岩土工程设计课程设计报告

目录
1.基础计算
1.1土压力计算
土压力计算参数
土体分层：层
计算总深度（）：
地下水埋深（）：
单层厚度要求：层数符合要求，同时最大层厚最小层厚≤单层土参数：
计算过程
分层：第一层；第二层 (层厚)；第三层 (层厚)。

土层分布示意图如下所示。

图土层分布示意图
各层土的重度：
静止土压力
静止土压力强度计算过程：
上
下
上
下
静止土压力作用点距点距离为：。

静止土压力强度分布图：
图静止土压力强度分布图主动土压力
主动土压力强度计算过程：
上
下
上
下
主动土压力作用点距点距离为：。

主动土压力强度分布图：
图主动土压力强度分布图被动土压力
主动土压力强度计算过程：
上
下
上
下
被动土压力作用点距点距离为：。

被动土压力强度分布图：
图被动土压力强度分布图滑坡推力计算
滑坡推力计算参数
内聚力（）：
内摩擦角：
土体密度：
滑面数：
地表参数：
计算过程
滑坡图：
58o
12o
9.3o
2o
7o
2.8o
32o
17o
17
22
12
S1S2
S3图 滑坡图
自重：
; ; .
设计等级：乙级安全系数.
计算传递系数：
由公式（）()得：；. 由公式得：
; ; .
故滑坡推力为。

2.实例计算
计算流程
在选定设桩的位置后，根据滑坡推力、地基土层性质、桩用材
料等资料拟定桩间距、截面形状与桩的尺寸和埋深。

本次设计
地基土层性质、桩用材料也自行选择。

一般规定：
采用抗滑桩对滑坡进行分段阻滑时，每段宜以单排布置为主，若弯矩过大，应采用预应力锚拉桩。

抗滑桩桩长宜小于。

对于滑带埋深大于的滑坡，采用抗滑桩阻滑时，应充分论证其可行性。

抗滑桩间距(中对中)宜为～。

抗滑桩嵌固段须嵌人滑床中，约为桩长的～。

为了防止滑体从桩间挤出，应在桩间设钢筋砼
或浆砌块石拱形挡板。

在重要建筑区，抗滑桩之间应用钢筋砼
联系梁联接，以增强整体稳定性。

抗滑桩截面形状以矩形为主，截面宽度一般为～，截面长度一般为～。

当滑坡推力方向难以确定时，应采用圆形桩。

计算作用在抗滑桩上的各力。

确定桩后的滑坡推力及其分布形
式；当桩前滑体可能滑走时，不计桩前抗力；当桩前滑体不会滑走时，内力计算时还应计入桩前滑体抗力。

抗滑桩桩前须进行土压力计算。

若被动土压力小于滑坡剩余抗滑力时，桩的阻滑力按被动土力考虑。

被动土压力计算公式如下：
)
2/45(tan 21
12211φγ+⨯⨯=h E p
式中：—被动土压力(／)；
γ、φ—分别为桩前岩土体的容重(／)和内摩擦角(°)；
—抗滑桩受荷段长度()。

确定地基系数，法或法；
（）、地基反力（地基抗力）：
y
y
p
CB P X
=
式中，——地基反力；
——地基系数，又称弹性抗力系数，表示单位面积
地层产生单位变形所需施加的力（）；
——桩的计算深度（）; ——地层处桩的位移量（）。

抗滑桩受荷段桩身内力应根据滑坡推力和阻力计算，嵌固段桩身内力根据滑面处的弯矩和剪力按地基弹性的抗力地基系数()概念计算，简化式为：
n y y m C )(0+=
式中：—地基系数随深度变化的比例系数； —随岩土类别变化的常数，如、……； —嵌固段距滑带深度()； —与岩土类别有关的常数()。

地基系数与滑床岩体性质相关，可概括为下列情况：
()法。

地基系数为常数，即＝。

滑床为较完整的岩质和硬粘土层。

()法。

地基系数随深度呈线性增加，即＝。

一般地，简化为＝。

滑床为硬塑—半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状的软质岩层。

()当＜＜时，值随深度为外凸的抛物线，按这种规律变化的计算方法通常称为“”法；当＞时，值随深度为内凸的抛物线变化。

第三种情况应通过现场试验确定。

抗滑桩地基系数的确定可简化为法和法两种情况。

不同地层的地基系数值和地基系数随深度增加的比例系数值，可参考下表。

计算桩的变形系数 或 及换算深度 或 ，来判断按刚性桩还是弹性桩计算。

判定式如下：
()按“”法计算，即地基系数为常数时， 当β≤，属刚性桩； 当β＞，属弹性桩。

其中：β为桩的变形系数(－)，其值为：
4/1)4/(EI CB P =β
式中： —地基系数()；
—桩正面计算宽度()，矩形桩＝，圆形桩＝() —桩弹模()； —桩截面惯性矩()。

()按“”法计算，即地基系数为三角形分布时， 当 ≤，属刚性桩； ＞，属弹性桩。

其中 为桩的变形系数，(－)，其值为：
5/1)/(EI mB P =α
式中： —地基系数随深度变化的比例系数()；其余符号注释同上。

受荷段内力计算，确定滑面处的弯矩（）、剪力（）。

锚固段内力计算，根据桩底的边界条件采用相应的计算公式求算滑面处的水平位移和转角及其下若干点（刚性桩一般每深取一点，弹性桩一般换算深度每深取一点）处的地层侧向弹性应力（桩侧应力）、截面剪力和弯矩等，同时求出最大剪力及其位置，最大弯矩及其位置；
（）地基系数为常数时，弹性桩的初参数解： 为换算深度， β 。

通过数学求解，得到滑动面以下桩身任一截面的变位和内力的四个物理量的初步参数为：
0ϕβ02M EI β0
3Q EI
β………………
z ϕβ0ϕβ02M EI β0
3Q EI
β………………
2Mz EI β0ϕβ02M EI β0
3Q EI
β………………
3z Q EI β0ϕβ02M EI β0
3
Q EI
β………………
其中，、、、之间的关系可查无量纲影响系数表得到（教材页），与、、、之间可得到值，查法影响系数表（教材页）。

（）地基系数随深度成比例增加时（）法，弹性桩的初参数解： 同样通过数学求解可得一组幂级数的表达式：
0ϕα02M EI α0
3Q EI α……………………
z ϕα0ϕα02M EI α0
3
Q EI α…………………… 2z M EI α0ϕα02M EI α0
3
Q EI α…………………… 3z Q EI α0ϕα02M EI α0
3
Q EI
α……………………
式中，、、、——分别为随桩换算深度（α）而异的法的无量纲影响函数值，；
α——桩的变形系数，（）； ——桩的弹性模量，（）； ——桩的截面惯性矩，（）。

其中，α与、、、之间的关系可查法影响系数（教材页）。

弹性桩的内力计算： （）法：
①当桩底为固定端时，将ϕ代入式和式，联立求解得：
02M EI β·12121212B C C B A B B A --0
3
Q EI
β·12121212B D A C A B B A --…………
o
ϕ0M EI β·02Q EI β·1211212
D A A Dz
A B B A --………… ②当桩底为铰支时，将分别代入式和式，联立求解得：
02M EI β·13131313C B B C B A A B --03
Q EI
β·1313
1313D B B D B A A B --………… o
ϕ0M EI β·13131313A C C A B A A B --02Q EI
β·13131313A D D A
B A A B --…………
③当桩底为自由端时，将分别代入式和式，联立求解得：
02M EI β·34343434B C C B A B B A --03Q EI β·3443
3434
B D B B A B B A --………… o
ϕ0M EI β·34343434C A A C A B B A --02Q EI β·34343434
D A A B
A B B A --………… （）法：
①当桩底为固定端时，将ϕ代入式和式，联立求解得：
02M EI
α·
12121212B C C B A B B A --0
3
Q EI
α·12121212B D A C A B B A --………… o
ϕ0
M EI
α·
02
Q EI α·1211212
D A A Dz A B B A --………… ②当桩底为铰支时，将分别代入式和式，联立求解得：
02M EI
α·
13131313C B B C B A A B --03
Q EI
α·1313
1313D B B D B A A B --………… o
ϕ0
M EI
α·
13131313A C C A B A A B --02Q EI
α·13131313A D D A B A A B --………… 12121212C A A C A B B A --12121212C A A C A B B A --
③当桩底为自由端时，将分别代入式和式，联立求解得：
02M EI
α·
34343434B C C B A B B A --03
Q EI α·3443
3434
B D B B A B B A --………… o
ϕ0
M EI
α·
34343434C A A C A B B A --02
Q EI α·3434
3434
D A A B A B B A --………… 刚性桩的内力计算：
（）地基系数随深度成比例增加： ①地基系数：
②深度处，桩的侧向位移：
Δ()ϕ≈（）ϕ…………………… 该处土体的弹性抗力：
δ()ϕ…………………………………… ③:
16
··ϕ·()…………………… 式中，——桩的宽度；
——桩底顺作用方向的长度。

④:
ϕ2a 112
ϕ（）……………
式中，2
6
ba ，为桩底面抵抗矩；。

对式和式联立求解，得到未知参数 和 ϕ的计算式： [()][()]……
ϕ[()][]……………………
当求出和ϕ，便可算出桩前、后侧压应力δ和桩底竖向压应力δ、δ值：
δ()ϕ………………………………
δ()ϕ…………………………
δ()ϕ…………………………
滑动面以下深度处桩截面的弯矩和剪力，可取处上部为分离体，由∑及∑求得：
1
ϕ()…………………………
6
1
ϕ()…………………
12
a,桩底产生应力重分布，此时需要按应力重分布条当桩底偏心距离＞
6
件导出桩轴线的转角ϕ、转动中心距滑面处的距离以及应力重分布的宽度，然后再计算任一截面处的弯矩和剪力。

（）地基系数随深度为一常数：（）
侧向弹性抗力：δ()ϕ…………………………
剪力：1
ϕ()………………
2
弯矩：1
ϕ()…………
6
式中，[()][( )]………………
ϕ[( )] …………………………
校核地基强度，若桩身作用于地基地层的弹性应力超过其容许值过
多时，则需调整桩的埋深，或桩的截面尺寸，或桩的间距后重新计算，直至合理地满足要求为止；
（1）锚固段为土层
当地面横坡或较小时，地基点的横向容许应力承载力按下式
计算：
当地面横坡较大且时，地基点的横向容许应力承载力按
下式计算：
() 锚固段为岩层
桩的横向压应力应满足：
矩形截面
圆形截面
根据计算的最后结果，绘制作用于桩身的弯矩图和剪力图；
对于钢筋混凝土桩，据以进行桩的结构设计（配筋设计）。

实例计算条件：
滑坡推力；
内聚力：；
内摩擦角：
土体密度：；
抗滑桩长度 .
试算过程
第一次试算：
设计：
采用矩形桩：;取；
锚固段长度：，受荷段长度；
采用混凝土，；
截面模量.截面对桩中心惯性矩..
则：
(1)计算桩的刚度
桩的变形系数.
桩的换算深度<,属刚性桩。

(2)荷载计算：
每根桩前剩余下滑力.
桩前被动土压力
.
滑面处剪力：
().
滑面处弯矩：*
(3)滑面至旋转中心的距离：
[()][()].
(4)桩的转角：
ϕ[()][] .
(5)桩侧抗力：
δ() .
(6)容许应力：
.
(7)桩深各点的剪力：
1
ϕ()
6
.
桩深各点的弯矩：
1
ϕ()
12
.
由此可得锚固段深度内每个米的应力、弯矩和剪力值如下表所示。

根据计算结果得到上图，由图可知：桩侧应力远远超过了容许应力值。

不满足设计要求。

可能的原因是：滑坡推力太大，土体内摩擦角和内聚力太小在合理规范内不能再采用抗滑桩来抵抗滑坡，导致抗滑桩不能满足设计要求。

可以考虑其他更适合的防止方法或者与抗滑桩防止方法相结合治理滑坡。

经过老师的检查，更改了设计基本参数，从而再次进行抗滑桩的设计。

第二次试算
修改后的滑坡参数为：
滑坡推力；
内聚力：；
内摩擦角：
土体密度：；
受荷段长度´ .
设计：
采用矩形桩：;取；
锚固段长度：，受荷段长度；抗滑桩全长。

采用混凝土，；
截面模量.截面对桩中心惯性矩.
则：
(1)计算桩的刚度
桩的变形系数.
桩的换算深度<,属刚性桩。

(2)荷载计算：
每根桩前剩余下滑力.
桩前被动土压力：
.
滑面处剪力：
().
滑面处弯矩：*
(3)滑面至旋转中心的距离：[()][()] .
(4)桩的转角：
ϕ[()][] .
(5)桩侧抗力：
δ() *.
(6)容许应力：
.
(7)桩深各点的剪力：
1
ϕ()
6
.
桩深各点的弯矩：
1
ϕ()
12
.
由此可得锚固段深度内每个米的应力、弯矩和剪力值如下图所示。

由图中计算数据可以发现，当距滑面深度为米时，桩侧应力不能满足容许应力要求。

分析出现此情况可能的影响因素有：锚固段深度不够；滑坡推力太大和内聚力等较小；抗滑桩土质地基系数水平方向和竖直方向的比值；抗滑桩自身的参数，如截面长宽等。

因为规范要求和土体自身结构数值等的要求和限制，决定更改设计的抗滑桩的长、宽。

以达到设计要求。

第三次试算
更改设计参数为：
采用矩形桩：;取；
锚固段长度：，受荷段长度；抗滑桩全长。

采用混凝土，；
截面模量.截面对桩中心惯性矩.
则：
(1)计算桩的刚度
桩的变形系数.
桩的换算深度<,属刚性桩。

(2)荷载计算：
每根桩前剩余下滑力.
桩前被动土压力
.
滑面处剪力：
().
滑面处弯矩：*
(3)滑面至旋转中心的距离：
[()][()].
(4)桩的转角：
[()][] .
(5)桩侧抗力：
δ() *.
(6)容许应力：
.
(7)桩深各点的剪力：
1
ϕ()
6
.
桩深各点的弯矩：
1
ϕ()
12
.
由此可得锚固段深度内每个米的应力、弯矩和剪力值如下图所示。

由计算结果得出图中数据发现，本次设计参数满足抗滑桩侧应力要求。

（） 受荷段内力计算：
设作用在桩上的水平推力及剩余抗滑力均按矩形分布，则有
水平推力分布荷载114162 1.2312.15/16H H H
T E L q kN m h h ⨯=
=== 剩余抗滑力分布荷载113270.76 1.2
245.31/16
R R R T E L q kN m h h ⨯=
=== 故最终作用在单桩上的分布荷载66.84/H R q q q kN m =-=
剪力 ()66.84H R Q q q y y =-= 弯矩
233.422y
M Q y =∙
=
（） 桩基竖向载荷的验算:
地基承载力：
查得：，，
.
故桩基竖向承载力满足设计要求。

因此本次试算设计参数全部满足设计规范要求，完成桩的设计。

最终抗滑桩参数采取本次（第三次）试算结果：
采用矩形桩：;取；
锚固段长度：，受荷段长度；抗滑桩全长。

采用混凝土，。

抗滑桩侧应力图如下所示。

图抗滑桩侧应力图抗滑桩剪力图如下所示。

图抗滑桩剪力图
抗滑桩弯矩图如下所示。

图 抗滑桩弯矩图
8555.904
11320.22272 0 5 10 15 20 25 30 35
0 2000
4000
6000
8000
10000
12000
弯矩
滑面
3.参考文献
1.中华人民共和国国家标准，建筑与地基基础设计规范（）.
2.中华人民共和国国家标准，混凝土结构设计规范().
3.中华人民共和国国家标准，建筑边坡工程技术规范().
4.中华人民共和国国家标准，岩土工程勘察规范（年版）（）.
5.中华人民共和国国家标准，建筑地基处理技术规范.
6.中华人民共和国国家标准，滑坡防治工程勘察规范( ).
7.中华人民共和国国家标准，滑坡防治工程设计与施工技术规范.
8.张克恭、刘宋玉，土力学（第三版），中国建筑工业出版社，
9.赵其华、彭社琴，岩土支挡与锚固工程，四川大学出版社，
10.。