昨日(2024年11月7日)公众号《玉述岩土》“从2024年注岩考试第15道案例题的解答说起”一文,讨论了如何解答该题的问题,今做些补充。
该题题目如下:
这是一道无法答对的题。为何这么说呢?
1.严格执行《公路路基设计规范》2015版时。答题的思路应该是这样的:
该规范第5章标题为“路基防护与支挡”,第5.7节的标题为“抗滑桩”。解答该题显然需执行该节。
该节第5.7.1条悬置段规定:“抗滑桩设计应遵循下列原则”,第1款规定:“ 抗滑桩可用于稳定边坡和滑坡、 加固不稳定山体以及加固其他特殊路基。”该款“稳定边坡”一语中的“稳定”应是动词而非名词,它与后面的两个“加固”并列,也就是说,“稳定边坡和滑坡”、“ 加固不稳定山体”、“加固其他特殊路基“是三个并列的动词短语。
该节第5.7.5条悬置段规定:“ 抗滑桩结构计算应符合下列要求”,第1款规定:“作用于抗滑桩的外力包括滑坡推力、 地震力、桩前滑体抗力和锚固段地层的抗力。桩侧摩阻力和黏聚力以及桩身重力和桩底反力可不计算。滑坡推力应按本规范第7.2节的规定采用传递系数法计算确定。”这条规定要求我们查找第7.2节相关推文。
第7.2节标题为“滑坡地段路基”。
上述规定表明,按《公路路基设计规范》2015版,采用抗滑桩时,边坡设计计算与滑坡相同。
第7.2节第7.2.2条悬置段规定:“滑坡稳定性分析应采用工程地质类比法和力学计算相结合的方法, 并应符合下列要求”,第5款规定:“滑坡剩余下滑力可采用传递系数法,按式 (7.2.2-1) 计算。条块作用力系如图7.2.2 所示,当Ti<0 时,应取Ti=0,。当滑坡体最后一个条块的剩余下滑力小于或等于0时,滑坡稳定;当大于0时,滑坡不稳定。”
根据上式,在不计桩前抗力的条件下,算得设桩处水平荷载约850kN。
由于上式代表的方法是传递系数法之滑动力调整法,是根本错误的条分法,稳定性计算和抗滑桩水平荷载计算不能采用该法。因此,这种做法并不正确。
该值虽然离D选项相对较近,但与之相差约130kN。因此,实际上,四个选项无一是合适选项。换句话说,这种严格执行《公路路基设计规范》2015版的做法,其所得结果也不是出题人心中的答案。
2.执行《公路路基设计规范》2015版不太严格但做法符合该规范精神且更合理时。答题的思路应该是这样的:
根据该规范,路堤分一般路堤和特殊路堤,而特殊路堤指的是位于特殊土 (岩) 地段、不良地质地段及受水、气候等自然因素影响强烈需要进行特殊设计的路基,所以题中路堤是一般路堤。根据地面坡率显著大于1:2.5的情况,该路堤是陡坡路堤,因此,解答该题应执行“一般路堤”这一章(即第3章)的“高路堤与陡坡路堤”一节(即第3.6节)。
第3.6节第3.6.10条规定:“路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性分析可采用不平衡推力法稳定系数Fs可按式 (3.6.10-1)、 式 (3.6.10-2) 计算,计算图示见图3.6.10 。”
上式为传递系数法之抗滑力调整法。虽然根据第2.6.10条规定,上式是用于稳定性计算的,但是,一方面,稳定性计算所用条分法和抗滑桩水平荷载计算所用条分法应相同,否则易出现稳定的滑坡要支挡或未稳定的滑坡无需支挡的情况,当稳定性计算采用传递系数法时,恰恰能够做到稳定性计算所用条分法和抗滑桩水平荷载计算所用条分法相同;另一方面,传递系数法之滑动力调整法是根本错误的条分法,不应被使用,因此,抗滑桩水平荷载计算所用条分法只能是传递系数法之抗滑力调整法。
根据传递系数法之抗滑力调整法,在不计桩前抗力的条件下,“华山论剑注册岩土专业学习交流群”已经算得设桩处水平荷载为679kN。据此,选择C选项。
但是,如昨日公众号文章所言,按这个荷载值提供支挡力后,在不计桩前抗力的条件下,边坡稳定系数小于稳定安全系数,因此,这个计算结果并不正确。
一些岩土人认为,水平推力是水平推力,抗滑桩支挡力是抗滑桩支挡力,两者不是一回事。这样理解是不对的。可以看看主动土压力是怎么推导出来的,它是挡土墙反力(即支挡力)的反力,两者是大小相等、方向相反的一对作用力与反作用力。计算抗滑桩水平推力就是计算抗滑桩反力(即支挡力)。如果抗滑桩水平荷载不能像主动土压力那样用于挡土墙设计计算,那考题和实际工程要求计算抗滑桩水平荷载有何意义呢?
3.借助《公路路基设计规范》2015版第3.6.10条提供的传递系数法之抗滑力调整法公式(即(3.6.10-1)、 式 (3.6.10-2)) 根据按稳定性公式反算法计算时。
在不计桩前抗力的条件下,我已经算得设桩处水平荷载为725kN,据此提供的支挡力能使稳定系数达到1.30。因此,选择D选项才是正确的。但这个答案一定不是出题人心中的答案,因为《公路路基设计规范》2015版没有规定计算抗滑支挡结构岩土荷载要采用按稳定性公式反算法,该规范的精神是用由传递系数法算得的剩余滑动力之水平分力作设桩处水平荷载。
一些岩土人对按稳定性公式反算法的计算过程不太了解,昨日的公众号文章也未反映。关于按稳定性公式反算法的详细情况可以阅读《边坡规范修改建议》一书。这里仅针对上述考题做些介绍。
在上述考题中,抗滑桩提供的支挡力方向为水平,它可以分解为平行和垂直第3条块底面的两个分力,因而使得第3条块的滑动力和抗滑力都有变化。将所需支挡力设为未知数,将稳定系数设为已知数(即稳定安全系数1.30),通过反算求得所需支挡力。这样计算的抗滑桩所需支挡力是设桩处剩余滑动力的k倍,k(可称为推力调整系数)由下式计算:
式中:
。综上,相关规范需做修改方可用之。