某邊坡治理工程初步設(shè)計土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計論文

1、摘 要本篇畢業(yè)論文從土力學(xué)基本理論出發(fā)，結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范及工 程實際，對某邊坡治理工程進行初步設(shè)計。在設(shè)計中采用計算邊坡 推力的方法進行邊坡穩(wěn)定性分析，并以滑坡推力的計算結(jié)果和地質(zhì) 勘測資料作為肋梁錨桿支護計算、設(shè)計的依據(jù)。除了理論上的計算 之外，本文還論述了邊坡治理的一些基本原則。根據(jù)這些基本原則 和計算結(jié)果，給出了治理邊坡的方案。關(guān)鍵詞：穩(wěn)定性 錨桿 邊坡治理abstractthis paper begins with basic theory of soil mechanics,considering the besigh criteria correlative and the eng

2、ineering factors .in the design，we analyze stability of the landsliode by calculating the landslide thrust. with the calculate results and the data of geology survey,we can calculate and design anti-slide piles. this paper discusses some basic principles of landslide treatment as theoretic calculate

3、. basing on the basic principles and the calculate results，a project of the landslide treatment be provided.key words: stability slide piles landslide treatment1. 工程區(qū)自然條件12. 工程地質(zhì)概況12.1地形地貌12.2地層巖性與巖土工程地質(zhì)特征12.3地質(zhì)構(gòu)造32.4水文地質(zhì)條件52.5人類工程活動53邊坡特征73.1邊坡形態(tài)特征73.2邊坡物質(zhì)組成73.3邊坡的水文地質(zhì)條件84. 邊坡穩(wěn)定性分析104.1邊坡類型及安全等級104

4、.2影響邊坡穩(wěn)定性的因素104.3邊坡穩(wěn)定性分析114.4邊坡破壞模式及控制條件134.5邊坡巖石的物理力學(xué)性質(zhì)155. 邊坡穩(wěn)定性計算165.1按巖層層面滑動進行穩(wěn)定性驗算165.2按巖體破裂面進行穩(wěn)定性驗算175.3按裂隙面滑動進行穩(wěn)定性驗算196. 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計216.1設(shè)計依據(jù)216.2選擇支護方案216.2.1設(shè)計原則216.2.2設(shè)計支護方案226.3錨桿計算的理論基礎(chǔ)226.3.1錨桿的基本原理236.3.2錨桿的力學(xué)作用236.4錨桿計算成果整理257.施工組織設(shè)計287.1施工工序287.2施工監(jiān)測297.2.1監(jiān)測工作的任務(wù)和冃的297.2.2監(jiān)測設(shè)計方案主要技術(shù)依據(jù)及原則

5、297.3監(jiān)測工作設(shè)計307.3.1監(jiān)測工作布置307.3.2觀測方法30參考文獻31娜i吾32錯誤！未定義書簽。附圖1. 工程區(qū)自然條件忠縣位于三峽工程庫區(qū)中部，縣城上游距重慶市240km,下游距 長江三峽工程壩址約360km。本邊坡位于忠縣縣城上游、長江左岸， 距縣城10km。行政區(qū)劃隸屬重慶市，水陸交通發(fā)達，交通十分便利。忠縣地處川東低山丘陵區(qū)，屬中緯度亞熱帶東南季風(fēng)暖氣候區(qū)，四 季分明，氣候溫和，況熱多雨，雨量充沛。年均氣溫18.2°c，最高氣溫 42.rc，最低氣溫-4.1°c。年均降雨量1172.1mm,最大降雨量1471.1mm， 設(shè)小降雨量866.6mm，長

6、年主導(dǎo)永北風(fēng)。2. 工程地質(zhì)概況2.1地形地貌邊坡位于長江近岸谷坡地帶，地貌形態(tài)主要為坪狀丘陵，高程為 206230m，原始地形坡度為1030°、局部大于30°。邊坡的地形坡度為 64°，坡高為18m，坡下為居民安置點或規(guī)劃的安置點，周圍建筑物較 多。2.2地層巖性與巖土工程地質(zhì)特征邊坡區(qū)域分布有：第四系全新統(tǒng)人工堆積層(qf)、第四系全新統(tǒng)坡 積層(q4dl);基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組第2段(j3p2)。各巖土層特征分 述如下：(1)第四系人工堆積層主要為邊坡開挖形成的碎塊石填土層，紫紅色，稍密狀，主要由塊石、碎石及粘土等組成，碎塊石呈棱角狀，粒徑 110cm，

7、含量30%。分布于邊坡外圍，厚度0.51.5m。堆填時間在三 年以內(nèi)。殘坡積層(q4dlh紫紅色、灰黃色，粉質(zhì)粘土夾碎石，碎石含量 10%35%，粒徑13cm，最人56cm，碎石多力強風(fēng)化狀泥巖及砂巖， 粉質(zhì)粘土呈可塑狀，土層結(jié)構(gòu)稍密。廣泛分布于坡頂及其以上斜坡地帶， 停度 0.5-1.5m。(2) 侏羅系邊坡區(qū)由侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組第2段(j3p2)基巖組成，地層巖性 見地層巖性簡表2.1 (地層柱狀引用長江三峽水利樞紐庫區(qū)忠縣與石 柱縣遷建城鎮(zhèn)新址地質(zhì)論證報告)。表2.1巖性一覽表系統(tǒng)組層大層號地代注號巖代厚度(m)述描性山石q51i5o土to 石土 碎夾碎柘 夾塊 土): ):qrdlc(

8、q沏 物腿a侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組第2段3層 第大32.p3jss85.3層兩夾部中巖砂石。長巖色泥灰質(zhì)紫砂淺粉層色厚紅紫2層 第大322p3jcrt+s.8色紅紫與巖砂粉質(zhì)泥。色昆紫互灰?guī)r淺泥層質(zhì)薄砂粉222p3jcr夾st95.1少極夾巖砂分i巖。色彫紫附灰槲層擾厚潮中透為薄量2-112p3jcrt+cs5紫約紅 與厚紫 巖為的 灘 s3m 關(guān)中aff勸 g巖；情腳餅?zāi)?為仏講質(zhì)gp-jn0砂 上色4m粉 紅3色1層 第大2-1p3jsso2o巖砂英石石長色灰淺層厚巨i厚31雌23pjcrt+cs68.泥質(zhì)砂粉色紅紫夾巖砂粉層厚中o巖212p3jss5o巖砂層厚中色灰淺lila23tt+cs3

9、711巖泥質(zhì)砂1紅紫與巖粉層薄粉砂質(zhì)泥巖：紫紅色，泥鈣質(zhì)膠結(jié)較差，層理不發(fā)育，可見次圓狀 泥鈣質(zhì)粉砂巖團塊，粒徑0.52cm。抗風(fēng)化能力差，遇水易崩解等特點。泥質(zhì)粉砂巖：紫紅色，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，成分較均一，局部夾粉砂質(zhì)泥 質(zhì)條帶或薄層，層面略有起伏，抗風(fēng)化能力差。長石石英砂巖：灰灰白色，泥鈣質(zhì)膠結(jié)較好，抗風(fēng)化能力較強， 呈厚層、巨厚層狀構(gòu)造。2.3地質(zhì)構(gòu)造(1) 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造與地震本區(qū)處于揚子準(zhǔn)地臺之次級構(gòu)造單元四川臺拗(圖2.1)。基 底主要由早元古代變質(zhì)火iii碎屑巖及侵入其間的巖漿巖組成；區(qū) 內(nèi)沉積蓋層出露齊全，侏羅系末的燕山運動使蓋層產(chǎn)生強烈褶皺，斷 裂較為少見。主要是因為沉積巖的高度柔塑

10、性在地應(yīng)力作用下，構(gòu)造 變位的表征是塑性流動，摺皺成iii，斷裂則少發(fā)生。主要斷裂與摺皺 的形成密切相關(guān)，即發(fā)生應(yīng)力集中部位的背斜核部或偏翼部，向斜內(nèi) 偶見小規(guī)模的斷裂錯動。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡的展布方向由ne向漸變?yōu)閚ee 向弧形，寬闊平緩的屜狀向斜與梳狀緊閉的背斜相間排列，構(gòu)成隔捫 式構(gòu)造。區(qū)內(nèi)主要褶皺有萬縣向斜、大池一干井背斜、豐都一忠縣向 斜、方斗山背斜與石柱向斜。主要斷層有楠木埡一大埡u斷層、橫梁 子斷層、茨竹埡斷層、齊岳山大斷層、吊鐘壩斷層等，分布于工程區(qū) 外闡。明脈髓；墊江-鮮向斜；炯村背斜；.-難背斜：萬縣向斜;故陵向斜;大池-干井測；辭都-忠縣嶋；方斗山背斜；石英鐘柱向斜；fi：楠木

11、埡-大埡u斷層；f2:橫向聯(lián)合梁子斷s; fb：茨竹埡斷g: fh齊岳山人斷層；fo：吊鐘壩斷層m2 3 舊 405 圈 6圖2.1 忠縣及其周緣地區(qū)構(gòu)造綱要圖1：背斜；2: m斜；3: 般斷層；4:航磁推測人斷裂；5:二級構(gòu)造單元界線；6:邊坡區(qū)根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(gb183062001 )，該地區(qū)地震動 基巖峰值加速度值為0.05g,反應(yīng)譜特征周期為0.35s,相應(yīng)地震基本烈 度為vi度。(2) 邊坡地質(zhì)構(gòu)造邊坡內(nèi)未見斷裂發(fā)育，層問剪切帶不發(fā)育，巖體均為裂隙切割，裂 隙一般發(fā)育在砂巖中，裂隙短?。荒鄮r中微裂隙發(fā)育。邊坡區(qū)地層為單 斜構(gòu)造。2.4水文地質(zhì)條件邊坡區(qū)為一沖溝傾斜的斜坡，該

12、區(qū)降雨充沛，大氣降水大部分 多沿斜坡向沖溝排潘，僅有少部分降水滲入斜坡體的松散覆蓋層及基巖 裂隙內(nèi)。匯水面積0.0001km2。該區(qū)內(nèi)的地下水，按其賦存條件可分為孔隙水和裂隙水?？紫端褐饕植加谄路e層和人工堆積層內(nèi)。埋藏不深，水量不豐，受季節(jié)影響明顯。裂隙水：賦存于張開的基巖裂隙中，水量不豐。地下水主要靠大氣降雨補給。大部分降水沿斜坡快速h溪溝排泄， 僅有很少部分雨水垂直下滲，補給地下水。該地段的松散堆積層中，泥 巖類和砂巖類地層中，水量均不豐，大多以滲水的方式排泄，該邊坡未 見泉水出露地下水的水化學(xué)類型為hco3 -ca型水。總體而言，該區(qū)水文地質(zhì)條件較為簡單。2.5人類工程活動邊坡坡頂主

13、要為農(nóng)田和山地，沒有大的人類工程活動。坡腳為居民 自建房或規(guī)劃建房的宅基地，除規(guī)劃建房處將來需進行建房施工外，不 會有大的人類工程活動。3. 邊坡特征3.1邊坡形態(tài)特征邊坡走向356°，傾向86°，坡角64°，多呈上緩下陡狀。坡頂高程 為231m,坡底高程為213.2215.6m。坡面略有起伏，坡面泥巖風(fēng)化剝 落凹進，砂巖門出。坡長60m，坡高18m。3.2邊坡物質(zhì)組成(1)巖性 基巖邊坡的地層主要為蓬萊鎮(zhèn)組第2段第二大層j3,2地層，巖性主要為屮厚層灰紫色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖與夾少量紫紅色粉砂質(zhì)泥巖與薄層淺 灰紫色泥質(zhì)粉砂巖夾紫紅色粉砂質(zhì)泥巖互層。 第四系覆蓋層分布

14、于邊坡坡頂及外圍，主要為坡積物和人工堆積物，厚0.51.5m。 (2)巖體風(fēng)化高邊坡地段出露的基巖，由于自身巖石礦物成份、成巖條件的不同， 其風(fēng)化程度有明顯的差異。泥巖類，抗風(fēng)化能力弱，其風(fēng)化后多為碎石 及碎石土；砂巖類，一般抗風(fēng)化能力相對較強，風(fēng)化后礦物變異，巖石顏色變淺，力學(xué)強度降低根據(jù)地表及人工邊坡出露的基若的風(fēng)化特征，按巖土工程勘察規(guī) 范(gb500212001)屮的巖石風(fēng)化分帶標(biāo)準(zhǔn)，可將區(qū)內(nèi)風(fēng)化巖體分為強風(fēng)化帶、中等風(fēng)化帶和微風(fēng)化帶，各風(fēng)化帶特征如下.強風(fēng)化帶：巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞，顏色變淺，礦物變異，巖石破碎，部分手搓呈砂?；蚰酄睿鏊菀姿缮?。中等風(fēng)化帶：巖石結(jié)構(gòu)有輕微破壞，原巖礦

15、物輕度變異，部分泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖浸水后容易破碎；砂巖僅沿裂隙、層面及所夾 軟巖宥色變現(xiàn)象。邊坡上部或表層巖體多呈強風(fēng)化狀，強風(fēng)化厚度0.35.0m。中風(fēng) 化巖體完整，多岀露于邊坡中下部。3.3邊坡的水文地質(zhì)條件(1) 地表水逕流條件邊坡區(qū)為一向沖溝傾斜的斜坡，該區(qū)降雨充沛，大氣降水大部分多 沿斜坡向沖溝排泄，僅有少部分降水滲入斜坡體的松散覆蓋層及基巖裂隙內(nèi)。匯水面積0.0001km2。(2) 地下水賦存條件該區(qū)內(nèi)的地下水，按其賦存條件可分為孔隙水和裂隙水。孔隙水：主要分布于坡積層和人工堆積層內(nèi)。埋藏不深，水量不豐，受季節(jié)影響明顯。裂隙水：賦存于張開的基巖裂隙中，水量不豐。(3) 巖

16、(土)體的透水性土體的透水性：區(qū)內(nèi)土體透水性總體較弱，僅表部人工填土透水性 相對較強。巖體的透水性：據(jù)忠縣城區(qū)大量地質(zhì)勘察資料揭示，基巖中等風(fēng)化 帶巖體透水率少部分為15lu，大部分小于lluo類比可知，該地段中 等風(fēng)化帶巖體應(yīng)屬微透水巖體，強風(fēng)化巖體透水性也較弱。(4) 地下水補排形式地下水主要靠大氣降雨補給。大部分降水沿斜坡快速向溪溝排泄， 僅有很少部分雨水垂直下滲，補給地下水。該地段的松散堆積層中，泥 巖類和砂巖類地層中，水量均不豐，大多以滲水的方式排泄，該邊坡未 見泉水出露。(5) 地下水化學(xué)成分本邊坡區(qū)無地下水排泄點，據(jù)鄰近本邊坡區(qū)的地下水的水化學(xué)分析 成果顯示，水化學(xué)類型多為hco

17、3 -ca型水。(6) 地下水對工程的影響根據(jù)水質(zhì)分析成果，參照巖土工程勘察規(guī)范(gb500212001) 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判別，地下水對混凝土無腐蝕性。4. 邊坡穩(wěn)定性分析4.1邊坡類型及安全等級根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范gb50330-2002規(guī)定，巖 體較完整、中風(fēng)化巖質(zhì)邊坡劃為iii類邊坡。根據(jù)規(guī)范對安全等級劃分的 規(guī)定，巖質(zhì)邊坡邊坡高度1530m,破壞后果嚴重，邊坡安全等級定為 二級。因此，本邊坡確定為：安全等級：二級；安全系數(shù)：=1.30；邊坡工程重要性系數(shù)：yo=l.lo4.2影響邊坡穩(wěn)定性的因素巖質(zhì)邊坡主要控制因素一般是巖體的結(jié)構(gòu)面(或?qū)用?與坡面的關(guān)系 以及結(jié)構(gòu)面(或?qū)用?的強

18、度指標(biāo)，因此，正確確定這些參數(shù)是邊坡穩(wěn)定 分析和邊坡設(shè)計成敗的關(guān)鍵。邊坡的穩(wěn)定性分析評價，應(yīng)在確定邊坡破壞模式的基礎(chǔ)上進行，不 同的邊坡有不同的破壞模式，不同的破壞模式有不同的計算方法，如果 破壞模式選錯，計算就失去基礎(chǔ)，得不到正確的結(jié)果。工程地質(zhì)特征是判斷邊坡穩(wěn)定與不穩(wěn)定的主要內(nèi)因，包括以k兒個 方面：(1) 地層巖性地層巖性及其組合是構(gòu)成邊坡的物質(zhì)基礎(chǔ)，巖性決定巖石的強度， 抗風(fēng)化能力，巖體結(jié)構(gòu)及所能保持的邊坡高度。(2) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造決定巖層的產(chǎn)狀，節(jié)理裂隙的性質(zhì)及發(fā)育程度，斷層破裂 帶的性質(zhì)等。這些因素又決定了邊坡的巖體結(jié)構(gòu)。受構(gòu)造的影響，邊坡 體上節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎，將嚴重影

19、響邊坡的穩(wěn)定性。(3) 邊坡巖體的風(fēng)化程度巖體風(fēng)化以一方面破壞巖體的完整性，另一方面是巖體物質(zhì)成分發(fā) 生變化，導(dǎo)致巖石物理力學(xué)性質(zhì)的變化，直接影響若體的強度及構(gòu)造特 性，進而影響邊坡穩(wěn)定。風(fēng)化程度一般分為四級，即全風(fēng)化、強風(fēng)化、 中風(fēng)化、微風(fēng)化。不同的風(fēng)化程度表示巖體受改造的程度及其力學(xué)屬性 的差異，同時也預(yù)示著其變形特征及主要影響變形因素的改變。如全風(fēng) 化呈砂土狀巖體構(gòu)成的邊坡穩(wěn)定性，節(jié)理裂隙已不起作用，其控制作用 的是土狀巖體的強度能否支撐設(shè)計的坡度、坡高；強風(fēng)化碎裂結(jié)構(gòu)巖體 或風(fēng)化呈碎石夾砂土狀巖體，由巖體強度、破裂程度及構(gòu)造面的組合及 其與臨空面的關(guān)系等共同控制邊坡穩(wěn)定性；中微風(fēng)化硬質(zhì)

20、巖石，主要 由結(jié)構(gòu)、構(gòu)造面組合及其與臨空面的關(guān)系控制坡形、坡度的加固工程措 施。(4) 水文地質(zhì)條件水是造成邊坡失穩(wěn)的重要因素，地下水軟化巖土體，降低其強度， 增大容重而增大了下滑力，產(chǎn)生靜、動水壓力，引起邊坡的失穩(wěn)。4.3邊坡穩(wěn)定性分析本工程場區(qū)內(nèi)，考慮的因素有：各組裂隙面(或?qū)用?產(chǎn)狀，坡面傾 向，巖體風(fēng)化程度、覆蓋層、水等的影響。(1) 巖性組合特征邊坡的地層主要為蓬萊鎮(zhèn)組第2段第二大層j3p2"2地層，巖性主要 為屮厚層灰紫色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖與夾少量紫紅色粉砂質(zhì)泥巖與薄層淺 灰紫色泥質(zhì)粉砂巖夾紫紅色粉砂質(zhì)泥巖互層。巖性軟、硬巖相間。由坡 上至坡下，風(fēng)化強烈至中等。(2) 邊坡

21、與巖層關(guān)系邊坡走向356°,傾向86°，傾角64%坡度42°64%巖層傾向98% 傾角32°。邊坡為順向坡。(3) 裂隙發(fā)育特征邊坡內(nèi)未見發(fā)育斷裂，層間剪切帶不發(fā)育，巖體均為裂隙切割，統(tǒng) 計坡體面上發(fā)育的裂隙，主要為如k三組裂隙： 走向90°，傾向180°，傾角65°，裂面平直，寬15mm,充填 粘土，可見長1.87.0m,發(fā)育間距3.04.0m。 走向55°，傾向325°，傾角60%裂面平直，寬13mm，充填 粘土，可見長1.58.0m，發(fā)育間距4.05.0m。 走向358°，傾向88%傾角5

22、0°，裂面平直，寬13mm，充填編號傾向傾燉裂隙118065裂隙232560喪隙38850層面9832邁坡8664節(jié)理及交線產(chǎn)狀相交裂隙交線傾向交線傾和裂隙1、225430級隙1、311946裂隙2、332341、層面107322、層面43203、層而167124.1邊坡結(jié)構(gòu)面極射赤平投影巾邊坡巖體裂隙與巖層面和坡向繪制的赤平投影圖(圖4.1 )可知， 裂隙3受裂隙1與裂隙2的切割形成傾向坡外的塊體，傾角為50%由 其構(gòu)成的不穩(wěn)定塊體沿裂隙面產(chǎn)生滑移破壞。4.4邊坡破壞模式及控制條件邊坡的破壞模式有平面滑動、圓弧滑動、楔形滑動、傾倒、剝落等。根據(jù)破壞控制條件，巖質(zhì)邊坡的破壞形式分為：

23、沿外傾結(jié)構(gòu)面（或 足面）破壞、由巖體強度拉制的破壞。對無外傾結(jié)構(gòu)面的邊坡，破壞形式為巖體強度控制的破壞。對無軟弱結(jié)構(gòu)面有傾角大于40°的外傾硬性結(jié)構(gòu)面的邊坡，破壞形 式為沿外傾硬性結(jié)構(gòu)面滑動或由巖體強度控制的破壞，由相應(yīng)側(cè)向壓力 的較大值確定。巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受優(yōu)勢面控制（結(jié)構(gòu)面、裂隙面等），邊坡巖體各 不連續(xù)面中及其組合構(gòu)成丫巖體的分離體和滑動邊界。邊坡穩(wěn)定性評價 關(guān)鍵在裂隙面及坡面的組合關(guān)系的評價。綜合前述邊坡巖土工程地質(zhì)條件，分析該邊坡滑移存在三種失穩(wěn)模 式：（1）順層滑移破壞在順向坡中，巖體中發(fā)育有順坡向?qū)用?，巖體在層面和結(jié)構(gòu)面 的切割下，在邊坡臨空面上，形成順層塊體，塊體在

24、重力作用下， 產(chǎn)生滑移破壞解體，其變形破壞模式演化過程見圖4.2。4.2順層塊體滑移破壞模式演化(2) 巖體破裂面滑移破壞在邊坡中，在巖體的自重作用下，沿破裂面產(chǎn)生滑移破壞解體， 其變形破壞模式演化過程見圖4.3。 開挖后原始地形破裂面產(chǎn)生滑動4.3巖體破裂面滑移破壞模式演化(3) 沿裂面滑移破壞在邊坡中，巖體發(fā)育外傾結(jié)構(gòu)面，巖體在外傾結(jié)構(gòu)面與其它結(jié) 構(gòu)面的切割下，在邊坡臨空面上，沿裂隙面產(chǎn)生卸荷拉開，塊體在 重力作用k，產(chǎn)生滑移破壞解體，其變形破壞模式演化過程見圖4.4。沿外傾結(jié)構(gòu)而塊體 產(chǎn)生滑移破壞4.4沿裂面滑移破壞模式演化4.5邊坡巖石的物理力學(xué)性質(zhì)邊坡巖石主要為：粉砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)粉砂

25、巖和砂巖。依據(jù)巖石試驗與經(jīng)驗類比，提岀邊坡巖體（石）的力學(xué)參數(shù)建議值（見表4.1）o 表4.1巖體物理力學(xué)參數(shù)建議值表住山石度m3)密g/cziv度強剪抗度 強4pa 壓(m 抗g變形模量eo（gpa）泊松比m1a)p(mc(s巖砂化強52.211oo11o2448.230o等化中風(fēng)552.52-o2o9255252.2.082o56 參6.晶化剛強352-o11<oo-3235o-30參o等化中風(fēng)852.2參05o27852592o6m).5o醐i化則強552.8oo5o-2224.653等化中風(fēng).62.5110525o11511.030o504o結(jié)構(gòu)面面層山石泥n05o249-1面層

26、山石砂5il01<o7252隙裂巖砂面粉質(zhì)泥02<o11oo225. 邊坡穩(wěn)定性計算5.1按巖層層面滑動進行穩(wěn)定性驗算考慮巖層層面為滑動面，如圖5.1所示。5.1邊坡穩(wěn)定性平面滑動計算示意巖坡中層面與垂直裂縫的組合面為abc,由它切割的邊坡滑體為 abcd，滑塊的重量為w，bc面傾角為房坡面傾角為66坡高為h。w=21 一 (z/h)2sin(df-y)sinorsin 川(6-1)根據(jù)極限平衡條件，邊坡穩(wěn)定性安傘系數(shù)為:cz>+(wcosp67vsin/?asin 川 tan 夕wsin fi+vcos/3+acosfi式中：/巖體的容重，kn/m3 ；h_滑坡體高度，m;

27、l滑動面長度，l=(h-z)/sina m； z坡頂垂直裂縫深度，m;/_滑動面傾角，度； a坡面傾角，度；c_滑動面上的粘聚力kpa；(/>滑動面上的內(nèi)摩擦角，度；w_為滑塊的重量，kn;u_為滑動面上垂直方向靜水壓力，u=/vxz,xl/2, kn；v為滑動面上側(cè)向靜水壓力，v=j<t，xzw2xl/2, kn;zu一為坡頂裂縫中地下水位深度，m;a水平地震力，a=ma, kn；m滑體質(zhì)量，kg;a地震加速度，6度地震區(qū)取0.05g，即r尸0.5m/s2。邊坡層面a摩擦角折減系數(shù)為0.8,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取值為1.30,重要性系數(shù)為1.1。由于巖層傾角為32%則/?=32

28、76;，邊坡坡角為6=64°， 坡高18米，不考慮地下水，坡頂無垂直裂縫，邊坡巖體的力學(xué)參數(shù)建 議值，則：c=80kpa; =20°x0.8=16°； /=25kn/m3； z=0；l=h/sin32°=33.97m；w=0.5x25xl82xsin(64o-32o)/sin32osin64°=4506.04kn； m=wzg=4506.04/10=450.6kg；a=mtz=450.6><0.5=225.3kn；cl+ w cosfi-u -v sin 3-asin p tan 夕k=wsin+vcos+acos80x33.97+

29、4506.04xcos32°-0-0-225.3xsin32°tanl 6°4506.04xsin32°+0+225.3xcos32°=1.57即邊坡巖層層面安全系數(shù)為1.57,大于規(guī)范要求的穩(wěn)定值(1.30)。5.2按巖體破裂面進行穩(wěn)定性驗算根據(jù)邊坡巖體的力學(xué)參數(shù)建議值，相關(guān)數(shù)值取值如下:根據(jù)圖5.2計算如下：5.2按巖體破裂面進行穩(wěn)定性驗算示意巖體內(nèi)摩擦角(度)，23°x0.8=18.4°, 0.8為折減系數(shù); c消動面上巖體粘聚力(kpa);取c=60kpa;y巖體的容重(kn/m3)，取725kn/m3;0破裂角(度

30、)，0=45+(p/2, 0-45+18.4/2=54.2°； a邊坡開挖后邊坡角(度)，a=64°；h坡體高度(m)，h=18m；c=60kpa； (z>=23°xo.8=18.40； /=25kn/m3； z=0； l=h/sin54.2°=22.19m；w=0.5x25xl82xsin(64o-54.2o)/sin54.2°sin64o=945.64kn；m= w/g=945.64/10=94.56kg； a=/7tz=94.56x0.5=47.28kn；k=cl+ w cosfi-u -vsinfi- asin/3 tanwsin

31、+vcos+acos60x22.19+945.64xcos54.2°-0-0-47.28xsin54.2oltanl8.4°=1.89945.64xsin54.2°+0+47.28xcos54.2°即按巖體內(nèi)抗剪強度指標(biāo)進行穩(wěn)定性驗算結(jié)果表明，巖體中剪應(yīng)力 敁大面的安全系數(shù)為1.89,遠大于規(guī)范要求的穩(wěn)定值(1.30)。5.3按裂隙面滑動進行穩(wěn)定性驗算考慮塊體沿裂隙3滑動，裂隙3為滑動面，如圖5.3所示。5.3 沿裂面滑動穩(wěn)定性驗算示意 邊坡裂隙面內(nèi)摩擦角折減系數(shù)為0.8,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取值為1.30,重要性系數(shù)為1.1。由于裂隙面傾角為50°

32、;，則=50。，邊坡坡角 為漢=64°，坡高18米，不考慮地下水，坡頂無垂直裂縫，根據(jù)邊坡巖 體的力學(xué)參數(shù)建議值，貝c=30kpa； =22°x0.8=17.6°； /=25kn/m3； z=0；l=h/sin50°=23.5m；w=0.5x25xl82xsin(64o-50o)/sin50osin64°=1423.04kn；m= w/g= 1423.04/10= 142.3kg; tl=m6z=142.3x0.5=71.15kn；k 一 cl + (wcos/?-(/-vsina-asin/?)tan夕wsin+vcos/?+acosfi_3

33、0x23.5 + (1423.04xcos5(t-0-0-71.15xsin5(r)tanl7.6o-1423.04xsin50° + 0 + 71.15xcos50°= 0.86即抗滑力= 977.87kn，下滑力= 1135.84 kn若巖層內(nèi)摩擦角不折減，且不考慮地震力，則計算所得廠=0.99即邊坡沿裂面滑動體安全系數(shù)為0.86,遠小于規(guī)范要求的穩(wěn)定值 (1.30)；即使不計地震作用，內(nèi)摩擦角不予折減，沿裂面消動體才剛剛 接近極限平衡狀態(tài)，因此必須對滑動體進行加固。6. 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1設(shè)計依據(jù)(1) 建筑邊坡工程設(shè)計技術(shù)規(guī)范gb50330-2002；(2) 錨桿噴

34、射混凝土支護技術(shù)規(guī)范(gb50086-2001)；(3) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(gbj7-89)；(4) 錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范(gbj86-85)；(5) 巖土工程勘察規(guī)范(gb50021-2001)；(6) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(gbj-89)；(7) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(gbj-89 1996年局部修訂條文)。6.2選擇支護方案6.2.1設(shè)計原則根據(jù)前述邊坡的坡面形態(tài)特征、坡體巖土結(jié)構(gòu)及斜坡穩(wěn)定驗算結(jié)果 與不良地質(zhì)現(xiàn)象，綜合工程場區(qū)a建筑物特點，邊坡防護治理設(shè)計應(yīng)遵 循以下原則：(1) 邊坡防護工程應(yīng)與工程場區(qū)地質(zhì)環(huán)境、斜坡形態(tài)與結(jié)構(gòu)特征及居 民樓特點相適應(yīng)；(2) 根據(jù)居民樓的相互位

35、置關(guān)系，邊坡防治尚需考慮可利用空間位置 的大小匹配;(3) 在達到防治目的的前提下，邊坡的防治要盡量做到施工簡單、造 價便宜、防護工程美觀且與居民樓相得益彰。6.2.2設(shè)計支護方案根據(jù)前述邊坡的地形地質(zhì)條件及穩(wěn)定性分析成果，以及上述設(shè)計原 則，結(jié)合工程現(xiàn)場實際情況，確定本工程人工邊坡支護方案為：截排水 +肋梁錨桿支護。截排水：在邊坡坡頂及坡面布置截排水系統(tǒng)，以減少雨水對坡面及 坡體的沖刷、侵蝕。肋梁錨桿：邊坡整體加固及坡面治理防護?？紤]了兩種方案：一種 為普通錨桿結(jié)合片石肋梁支護方案；另一種為普通錨桿結(jié)合鋼筋混凝土 肋梁支護方案。其屮錨桿主要起整體加固作用，肋梁主要起坡面加固作 用，同時兼作錨

36、桿外錨頭的錨固端。由于工程場區(qū)內(nèi)坡體結(jié)構(gòu)主要為泥 質(zhì)粉砂巖、砂巖與粉砂質(zhì)泥。經(jīng)過驗算沿裂面滑動體存在滑移可能，錨 桿必須穿過滑動體進入穩(wěn)定巖體，選用錨桿結(jié)合鋼筋混泥土肋梁方案， 采用錨桿對滑動體加固，坡面采用混泥土肋梁做為錨桿的錨固體。6.3描桿計算的理論基礎(chǔ)巖體和土層的錨固是一種把受力拉桿埋入地層的技術(shù)。巖土錨固能 充分發(fā)揮巖土能量，調(diào)用和提高巖土的自身強度和自穩(wěn)能力，大大減輕 結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約工程材料，并確保施工安全和工程穩(wěn)定，具有明顯的經(jīng) 濟效益和社會效益，因而世界各國都是在大力開發(fā)這門技術(shù)。錨桿巾錨頭、桿體和錨固體三部分組成。錨頭位于錨桿的外露端， 通過它將錨固力傳給結(jié)構(gòu)物。桿體連接錨頭

37、和錨固體，通常利用其彈性 變形的特性。錨固體位于錨桿的根部，把拉力從桿體傳給地層。6.3.1錨桿的基本原理巖土錨固的基本原理就是依靠錨桿周圍地層的抗剪強度來傳遞結(jié) 構(gòu)物的拉力或保持地層開挖面自身的穩(wěn)定。巖土錨固的主要功能是：(1) 提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力，其方向朝著與巖土相接 觸的點；(2) 使被錨同地層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力區(qū)或?qū)νㄟ^的巖石起加筋作用；(3) 加固并增加地層強度，也相應(yīng)地改善了地層的其它力學(xué)性能；(4) 通過錨桿，使結(jié)構(gòu)與巖石連鎖在一起，形成一種共同工作的復(fù)合 結(jié)構(gòu)，使巖石能更有效地承受拉力和剪力。錨桿的這些功能使互相補充的。對某一特定的工程而言，也并非每一個功能都發(fā)揮作用

38、6.3.2錨桿的力學(xué)作用抵抗豎向位移對于水池、車庫、水庫、船塢等坑洼式結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)叵滤纳细×Υ?于結(jié)構(gòu)物的重力時，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物上漂、傾斜和破壞。因此在設(shè)計上必 須采用抵抗豎向位移的方法。傳統(tǒng)的方法是用壓重法，即加厚結(jié)構(gòu)尺寸， 這會時結(jié)構(gòu)進一步下沉，從而又增加上浮力，因而增大的結(jié)構(gòu)自重又會 被增大的體積所排開的水所抵消。采用錨固結(jié)構(gòu)抵抗豎向位移，可大大 減小結(jié)構(gòu)的體積，而且由于對錨固結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，當(dāng)?shù)叵率耶a(chǎn)生的上 浮力不人于預(yù)應(yīng)力值時，就不會出現(xiàn)豎向位移。(2)抵抗傾倒對于壩工建筑，壩體的穩(wěn)定性常取決于作用在結(jié)構(gòu)物的繞轉(zhuǎn)動邊的 正負彎矩的比值。結(jié)構(gòu)物的重力和該中心至基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動邊的距離直接影響 著

39、有利于穩(wěn)定負彎矩，水壓力和上浮力則產(chǎn)生不利于穩(wěn)定正彎矩。若完 全依賴壩體積即結(jié)構(gòu)物重力來平衡產(chǎn)生傾覆的正彎矩，不僅需要龐大的 混凝土體積，而且產(chǎn)生傾倒的力也難以根椐混凝土體積來加以調(diào)整。用 錨同技術(shù)來抵抗傾覆，其錨同力中心可以位于距轉(zhuǎn)動點的最大距離處， 這就能以較小的錨固力，產(chǎn)生較大的抗傾覆彎距。對于深基坑工程，采用護壁樁或連續(xù)墻維護其坑穩(wěn)定，也常出現(xiàn)傾 倒危險。采用錨索(桿)拉固護壁樁，既能抵抗傾倒，也有利于減小護 壁樁的彎距。(3) 控制地下洞室圍巖變形和阻止塌落地下開挖會擾動巖體原始的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致巖石的變形、松散、破 壞甚至塌落。采用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)，既能為圍巖提供徑向抗力，使開挖 后的

40、巖石盡快避免處于單軸或雙軸應(yīng)力狀態(tài)，進入三軸應(yīng)力狀態(tài)，以保 持圍巖的固有強度，又可改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，在錨固范圍內(nèi)形成壓應(yīng)力 環(huán)，進一步提高洞室穩(wěn)定。(4) 阻止地層的剪切破壞在邊坡工程中，當(dāng)潛在滑體沿剪切面的下滑力超過時，即會岀現(xiàn)沿 剪切面的滑移和破壞。在堅硬巖體屮，剪切面多發(fā)生在斷層、節(jié)理、裂 隙等軟弱結(jié)構(gòu)面上。在土層中，砂質(zhì)土的滑移面多為平面，粘性土的滑移面則呈現(xiàn)圓弧狀。有吋也會出現(xiàn)上覆土和下臥巖層的臨界面滑動的情 況。為了保持邊坡的穩(wěn)定，一種方法是大量削坡，直至達到穩(wěn)定的邊坡 角；另一種辦法室設(shè)置擋土墻結(jié)構(gòu)。在許多情況下，這些辦法往往不夠 經(jīng)濟，或不可能實現(xiàn)。(5) 抵抗結(jié)構(gòu)物基底的水平

41、位移結(jié)構(gòu)對水平位移的阻力在很多情況k是由其自重決定的。除自重 外，水平方向的穩(wěn)定也依靠基礎(chǔ)底平面的摩擦系數(shù)。如果計算得出的安 全系數(shù)不能滿足耍的方法求，則可用把結(jié)構(gòu)錨固于下臥層取代結(jié)構(gòu)重力 的方法，這樣，就能大量節(jié)約工程材料和顯著地降低工程造價。6.4錨桿計算成果整理錨桿設(shè)計錨固長度為5.0m，傾角為15°，采用20 28二級冷拉鋼 筋，正方形布置，間距3.0m,沿坡高共布置6排。鉆孔10,灌注 砂漿m30。錨桿錨固設(shè)計值計算如下：錨孔提供的錨固力設(shè)計值：產(chǎn)乂 7ld乂frb(7-1)式中nal鋪孔提供的錨固力設(shè)計值(kn);la錨同長度(m); l5.0mfrb巖石與錨固體粘結(jié)長度

42、特征伉(kpa),取較硬巖下限550kpa；錨固體與地層粘結(jié)條件工作系數(shù)，取1.00(永久錨桿);d占孔直徑(m)o £>=0.11 m將以上數(shù)值代入(7-1)式得：nal = l(lxx7rxdxfrb=5x1.00x3.14x0.11x550=949.85 kn錨桿提供的錨固力設(shè)計值：na2 = lan7txdfb (7-2)式中na2一鋪桿提供的錨固力設(shè)計值(kn);d錨桿直徑(m)，d-0.028 m；n錨桿根數(shù)，等于2;fh鋼筋與砂漿之間粘結(jié)強度設(shè)計值(kpa)，m30砂漿與螺紋鋼筋 取 2400x0.7= 1680kpa;態(tài)鋼筋與砂漿之間粘結(jié)條件工作系數(shù)，取0.60

43、(永久錨桿)。將以上數(shù)值代入(7-2)得：na2 = ln7rxdfb=5x0.6x2x3.14x0.028xl680=886.23kn根據(jù)計算取/、凡2計算所得的較小值，因此錨桿所能提供的軸向 拉力設(shè)計值=886.23 kn錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值:mna/rq (7-3)式中:rq何載分向系數(shù)，i'q=1.3=na/r0 =886.23-1.3=681.72 kn錨桿水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值：htk= ?/xcosa（7-4）式中：a一鋪桿錨固傾斜角度（度），（x=15°htk= axcosct=681.72xcosl5o=658.5 kn錨桿提供的破裂面切向力：f = htkxcosq

44、=65s.5xcos50°=423.2s kn錨桿提供的破裂面法向力：t f=hlkxsin 0=658.5 x sin50°=504.44kn錨桿提供的錨固力：n=6xf -3.0=846.56kn加間邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)：k=（抗滑力 + n） / 下滑力=（977.87 + 846.56） / 1135.84= 1.61.3因此，邊坡是穩(wěn)定的，即采用錨桿肋梁進行支護后，由錨桿提供的 水平支護力，使邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，達到規(guī)范的要求。7. 施工組織設(shè)計7.1施工工序本工程采用逆作法進行施工，按下述順序組織施工：上層土石方開挖坡面修整4擋墻肋柱錨孔及錨孔放線定位錨 孔施工一安裝錨筋4注漿一肋梁、面板鋼筋制作-支模板一澆肋柱、面 板一 養(yǎng)護下層土石方開挖。由于該邊坡巖體，強風(fēng)化層較厚且裂隙較發(fā)育，施工要求嚴格按 逆作法進行，自上而下，及時支護，當(dāng)上層結(jié)構(gòu)強度達到70%以上，方 叫進行下一層的施工開挖，每層開挖深度不得超過5米，嚴禁爆破作業(yè)。