无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙设计方法与流程

本发明属于土木工程中岩质边坡重力式挡墙的设计技术领域，具体涉及一种无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙设计方法。

背景技术：

岩质边坡重力式挡墙比较常见，在建筑、道路等工程中都有相关的结构设计及应用，如现有技术cn108487300a、cn104762978a、cn108487301a中都有所涉及。

但关于无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙的设计，现行国家规范《建筑边坡工程技术规范》gb50330-2013有涉及，按规范提供的方法，仅能确定重力式挡墙的侧向主动岩石压力合力的大小，且计算公式较繁琐，不能确定重力式挡墙的侧向主动岩石压力的强度及其合力作用点位置，因此无法完成岩质边坡重力式挡墙的设计，未解决岩质边坡重力式挡墙的设计问题。

本发明提出的设计计算方法，能简单、方便地确定无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙的侧向主动岩石压力合力的大小，且计算公式简单；同时，本发明提供的设计方法还能确定重力式挡墙的侧向主动岩石压力的强度及其合力作用点位置，解决了如何进行岩质边坡重力式挡墙的设计问题，方便工程设计人员的设计使用，确保重力式挡墙的设计安全。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙设计方法，可有效解决岩质边坡重力式挡墙的设计问题，取得设计计算过程简单、方便工程设计人员使用、并能确保工程设计安全的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙设计方法，包括如下步骤：

1)计算挡墙的侧向主动岩石压力合力ea，kn/m；

其中，h为挡墙高度(m)，γ为岩体重度(kn/m³)，c为岩体黏聚力(kpa)，φe为岩体等效内摩擦角(°)，q为地表均布荷载标准值(kpa)，δ为岩体对挡墙墙背的摩擦角(°)，β为岩质边坡表面与水平面的夹角(°)，α为挡墙墙背与水平面的夹角(°)，ka0为主动岩石压力系数，ka为库伦主动土压力系数；

2)计算挡墙的侧向主动岩石压力强度ei，kpa；

其中，zi为计算点距挡墙墙顶的距离(m)，ei为距挡墙墙顶距离zi处计算点的挡墙的侧向主动岩石压力强度(kpa)；

3)计算挡墙的侧向主动岩石压力的合力作用点位置hp，m；

其中，hp为挡墙侧向主动岩石压力合力距墙底的距离(m)，e0为挡墙墙顶处侧向主动岩石压力强度(kpa)；eh为挡墙墙底处侧向主动岩石压力强度(kpa)。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙设计方法，能准确、方便地确定无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙的侧向主动岩石压力合力的大小，且计算公式简单；同时，本设计方法还能确定重力式挡墙的侧向主动岩石压力的强度及其合力作用点位置，解决如何进行岩质边坡重力式挡墙的设计问题，方便工程设计人员的具体运用，工程设计人员可以更加科学、安全、经济地进行无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙的设计；应用于实际工程能确保工程的安全，避免工程事故的发生，保护国家、人民群众的生命和财产安全。

附图说明

图1为实施例中的重力式挡墙和墙后岩质边坡的示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例的无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙设计方法，包括如下具体步骤：

1)重力式挡墙与墙后岩质边坡的几何条件、物理力学性能参数及计算参数的确定；

请参见图1，h为挡墙高度(m)，γ为岩体重度(kn/m³)，c为岩体黏聚力(kpa)，φe为岩体等效内摩擦角(°)，q为地表均布荷载标准值(kpa)，δ为岩体对挡墙墙背的摩擦角(°)，β为岩质边坡表面与水平面的夹角(°)，α为挡墙墙背与水平面的夹角(°)。

2)重力式挡墙的侧向主动岩石压力合力的计算；

无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙的侧向主动岩石压力合力ea的计算，按岩体等效内摩擦角进行计算，根据库伦理论公式，推导可得：

式中，ea为重力式挡墙的侧向主动岩石压力的合力(kn/m)；

ka0为主动岩石压力系数；

ka为库伦主动土压力系数。

3)重力式挡墙的侧向主动岩石压力强度的计算；

重力式挡墙的侧向主动岩石压力合力ea对高度求导数，得到其侧向主动岩石压力强度ei为：

式中，zi为计算点距挡墙墙顶的距离(m)；

ei为距墙顶距离zi处侧向主动岩石压力强度(kpa)。

4)重力式挡墙的侧向主动岩石压力的合力作用点位置的计算；

根据重力式挡墙的侧向主动岩石压力强度，并且其呈梯形分布，可得侧向主动岩石压力合力作用点位置hp为：

式中，e0为挡墙墙顶处侧向主动岩石压力强度(kpa)；

eh为挡墙墙底处侧向主动岩石压力强度(kpa)；

hp为挡墙侧向主动岩石压力合力距墙底的距离(m)。

5)重力式挡墙的抗滑移和抗倾覆计算；

根据上述计算得到的侧向主动岩石压力合力的大小ea及合力作用点位置hp，按现行规范进行重力式挡墙的抗滑移和抗倾覆等的计算，完成重力式挡墙的设计。

具体实施例一

按本发明的设计方法进行计算与按《建筑边坡工程技术规范》gb50330-2013规定的方法进行计算，结果对比可见表1。

表1

具体实施例二

按本发明的设计方法进行计算与按《建筑边坡工程技术规范》gb50330-2013规定的方法进行计算，结果对比可见表2。

表2

本发明提供的无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙设计方法，能简单、准切地确定无外倾结构面的岩质边坡重力式挡墙的侧向主动岩石压力合力的大小；同时，还能确定重力式挡墙的侧向主动岩石压力的强度及其合力作用点位置；解决了岩质边坡重力式挡墙的设计问题，方便工程设计人员的具体运用，确保工程安全。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。