建筑邊坡規(guī)范中幾個(gè)問題研究,1,一、邊坡安全系數(shù)的幾種定義 二、邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)幾種極限分析 方法的分析與選取 三、關(guān)于不平衡推力法顯示解 四、6.3.3條是永久直立邊坡的側(cè)向巖 石壓力與破裂角計(jì)算規(guī)定 五、地震情況下的穩(wěn)定分析 六、新規(guī)范中修改了穩(wěn)定安全系數(shù) 七、6.2.8條中，原規(guī)范 現(xiàn)改為 八、巖體結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類方法研究,2,一、邊坡安全系數(shù)的幾種定義 1、強(qiáng)度儲(chǔ)備安全系數(shù) 采用減少強(qiáng)度的安全系數(shù)，減少抗滑力，國(guó)際上和國(guó)內(nèi)水利、水電規(guī)范明確采用這種安全系數(shù),邊坡體的垂直條分和受力分析,3,求 兩種方法:直接解，降低 與,4,2、 超載安全系數(shù),3、 只增大下滑力，不增大抗滑力的安全系數(shù)（傳遞系數(shù)法顯示解應(yīng)用） 不是嚴(yán)格的安全系數(shù)，目前一些邊坡規(guī)范中采用，很低安全系數(shù)會(huì)產(chǎn)生很大推力，這就是為什么以往安全系數(shù)一般采用1.15低值。,采用增大荷載 的安全系數(shù),5,不同定義安全系數(shù)不同,6,不同定義滑坡推力不同,增大下滑力安全系數(shù)推力最大,7,通常計(jì)算坡體推力時(shí)都要引入安全系數(shù)后進(jìn)入計(jì)算，如先折減強(qiáng)度，再計(jì)算推力，或考慮超載安全系數(shù)再計(jì)算推力，這樣做較為合理。 當(dāng)前有些規(guī)范采用極限分析法，計(jì)算推力時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)組合，計(jì)算中不考慮安全系數(shù)，然后乘以一個(gè)綜合分項(xiàng)系數(shù)，這種做法在推力很小時(shí)會(huì)使安全系數(shù)降低，需要進(jìn)一步研究,8,二、邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)幾種極限分析 方法的分析與選取,邊（滑）坡巖土側(cè)壓力采用兩種計(jì)算方法計(jì)算 （1）經(jīng)典土壓力公式表達(dá)，常用改進(jìn)的庫侖土壓力與朗金土壓力公式，滑移線假設(shè)為直線，建筑部門常用。 （2）極限分析方法表達(dá)，常用11種穩(wěn)定分析方法，選取幾種準(zhǔn)確簡(jiǎn)便的分析方法作用規(guī)范方法。 坡高30m以下，兩種方法接近,9,1、側(cè)向土壓力計(jì)算,主動(dòng)土壓力 改進(jìn)庫侖公式,10,2、側(cè)向巖石壓力計(jì)算（結(jié)構(gòu)面控制）,式中：邊坡外傾結(jié)構(gòu)面傾角（°）； cs邊坡外傾結(jié)構(gòu)面粘聚力(kPa)；,邊坡外傾結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角（°）；,主動(dòng)巖石壓力,11,3、傾斜邊坡側(cè)向土壓力計(jì)算,主動(dòng)土壓力,當(dāng)為巖石邊坡時(shí)， 為外傾結(jié)構(gòu)面傾角,12,4、二階邊坡側(cè)向土壓力計(jì)算,主動(dòng)土壓力,上階邊坡的高度與總的邊坡高度的比值；,13,5、傳統(tǒng)極限 分析法分析 條分法： （1）非嚴(yán)格條分法 采用兩個(gè)平衡方程求3個(gè)未知數(shù)，滑面底部反力，安全系數(shù)與條間作用力的方向，需要假設(shè)條間作用力方向,14,（2）嚴(yán)格條分法 采用3個(gè)平衡方程求4個(gè)未知數(shù)，滑面底部反力，安全系數(shù)與條間作用力的方向及其位置，需要假設(shè)條間作用力方向或位置,15,常用穩(wěn)定分析方法的比較與分析,16,17,評(píng)述與選用,采用Morgenstern-Price法、Sarma法、Spencer法 嚴(yán)格Janbu法常不收斂 ，一般不采用 不用瑞典法用簡(jiǎn)化Bishop法(用于圓弧滑面) 采用不平衡推力法隱式解（用于非圓弧滑面） 水利水電規(guī)范采用Morgenstern-Price法、Sarma法、簡(jiǎn)化Bishop法、不平衡推力法隱式解； 建筑邊坡規(guī)范采用簡(jiǎn)化Bishop法、不平衡推力法隱式解；,18,、增加了對(duì)復(fù)雜情況可采用數(shù)值 分析法（數(shù)值極限分析法）的規(guī)定,近年制定的規(guī)范都引入了對(duì)于復(fù)雜問題可采用數(shù)值方法或數(shù)值極限方法（有限元強(qiáng)度折減法）。 采用數(shù)值方法（不能計(jì)算安全系數(shù)） 數(shù)值極限方法（可算邊坡安全系數(shù)） 水利水電部門規(guī)范中和實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，主要采用數(shù)值極限方法中有限元強(qiáng)度折減法、或超載法。,19,要求： 10,三、關(guān)于不平衡推力法顯示解,假設(shè)條間力與 滑面平行， 原來只有隱式解。,20,顯示解較隱式解多作了一個(gè)假設(shè)，令傳遞系數(shù)中安全系數(shù)為1，不需迭代計(jì)算方便，用于無計(jì)算機(jī)時(shí)代。,21,計(jì)算安全系數(shù)有一定誤差,有時(shí)不大，有時(shí)很大，偏于危險(xiǎn) 計(jì)算滑坡推力偏大，是當(dāng)前滑坡計(jì)算中安全系數(shù)低的原因，安全系數(shù)1.15相當(dāng)于1.25 結(jié)論：不采用顯示解，2004年后頒布規(guī)范，個(gè)規(guī)范已修改。,22,滑面形成示意圖,三種方法的 穩(wěn)定系數(shù)曲線,不平衡推力法計(jì)算中存在的問題 滑面傾角越大， 隱式解與顯示解誤差增大,23,計(jì)算簡(jiǎn)圖,傾角大于10度作修正 修正辦法：作圓弧，增加條分,24,四、6.3.3條是永久直立邊坡的側(cè)向巖石壓力與破裂角計(jì)算規(guī)定,對(duì)永久巖質(zhì)邊坡側(cè)向巖壓力計(jì)算和破裂角的取值原則與原規(guī)范相同。計(jì)算采用計(jì)算公式與經(jīng)驗(yàn)公式兩種方法，本規(guī)范中的等效內(nèi)摩擦角作了調(diào)整。 采用經(jīng)驗(yàn)公式主要是因?yàn)楫?dāng)計(jì)算值很小時(shí)或?yàn)樨?fù)值時(shí)，通過經(jīng)驗(yàn)公式以保證工程安全。 由于經(jīng)驗(yàn)公式乘了安全系數(shù)，等效內(nèi)摩擦角可取大值。,25,邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值 巖石壓力的計(jì)算分別采用計(jì)算方法與經(jīng)驗(yàn)方法兩種方法。設(shè)計(jì)時(shí)巖石壓力采用計(jì)算值與經(jīng)驗(yàn)值中取大值；破裂角取計(jì)算值與經(jīng)驗(yàn)值中取小值。,26,結(jié)構(gòu)上巖土壓力按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)化公式 E=KEa Ea-主動(dòng)土壓力 綜合系數(shù)K采用設(shè)計(jì)安全系數(shù)，一般為1.3 此時(shí)當(dāng)主動(dòng)土壓力很小時(shí)，偏于不安全。 某邊坡下滑力為771，抗滑力為797， 按式E=1.3（771-797）= -34KPa，不用支護(hù) 。 按常用極限平衡法，E=1.3*771-797=205KPa 按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，巖土壓力簡(jiǎn)化式不適用。,27,對(duì)臨時(shí)巖質(zhì)邊坡側(cè)向巖壓力計(jì)算和破裂角的取值可適當(dāng)放松，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用臨時(shí)邊坡安全系數(shù)。 但坡頂有建（構(gòu)）筑物荷載的臨時(shí)邊坡，應(yīng)考慮坡頂建（構(gòu)）筑物荷載對(duì)邊坡塌滑區(qū)擴(kuò)大影響，所以仍按第6.3.3條永久性邊坡的要求確定。,28,五、地震情況下的穩(wěn)定分析,主動(dòng)土壓力系數(shù),地震角,29,采用國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn) （GB50023） 地震角,30,水平地震系數(shù),在條分法中要知道綜合水平地震系數(shù),31,各規(guī)范都將建筑抗震規(guī)范中的水平地震系數(shù)乘以綜合影響系數(shù)，取1/4， 由此得到綜合水平地震系數(shù) ，目前地基規(guī)范、鐵路、公路、水利規(guī)范都這樣做。,32,六、新規(guī)范中修改了穩(wěn)定安全系數(shù),1、永久邊坡安全系數(shù)比其它規(guī)范都高些 2、原規(guī)范圓弧滑面安全系數(shù)降低 0. 05，現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，采用了簡(jiǎn)化Bishop法安全系數(shù)比原規(guī)范增加 0. 05,33,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù),34,3、原考慮抗震安全系數(shù)采用1.2、1.15、1.10，后來有人提出是否過高，改為1.15、1.10 、1.05， 這個(gè)安全系數(shù)與鐵路等規(guī)范基本一致， 經(jīng)計(jì)算，度烈度，一般建筑邊坡提高推力5%10%；8度烈度，一般建筑邊坡提高推力13%20% 考慮地震作用后推力增加不多，用上述安全系數(shù)一般達(dá)不到控制工況,35,穩(wěn)定巖石坡面的傾角,巖石坡面與填土間的內(nèi)摩擦角（°）,七、6.2.8條中，原規(guī)范 現(xiàn)改為,36,原規(guī)范6.2.8條公式算出的壓力值遠(yuǎn)大于6.2.3條的計(jì)算值。 這次規(guī)范修編中，通過試算發(fā)現(xiàn)巖石坡面與填土間的摩擦角對(duì)計(jì)算壓力值的影響很大。 當(dāng) 較小時(shí)，按6.2.8公式計(jì)算值比6.2.3條遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏大，甚至大于靜止土壓力 本次修編中適當(dāng)增大巖石坡面與填土間的摩擦角，使得公式6.2.8與公式6.2.3 計(jì)算的值比較協(xié)調(diào)。,37,1、引言 結(jié)構(gòu)面定性分類方法：,結(jié)構(gòu)面的成因分類（潘別桐，1990) 原生、構(gòu)造、次生結(jié)構(gòu)面 結(jié)構(gòu)面的規(guī)模分類（谷德振，1979) 五級(jí)分類 結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學(xué)分類（王思敬） 破裂、破碎、層狀、泥化結(jié)構(gòu)面,結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類方法：,國(guó)標(biāo)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94） 國(guó)標(biāo)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287-99） 國(guó)標(biāo)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2002）,八、巖體結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類方法研究,38,2. 當(dāng)前各種規(guī)范采用的實(shí)用分類方法,（1）國(guó)標(biāo)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）,巖體結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度,39,（2）國(guó)標(biāo)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50287-99）,結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值,40,（3）國(guó)標(biāo)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 （GB50330-2002）,結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,41,結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度,42,3.巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類方法研究,3.1 實(shí)用分類方法基本原則, 針對(duì)性 科學(xué)性 簡(jiǎn)單實(shí)用性與可操作性,對(duì)國(guó)標(biāo)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB 50330-2002）加以補(bǔ)充、完善，以加強(qiáng)其綜合性、科學(xué)性與實(shí)用性。,43,3.2 實(shí)用分類方法的研究思路,資料收集分析整理歸納總結(jié)補(bǔ)充、完善,收集資料：涉及鐵路、水利、公路、城市建筑等領(lǐng)域，收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)30余組，補(bǔ)充試驗(yàn)數(shù)據(jù)共20余組。 影響結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)的主要因素：結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度、裂隙寬度、充填物性狀、起伏粗糙度、巖壁軟硬、貫通性及水等7個(gè)影響因素,44,巖體結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類與原規(guī)范比較表,45,表7 巖體結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類與原規(guī)范比較表,46,表7 巖體結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類與原規(guī)范比較表（續(xù)）,47,48,49,結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度,50,51,52,53,54,55,56,57,58,3.3 巖體結(jié)構(gòu)面實(shí)用分類方法,(1)結(jié)構(gòu)面仍然分為五類，2、3、4類結(jié)構(gòu)面是研究重點(diǎn)。,(2)本次提出的分類方法分別考慮了結(jié)構(gòu)面結(jié)合狀況、起伏粗糙度、結(jié)構(gòu)面張開度、充填狀況、巖壁狀況等5個(gè)因素，提出了更多的亞類。 （3）水與結(jié)構(gòu)面連通性影響在表的附錄中考慮。,59,起伏度：當(dāng)1%，平直；12%時(shí)，略有起伏，2時(shí)為起伏，其中，為連續(xù)結(jié)構(gòu)面起伏幅度（cm），為連續(xù)結(jié)構(gòu)面取樣長(zhǎng)度（cm），測(cè)量范圍一般為13m。 粗糙度：很光滑，感覺非常細(xì)膩如鏡面；光滑，感覺比較細(xì)膩，無顆粒感覺；較粗糙，可以感覺到一定的顆粒狀；粗糙，明顯感覺到的顆粒狀。,60,4 單獨(dú)說明,（1）水對(duì)結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的弱化作用：主要與充填物性質(zhì)和巖壁強(qiáng)度關(guān)系較大，一般情況下，對(duì)、類結(jié)構(gòu)面影響程度較大。對(duì)無條件進(jìn)行試驗(yàn)的二、三級(jí)巖質(zhì)邊坡，可參照已有試驗(yàn)成果可通過取表中小值或打折的方式來取值。,61,（2）開挖爆破對(duì)結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度的影響：充分考慮開挖爆破對(duì)巖質(zhì)邊坡的影響程度來確定因施工爆破、卸荷影響而不能及時(shí)支護(hù)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。,62,（3）起伏粗糙度：目前研究成果還鮮見可以在工程中實(shí)用的起伏粗糙度和結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的定量關(guān)系，本分類表中起伏粗糙程度的確定仍然以定性為主。 （4）連通性：主要考慮全連通與連通性高的結(jié)構(gòu)面。如連通性較差時(shí)，強(qiáng)度取上限。,63,謝謝,64,