F计算书

F区段土钉支护计算书
一、F区段：位于郴州大道东侧，长104米，坡顶标高为185.0~187.5米，路面标高为
175.5~178.5米。

坡高约9米，按1：0.2放坡.面喷150厚C20砾石砼。

采取土钉锚杆联
()()K
S
W cL
tg W tg T T x
1
sin cos sin cos =
+++++α
ϕαϕθαθα
整理后得： ()()ϕ
θαθαϕ
ααtg tg W cL
W T S
K
x
+++--=
sin cos cos sin 1
式中： T —土钉应提供的总拉力（kN ）
W —滑楔重力（kN ）
K
1
—土楔抗滑安全系数，取1.5
θ—土钉倾角（度）
α—滑裂面角（度）
，()2ϕβα+=，β为坡角 c —土的粘聚力（kPa ）
ϕ—内摩擦角（度）
L —滑裂面长度（m ），αs
i n H L =，H —为坡高
S
x
—土钉水平间距（m ）
滑楔重力按下式计算：
()βαγ
ctg ctg W S H x
-=
2
2
1
γ—土体重度（m
kN
3
）
每个土钉的拉力： n T T i =
T
i
—每个土钉承担的拉力（kN ）
n —土钉排数
2. 局部抗拉设计
局部抗拉设计的目标是根据边坡实际情况，按照局部抗拉的要求计算满足一定安全系数的土钉长度和钢筋面积，在施工过程中，安全系数可适当折减。

土钉设计长度： τ
πi
i D l T
K l 2
1+
≥
式中：
l
1
—土钉轴线与滑裂面交点至土钉外端点的距离
D —土钉孔径（m ）
K
2
—土钉承载力安全系数，取1.3
τi —土钉与土体之间的界面黏结强度(kPa) 3. 整体稳定计算（与锚杆整体稳定性计算相同） 4. 土钉选筋
f
T K A
y
i
m ax
3
式中： T m a x
—取局部抗拉设计拉力和整体稳定土钉拉力二者的大值9kN)
K
3
—主筋安全系数，取1.3
f
y
—主筋强度设计值（mm
N
2
）
5外部稳定性验算
二、 在本工程中，算最不利滑动面（用理正岩土软件计算）(高度取11米计算)
[计算简图]
超载1 距离0.010(m) 宽7.000(m) 荷载(20.00--20.00kPa) 270.00(度)
[土层信息] 上部土层数 1
层号 层厚 重度 饱和重度 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 十字板τ 强度增 十字板τ水 强度增长系 全孔压
(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 系数
1 11.000 18.500 --- 25.000 17.000 --- --- --- --- --- --- --- 下部土层数 1
层号 层厚 重度 饱和重度 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 十字板τ 强度增 十字板τ水 强度增长系 全孔压
(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 系数
1 50.000 18.500 --- 25.000 17.000 --- --- --- --- --- --- --- 不考虑水的作用
[计算条件]
圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法
土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待 稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面 条分法的土条宽度: 0.500(m) 搜索时的圆心步长: 0.500(m) 搜索时的半径步长: 0.300(m)
------------------------------------------------------------------------ 计算结果:
------------------------------------------------------------------------ 最不利滑动面:
滑动圆心 = (-16.500,20.900)(m) 滑动半径 = 26.628(m) 滑动安全系数 = 0.766
K=0.766<1.3 边坡在土钉支护前是不稳定的
土钉拉力计算
根据地质条件和工程经验，初选土钉的水平间距S h 和竖向间距S v ，一般
S
S
v
h
=
=1.0~2.5m 。

然后再根据局部稳定验算和整体稳定验算的结果来调整S h 、S v
的大小。

在该段工程中S S v h m 3.1==1.20m 。

土钉抗拔力计算是局部稳定性验算的一个重要方面，旨在主动土压力作用下，保证土钉
具有足够的抗拔力而不致被拔出，进而导致局部失稳塌方。

1） 土钉选材：采用Φ=25热扎变形钢筋； 2） 土钉成孔直径：取D=130mm;
3） 土钉长度：L
L L
L 3
2
1
+
+
=
式中
L
1
—自由段长度
L
2
—锚固段长度
L
3
—土钉外端长度，取200mm
K
1
=1.5
84
.47
=
α c=25kPa
m H L 839.14sin
0.11sin 84
.47===
α
S x =1.2m 17
=ϕ 84
.621584.47
=
+=
+ϕα
土钉应提供的总拉力为：
()()ϕ
θαθαϕ
ααtg tg W cL
W T S
K
x
+++--=
sin cos cos sin 1
kN
tg tg 58.5767285
.00385.420sin
cos
cos
14.9953.1839.1425sin
14.9955.117
84
.6284
.6217
84
.4784
.47==
+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=
每个土钉的拉力： kN n T T i 37.82723.357=== 三、 土钉设计长度 τ
πi
i D l T
K l 2
+
≥
=
l
a
τ
πi
i D T
K 2
75.830
13.014.303.513.1=⨯⨯⨯=
m
第一排土钉：L=8.75+6=14.75m 取15m 第二排土钉：L=15m 第三排土钉：L=15m
第四排土钉：L=15m 第五排土钉：L=15m 第六排土钉：L=15m 第七排土钉：L=15m
四、 土钉选筋
f
T K A
y
i
m ax
3
=
mm
2
9.356300
1000
37.823.1=⨯⨯=
选用251Φ, mm
S 2
491
=
五、 整体稳定性设计
土钉支护满足局部稳定性之后，可保证土钉不致被拔出。

但是被土钉加固后的边坡土体是否会沿未加前的最危险圆弧滑动面滑动，还应作整体稳定性校核。

此校核是在前述求出最危险圆弧滑动面的基础上进行的，并需考虑锚固力对抗滑力提高的作用。

计算方法与A 区同。

本工程中：
()()()
[]
ϕ
ϕα
ϕ
α
ϕθ
λi
j
j
j
j
m
j nj
i
i
n
i i
i
i
n
i i
tg tg s s T
b q w
L
c ++++
+
+∑∑
∑===sin cos cos 1
1
1
()θ
γγ
i
n
i i
i
k
b q w s sin 1
∑=+-
=394.58+236.244+632.34-1194.57=68.6>0
整体稳定满足要求。