完整word版岩土支挡与锚固工程论述题.docx

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完整word版岩土支挡与锚固工程论述题

1论述重力式挡土墙的选型主要依据是什么？

答题要点：

1、按土压力理论，仰斜墙背的主动土压力最小，而俯斜墙背的主动土压力最大，垂直墙背承受的土压力位于两者之间。

2、若挡土墙修建时需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而俯斜墙背后需要回填土，则对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为好，反之，如果是填方工程，则宜采用俯斜墙背或垂直墙背，以便填土夯实。

3、当墙前原有地形比较平坦，采用仰斜墙背比较合理，若原有地形较陡，用仰斜墙背会使墙身增高很多，此时宜采用垂直墙或俯斜墙。

2某深基坑边坡支护结构的变形和内力实测结果比按朗肯主动土压力理论计算的设计值小。

试分析引起实测结果与设计计算值之间不一致的原因可能有哪些？

答题要点：

目前设计中常用来计算土压力的朗肯理论或库伦理论,二者均假定土压力按三角形分布,c,φ值用扰动土的室内试验方法或原位测试方法得到;这种假定和参数取值与实际情况不尽相符,是造成内力实测值与理论值有很大出入的重要原因。

朗肯土压力理论所针对的挡土墙问题是平面问题，而深基坑开挖支护问题实际上是空间问题，朗肯土压力理论适用于重力式挡土墙，即先筑墙，然后在墙后填土，土体的破坏面假定为平面。

而基坑挡土结构是先在土中设置挡墙，然后在挖土，墙背后是原状土，土体的破坏面是曲面。

因此，基坑挡土结构的结构形式、墙后土的性质、施工次序、变形的发生、土中应力路径等都与朗肯土压力理论前提假定有很大差异。

土压力随开挖和支护的进行是一个动态变化过程，用朗肯土压力理论无法计算出这以动态过程中相应的土压力。

3论述抗滑桩的设计步骤和要求

答题要点：

（1）设计要求：

①抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性，即滑坡体的稳定安全数满足相应规范规定的安全系数或可靠指标，同时保证坡体不从桩顶滑出，不从桩间挤出；

②抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性，即桩的断面要有足够的刚度，桩的应力和变形满足规定要求；

③桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内；

④抗滑桩的埋深及锚固深度、桩间距、桩结构尺度和桩断面尺寸都比较适当，安全可靠，施工可行、方便，造价较经济。

（2）设计步骤：

1．首先弄清滑坡的原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态、发展趋势。

2．根据滑坡地质断面及滑动面处岩（土）的抗剪强度指标，计算滑坡推力。

3．根据地形、地质及施工条件等确定设桩的位置及范围。

4．根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。

5．确定桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数。

6．根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数（a或b）及其计算深度（ah或bh），据以判断是按刚性桩还是按弹性桩来设计。

7．根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位，内力及侧壁应力等，并计算确定最大剪力、弯矩及其部位。

8．校核地基强度。

若桩身作用于地基的弹性应力超过地层容许值或者小于其容许值过多时，则应调整桩的埋深或桩的截面尺寸，或桩的间距，重新计算，直至符合要求为止。

9．根据计算的结果，绘制桩身的剪力图和弯矩图。

10．对于钢筋混凝土桩，还需进行配筋设计。

4.论述锚杆、锚索、土钉的区别？

答题要点：

bcpH|}[F）/3%]G锚杆：

将拉力传至稳定岩土层的构件。

当采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料时，也可称为锚索。

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土层锚杆：

锚固于土层中的锚杆。

由设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体。

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岩石锚杆：

锚固于岩层内的锚杆。

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系统锚杆：

为保证边坡整体稳定，在坡体上按一定格式设置的锚杆群。

为使围岩整体稳定，在隧洞周边上按一定格式布置的锚杆群。

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锚固：

利用锚定在洞室围岩或岩体边坡中的锚杆来加固岩体的工程措施。

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锚杆挡墙：

用水泥砂浆把钢杆或多股钢丝索等锚固在岩土中作为抗拉构件以保持墙身稳定，支挡土体的挡墙。

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土钉墙：

采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面组成的支护结构。

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土钉：

是一种基于新奥隧道法原理，在天然边坡或开挖形成的边坡、基坑原位岩土体中近于水平设置加筋杆件并沿坡面设置混凝土面层，使整体土工系统的力学性能得以改善从而提高边坡、基坑稳定性的原位加筋技术。

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土钉可被视为小尺寸的被动式锚杆[部份类似于全长粘结型锚杆]，分为钻孔注浆钉与击入钉两种，土钉材料为角钢、圆钢、钢筋或钢管。

5.如发现某边坡可能不稳定，你将选择哪些处理方案使其稳定性增加？

答题要点：

1．延缓坡度，增加坡长

斜坡度越平缓，则土坡越稳定：

斜坡度越陡，则土坡越易滑动。

通过延缓坡度可以减小土坡的下滑力，使土坡达到稳定状态。

这是我们在施工中常采用的方法。

但这种方法增加了工作量，适用于机械化施工作业，要求施工场地宽阔，多余的土方要随时运走或有地方堆积。

2．在坡脚处砌挡土墙或打混凝土预制桩，增大抗滑力

由于土坡的滑动都有一个滑动面，土坡滑动时沿滑动面向外推动坡脚处的土，当滑动面到地表面的距离较小时，可以砌挡土墙，使挡土墙的基础超过滑动面。

如果滑动面距地表面的距离较大，用人工砌挡土墙很难达到目的，采用打混凝土预制桩的办法较好。

3．在土坡上用锚杆锚固将要滑动的土体

当土坡的土质稳定性较好，无地下水或渗透水量很少时，可将锚杆锚固在土层中，增加土体的整体性和土体的抗滑力，使土坡达到稳定状态。

这种方法在滑动面很浅时，效果明显。

4．在坡顶裂缝处换填渗透性较小的粘性土

当土坡滑动开始后，坡顶处通常有裂缝，当有地表水或下雨时，水从裂缝处渗入，润滑了滑动面，减小了抗滑力，使土坡滑动加快。

根据这种情况，应及时将裂缝处的原状土挖除，换填渗透性较小的粘性土并碾压夯实，阻止水的渗入；同时，在坡顶处挖排水沟，防止地面水冲刷土坡，使水从其他地方排下。

6.论述挡土墙的变形及位移对土压力有什么影响？

要点：

挡土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的微小位移或转动产生主动土压力；当挡土墙的位移的移动或转动挤向土体产生被动土压力。

挡土墙下端不动，上端外移，墙背压力按直线分布，总压力作用点位于墙底以上H/3；挡土墙上端不懂，下端外移，墙背填土不可能发生主动破坏，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约为H/2；挡土墙上端和下端均外移，位移大小未达到主动破坏时位移，压力位曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约H/2，当位移超过某一值，填土发生主动破坏时，压力为直线分布，总压力作用点降至墙高1/3处。

7.论述悬臂式挡土墙墙背土压力的计算方法？

答题要点:

土压力计算有库伦土压力理论和朗肯土压力理论。

用墙踵下缘与立板上边缘连线作为假想墙背，按库伦公式计算，滑动土楔和假想墙背之间的摩擦角值δ应取土的内摩擦系数φ。

当墙后填土面水平时，可按朗肯理论计算，以通过墙踵的竖立面为假想墙背，计算主动土压力。

悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙的土压力可按第二破裂面法计算，当第二破裂面不能形成时，可用墙踵下缘与墙顶内缘的连线作为假想墙背进行计算，亦可用通过墙踵的竖直面为假想墙背进行土压力计算。

8.试述你所知的一些挡土结构物的工程用途，他们有何特点？

答题要点：

路堑墙：

稳定路堑边坡，使用于山坡陡峻处和地质不良地段，支撑滑坍的山坡土体。

设置在路堑边坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的山坡，同时可减少挖方数量，降低挖方边坡的高度。

路肩墙：

用于支挡陡坡路堤下滑，收缩坡脚，抬高公路。

路肩墙设置在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分，其用途与路堤墙相同。

它还可以保护临近路线的既有的重要建筑物。

沿河路堤，在傍水的一侧设置挡土墙，可以防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床的有效措施。

路堤挡墙：

支撑路堤边坡、墙顶以上尚有一定的填土，使用于陡坡路堤，收缩坡脚，保证沿河路堤不受水流冲刷。

路堤墙设置在高填土路提或陡坡路堤的下方，可以防止路堤边坡或路堤沿基底滑动，同时可以收缩路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。

山坡挡墙：

用于支撑山坡覆盖层或滑坡。

山坡墙设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层、破碎岩层或山体滑坡

桥头挡墙：

支撑桥台背后填土

9.论述你认为按朗肯或库伦土压力理论来计算作用在支护结构上的土压力是否合理？

答题要点：

朗肯理论和库伦理论分别根据不同的假设，以不同的分析方法计算土压力，只有在最简单的情况下（α=0 β=0 δ=0），用这两种理论计算结果才相同。

朗肯土压力理论应用半空间中的应力状态和极限平衡理论，但为了使墙后的应力状态符合半空间的应力状态，必须假设墙背直立的，光滑的，墙后填土面是水平的。

由于该理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，使计算的主动土压力增大，而计算的被动土压力偏小；库伦土压力理论根据墙后滑动土楔的静力平衡条件得到计算公式，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜情况，但由于该理论假设填土是无粘性土，因此不能用库伦理论的原始公式直接计算粘性土的土压力。

库伦理论假设墙后填土破坏时，破坏面是一平面，而实际确实一曲面，在计算主动土压力时，只有当墙背的斜度不大，墙背与填土间的摩擦角较小时，破坏面才接近于一平面，计算结果与按曲线滑动面计算的有出入。

10.论述重力式挡土墙和悬臂式挡土墙的土压力计算理论的异同？

答题要点：

（1）相同点：

两者都普遍采用朗肯和库伦土压力理论来计算其各自的土压力。

（2）不同点：

①重力式挡土墙的土压力一般由墙背倾角、墙后土体的关系确定使用朗肯或者库伦理论；②悬臂式挡土墙当墙踵下缘与立板上边缘连线作为假设墙背时按库伦理论公式计算土压力，当墙后填土面水平时可按朗肯土压力理论计算其土压力。

另外当出现第二破裂面时，有国内外模型试验和现场测试的资料表明，按库伦理论采用第二破裂面计算侧向土压力比较符合实际。

11.论述抗滑桩是怎样维持滑体稳定的？

如何确定抗滑桩的截面尺寸、桩间距和桩全长？

答题要点：

（1）抗滑桩又称锚固桩。

它是将桩的下部埋于稳定地层的岩床中，上部承受滑体传来的滑坡推力，依靠下部锚固段及以上桩前抗力来维持桩身的稳定，并阻止滑坡向下滑动。

（2）截面尺寸的确定：

桩的截面一般为矩形，从有利于受力考虑，长边顺滑动方向布置，短边则相反。

（3）桩的间距布置原则为：

不能太疏以避免上方滑体从桩间滑走，但又不能至于过密造成工程造价增大。

有现场滑体试验资料时，应按试验资料确定，否则只能近似按经验数据考虑。

一般滑体较完整或土质较密实的地质条件，桩的间距可以大一些，反之，则要小一些。

（4）抗滑桩的桩长度和锚固深度应按计算确定。

桩长等于桩上部滑体厚度加上桩下部锚固深度。

滑体厚度可按桩位处的地勘资料查明。

而锚固段深度的确定则需要考虑多种因素，建立力学分析合理的计算后确定。

12.请论述锚杆式挡土墙有什么优点？

这种结构与传统的挡土墙结构有何区别？

答案要点：

锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物，利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的稳定，适用于低墙，地质情况较好地区；而传统挡土墙是靠挡墙自重来承受土压力，维持稳定，适用于一般地区岩质或土质边坡加固工程，为减少开挖量的挖方地区及石料缺乏地区，可采用单级或多级，总高度宜控制在18米左右。

锚杆挡土墙的特点是：

（1）结构质量轻，使挡土墙的结构轻型化，与重力式挡土墙相比，可以节约大量的圬工和节省工程投资；

（2）利于挡土墙的机械化、装配化施工，可以提高劳动生产率；（3）不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。

但是锚杆挡土墙也有一些不足之处，使设计和施工受到一定的限制，如施工工艺要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，且要耗用一定的钢材。

13.论述土坡稳定有何实际意义？

影响土坡稳定的因素有哪些？

如何预防土坡发生滑动？

答案要点：

土坡不稳定会使地质体容易在重力地质作用下发生蠕动滑坡泥石流等灾害。

土坡稳定能保障路面安全，行人安全，建筑安全。

影响土坡稳定有多种因素，包括土坡的边界条件、土质条件和外界条件。

具体因素分述如下：

1、土坡坡度2、土坡高度H越小，土坡越稳定；3、土的性质其性质越好，土坡越稳定；4、气象条件晴朗干燥土的强度大，稳定性好；5、地下水的渗透土坡中存在与滑动方向渗透力，不利；6、强烈地震在地震区遇强烈地震，会使土的强度降低，且地震力或使土体产生孔隙水压力，则对土坡稳定性不利。

预防土坡发生滑动的方法：

1．延缓坡度，增加坡长

斜坡度越平缓，则土坡越稳定：

斜坡度越陡，则土坡越易滑动。

通过延缓坡度可以减小土坡的下滑力，使土坡达到稳定状态。

这是我们在施工中常采用的方法。

但这种方法增加了工作量，适用于机械化施工作业，要求施工场地宽阔，多余的土方要随时运走或有地方堆积。

2．在坡脚处砌挡土墙或打混凝土预制桩，增大抗滑力

由于土坡的滑动都有一个滑动面，土坡滑动时沿滑动面向外推动坡脚处的土，当滑动面到地表面的距离较小时，可以砌挡土墙，使挡土墙的基础超过滑动面。

如果滑动面距地表面的距离较大，用人工砌挡土墙很难达到目的，采用打混凝土预制桩的办法较好。

3．在土坡上用锚杆锚固将要滑动的土体

当土坡的土质稳定性较好，无地下水或渗透水量很少时，可将锚杆锚固在土层中，增加土体的整体性和土体的抗滑力，使土坡达到稳定状态。

这种方法在滑动面很浅时，效果明显。

4．在坡顶裂缝处换填渗透性较小的粘性土

当土坡滑动开始后，坡顶处通常有裂缝，当有地表水或下雨时，水从裂缝处渗入，润滑了滑动面，减小了抗滑力，使土坡滑动加快。

根据这种情况，应及时将裂缝处的原状土挖除，换填渗透性较小的粘性土并碾压夯实，阻止水的渗入；同时，在坡顶处挖排水沟，防止地面水冲刷土坡，使水从其他地方排下。

14.请论述抗滑桩设计的基本假定?

答案要点：

（一）作用于抗滑桩的力系

作用于抗滑桩的外力包括：

滑坡推力、受荷段地层的抗力、锚固段地层的抗力、桩侧摩阻力和粘着力以及桩底应力等。

这些力均假设为均布力。

（1）滑坡推力：

滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上，可假定与滑面平行。

一般假定每根桩所受的滑坡推力等于桩距（中至中）范围之间内的滑坡推力。

（2）根据设桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况，抗滑桩可以分为悬臂桩式和全埋式两种。

当桩前滑坡体不能保持稳定可能滑走时，抗滑桩应该按悬臂桩式考虑；而当桩前滑坡体能保持稳定，抗滑桩将按全埋式桩考虑。

（3）岩土抗力：

埋于滑床中的桩将滑坡推力传递给桩周的岩土，桩的锚固段前、后岩土受力后发生变形，从而产生由此引起的岩土抗力作用。

（4）桩周摩阻力：

抗滑桩截面大，桩周面积大，桩与地层间的摩阻力、粘着力必然也大，由于此产生的平衡弯矩对桩有利，但其计算复杂，一般不予考虑。

（5）基底应力：

抗滑桩的基底应力，主要是由自重引起的。

而桩侧摩阻力、粘着力有抵消了大部分自重。

实测资料表明，桩底应力一般相当小，为简化计算，桩底应力可忽略不计。

（二）抗滑桩的计算宽度

为了将空间的受力简化为平面受力，并考虑桩截面形状的影响，将桩的设计宽度换算成相当于实际工作条件下的矩形桩宽Bp，即桩的计算宽度。

（三）桩侧岩土的地基系数

桩侧岩土的弹性抗力系数简称地基系数，是地基承受的侧压力与桩在该处产生的侧向位移的比值。

（1）地基较为完整硬质岩层、未扰动的硬粘土或性质相近的半岩地层时认为地基系数是常数，即用“k”法.

（2）地基为硬塑~半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成软质岩层以及重度随深度增加的地层时，采用“m”法。

（四）刚性桩和弹性桩的区分

抗滑桩受到滑坡推力后，将产生一定的变形。

根据桩和桩周岩土的性质和桩的几何性质，其变形可分为刚性桩和弹性桩两种情况。

15.请论述用悬臂桩法设计计算刚性桩和弹性桩的内力方法假设条件的异同?

答题要点：

刚性桩用悬臂桩法计算式的基本假设：

滑面以上抗滑桩受荷段上所有的力均当做外荷载看待，桩前的滑体抗力按其大小从外荷载中予以折减，将滑坡推力和桩前滑面以上的抗力折算成在滑面以上的抗力折算成滑面上作用的弯矩和剪力并作为外荷载。

而抗滑桩的锚固段，则把桩周岩土视为弹性体计算侧向应力和土的抗力，从而计算桩的内力。

弹性桩用悬臂桩法计算式的基本假设：

①将滑面以上抗滑桩受荷段上所有作用力均视为外荷载，②根据桩周地层的性质确定弹性桩抗力系数即地基系数，建立桩的挠曲微分方程式，③通过数学求解可得滑面以下桩身任一截面侧变位和内力计算的一般表达式。

④根据桩底边界条件计算出滑面处的位移和转角，⑤计算桩身任一深度处的位移和变位。

16抗滑桩的滑坡推力因桩身受力状态的假设不同而有哪几种假设破坏模式？

在这些假设条件下如何确定其滑坡推力？

答案要点：

一般有三种假设：

①桩因剪切而破坏；②桩因弯曲而破坏；③将桩看成是埋设在岩体中的弹性地基梁。

（1）桩因剪切而破坏

桩体附近滑动面上下的岩体较坚硬完整，滑动面很薄，认为桩体只能被剪坏，桩体承受的最大滑坡推力就为P。

最大滑坡推力等于桩的容许抗剪强度乘以桩的计算抗剪面积。

（2）桩因弯曲而破坏

桩体附近滑动面上下的围岩相对桩体较厚，因而认为桩体破坏前，桩周滑动面附近的岩体首先破碎，滑体产生微量移动，滑动面附近桩体产生弯曲变形直至破坏。

桩柱受到的最大滑坡推力等于滑动面附近桩能承受的最大弯矩除以桩承受最大弯矩点之间的长度。

（3）将桩看成是埋设于岩土体中的弹性地基梁

用链杆法计算桩的内力，将桩分成若干段，假设滑坡推力为某种分布，并以集中荷载作用于桩各段中点。

滑坡推力可由传递系数法来计算。

17请论述锚杆挡土墙设计理论现在和存在问题

答题要点：

（一）土压力计算

挡土墙侧向土压力的大小与岩土力学性质、墙高、支护结构形式及位移方向以及大小等因素有关。

由于锚杆挡土墙构造特殊，侧向压力的影响因素更加复杂。

目前在理论上还没有准确的计算方法能如实地反映各种因素对锚杆挡土墙侧向压力的影响，从理论分析和实测资料看，土质边坡的锚杆挡土墙的土压力大于主动土压力。

（二）锚杆的设计

锚杆设计中有许多不确定因素，如地层形态、地下水和周边环境的影响。

灌浆与杆体材料质量的不稳定性等，因此锚杆锚固体的设计必须采用合适的安全系数，但各规范安全系数取值都不一样。

另外锚杆设计中常将锚固长度上的粘结应力视为均匀分布，但采用抗拔力与锚杆长度成正比的假定与现场实测情况时有出入的。

当前普遍采用的集中拉力型锚杆受荷时，不能将荷载均匀分布于锚固长度上，而是出现严重的应力集中现象。

（三）墙面的计算

锚杆挡土墙与墙后岩土是相互作用、相互影响的一个整体，其结构内力除与支挡结构的刚度有关外，还与岩土体的变形有关。

因此想要准确计算是较为困难的。

根据目前的研究成果，可按连续介质理论采用有限元、边界元和弹性支点等方法进行计算，但这种计算过于复杂，计算结果偏小。

在实际工程中一般采用等值梁法或者静力平衡法进行近似计算。