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挡土墙稳定性计算的几种方法文章编号(黑体加粗):1000-7598-(2003) 02―0304―03(编号用Times New Roman) 挡土墙沿基底面抗滑稳定计算的讨论 黄岳文 (广州市水务工程建设管理中心 广州市天河区广园快速路555号 510640) 摘 要:本文首先对挡土墙基底抗滑稳定计算的纯摩公式中对抗滑力的两种不同理解进行比较分析,认为水利规范推荐的纯摩公式更合理,安全系数物理意义明确;接着介绍了在水利行业应用比较广泛的剪摩(抗剪断)公式,对剪摩公式的适用性进行讨论;最后介绍不同规范给出的基底摩擦系数参考值和安全系数允许值...

挡土墙稳定性计算的几种方法
文章编号(黑体加粗):1000-7598-(2003) 02―0304―03(编号用Times New Roman) 挡土墙沿基底面抗滑稳定计算的讨论 黄岳文 (广州市水务工程建设管理中心 广州市天河区广园快速路555号 510640) 摘 要:本文首先对挡土墙基底抗滑稳定计算的纯摩公式中对抗滑力的两种不同理解进行比较分析,认为水利 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 推荐的纯摩公式更合理,安全系数物理意义明确;接着介绍了在水利行业应用比较广泛的剪摩(抗剪断)公式,对剪摩公式的适用性进行讨论;最后介绍不同规范给出的基底摩擦系数参考值和安全系数允许值,并分别对按不同规范设计的挡土墙的安全度进行讨论,认为水利规范规定的安全系数允许值偏小,按水利规范设计的挡土墙安全性较差。 关 键 词:挡土墙;抗滑稳定;安全系数;基底摩擦系数 Abstract:In this paper,it analyzes the differences of the anti-slide force in the calculation of stability against sliding for the Retainning Wall Bottom, and puts forward that the calculation formula recommended by the specification of water resources is more reasonable in which the physical significance of safety coefficient is more clear. Furthermore, the Shear Strength Formula which is more widely used in water resources is introduced and the applicability is also discussed. At last , it introduces reference for coefficient of friction on basis and allowable value of safety coefficient in different specifications, safety degree of the retaining wall refers to different specifications is discussed ,and it shows that allowable value of safety coefficient by the specification of water resources is relatively small and bad security. Keywords:retaining wall; stability against sliding ; safety coefficient; coefficient of friction on basis 中图分类号:TV 135 TV 139.1 文献标识码:A 挡土墙作为主要承受土压力、防止土体塌滑的挡土建筑物,在水利、公路、建筑、铁路等工程中都得到了广泛的应用。抗滑稳定一般是挡土墙安全稳定性的控制因素,对挡土墙的安全具有重要的意义,甚至影响到整个工程的安全性。因此,规范[1]条文说明强调,沿挡土墙基底面的抗滑稳定安全系数,反映了挡土墙是否安全与经济的指标。但在实际的工程设计中,不同的设计人员对于抗滑稳定安全系数公式中抗滑力有不同的理解[2-4],不同行业规范对抗滑力也存在不同的理解[1,5],而且不同规范给出的基底摩擦系数参考值也存在差异[1,5-8],使得即使对于同一挡土墙得出的抗滑稳定安全系数亦不相同。这必然导致对于具有唯一安全度的挡土墙,其滑动稳定度量指标——抗滑稳定安全系数的不一致,而且不同规范规定的抗滑稳定安全系数允许值不同[1,5,7],这使得同一挡土墙按不同规范设计可能有不同的结论:按某一规范设计是安全的,而按另一规范设计则变成不安全的。这不仅给设计人员带来困扰,也给工程管理以及对挡土墙的实际安全性状况的掌握带来了困难。本文将对抗滑稳定计算的纯摩公式进行推导,对抗滑稳定安全系数计算纯摩公式中对抗滑力的两种不同理解进行比较分析;介绍在水利行业应用比较广泛的剪摩(抗剪断)公式,对其适用性和安全系数进行讨论;介绍不同规范给出的基底摩擦系数参考值和安全系数允许值,并分别对按不同规范设计的挡土墙的安全性进行讨论。希望能给设计人员提供有益的参考。 1 抗滑稳定计算的纯摩公式 通常单一安全系数要求满足下式: K=R/S≥[K] (1) 式中:R为结构的抗力;S为结构的作用效应;[K]为许用安全系数(允许值),通常由经验确定。上式中R和S可以表示为各种形式:以结构 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的强度与结构的工作应力之比表示,也可以表示为集中力与其反力之比。对挡土墙沿基面的滑动稳定问题,则用抗滑力与滑动力之比表示[9]。 一般采用刚体极限平衡法计算挡土墙沿地基表面的水平滑动稳定安全系数,是一种确定性分析方法。刚体极限平衡分析假定滑动体与地基均为刚体,不考虑变形对滑动面受力的影响,也不考虑接触面上的应力分布情况,仅考虑接触面上的合力(包括正压力和剪力)[10]。对于正常的土工结构,不可能达到极限平衡平衡状态,因此,其稳定性评价可通过计算结构达到极限平衡平衡状态时的强度折减系数,也可称为强度储备系数或安全系数。 静摩擦力的大小与接触面间的正压力无关,但最大静摩擦力与正压力的大小有关,正压力越大则最大静摩擦力越大,即接触面上的最大静摩擦力Fmax=μN,其中μ为静摩擦系数,N为正压力。静摩擦力的方向由其作用效果可以看出,应沿着接触面的切线方向并且与相对运动趋势的方向相反,即与挡土墙对地基土的切向剪力T的方向相反,但大小相等,即Fd=T。 由此可计算结构沿基底滑动达到极限平衡平衡状态时的抗剪强度折减系数 K=Fmax/Fd (2) 将Fmax=μN、Fd=T代入上式,得 K=μN /T (3) 式中:N为挡墙对地基土的正压力,即墙基底土所受外力的法向分量,当接触面水平时,N=∑G;T为挡墙对地基土的切向剪力,即墙基底土所受外力的切向分量,当接触面水平时,T=∑H。 水利行业通常把基底摩擦系数记为f,由此可得到计算沿基底面滑动安全系数的纯摩公式: K c=f∑G /∑H (4) 式中:∑G──作用在挡土墙上全部垂直于水平面的荷载(kN);∑H──作用在挡土墙上全部平行于基底面的荷载(kN)。 2 抗滑力理解差异对安全系数计算产生的影响 挡土墙是否会发生沿地基表面的水平滑动,决定于抗滑力R是否大于滑动力S,前者与后者的比值即为抗滑稳定安全系数。而设计人员对于抗滑稳定安全系数公式中抗滑力理解的差异,使得即使对于同一挡土墙得出的抗滑稳定安全系数亦不相同。 对于抗滑稳定安全系数中抗滑力目前主要有两方面的理解: 一是理解为:抗滑力仅为与地基土抗剪强度有关的抗滑力。水利设计规范[1,11]则是据此理解采用式(4)计算沿基底面的抗滑稳定安全系数。《地基基础设计规范》[7]挡土墙抗滑稳定计算一般不考虑墙前被动土压力的作用,也可认为把抗滑力理解为仅与地基土抗剪强度有关的抗滑力。 二是理解为:抗滑力为滑动面上与滑动方向相反的抗滑力的合力,既包括与地基土抗剪强度有关的抗滑力又包括与抗剪强度无关的水平抗滑力(如墙前被动土压力)。不少参考 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf [3,4]均按此理解进行抗滑稳定验算,公路部门的设计规范[5,6]对挡土墙的抗滑稳定安全系数计算也是按此计算的。 如《公路桥涵地基与基础设计规范》[6]规定桥涵墩台基础抗滑动稳定性系数Kc按下式计算: (5) 式中:∑Pi──竖向力总和;∑HiP──抗滑稳定水平力总和;∑Hia──滑动水平力总和;μ──基础底面与地基土之间的摩擦系数。 与式(4)比较,式(5)把水平力分为两个相对方向的各自水平力总和,即滑动水平力∑Hia和抗滑稳定力∑HiP,∑H=∑Hia-∑HiP,∑G=∑Pi,f=μ。 式(4)、(5)可变形写成: (6) (7) 由式(6)可见,理解一仅对地基土参数 f 进行了折减,使挡土墙具有Kc1倍的抗剪强度储备。由式(7)可见,理解二不仅考虑了地基土抗剪强度的不确定性,对地基土参数 f 进行了折减,同时也对与抗剪强度无关的抗滑力∑HiP进行了折减。由于Kc1≥1、Kc2≥1故在墙后滑动力∑Hia相同的情况下Kc1≥Kc2。可见按理解二计算抗滑稳定安全系数较按理解一计算的抗滑稳定安全系数更为保守,安全储备更高,但同时也可能导致相应工程投资的增加。以《公路路基设计规范》[5]中对挡土墙抗滑稳定计算的有关规定为例,墙前被动土压力在计算时已做了折减(取为墙前被动土压力 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值水平分量的0.3倍),在抗滑安全验算中再次对墙前被动土压力进行折减是不合适的,再次折减后墙前被动土压力的折减系数小于0.3,与该规范滑动稳定方程中墙前被动土压力分项系数为0.3也不一致。因此,把抗滑力理解为仅与抗剪强度有关的抗滑力更合适。 从安全系数的物理意义方面说,水利规范(式(4))的抗滑稳定安全系数Kc是基于静摩擦理论,采用刚体极限平衡法推求得到的基底土抗剪强度折减系数,物理意义明确。而公路规范(式(5))的抗滑稳定安全系数Kc物理意义不明确,Kc>1.0时,式(5)不符合静摩擦理论。由规范条文说明知,原规范抗滑动稳定性系数计算公式也是与水利规范一样,认为抗滑力仅为与地基土抗剪强度有关的抗滑力。新规范认为,“原规范公式中分母为水平力代数总和,正负可以相消,当两个不同方向水平力很接近时,分母趋于零,Kc则趋于无穷大,不尽合理。所以两个或数个方向不同的水平力不能相消后求其代数和,而应将水平力之和较大的一方作为滑动力列入分母项,水平力之和较小的一方作为稳定力列人分子项,摩阻力则始终作为稳定力的一方列入分子项。”按静摩擦理论,当两个不同方向水平力很接近时,分母趋于零,Kc则趋于无穷大,是非常合理的,此时基底静摩擦力的大小与接触面间的正压力无关,等于水平力总和,方向与滑动趋势的方向相反。Kc越大表示基底土抗剪强度折减系数越大,滑动的可能性就越小。当两个不同方向水平力相等时,不存在滑动趋势。 3 抗滑稳定计算的剪摩公式 随着工程实践和研究的深入发展,人们认识到基底抗滑力包括摩擦力和粘结力两部分。我国水利工作者在土质地基上进行了大量现场混凝土抗滑板试验,试验结果说明,当混凝土板在水平向荷载作用下发生水平滑动时,不是沿着混凝土板与地基土的接触面滑动,而是沿着混凝土板底面附近带动一薄层土壤一起滑动,可见混凝土板的抗滑能力不仅和混凝土板底面与地基土之间的摩阻力有关,而且还和混凝土板底面与地基土之间的粘结力有关[11]。水利行业根据现场抗滑试验资料进行分析研究后提出粘性土地基上沿基底面的抗滑稳定安全系数按式(8)计算: (8) 式中:0──挡土墙基底面与土质地基之间的摩擦角(º);c0──挡土墙基底面与土质地基之间的粘结力(kPa); 公式(4)对土质地基和岩石地基都适用,而公式(8)主要适用于粘性土地基。目前在水工建筑物设计中,特别是在建筑物的初步设计阶段,采用公式(4)计算的情况较多,因为计算简便,但 f 值的取用有一定的任意性。公式(8)是根据现场抗滑试验资料进行分析研究后提出的,因而计算成果能够比较真实地反映建筑物的实际运用情况,因此对于粘性土地基上的水工挡土墙,按规范公式(8)计算比按公式(4)计算,显然更加合理[1]。 对于岩石地基,当地基岩体较差时,如软岩或存在软弱结构面时,岩基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数可按式(4)计算;当地基岩体条件较好时,岩基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数可按式(9)计算: (9) 式中:f′──挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数;c′──挡土墙底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力(kPa);A──挡土墙基底面的面积。 显然,对同一工程结构,假如采用不同的计算公式,那么安全系数的大小肯定不同。究其原因是不同计算公式采用的各种假设或简化而造成的固有不确定性的差异。实际上对于同一工程,安全度是一定的。因此,对不同的计算公式,应有不同的安全系数允许值。水工挡土墙抗滑稳定安全系数的允许值见表1。 粘土地基上挡土墙纯摩公式与剪摩公式均采用一样的安全系数允许值,这是因为当计算参数f值和0、c0值取用合理时,两个公式的计算结果大体上是相当的。 《水工挡土墙设计规范》对岩石地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数的计算采用《混凝土重力坝设计规范》(SL 319-2005)的抗剪强度公式(本文称纯摩公式)和抗剪断强度公式(本文称剪摩公式),抗滑稳定安全系数的允许值和抗剪断参数f′、c′参考值都与规范SL 319-2005相同,而抗剪参数 f 参考值则与《水闸设计规范》(SL 265-2001)的规定一致。由表1可知,两个公式所对应的安全系数允许值差别很大。单从安全系数的数值上来看,剪摩(抗剪断强度)公式计算得到的安全系数比较大,容易给人以虚假的安全感;而纯摩公式算得的安全系数明显小多,容易给人以危险的感觉,从而通过增加投资以求增加工程的安全度。而计算所得到的安全系数值与公式中的f及f′、c′取值关系很大。纯摩(抗剪强度)公式中的f值系采用经过加工的光面试件在室内试验求得的数值[10,12]。实际上基底岩石表面并非光滑,而是犬牙交错的,只有剪断这些起伏不平的岩石或混凝土,基础才可能滑动。因此,沿基面的抗滑稳定安全系数远远不只1.00~1.10。这样看来采用剪摩公式好象更为合理。 剪摩公式中的f′、c′值主要是根据经验确定,其中f′值主要受材料风化、构造断裂和时间等因素的影响,但变化不大,具有较好的稳定性;而c′值则是一个变化很大的数值,对上述各种因素的反应很敏感。例如,当岩石完整时c′值很大,但有裂隙、夹层存在或剪断后,c′值很小,或基本消失,也即c′值的取值范围很大[9]。因此,当地基岩体条件较好时,采用剪摩公式计算沿基底面的抗滑稳定安全系数比较准确;而当地基岩体较差时,采用剪摩公式计算沿基底面的抗滑稳定安全系数精度较差,这时可改用纯摩公式。 4 基底摩擦系数 抗滑稳定是控制挡土墙设计的主要问题,而基底摩擦系数在抗滑稳定计算中是个关键数值[13],其选值正确与否直接影响到工程的安全与投资。基底摩擦系数一般应由试验得到,在没有试验资料时可根据工程经验确定。下面给出相关规范规定的基底摩擦系数。 4.1 纯摩公式的基底摩擦系数 《重力式码头设计与施工规范》规定无实测资料时,计算面的摩擦系数设计值见表2。 表2 《重力式码头设计与施工规范》规定的计算面摩擦系数 材 料 摩擦系数 混凝土面与混凝土面 0.55(0.50) 浆砌石面与浆砌石面 0.65(0.60) 墙底与抛石基床 墙身为预制混凝土结构 0.60(0.55) 墙身为预制浆砌石方块结构 0.65(0.60) 抛石基床与地基土 地基为细砂、粗砂 0.50~0.60 地基为粉砂 0.40 地基为砂质粉土 0.35~0.50 地基为黏土、粉质黏土 0.30~0.45 注:文献[3]认为规范给出的摩擦系数偏高,建议设计时采用括号内的数值。 《建筑地基基础设计规范》规定土对挡土墙基底的摩擦系数可按表3选用。 表3 《建筑地基基础设计规范》规定的摩擦系数 土的类别 摩擦系数 黏性土 可塑 0.25~0.30 硬塑 0.30~0.35 坚硬 0.35~0.45 粉土 0.30~0.40 中砂、粗砂、砾砂 0.40~0.50 碎石土 0.40~0.60 软质岩 0.40~0.60 表面粗糙的硬质岩 0.65~0.75 注:1 对易风化的软质岩和塑性指数Ip大于22的粘性土,基底摩擦系数应通过试验确定。 2 对碎石土,可根据其密实程度、填充物状况、风化程度等确定。 《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)规定当缺乏可靠试验资料时,挡土墙基底与地基土间的摩擦系数可按表4选用。 表4 《公路路基设计规范》规定的基底摩擦系数 地基土的类别 摩擦系数 软塑黏土 0.25 硬塑黏土 0.30 亚黏土、亚砂土(黏砂土)、半干硬的黏土 0.30~0.40 砂类土 0.40 碎石类土 0.50 软质岩石 0.40~0.60 硬质岩石 0.60~0.70 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)规定当缺少实际资料时,基础底面与地基土间的摩擦系数可参照表5采用。 表5 《公路桥涵地基与基础设计规范》规定的基底摩擦系数 地基土分类 摩擦系数 黏土(流塑~坚硬)、粉土 0.25 砂土(粉砂~砾砂) 0.30~0.40 碎石土(松散~密实) 0.40~0.50 软岩(极软岩~较软岩) 0.40~0.60 硬岩(较硬岩、坚硬岩) 0.60、0.70 水利规范(SL 265-2001、SL 379-2007)规定,在没有试验资料的情况下,基底面与地基之间的摩擦系数f值,可根据地基类别按表6所列数值选用。 表6 水利规范规范规定的基底摩擦系数 地基类别 摩擦系数f 粘  土 软  弱 0.20~0.25 中等坚硬 0.25~0.35 坚  硬 0.35~0.45 壤土,粉质壤土 0.25~0.40 砂壤土,粉砂土 0.35~0.40 细砂,极细砂 0.40~0.45 中砂,粗砂 0.45~0.50 砂砾石 0.40~0.50 砾石,卵石 0.50~0.55 碎石土 0.40~0.50 软质岩石 极  软 0.40~0.45 软 0.45~0.55 较  软 0.55~0.60 硬质岩石 较坚硬 0.60~0.65 坚 硬 0.65~0.70 从上面规范列出的基底摩擦系数可以看到,各个规范给出的基底摩擦系数并不一致,即使是同为公路行业的不同规范,对基底摩擦系数的规定也存在较大差异。《公路桥涵地基与基础设计规范》给出的 f 取值最为保守,而且对地基分类简单。水利规范规定的基底摩擦系数按地基类别分类比较具体。由式(4)可以看出,当Kc与∑H一定时,则∑G值随着 f 值的增大而减小,即 f 值的大小是影响挡土墙断面的主要因素。文献[13]认为,规范规定的基底摩擦系数取值偏于保守,对于粘土、亚粘土地基上的石砌挡土墙,目前一些工程中将基底摩擦系数 f 值提高到0.45~0.55,而且工程均完好无损。 4.2 剪摩公式的基底剪摩参数 根据一些水利水电工程室内直剪试验与现场抗滑试验成果的对比以及工程实际经验,规范规[1,11]定土质地基的0、c0值可按表7采用。 表7 土质地基的0 、c0 值 土质地基类别 0 c0 粘性土 0.9 (0.2~0.3) c 砂性土 (0.85~0.9) 0 注:表中为室内饱和固结快剪(粘性土)或饱和快剪(砂性土)试验测得的内摩擦角(°);c为室内饱和固结快剪试验测得的粘结力(kPa)。 按表7的规定采用0 值和c0 值时,应按公式(10)折算基底面与土质地基之间的综合摩擦系数。 (10) 式中:f0──基底面与土质地基之间的综合摩擦系数。 对于粘性土地基,如折算的综合摩擦系数大于0.45,或对于砂性土地基,如折算的综合摩擦系数大于0.50,采用的0值和c0值均应有论证。对于特别重要的 1、2 级挡土墙,采用的0值和c0值宜经现场地基土对混凝土板的抗滑强度试验验证[1]。由式(10)可知,对于砂性土,不考虑粘结力的作用时,f0=tgφ0= f;对于粘性土,应考虑粘结力的作用,综合摩擦系数f0不是定值,而是随着正压力的增大而减小。 挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数f′值及抗剪断粘结力c′值可根据室内岩石抗剪断试验成果,并参照类似工程实践经验及表8所列数值选用。但选用的f′、c′值不应超过挡土墙基础混凝土本身的抗剪断参数值。对比表6与表8,可看到 f′值比 f 值大很多,特别是对于硬质岩基,f′值比 f 值要大一倍。 表8 岩石地基的f′、c′值[1,11] 岩石地基类别 f′ c′(MPa) 硬质岩石 坚 硬 1.5~1.3 1.5~1.3 较坚硬 1.3~1.1 1.3~1.1 软质岩石 较 软 1.1~0.9 1.1~0.7 软 0.9~0.7 0.7~0.3 极 软 0.7~0.4 0.3~0.05 5 对按不同规范设计的挡土墙抗滑稳定安全性的评价 抗滑稳定安全系数允许值是一个涉及建筑物安全与经济的极为重要的指标,如果规定的抗滑稳定安全系数允许值过于偏高或偏低,将导致工程的浪费或不安全。因此,规范[1]条文说明强调,在实际应用中,未经充分论证,不应任意提高或降低规范规定的抗滑稳定安全系数的允许值。但不同规范规定的抗滑稳定安全系数允许值并不相同,下面对相关规范挡土墙的安全性进行讨论。 《建筑地基基础设计规范》不考虑挡土墙的级别和荷载组合情况,要求挡土墙在任何情况下基底抗滑稳定安全系数不小于1.3,比其他规范要求高。公路规范规定的基底抗滑稳定安全系数允许值也不考虑挡土墙的级别,但按不同荷载组合情况分别取1.2和1.3。考虑到《公路桥涵地基与基础设计规范》规定的 f 取值最为保守,按该规范设计的挡土墙安全度可能最高。 《水工挡土墙设计规范》将挡土墙按工程级别分为4级,对挡土墙的基底抗滑稳定安全系数允许值按工程级别和荷载组合分别取值见表1。考虑到基底抗滑稳定安全系数是衡量挡土墙安全性的重要指标,对工程投资有直接影响,按建筑物级别分级和按不同荷载组合区别取值比较合理。但同其他规范相比,水利规范规定的安全系数允许值偏小,安全性较差。《堤防工程设计规范》GB 50286-2013规定的防洪墙抗滑稳定计算公式与《建筑地基基础设计规范》一致,安全系数允许值与《水工挡土墙设计规范》基本一致,仅对岩基上的抗滑稳定安全系数允许值个别数值稍为增大(见表1括号内数值)。有专家[12]认为同(按地基规范设计的)普通挡土墙相比,防洪墙安全系数明显偏小,防洪墙失事后果却远较普通挡土墙严重。因而按堤防规范设计的防洪墙,是明显地不安全和不合理的。 水利行业沿基底面的抗滑稳定分析的经验主要来自水闸(土基)和坝工(岩基)建设的工程实践。《水工挡土墙设计规范》中对于抗滑稳定计算的内容主要引用《水闸设计规范》,没有看到有关水闸滑动破坏的报导,也很少有关运行期水闸翼墙沿基底滑动破坏的报导,多年的水闸工程建设实践证明《水闸设计规范》规定的基底抗滑稳定安全系数允许值是合理的。但在水利工程实践中墙式护岸发生滑移甚至破坏的现象相对较多。这样看来,对于水闸设计来说足够安全的基底抗滑稳定安全系数允许值,对于其他水工挡土墙而言可能是偏小而不安全的。 安全系数虽是一个以数值表示安全度的指标,但并不能作为定量表示安全度的尺度。对于安全系数法最重要的是掌握设计计算模型与实际现象之间差距的大小,从而确定应以多大的安全系数才能满足工程的需要——既安全又经济。即使采用同样的计算理论、计算方法、计算指标,计算得到的安全系数的可靠性在很大程度上也取决于分析中采用的数据的精度。由于多种因素的作用,使确定有意义的安全系数的问题变得复杂,这些因素包括:对室内和现场资料的解释,施工管理的不可靠性和设计人员对有关问题占有的资料不足等。 对于水闸设计而言,上下游设计水位是比较确定的,即使设计值与实际存在较大误差,在实际运行过程中也是可加以调整的;对于水闸翼墙而言,墙后填土和地下水位存在较大的不确定性,可能会导致基底抗滑稳定安全系数偏小,但墙前的护坦或消力池等刚性结构将起到阻滑作用,这一作用抗滑计算时并没有考虑,而是作为结构的安全储备。而对于墙式护岸、防洪墙等其他水工挡土墙,基底地质条件和荷载的不确定性较大,同时又缺少足够的结构安全储备,同水闸翼墙相比,同样的安全系数允许值,工程安全度将比翼墙小得多。因此,《水工挡土墙设计规范》对所有水工挡土墙根据水闸工程建设的经验,不加区别地采用《水闸设计规范》规定的基底抗滑稳定安全系数允许值是不合理的,对于墙式护岸、防洪墙和其他水工挡土墙,如果墙前没有足够的阻滑安全储备,挡土墙的抗滑安全度可能偏低,甚至是不安全的。 6 结论 1)水利规范推荐的纯摩公式将抗滑力理解为只与地基土抗剪强度有关的抗滑力,安全系数的物理意义明确,是基于静摩擦理论采用刚体极限平衡法推求得到的基底土抗剪强度折减系数。而公路规范推荐的纯摩公式将抗滑力理解为既包括与地基土抗剪强度有关的抗滑力又包括与抗剪强度无关的水平抗滑力,计算得到的抗滑稳定安全系数偏于安全,安全系数的物理意义不明确。 2)水利规范推荐的剪摩公式理论上更为合理。粘土地基的剪摩公式计算得到的安全系数可能偏大,应将折算得到的综合摩擦系数与地基土经验摩擦系数进行比较,若偏差较大应进行论证,重要的工程应进行现场试验验证。岩基上的剪摩公式由于计算参数取值的问题,计算得到的安全系数比纯摩公式要大很多,因此采用与纯摩公式完全不同的安全系数允许值。 3)基底摩擦系数在抗滑稳定计算中是个关键数值,但不同规范规定的基底摩擦系数存在差异,这将导致同一挡土墙按不同设计规范进行分析计算将得出不同的安全系数。因此,基底摩擦系数一般应由试验得到,在没有试验资料时才根据工程经验确定。 4)不同行业规范规定的安全系数允许值不同,按不同行业规范设计的挡土墙安全度不同,水利规范规定的安全系数允许值偏小,安全性较差。 参 考 文 献 [1] 中华人民共和国水利部. 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格式:doc
大小:166KB
软件:Word
页数:7
分类:金融/投资/证券
上传时间:2013-12-22
浏览量:61