合肥市某河整治工程堤坡放坡設(shè)計

XX市XX河整治工程堤坡放坡設(shè)計摘要：在坡高一定的情況下，正確地選用抗剪強度指標并合理取值成為影響邊坡穩(wěn)定性大小和工程造價的決定性因素。本文通過工程地質(zhì)類比法和查表法對勘察報告直剪標準值進行可靠性分析，并結(jié)合邊坡反分析結(jié)果，確定土體抗剪強度指標取值，進行堤坡放坡設(shè)計。關(guān)鍵詞：堤坡；穩(wěn)定性；反分析；抗剪強度指標一、工程概況XX河是XX市的一條主要河流，河道上接大房郢水庫，下于濉溪路橋下游約0.34km處匯入南淝河。河道裁彎取值后總長3.18km，規(guī)劃河底寬度20m，設(shè)計河底高程9.0m～7.5m，河道兩側(cè)現(xiàn)狀地面高程9.55m～16.10m。為滿足防洪要求，河道堤頂?shù)缆吩O(shè)計高程為17.24m～16.86m。另外根據(jù)景觀需要，在鐵路橋以上樁號12+80處設(shè)置一壩頂高程11.00m的攔河壩，以便攔蓄水位，由此確定河道兩側(cè)親水平臺高程11.50m。二、工程地質(zhì)狀況根據(jù)本工程巖土勘察報告，河道堤坡現(xiàn)有地質(zhì)狀況見下表：層序土名承載力特征faak(kPPa)滲透系數(shù)(cm/s)快剪快剪建議使用值值直剪標準值C(kPa)Ф(°)C(kPa)Ф(°)①雜填土70透水性強106~12//②淤泥501.0×10--610015.617.2③粉質(zhì)粘土夾粉土80~1201.0×10--510825.418.0④粉土120~15001.0×10--4101323.017.4⑤粘土2401.0×10--62511//⑥粉質(zhì)粘土2201.0×10--52514//⑦粉土夾砂2301.0×10--3151629.016.4從本工程地質(zhì)剖面情況來看，堤坡大部分橫斷面土層自上而下依次為回填土(粉質(zhì)粘土，壓實度0.94)，①層雜填土，③層粉質(zhì)粘土夾粉土，④層粉土，⑦層粉土夾砂。除①層雜填土和⑦層粉土夾砂透水性強外，其余土層均為弱透水性。三、堤坡放坡初步設(shè)計1、放坡初步設(shè)計現(xiàn)以樁號3+70處河道東側(cè)地質(zhì)剖面為例，進行邊坡放坡設(shè)計：該處堤坡堤頂計算高程17.50m，親水平臺高程11.50m，河底設(shè)計高程9.00m。土層自上而下分別為4.70m厚回填粉質(zhì)粘土，約1.5m厚①層雜填土，3.2m厚③層粉質(zhì)粘土夾粉土，以下為⑦層粉土夾砂。如回填土物理力學(xué)指標取為r=19kN/m3,Ф=15°,c=10kPa，③層粉質(zhì)粘土夾粉土和⑦層粉土夾砂抗剪強度指標按勘察報告建議值分別取為Ф=8,c=10kPa和Ф=16,c=15Pa，考慮堤坡完建時河內(nèi)無水，根據(jù)文獻〖1〗，按簡化畢肖普法總應(yīng)力模式計算得當11.50m高程親水平臺寬度為5m，平臺以上邊坡為1∶3.5平臺以下為直立式擋墻時堤坡穩(wěn)定性系數(shù)k=1.24，才滿足1級堤防施工期【k】=1.20之要求。2、計算結(jié)果合理性分析本工程堤坡高僅8.5m，屬先挖后填邊坡，根據(jù)上述計算結(jié)果，親水平臺寬度需做到5m，平臺以上邊坡應(yīng)達到1∶3.5。XX市目前已整治的河道中南淝河和十五里河，設(shè)計邊坡坡比大約在1∶1.50～1∶2，而且已建多年，運行基本正常。從區(qū)域地質(zhì)情況來看，XX河與其地質(zhì)應(yīng)無較大的差異。另一方面，按8.5m堤坡全部為挖方邊坡，用查表法得其容許坡度值為1∶1.25～1∶1.50；按8.5m堤坡全部為填方邊坡，用查表法得其容許坡度值約為1∶1.50～1∶1.75，即按查表法本工程堤坡容許坡度值為1∶1.25～1∶1.75。以上說明，邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果與通常的工程地質(zhì)類比法和查表法出入很大，計算結(jié)果大大偏于保守。問題在于堤坡土體強度指標按勘察報告建議值取用。我們知道，在坡高一定的情況下，邊坡穩(wěn)定性計算成果的可靠性很大程度上取決于地基土和填土的抗剪強度的正確選擇。因為，對任意一種給定的土來說，抗剪強度變化幅度之大遠遠超過不同計算方法之間的差別。因此，正確地選用抗剪強度指標并合理取值就成為影響邊坡穩(wěn)定性大小和工程造價的決定性因素。四、抗剪強度指標分析與設(shè)計取用1、勘察報告直剪標準值可靠性分析場地③層土質(zhì)為粉質(zhì)粘土夾粉土，rd=15.8kN/m^3，根據(jù)文獻〖2〗,c=30kPa,Ф=19°；其Ip=10.3，e=0.808，根據(jù)文獻〖3〗，c=34.5kPa,Ф=19°。勘察報告直剪標準值c=25.4kPa,Ф=18°基本上接近于上述兩組指標值，說明其數(shù)據(jù)有一定的可靠性。2、邊坡反分析現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，XX河鐵路橋以下左側(cè)鉆孔79#處有一陡坡,其斷面及土層分布見下圖：對③層粉質(zhì)粘土夾粉土假設(shè)其Φ=14°,c=18kPa，根據(jù)文獻〖1〗，用瑞典條分法總應(yīng)力模式求得其邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.03，符合暫時穩(wěn)定邊坡安全系數(shù)為1.00～1.05的一般要求。3、抗剪強度指標設(shè)計取用勘察報告直剪標準值c=25.4kPa,Ф=18°可以看成③層土體固結(jié)不排水剪峰值強度，而快剪建議使用值c=10.0kPa,Ф=8°，分別相當于以上峰值強度的0.40和0.44倍，從工程經(jīng)驗來看，大致相當于本層土的殘余強度。實際上，邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞時，土體抗剪強度介于峰值強度與殘余強度之間。本工程如采用殘余強度指標，則設(shè)計過于保守，且不符合場地實際(因為現(xiàn)有河坡基本穩(wěn)定，并沒有發(fā)生較大的滑坡)，因此考慮一定的抗剪強度安全儲備并結(jié)合邊坡反分析結(jié)果，最終確定邊坡穩(wěn)定性計算用③層粉質(zhì)粘土夾粉土抗剪強度指標為c=18.0kPa,Ф=14°。4、放坡設(shè)計結(jié)果根據(jù)以上抗剪強度指標，對樁號3+70處河道東側(cè)邊坡進行穩(wěn)定性重新計算，計算結(jié)果如下表：內(nèi)容項目按勘察報告建議值設(shè)計抗剪強度合理取值設(shè)計抗剪強度指標4.70m厚回回填粉質(zhì)粘粘土r=19.0kN/mm3,Ф=15°°,c=110kPaa約1.5m厚①層層雜填土r=19.3kN/mm3，Ф=6,cc=10kkPa3.2m厚③層層粉質(zhì)粘土夾粉土土r=19.4kN/mm3，Ф=8,c=100kPar=19.4kN/mm3，Ф=14,c=118kPaa⑦層粉土夾砂r=20.1kN/mm3，Ф=16,,c=155kPa放坡計算結(jié)果親水平臺寬度5m3m平臺以上邊坡1∶3.51∶2邊坡穩(wěn)定安全系系數(shù)k1.241.28注：邊坡穩(wěn)定計算方法采用畢肖普法總應(yīng)力模式。五、結(jié)語：本工程堤坡屬先挖后填邊坡，堤坡完建期河內(nèi)無水時邊坡穩(wěn)定性最不利。在計算方法上，根據(jù)文獻〖1〗，同時采用瑞典法和簡化畢肖普法，并以兩者中較大的安全系數(shù)為準。為合理地確定計算用土體抗剪強度指標，通過工程地質(zhì)類比法和查表法對勘察報告直剪標準