實驗小學(xué)校辦服裝廠東側(cè)高切坡防護(hù)工程計算書

1、重慶市三峽庫區(qū)豐都縣重慶市第十四標(biāo)段實驗小學(xué)校辦服裝廠東側(cè)高切坡防護(hù)工程（未治理項目）規(guī)劃編號：fd0138計算書（施詳階段）武漢長意巖土工程有限公司二00六年七月目 錄1 工程概況12 設(shè)計依據(jù)12.1 采用的主要技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)12.2 工程地質(zhì)及水文條件23 邊坡穩(wěn)定性分析與計算23.1 高切坡安全等級和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)23.2 邊坡破壞模式分析23.3 穩(wěn)定計算34 單項工程設(shè)計74.1 邊坡坡比設(shè)計84.2 重力式擋墻設(shè)計94.3 排水工程設(shè)計10附一：滑坡剩余下滑力計算 12附二：重力式擋墻計算16附三：土坡穩(wěn)定計算211 工程概況實驗小學(xué)校辦服裝廠東側(cè)(fd0138)高切坡位于三合鎮(zhèn)佛子溪

2、左岸，實驗小學(xué)校辦服裝廠東側(cè)，豐涪公路邊。切坡高1026m，分布高程194220m，設(shè)計防護(hù)坡面長90m，防護(hù)坡面面積2100m2。該高切坡治理主要采取：削坡，分級擋墻與植草相結(jié)合，以及掛網(wǎng)噴砼與砌筑擋墻相結(jié)合的治理方案。2 設(shè)計依據(jù)2.1 采用的主要技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)（1）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（gb50009-2001）；（2）鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（tb10025-2001）；（3）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb50010-2002）；（4）水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（sl/t191-96）；（5）錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（gb50086-2001）；（6）室外排水設(shè)計規(guī)范（gbj14-87）；（7）砌

3、體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb50003-2001）；（8）建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（gb50330-2002）；（9）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（gb 50007-2002）；（10）水利水電工程建設(shè)征地移民設(shè)計規(guī)范（sl290-2003）；（11）工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（gb50218-94）；（12）中華人民共和國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文；國家及部頒的其它有關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范。2.2 工程地質(zhì)及水文條件 詳見重慶市三峽庫區(qū)豐都縣實驗小學(xué)校辦服裝廠東側(cè)高切坡防護(hù)工程（未治理項目）規(guī)劃編號：fd0138工程地質(zhì)勘察報告。3 邊坡穩(wěn)定性分析與計算3.1 高切坡安全等級和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)3.1.1 高切坡安全等級 根據(jù)三峽庫

4、區(qū)高切坡防護(hù)工程地質(zhì)勘察與初步設(shè)計技術(shù)工作要求，該高切坡邊坡類型為類巖土質(zhì)坡，切坡高度1026m，邊坡失穩(wěn)危害較嚴(yán)重，本高切坡安全等級定為三級。3.1.2 高切坡設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(1) 該高切坡防護(hù)工程設(shè)計安全系數(shù)為1.25。(2) 漿砌石擋土墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.3，抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.5；(3) 工程設(shè)計基準(zhǔn)期為50年。3.2 邊坡破壞模式分析3.2.1 現(xiàn)狀變形破壞情況坡體主要由碎石土和粉砂巖及砂巖組成。根據(jù)切坡巖土質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及目前變形破壞的情況，主要問題：(1)局部厚達(dá)4.0m的碎石土，在大暴雨滲流水作用下，可能沿基巖面產(chǎn)生滑動，或沖刷流土；(2)切坡以往處理時局部殘留厚約2m不穩(wěn)

5、定堆積土；(3)臨時支擋結(jié)構(gòu)長期的穩(wěn)定性是一個問題。3.2.2 邊坡破壞模式分析根據(jù)勘察結(jié)果，預(yù)測該高切坡的破壞模式主要為：1) 覆蓋層局部土體沿基巖面產(chǎn)生滑移破壞；2) 粉砂巖及長石裂隙較發(fā)育部位出現(xiàn)崩塌掉塊。3.3 穩(wěn)定計算 3.3.1 整體穩(wěn)定分析該切坡地質(zhì)構(gòu)造處于豐都向斜南翼，巖層產(chǎn)狀45°51°12°18°，傾向順坡向，傾角12°18°。坡體由殘坡積碎石土和粉砂巖及長石石英砂巖組成，其中主要是粉砂巖。根據(jù)土體結(jié)構(gòu)特征分析，主要是對土質(zhì)坡整體穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核，及切坡局部穩(wěn)定進(jìn)行驗算。切坡整體穩(wěn)定復(fù)核如下:(1)土坡不利滑動面的計算

6、1)計算方法計算方法采用園弧滑動法中瑞典條分法進(jìn)行計算。其安全系數(shù)通用計算公式為：式中：垂直荷載，包括土條自重和其上部的建筑荷載。其中，自重可將其分為兩部分，地下水位以上用濕容重計算，設(shè)為；地下水位以下用飽和容重計算，設(shè)為。其它垂直荷載，設(shè)為。假設(shè)自重的作用線通過條塊寬度的中心線。水平荷載，包括水平孔隙水壓力和其它水平荷載，向剪切面的出口方向為正。剪切面上的孔隙水壓力的合力，與剪切面正交。水平荷載作用線距滑弧園心o的垂距、剪切面抗剪強度（有效應(yīng)力指標(biāo)）滑弧半徑土條底面長度土條底面傾角2) 計算參數(shù)的選取及計算工況的確定計算參數(shù)的選取主要依據(jù)2.3節(jié)及相鄰邊坡的穩(wěn)定性評價參數(shù)值取值。結(jié)合邊坡的工

7、程特性，本次計算的計算工況分為兩種工況：工況一：天然狀態(tài)；工況二：暴雨狀態(tài)其具體物理力學(xué)參數(shù)見表3.1表3.1 物理力學(xué)參數(shù)容重（kn/m3）c（kpa）（°）20.516193)計算剖面的選取及計算結(jié)果。選擇該邊坡22工程地質(zhì)縱剖面圖作為計算剖面。通過理正邊坡穩(wěn)定分折系統(tǒng)軟件，計算最不利滑動面見下圖3.1。圖.1計算剖面簡圖土體穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果為1.565，滿足規(guī)范要求。(2) 土坡沿基巖接觸面產(chǎn)生折線形滑動計算；1) 計算方法計算方法利用極限平衡法中的剩余推力法。計算公式為：2) 計算參數(shù)與計算工況計算參數(shù)如表3.2，計算采用總應(yīng)力法， 表3.1 穩(wěn)定性計算參數(shù)重度（kn/m3）

8、c(kpa)（°）強風(fēng)化基巖面20.51619計算工況分兩種：天然狀態(tài)下的穩(wěn)定性，暴雨入滲影響的穩(wěn)定性。3) 計算剖面的選取及計算結(jié)果。選擇該邊坡22工程地質(zhì)縱剖面圖作為計算剖面。假定沿基巖接觸面產(chǎn)生折線形滑動。3.2 計算剖面簡圖計算結(jié)果：暴雨狀態(tài)下，安全系數(shù) 1.25，剩余下滑力 =2.5(kn)?；緷M足規(guī)范要求。(2) 邊坡坡率法分析因該坡表面都被碎石土覆蓋，按土質(zhì)邊坡進(jìn)行坡率法分析。該坡坡高1126m，邊坡巖體類型為類，巖石風(fēng)化中等，坡高超過查建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范表12.2.1范圍，按建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范要求，坡率允許值應(yīng)通過穩(wěn)定性分折計算砌定。通過計算，該切坡整體基本穩(wěn)定

9、，土坡邊坡過陡，需修筑多級擋墻。3.3.2 局部穩(wěn)定分析根據(jù)坡面裂隙結(jié)構(gòu)面進(jìn)行的赤平投影分析，見圖3.3。從現(xiàn)場調(diào)整來看，坡面堆積的第四系松散堆積物的穩(wěn)定性較差，而下伏基巖則處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，從赤平投影圖中可以看出，由兩組(l1、l2)陡傾角裂隙與坡面的組合，未能形成臨空體，僅是層面裂隙與陡傾角裂隙構(gòu)成了一個不利的組合，但層面產(chǎn)狀平緩，在18°左右，不具備形成整體滑動的條件。圖3.1 fd0138赤平投影3.3.3 邊坡穩(wěn)定性評價計算結(jié)果表明，該切坡基巖整體穩(wěn)定，土坡坡面欠穩(wěn)定，需進(jìn)行治理。4 單項工程設(shè)計4.1 邊坡坡比設(shè)計根據(jù)該該邊坡的地形、地質(zhì)條件，結(jié)合邊坡整體穩(wěn)定分折，類比確

10、定土質(zhì)坡設(shè)計坡比為1：2.0。4.2 重力式擋土墻設(shè)計該邊坡坡腳泥巖部位支擋采用重力式擋土墻，擋土墻采用m7.5漿砌條石結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深1.5m（1）設(shè)計工況擋墻自重+主動土壓力+建筑荷載重+相應(yīng)地下水位的靜水壓力、浮力與土體下滑力中較大值。（2）設(shè)計參數(shù)碎塊石容重： =22.5 kn/m3；漿砌石容重：1=24 kn/m3；碎塊石內(nèi)摩擦角：= 24°；碎塊石粘聚力： c= 25kpa；填土與擋墻墻背摩擦角；= 16°；碎塊石對擋墻基底的摩擦系數(shù)：=0.4 ；地基允許承載力：基巖350kpa。（3）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)漿砌石擋土墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.3，抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.6

11、。（4）計算方法采用建筑工程技術(shù)規(guī)范（gb50330-2002）推薦的公式，用理正程序進(jìn)行計算。（5）計算成果及設(shè)計方案通過計算，設(shè)計的擋土墻滿足穩(wěn)定要求。具體計算書見附一，附二。4.3 排水工程設(shè)計該邊坡的排水系統(tǒng)設(shè)計采用綜合排水系統(tǒng)。以防止地表水的漫流、下滲，地表采用排水溝將流向邊坡表面的水分段截留，引入當(dāng)?shù)厥姓潘到y(tǒng)。對影響邊坡的地下水將設(shè)置水平排水孔將其截斷、并引導(dǎo)至邊坡外。（1）（排）水溝設(shè)計坡面洪峰設(shè)計徑流量采用室外排水設(shè)計規(guī)范（gbj14-87）推薦式：q=qf式中：q設(shè)計徑流量（l/s）徑流系數(shù)，取0.6f匯水面積（ha）取5.34x10-1(ha)q設(shè)計暴雨強度(l/s&#

12、183;ha)重慶地區(qū)：q=2822（1+0.775lgp）/(t+12.8p0.076)0.77p設(shè)計重現(xiàn)期，取5年t降雨歷時，按下式計算:t=t1+mt2 取t = 8 (min)q=398.18 (l/s·ha)經(jīng)計算該邊坡排水溝的設(shè)計流量為128（l/s）（2）排水溝過流量計算排水溝過流量按下列公式計算：q= va排水渠的流速，應(yīng)按下列公式計算： v=n-1r2/3i1/2式中 q溝的泄水能力（m3s）a過水?dāng)嗝娣e（m3）v 流速（ms）； r 水力半徑（m）； i 水力坡降； n 粗糙系數(shù)。 經(jīng)復(fù)核該邊坡排水溝的設(shè)計流速為1.6m/s時，溝的泄水能力為0.29m3s，滿是排

13、水要求，并小于漿砌條石溝最大允許設(shè)計流速2m/s。（2）排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計該邊坡排水系統(tǒng)在坡內(nèi)設(shè)泄水孔、坡頂、坡腳設(shè)截（排）水溝。排水溝材料為漿砌條石，斷面尺寸為40x40cm的梯形溝，設(shè)計流速為1. 6m/s，溝的泄水能力為0.29m3s；坡內(nèi)設(shè)56的排水孔，l=1.5m，孔內(nèi)設(shè)50軟式透水管進(jìn)行保護(hù)，排水孔間距3.0×3.0m。附一：滑坡剩余下滑力計算=原始條件: 滑動體重度= 20.500(kn/m3) 滑動體飽和重度= 21.000(kn/m3) 安全系數(shù)= 1.250 不考慮動水壓力和浮托力 不考慮承壓水的浮托力 不考慮坡面外的靜水壓力的作用 不考慮地震力 坡面線段數(shù): 3,

14、 起始點標(biāo)高 2.771(m) 段號 投影dx(m) 投影dy(m) 附加力數(shù) 1 7.663 4.301 0 2 3.517 1.492 0 3 2.744 1.139 0 水面線段數(shù): 1, 起始點標(biāo)高 0.000(m) 段號 投影dx(m) 投影dy(m) 1 0.000 0.000 滑動面線段數(shù): 3, 起始點標(biāo)高 0.000(m) 段號 投影dx(m) 投影dy(m) 粘聚力(kpa) 摩擦角(度) 1 6.662 4.072 16.000 19.000 2 4.729 2.177 16.000 19.000 3 2.532 0.734 16.000 19.000 計算目標(biāo)：按指定滑

15、面計算推力- 第 1 塊滑體 上塊傳遞推力 = 0.000(kn) 推力角度 = 0.000(度) 剩余下滑力傳遞系數(shù) = 1.056 本塊滑面粘聚力 = 16.000(kpa) 滑面摩擦角 = 19.000(度) 本塊總面積 = 6.485(m2) 浸水部分面積 = 0.000(m2) 本塊總重 = 132.936(kn) 浸水部分重 = 0.000(kn) 本塊總附加力 px= 0.000(kn) py = 0.000(kn) 有效的滑動面長度 = 2.636(m) 下滑力 = 46.266(kn) 滑床反力 r= 127.679(kn) 滑面抗滑力 = 43.963(kn) 粘聚力抗滑力

16、 =42.180(kn) - 本塊剩余下滑力 = -39.877(kn) 本塊下滑力角度 = 16.166(度) 第 2 塊滑體 上塊傳遞推力 = 0.000(kn) 推力角度 = 16.166(度) 剩余下滑力傳遞系數(shù) = 1.040 本塊滑面粘聚力 = 16.000(kpa) 滑面摩擦角 = 19.000(度) 本塊總面積 = 11.706(m2) 浸水部分面積 = 0.000(m2) 本塊總重 = 239.973(kn) 浸水部分重 = 0.000(kn) 本塊總附加力 px= 0.000(kn) py = 0.000(kn) 有效的滑動面長度 = 5.206(m) 下滑力 = 125.

17、437(kn) 滑床反力 r= 217.985(kn) 滑面抗滑力 = 75.058(kn) 粘聚力抗滑力 =83.297(kn) - 本塊剩余下滑力 = -32.918(kn) 本塊下滑力角度 = 24.719(度) 第 3 塊滑體 上塊傳遞推力 = 0.000(kn) 推力角度 = 24.719(度) 剩余下滑力傳遞系數(shù) = 1.033 本塊滑面粘聚力 = 16.000(kpa) 滑面摩擦角 = 19.000(度) 本塊總面積 = 17.352(m2) 浸水部分面積 = 0.000(m2) 本塊總重 = 355.711(kn) 浸水部分重 = 0.000(kn) 本塊總附加力 px= 0.

18、000(kn) py = 0.000(kn) 有效的滑動面長度 = 7.808(m) 下滑力 = 231.889(kn) 滑床反力 r= 303.506(kn) 滑面抗滑力 = 104.505(kn) 粘聚力抗滑力 =124.927(kn) - 本塊剩余下滑力 = 2.457(kn) 本塊下滑力角度 = 31.434(度)附二：重力式擋墻計算原始條件: 墻身尺寸: 墻身高: 5.000(m) 墻頂寬: 1.600(m) 面坡傾斜坡度: 1:0.25 背坡傾斜坡度: 1:-0.25 采用1個擴展墻址臺階: 墻趾臺階b1: 0.400(m) 墻趾臺階h1: 0.300(m) 墻趾臺階與墻面坡坡度相

19、同 墻底傾斜坡率: 0.000:1 物理參數(shù): 圬工砌體容重: 24.000(kn/m3) 圬工之間摩擦系數(shù): 0.400 地基土摩擦系數(shù): 0.500 墻身砌體容許壓應(yīng)力: 2100.000(kpa) 墻身砌體容許剪應(yīng)力: 110.000(kpa) 墻身砌體容許拉應(yīng)力: 150.000(kpa) 墻身砌體容許彎曲拉應(yīng)力: 280.000(kpa) 擋土墻類型: 一般擋土墻 墻后填土內(nèi)摩擦角: 24.000(度) 墻后填土粘聚力: 25.000(kpa) 墻后填土容重: 22.500(kn/m3) 墻背與墻后填土摩擦角: 16.000(度) 地基土容重: 24.500(kn/m3) 修正后地基

20、土容許承載力: 350.000(kpa) 墻底摩擦系數(shù): 0.400 地基土類型: 土質(zhì)地基 地基土內(nèi)摩擦角: 30.000(度) 坡線土柱: 坡面線段數(shù): 1 折線序號 水平投影長(m) 豎向投影長(m) 換算土柱數(shù) 1 8.100 3.200 0 坡面起始距離: 0.000(m) 地面橫坡角度: 13.000(度) 墻頂標(biāo)高: 0.000(m)=第 1 種情況: 一般情況 土壓力計算 計算高度為 5.178(m)處的庫侖主動土壓力 按實際墻背計算得到: 第1破裂角： 5.711(度) ea=0.000 ex=0.000 ey=0.000(kn) 作用點高度 zy=0.000(m) 墻身截面

21、積 = 6.660(m2) 重量 = 159.849 kn(一) 滑動穩(wěn)定性驗算 基底摩擦系數(shù) = 0.400 采用傾斜基底增強抗滑動穩(wěn)定性,計算過程如下: 基底傾斜角度 = 5.711 (度) wn = 159.056(kn) en = 0.000(kn) wt = 15.906(kn) et = 0.000(kn) 滑移力= -15.906(kn) 抗滑力= 63.622(kn) 滑移驗算滿足: kc = 6362247.500 > 1.300地基土摩擦系數(shù) = 0.500 地基土層水平向: 滑移力= 0.000(kn) 抗滑力= 81.870(kn) 地基土層水平向: 滑移驗算滿足

22、: kc2 = 8187014.000 > 1.300(二) 傾覆穩(wěn)定性驗算 相對于墻趾點，墻身重力的力臂 zw = 1.332 (m) 相對于墻趾點，ey的力臂 zx = 1.782 (m) 相對于墻趾點，ex的力臂 zy = -0.178 (m) 驗算擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定性 傾覆力矩= 0.000(kn-m) 抗傾覆力矩= 212.997(kn-m) 傾覆驗算滿足: k0 = 21299652.000 > 1.500(三) 地基應(yīng)力及偏心距驗算 基礎(chǔ)為天然基礎(chǔ)，驗算墻底偏心距及壓應(yīng)力 取傾斜基底的傾斜寬度驗算地基承載力和偏心距 作用于基礎(chǔ)底的總豎向力 = 159.056(kn

23、) 總彎距=212.997(kn-m) 基礎(chǔ)底面寬度 b = 1.791 (m) 偏心距 e = -0.444(m) 基礎(chǔ)底面合力作用點距離基礎(chǔ)趾點的距離 zn = 1.339(m) 基底壓應(yīng)力: 趾部=0.000 踵部=234.628(kpa) 作用于基底的合力偏心距驗算滿足: e=-0.444 <= 0.250*1.791 = 0.448(m) 地基承載力驗算滿足: 最大壓應(yīng)力=234.628 <= 350.000(kpa)(四) 基礎(chǔ)強度驗算 基礎(chǔ)為天然基礎(chǔ)，不作強度驗算(五) 墻底截面強度驗算 驗算截面以上，墻身截面積 = 6.500(m2) 重量 = 156.000 kn

24、 相對于驗算截面外邊緣，墻身重力的力臂 zw = 1.336 (m) 相對于驗算截面外邊緣，ey的力臂 zx = 1.782 (m) 相對于驗算截面外邊緣，ex的力臂 zy = -0.178 (m) 法向應(yīng)力檢算 作用于驗算截面的總豎向力 = 156.000(kn) 總彎距=208.400(kn-m) 相對于驗算截面外邊緣，合力作用力臂 zn = 1.336(m) 截面寬度 b = 1.800 (m) 偏心距 e1 = -0.436(m) 截面上偏心距驗算滿足: e1= -0.436 <= 0.300*1.800 = 0.540(m) 截面上壓應(yīng)力: 面坡=-39.259 背坡=212.

25、593(kpa) 壓應(yīng)力驗算滿足: 計算值= 212.593 <= 2100.000(kpa) 拉應(yīng)力驗算滿足: 計算值= 39.259 <= 150.000(kpa) 切向應(yīng)力檢算 剪應(yīng)力驗算滿足: 計算值= -34.667附三計算項目： 土坡穩(wěn)定計算 計算簡圖控制參數(shù): 采用規(guī)范:通用方法 計算目標(biāo):安全系數(shù)計算 安全系數(shù)計算目標(biāo): 圓弧滑動法 不考慮地震坡面信息 坡面線段數(shù) 5 坡面線號 水平投影(m) 豎直投影(m) 超載數(shù) 1 8.110 5.464 0 2 6.073 5.611 0 3 1.930 1.172 0 4 5.311 2.253 0 5 2.744 1.1

26、39 0土層信息 坡面節(jié)點數(shù) 6 編號 x(m) y(m) 0 0.000 0.000 -1 8.110 5.464 -2 14.183 11.075 -3 16.113 12.247 -4 21.424 14.501 -5 24.168 15.640 附加節(jié)點數(shù) 6 編號 x(m) y(m) 1 0.000 -0.326 2 16.907 10.009 3 21.635 12.186 4 24.168 12.920 5 0.000 -1.572 6 24.168 4.007 不同土性區(qū)域數(shù) 2 區(qū)號 重度 飽和重度 粘聚力 內(nèi)摩擦角 全孔壓 節(jié)點編號 (kn/m3) (kn/m3) (kpa

27、) (度) 系數(shù) 1 20.500 - 16.000 19.000 - (1,2,3,4,-5,-4,-3,-2,-1,0,) 2 25.200 - 450.000 30.000 - (2,1,5,6,4,3,) 不考慮水的作用計算條件 圓弧穩(wěn)定分析方法: 瑞典條分法 土條重切向分力與滑動方向反向時: 當(dāng)下滑力對待 穩(wěn)定計算目標(biāo): 自動搜索最危險滑裂面 條分法的土條寬度: 1.000(m) 搜索時的圓心步長: 1.000(m) 搜索時的半徑步長: 0.500(m)-計算結(jié)果:- 最不利滑動面: 滑動圓心 = (4.296,20.853)(m) 滑動半徑 = 15.871(m) 滑動安全系數(shù) = 1.539 起始x 終止x li ci 謎 條實重 浮力 地震力 滲透力 附加力x 附加