邊坡工程答辯經(jīng)典模板

1、某邊坡穩(wěn)定性分析及支護優(yōu)化設(shè)計土木建筑工程學(xué)院 土木工程系 土木135班 答辯人： 指導(dǎo)教師：為了知識更好的分享，內(nèi)容完全原創(chuàng)。也請參閱者注意正確選取，發(fā)揚創(chuàng)新和鉆研的力量。主目錄12345課題背景及內(nèi)容初步支護方案支護設(shè)計施工組織設(shè)計 結(jié)論和總結(jié)課題背景及內(nèi)容課題背景及內(nèi)容第一部分 擬治理的邊坡為天然氣高壓輸配系統(tǒng)(中段)-龍華調(diào)壓站的建設(shè)而平整建設(shè)場地回填土方形成，平整建設(shè)場地后將形成一個三面具有將近10m高差的邊坡，且這三面形成的邊坡基本為填土邊坡。根據(jù)建設(shè)工程規(guī)劃，擬治理的邊坡為南北可放坡型和西面直立型，因此對這三處回填形成的邊坡須進行治理。根據(jù)其位置的不同共分為三個坡段，AB、BC、

2、CD坡段。AB坡段長約20m，坡高約36m，坡度45，BC段長約78m，坡高約317m，坡度近90，CD段邊坡長約44m，共分為二級坡，第一級坡高8m，第二級坡高10m，中間平臺寬2m，坡度45。工程概況課題背景課題背景圖1 場地平面圖和剖切位置初步支護初步支護方案方案第二部分初步支護 首先建立邊坡分析模型，利用Geostudio軟件對邊坡剖面進行了正常運營情況下的穩(wěn)定性分析，除AB段邊坡2-2剖面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，其余兩剖面處于滑坡狀態(tài)，需進行支護設(shè)計。 初步擬定邊坡支護方案：AB段邊坡支護：（1）土釘墻支護，（2）錨桿支護；CD段邊坡支護：（1）預(yù)應(yīng)力錨索支護，（2）土釘墻支護；BC段邊坡

3、支護:(1)重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索的綜合支護，（2）重力式擋土墻和抗滑樁的支護。考慮地震和暴雨工況，地震用擬靜力法分析，暴雨采用18mm/h的降雨量(48h)耦合分析。經(jīng)計算各邊坡支護后均達到兩種工況設(shè)計要求的安全系數(shù)。AB段邊坡2-2剖面初步支護圖2 土釘墻支護（方案一）圖3 錨桿支護（方案二）圖4 預(yù)應(yīng)力錨索支護(方案一）圖5 土釘墻支護（方案二）CD段邊坡2-2剖面初步支護圖6 重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索支護(方案一） 圖7 重力式擋土墻和抗滑樁支護（方案二）BC段邊坡1-1剖面初步支護支護設(shè)計支護設(shè)計第三部分1、設(shè)計思路 邊坡的初始應(yīng)力分析（SIGMA/W）邊坡的荷載-變形分析（SIG

4、MA/W）邊坡支護方案（SLOPE/W或SIGMA/W）耦合分析暴雨或地震下的邊坡穩(wěn)定性穩(wěn)定性分析思路 利用Geostudio軟件確定出地震和暴雨工況下的最危險滑移面，取其最不利工況，設(shè)計荷載一般是滑坡推力，再用條分法或傳遞系數(shù)法計算滑坡推力。降雨使得土體飽和，因此增大土體重度，減小內(nèi)摩擦角和粘聚力。2、電算設(shè)計過程 首先分析出邊坡剖面在地震和暴雨工況下的最低穩(wěn)定性系數(shù)，以其對應(yīng)的潛在滑裂面求其滑坡推力；然后用Geostudio軟件設(shè)計兩種支護方案，對支護方案進行局部優(yōu)化；對數(shù)值模擬計算的兩種支護方案進行工程量造價對比，選取適合的支護方案。1設(shè)計荷載的確定2用GestudioGestudio結(jié)

5、合手算設(shè)計支護方案3局部優(yōu)化設(shè)計方案4兩種支護方案造價對比3、設(shè)計荷載 以兩種工況作為設(shè)計和校核工況，分為地震和暴雨工況，建筑場地處于7度設(shè)防地區(qū)，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，穩(wěn)定性分析時考慮18mm/h的降雨量，計算設(shè)計荷載時考慮改變土體物理參數(shù)。設(shè)計荷載采用圓弧形滑面的瑞典條分法或折線形的傳遞系數(shù)法。 AB段邊坡2-2剖面工況一下和工況二的滑坡推力分別為101.02kN/m和162.28kN/m；CD段邊坡2-2剖面工況一下和工況二的滑坡推力分別為為276.97kN/m和292.37kN/m；BC段邊坡地震工況下滑移面為折線形，暴雨工況下為圓弧形，其中暴雨工況下剩余下滑力為787kN

6、/m，地震工況下依據(jù)支護結(jié)構(gòu)位置的不同，按所處的滑條位置選取相應(yīng)的剩余下滑力，其最后的剩余下滑力為1019.25kN/m。3、設(shè)計荷載圖8 BC段邊坡1-1剖面地震工況剩余下滑力計算簡圖圖 9 暴雨工況下剩余下滑力計算簡圖4、AB段邊坡2-2剖面支護方案初設(shè)土釘參數(shù)（尺寸、類型）利用Geostudio分析地震和暴雨工況下的穩(wěn)定性內(nèi)部穩(wěn)定性分析整體穩(wěn)定性分析抗拉斷穩(wěn)定性驗算抗拔穩(wěn)定性驗算內(nèi)部穩(wěn)定性分析外部穩(wěn)定性分析對土釘長度進行局部優(yōu)化處理調(diào)整土釘參數(shù)調(diào)整不調(diào)整構(gòu)造及排水系統(tǒng)設(shè)計圖10 土釘墻設(shè)計流程4、AB段邊坡2-2剖面支護方案方案一：土釘墻支護圖11 地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)圖12 暴雨工況

7、下的穩(wěn)定性系數(shù)4、AB段邊坡2-2剖面支護方案方案一：土釘墻支護 該剖面的土釘墻支護方案：設(shè)置5排土釘，其水平和垂直間距為1m,前三排的土釘長度為4m,后兩排土釘長為3m,傾角18.430,每孔1根直徑16mm的三級螺紋鋼筋（HRB400），共5根，鉆孔直徑120mm 。 通過1號圖可知,沿著坡長的剖面方向布設(shè)5排土釘（30根，水平方向6列）、4排土釘（24根，前3排長度均為3.5m,第4排長3m,水平方向6列）和3排土釘（21根，長度均為2m，水平方向7列),土釘總長度共計213m?？傇靸r約為9363元。4、AB段邊坡2-2剖面支護方案調(diào)查計算作用于建筑物上的外力（滑坡推力）確定錨固位置、錨

8、固角確定設(shè)計錨固力錨固體設(shè)計利用Geostudio初設(shè)錨索并分析地震和暴雨工況下的邊坡穩(wěn)定性局部優(yōu)化錨索長度確定初始張拉力并鎖定錨固類型、安全系數(shù)、錨固體直徑、地層力學(xué)性質(zhì)圖13 錨索（桿）設(shè)計流程4、AB段邊坡2-2剖面支護方案方案二：錨桿支護圖14 地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)圖15 暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)4、AB段邊坡2-2剖面支護方案方案二：錨桿支護 2-2剖面設(shè)置2排錨桿，每孔所需4C20mm鋼筋，總長度9.1m,錨固長度5m,自由段長度3m,張拉段1.1m，水平和豎直間距均為2m ，鉆孔直徑150mm,錨桿傾角150 ，第一排錨桿距坡頂?shù)呢Q向距離為3m。由2號圖可知整個坡段共設(shè)置13個孔

9、，每個孔4根錨桿，取每米錨桿造價50元，該支護錨桿總長473.2m ，總計23660 元。5、CD段邊坡2-2剖面支護方案方案一：預(yù)應(yīng)力錨索支護圖16 地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)圖17 暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)5、CD段邊坡2-2剖面支護方案方案一：預(yù)應(yīng)力錨索支護 單根錨索總長度13.1m ，該剖面設(shè)置6排預(yù)應(yīng)力錨索，每孔4根（束）1715.2mm鋼絞線，4根鋼絞線截面面積556mm2，外表直徑34.6mm,水平和豎向間距均為2.5m,錨索傾角為150，鉆孔直徑150mm。沿坡段長度方向的兩側(cè)錨索離邊緣距離均為1m,則整個坡段有132個預(yù)應(yīng)力錨索孔，共528根鋼絞線,工程材料成本總價約89819元。

10、5、CD段邊坡2-2剖面支護方案方案二：土釘墻支護圖18 地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)圖19 暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)5、CD段邊坡2-2剖面支護方案方案二：土釘墻支護 該剖面設(shè)置9排土釘，水平和豎直間距均為1.4m, 土釘長度依次為9m、10m、11m、12.5m、12m、12m、10m、10m、8m,14排屬于第一級邊坡，59排屬于第二級邊坡，土釘傾角150，土釘為HRB400級鋼筋直徑32mm，共9根，這一剖面土釘總長度94.5m，鉆孔直徑150mm。整個坡段的支護方案見4號圖，土釘沿著坡段長度方向的兩側(cè)錨索離邊緣距離為1m和0.6m（間隔布置），則整個坡段有31個這樣的剖面，支護方案相同，土釘

11、總長共計2929.5m, 造價約為125201元。6、BC段邊坡1-1剖面支護方案方案一：重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索的綜合支護圖20 地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)圖21 暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)6、BC段邊坡1-1剖面支護方案方案一：重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索的綜合支護 擋土墻材料選用C20混凝土，墻高9m，沿水平向隔15m設(shè)置一道寬2030mm的伸縮縫；該剖面設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索4排，水平和豎向間距均為2m,孔徑150mm,錨索總長度16m,錨固段10m,自由段5m,張拉段1m,錨固角200，采用每孔3根1715.2mm鋼絞線。 BC段邊坡長78m,擋土墻墻長60m,預(yù)應(yīng)力錨索共147孔，錨索總長度均為16m，

12、邊坡坡度為700，整個坡面的預(yù)應(yīng)力錨索布置見5號圖紙，共計441根鋼絞線，總長度7056m,材料造價共計約為455032元。6、BC段邊坡1-1剖面支護方案根據(jù)分析結(jié)果（邊坡穩(wěn)定性分析和滑坡推力值）確定樁位擬定樁間距、截面形狀和尺寸、埋置深度計算作用在樁上的各力和分布形式，不計樁前抗力確定地基系數(shù)，m法計算樁的變形系數(shù)或及換算深度h或h，判斷剛性樁或彈性樁計算受荷段內(nèi)力計算，確定滑移面處彎矩和剪力錨固段內(nèi)力計算（剪力、彎矩、地層側(cè)向抗力等）校核地基強度繪制樁身彎矩圖和剪力圖，并進行結(jié)構(gòu)設(shè)計圖22 抗滑樁設(shè)計步驟6、BC段邊坡1-1剖面支護方案方案二：抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索的綜合支護圖23 地震工況

13、下的穩(wěn)定性系數(shù)圖24 暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)6、BC段邊坡1-1剖面支護方案方案二：抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索的綜合支護 抗滑樁的設(shè)計計算分為受荷段和嵌固段，采用彈性地基梁法，其基本假定是樁身任一點處巖土的抗力和該點位移成正比。用數(shù)學(xué)方法求解樁在受荷以后的彈性撓曲微分方程，計算樁身內(nèi)力和位移。 抗滑樁16m長，C30混凝土，截面為2m3m，間距6m,受荷段配筋總共五種鋼筋，受荷段縱向受力鋼筋（以表示，14C36150）、嵌固段縱向受力鋼筋（以表示、22B36180）、設(shè)計箍筋（以表示、2B20200）、構(gòu)造箍筋（以表示、2C16400）、架立鋼筋（以表示、6B20300）、縱向構(gòu)造鋼筋（以表示、14B

14、20400）。該剖面設(shè)3排預(yù)應(yīng)力錨索，傾角200，孔徑130mm,水平和豎向間距均為2.5m,總長度分別14m、13m、11m，每孔2根17A15.2mm的鋼絞線。整個坡段布置一排抗滑樁，共10個，預(yù)應(yīng)力錨索共88孔，錨索總長度2206m。工程材料價格約為449781元。7、造價對比表1 支護方案的簡單造價對比 方案方案 邊坡邊坡 方案一方案一方案二方案二最終選取方案最終選取方案AB段邊坡9363元23660元方案一CD段邊坡89819元125201元方案一BC段邊坡455032元449781元方案一8、支護示意圖圖25 AB段邊坡2-2剖面土釘墻支護示意圖8、支護示意圖圖26 CD段邊坡2-

15、2剖面預(yù)應(yīng)力錨索支護示意圖8、支護示意圖圖27 BC段邊坡1-1剖面重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索支護示意圖9、電算和手算支護方案對比 1、AB段邊坡2-2剖面土釘墻支護 數(shù)值模擬下的方案為：5排土釘，水平和豎直間距均為1m,前三排土釘長度均為4m ，后兩排土釘長為3m ，傾角18.430 ，每孔1C16三級螺紋鋼筋，共5根，鉆孔直徑120mm 。土釘面板由噴射15cm厚的C25混凝土，為永久支護而在表面噴射1cm厚的水泥砂漿，為加強混凝土面層的強度而設(shè)置1層A8鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)間距200mm。 手算方式設(shè)5排土釘，水平和豎直間距均為1m,第1和2排長度為5m、第3和4排土釘長度為4m、第5排長度為3

16、m，傾角180 ，每孔1C16三級螺紋鋼筋，鉆孔直徑90mm ，其余設(shè)計相同。 兩種計算方式下的支護主要就是土釘長度不同和孔徑不同，數(shù)值模擬在AB的2-2剖面土釘總長18m,手算的土釘土釘總長21m,相比來說數(shù)值模擬的更顯經(jīng)濟性。9、電算和手算支護方案對比 2、AB段邊坡2-2剖面預(yù)應(yīng)力錨索支護 數(shù)值模擬下設(shè)置2排錨桿，每孔所需4C20鋼筋，總長度9.1m,錨固長度5m,自由段長度3m,張拉段1.1m，水平和豎直間距均為2m ，鉆孔直徑150mm,錨桿傾角150 。 手算方式設(shè)2排錨桿，每孔所需3C20筋，總長度13.5m,錨固長度9m,自由段長度3m,緊固頭長度1.5m,鉆孔孔徑110mm，

17、其余一樣。 電算下的鋼筋用量比手算少，所需錨桿總長度分別為72.8m和81m，因此數(shù)值模擬結(jié)合一定的計算得出來的設(shè)計方案，更顯經(jīng)濟性也能具體得出其穩(wěn)定性系數(shù)。9、電算和手算支護方案對比 3、CD段邊坡2-2剖面預(yù)應(yīng)力錨索護 數(shù)值模擬下的數(shù)值計算下CD段邊坡2-2剖面的預(yù)應(yīng)力錨索支護：6排錨索，錨索總長度 ，錨固段長度均為7m，第一排距坡頂2.5m,第四排距坡頂1.5m，每孔4根17A15.2mm鋼絞線，4根鋼絞線截面面積556mm2 ，水平和豎向間距均為2m,錨索傾角為200，鉆孔直徑150mm。 手算下CD段邊坡2-2剖面的預(yù)應(yīng)力錨索支護大致和數(shù)值計算相同，區(qū)別就是水平和豎向間距為2.5m,

18、從整個坡段的支護來說，手算下支護工程造價比電算少些。9、電算和手算支護方案對比 4、CD段邊坡2-2剖面土釘墻支護 電算下的土釘墻支護：9排土釘，水平和豎直間距均為1.4m, 土釘長度依次為9m、10m、11m、12.5m、12m、12m、10m、10m、8m,14排屬于第一級邊坡，59排屬于第二級邊坡，土釘傾角150，土釘為HRB400級鋼筋C32，共9根，這一剖面土釘總長度94.5m，鉆孔直徑150mm。 手算方式下的土釘墻支護：10排土釘，第14排土釘長度分別為9m、10m、11.5m、13m,第510排土釘長度分別為13.5m、12.5m、11.5m、10.5m、9.5m、8m,這一剖

19、面的土釘總長度為109m,第15排屬于第一級邊坡，610排屬于第二級邊坡，土釘傾角180，土釘水平和豎直間距均為1.4m,前4排土釘采用HRB335級鋼筋B28，后6排土釘采用C32級螺紋鋼筋，鉆孔直徑130mm,其余相同。 數(shù)值模擬比手算所需土釘長度小14.5m,CD段邊坡較規(guī)整，其電算的土釘墻支護造價比手算少。9、電算和手算支護方案對比 5、BC段邊坡1-1剖面抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索支護對比 兩種計算方式下的抗滑樁均為16m長，C30混凝土，截面為2m3m，間距6m, 配筋量有些不同，電算所用鋼筋量少些。電算3排預(yù)應(yīng)力錨索，傾角200，孔徑130mm,水平和豎向間距均為2.5m,總長度分別14

20、m、13m、11m，每孔2根17A15.2mm的鋼絞線。 手算設(shè)置4排預(yù)應(yīng)力錨索，傾角250，水平和垂直間距均為2m,總長度18m,每孔4根17A15.2mm的鋼絞線。 抗滑樁所用混凝土量大致相同，手算方式下的抗滑樁所需鋼筋量比電算多，且錨索工程量也比電算多，很明顯，手算方式下的支護造價高，因此數(shù)值模擬計算的方案更顯經(jīng)濟性。施工組織設(shè)計施工組織設(shè)計第四部分最終支護方案的施工工藝 從造價和施工上對三段邊坡分別選擇了土釘墻支護、預(yù)應(yīng)力錨索支護、重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索的支護方案。下面簡要介紹一下各支護施工方案。 1、AB段土釘墻支護施工工藝 土釘墻支護的工藝流程:清理邊坡 搭設(shè)腳手架 放線 噴第一

21、層混凝土 人工成孔 放置土釘 注漿 掛網(wǎng) 噴第二層混凝土 養(yǎng)護。 2、CD段邊坡預(yù)應(yīng)力錨索支護施工工藝 總體施工流程如下：施工準備 操作平臺的安裝 測量放線 錨索施工（包含鉆孔、清洗、放錨索、灌漿、養(yǎng)護、張拉、封鎖錨頭）。 3、BC段邊坡重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝 該邊坡支護采用重力式混凝土擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索綜合支護方案，流水施工，先進行擋土墻的施工，間隔一段時間進行預(yù)應(yīng)力錨索施工。以下是重力式擋土墻施工流程,錨索施工見CD段邊坡。施工準備 測量放線 基槽開挖 地基承載力檢測 支模 安設(shè)泄水孔 做濾水層 澆筑混凝土 拆模板 養(yǎng)護。結(jié)結(jié)論和論和總結(jié)總結(jié)第五部分1、結(jié)論 通過上述章節(jié)的計算分

22、析，得出以下結(jié)論： （1）龍華調(diào)壓站邊坡為土質(zhì)邊坡，滑坡的潛在滑動面為圓弧形或折線形，天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定和不穩(wěn)定性狀態(tài)，在地震和暴雨工況下均處于滑坡狀態(tài)，因此，應(yīng)對邊坡進行支護加固以達到要求安全系數(shù)； （2）對三段邊坡先設(shè)定初步支護方案，然后均進行地震和暴雨工程下的穩(wěn)定性計算，地震工況運用擬靜力法，暴雨工況取降雨強度為18mm/h進行模擬，時間為48h,從結(jié)果看出，穩(wěn)定性系數(shù)達到了要求的安全系數(shù)，初步支護方案合理； （3）設(shè)計支護方案首先要確定設(shè)計荷載，主要是滑坡推力，選取各邊坡剖面在兩種工況下的最低穩(wěn)定性系數(shù)對應(yīng)的滑移面作為設(shè)計荷載的計算依據(jù)，AB、CD、BC邊坡的最不利工況為暴雨、暴雨和地震工況，計算出設(shè)計荷載； （4）運用數(shù)值模擬和手算兩種方式進行設(shè)計，通過簡要的工程量造價計算，最終分別采用土釘墻支護、預(yù)應(yīng)力錨索支護、重力式擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索綜合支護方案，并對