建筑岩质边坡岩石压力的计算方法051010杭州

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1、建筑岩质边坡岩石压力的计算方法中国人民解放军后勤工程学院院士博士生导师郑颖人提纲1.当前岩质建筑边坡设计中岩石压力的计算现状3.边坡支护结构上岩石压力的理论计算方法4.结构面参数的确定5.岩质边坡岩石压力的经验计算方法2.岩质边坡的破坏型式6.理论计算方法、经验计算方法与统计数值的比较1、当前岩质建筑边坡设计中岩石压力的计算现状建筑边坡一般是指城镇建设中因为施工开挖或者填方形成的边坡。坡高在20-30米以下，目前计算岩质边坡上的岩石压力，常引用库仑、朗金土压力公式，不区分土体与岩体的不同，不仅导致支挡结构设计偏于保守，也会导致设计不安全。由于设计中岩、土不分，无论岩体完整与否，结构面是外

2、倾还是内倾，都采用同样的岩石压力与支护参数，这就会使边坡设计造成很大浪费。规范提出两种方法：一方面依靠以往的经验，但必须使经验更为科学化、精确化、公认化。其合理方法是依据定性定量的指标对岩体边坡的稳定性进行科学分类，并采用经验公式进行计算使经验更符合实际。另一方面从理论上寻求解决岩石压力的计算问题，即从实际观察到的岩体破坏机理出发，依据岩体力学的观点，推导出作用在支护结构上的岩石压力计算公式，并提出确定抗剪强度参数的合理方法。岩质边坡按照其破坏型式分为滑移型与崩塌型。滑移型破坏又可以分为有外倾结构面情况（硬性结构面与软弱结构面）及无外倾结构面的情况（均质岩体、破碎岩体与只有内倾结构面的岩

3、体）。2、岩质边坡的破坏型式表1岩质边坡破坏形式破坏形式岩体特征破坏特征滑移型外倾结构面岩体硬性结构面的岩体沿外倾结构面滑移，分单面滑移与多面滑移软弱结构面的岩体均质岩体整体状岩体沿极软岩、强风化岩、碎裂结构或散体状岩体中最不利滑动面滑移碎裂状、散体状岩体崩塌型危岩沿陡倾软弱结构面倾倒，尤其是巨块状岩体倾倒或坠落；块状、碎裂状岩体沿内外倾结构面不利组合面坠落、掉块无外倾结构面巨块状、块状岩体3、边坡支护结构上岩石压力的理论计算方法1)  岩石压力的理论计算公式①沿外倾硬性结构面滑移时的岩石压力（包括多阶边坡），有多条外倾结构面时选其大值；②沿外倾软弱结构面滑移时的岩石压力；③均质岩体（包

4、括碎裂，散体状岩体）；④只有内倾结构面岩体（可以有倾角35o以下的外倾结构面）。图1岩石压力计算简图2）对沿外倾结构面滑动的边坡，其主动岩石压力按下式计算式中：Eak──主动岩石压力标准值，kN/m；Ka──主动岩石压力系数；H──挡土墙高度，m；γ──岩体重度，kN/m3；q──地表均布荷载标准值，kPa；δ──岩体对挡土墙墙背的摩擦角，度；β──填土表面与水平面的夹角，度；α──支挡结构墙背与水平面的夹角，度；θ──外倾结构面倾角，度；cj──外倾结构面粘聚力，kPa；j──外倾结构面内摩擦角，度；δ──岩石与挡墙背的摩擦角，度，取（0.33-0.5）；当有多组外倾结构面时，应算

5、出每组结构面的主动岩石压力，并取其大值。3）对沿缓倾的外倾软弱结构面滑动的边坡，主动岩石压力标准值可按下式计算：式中：G──四边形滑裂体重量，kN；a──四边形滑裂体宽度，根据地质情况确定，m；L──滑裂面长度，m；j──滑裂面内摩擦角，度；cj──滑裂面的粘聚力，kPa；其它符号含义同前。对沿外倾结构面滑动的边坡，岩石侧向压力标准值可按下式计算：4）考虑地震作用时侧向岩石压力的计算──外倾结构面的等效内摩擦角，度；ρ──墙背与竖直线的夹角，度；η’──滑体自重G与其和水平惯性力F的合力G1之间的夹角(称为地震角)，度。η’GFG1表2不同屈服准则所得最小安全系数5）侧向岩石压力计算应

6、符合下列规定(a)对无外倾结构面的岩质边坡，以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算侧向岩压力。确定滑裂面时，Ⅰ类边坡岩体可取75°左右，其余情况的破裂角取45°＋/2；(b)当有外倾硬性结构面时，应分别以外倾硬性结构面的参数按6.3.2或6.3.4的方法和以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算，取两种结果的大值；除Ⅰ类边坡岩体外，破裂角取外倾结构面倾角和45°＋/2两者中的小值；表2不同屈服准则所得最小安全系数(c)当边坡沿外倾软弱结构面破坏时，侧向岩石压力按6.3.2计算，破裂角取该外倾结构面的视倾角；同时应按1和2款进行验算。(d)当坡顶有建筑物基础且存在外倾软弱结构面时，应按两

7、种情况分别计算，取其大值。6）侧向岩土压力的修正对支护结构变形有控制要求或坡顶有重要建（构）筑物时表2侧向岩石压力的修正支护结构变形控制要求或坡顶重要建（构）筑物基础位置侧向岩土压力修正方法岩质边坡对支护结构变形控制严格；或基础位于0.5H范围以内修正静止岩石压力EoˊEo’=β1Eo且Eo’≥(1.31.4)Ea对支护结构变形控制不严格；或基础位于0.5H范围以外主动岩石压力Ea注：1）Ea为主动岩石压力，Eo为静止岩石压力；2