工程地質(zhì)課程設(shè)計(jì)

1、工程地質(zhì)課程設(shè)計(jì)工程地質(zhì)分析原理?課程設(shè)計(jì)大綱資源與環(huán)境工程學(xué)院2021年5月工程地質(zhì)分析原理?課程設(shè)計(jì)大綱一、目及意義學(xué)習(xí)工程地質(zhì)分析理原理?課程后,以勘察工程實(shí)例進(jìn)行工程地質(zhì) 分析和設(shè)計(jì).用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中趨勢面分析方法,求出曲面后那么可計(jì)算滑坡 推力、設(shè)計(jì)相應(yīng)加固方法.以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)單位習(xí)用方式表達(dá)出來.作 設(shè)計(jì)說明書一份.二、要求邊坡設(shè)計(jì)開始之前,除了應(yīng)掌握有關(guān)整個(gè)邊坡資料,包括工程地 質(zhì)、水文條件、地震烈度及國家頒發(fā)有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外,應(yīng)注意相關(guān)工程資 料搜集和分析,如深基坑、公路邊坡設(shè)計(jì)中應(yīng)搜集路線平、縱、橫斷面設(shè) 計(jì)資料及路基設(shè)計(jì)表,水工邊坡中應(yīng)搜集大壩、船閘等相關(guān)工程有關(guān)資料. 此外

2、,還應(yīng)重視土質(zhì)調(diào)查試驗(yàn)資料,當(dāng)?shù)赝愡吰鹿こ探?jīng)驗(yàn)資料搜集與分 析.1工程地質(zhì)勘察報(bào)告這是對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析與評價(jià)主要資料,它包括邊坡地層結(jié) 構(gòu),各地層產(chǎn)狀、構(gòu)造、巖層完整及破碎程度、風(fēng)化程度等,覆蓋層厚度 及變化情況,可能破裂面或滑動(dòng)面位置、形態(tài)及潛在變化,地形變化及地 貌特征等.2水文條件邊坡設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)掌握邊坡地段處地表水及地下水情況,包括雨季及 枯水季節(jié)地下水位情況,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)年限內(nèi)最大降雨量等資料.3地震資料邊坡設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)查閱國家地震烈度區(qū)劃圖,當(dāng)?shù)卣鹆叶鹊陀?6度 時(shí),可不考慮地震荷載；當(dāng)?shù)卣鹆叶鹊竭_(dá) 6度以上含6度時(shí),應(yīng)計(jì)算地震 荷載影響.4土質(zhì)調(diào)查試驗(yàn)報(bào)告在進(jìn)行邊坡設(shè)汁時(shí),應(yīng)掌握土

3、層類別及物理、力學(xué)性質(zhì),它是在 進(jìn)行工程地質(zhì)勘測時(shí)通過調(diào)查、鉆挖孔采集各土層地層原狀土 巖樣, 并以室內(nèi)或原位試驗(yàn)方法取得.各層土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)有粒徑級配、塑 液限、天然含水量、土體天然容重、飽和容重、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、滲透系數(shù) 水力坡體、巖石天然狀態(tài)及飽和狀態(tài)下單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,以及土巖 樣柱狀剖面圖等.5相關(guān)工程資料邊坡工程設(shè)計(jì)應(yīng)與相關(guān)工程相適應(yīng),盡量不影響相關(guān)工程使用功 能,因此,在設(shè)計(jì)前應(yīng)搜集相關(guān)工程總體平面布置圖、縱斷面及橫斷面設(shè) 計(jì)圖,對于公路邊坡工程,還應(yīng)搜集路基設(shè)計(jì)表.6同類邊坡工程經(jīng)驗(yàn)資料邊坡設(shè)計(jì)時(shí),在對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件及降雨情況缺乏把握情況下,對當(dāng) 地同類邊坡工程經(jīng)驗(yàn)資料,包括

4、邊坡斷面設(shè)計(jì)形狀、坡比、臺(tái)階高度、臺(tái) 階寬度、防護(hù)結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行深入細(xì)致分析研究顯得尤為重要.7邊坡工程環(huán)境資料邊坡工程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮邊坡工程對周邊環(huán)境影響,以保護(hù)與美化環(huán) 境,因此在邊坡設(shè)計(jì)前必須收集與邊坡工程有關(guān)環(huán)境資料.三、時(shí)間課程結(jié)束后一周內(nèi)交說明書一份.附中英文摘要、參考文獻(xiàn).工程實(shí)例、工程概況貴開公路K57+100K57+300段左側(cè)邊坡位于開陽縣南江鄉(xiāng)關(guān)口鎮(zhèn)東 側(cè),由于修建貴開公路,開挖路基將使K57+100K57+300段左側(cè)均形成約200m長路塹高邊坡,擬建公路原始地面標(biāo)高為939.36954.22m,設(shè)計(jì)路面標(biāo)高為933.88940.10m,路基垂直開挖使左側(cè)形成高 5.461

5、4.40 m 巖土質(zhì)混合邊坡,右側(cè)形成高6.20 18.30m巖土質(zhì)混合邊坡,該路段設(shè)計(jì) 公路寬9.0m.二、地質(zhì)災(zāi)害危害程度該段公路擬開挖人工邊坡位于關(guān)口鎮(zhèn)東側(cè),邊坡高度較大,地質(zhì)環(huán)境 條件較差,屬地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū),假設(shè)發(fā)生滑坡,將對長為200m擬建公路平安 使用造成很大危害.根據(jù)現(xiàn)場踏勘,場區(qū)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土構(gòu)成均較復(fù)雜；該邊 坡假設(shè)發(fā)生滑坡,造成危害較大,針對地質(zhì)災(zāi)害工程重要性及特殊性,本邊 坡工程等級為二級,場地及公路等級為二級,地基等級為二級,綜合上述 條件,該邊坡工程勘察詳勘階段工程等級為乙級三、邊坡特征及穩(wěn)定 性評價(jià)邊坡邊界、規(guī)模、形態(tài)特征擬建公路開挖將使K43+380K4

6、3+540段兩側(cè)均形成人工邊坡,南 西側(cè)將形成坡腳高程為 933.88940.10m,坡頂高程為939.343951.60m, 邊坡高度5.4614.40m巖土混合邊坡,該側(cè)巖層呈順向產(chǎn)出；北東側(cè)將形 成坡腳高程為933.88940.10m,坡頂高程為940.05砰955.794m,邊坡高 度6.218.3m人工巖土質(zhì)邊坡,該側(cè)巖層呈反向產(chǎn)出,擬建公路開挖可能 引起北東側(cè)整個(gè)土層及強(qiáng)風(fēng)層滑坡,可能導(dǎo)致滑坡面積為10552m2, 土層滑坡體積61760 m3, 土層及強(qiáng)風(fēng)化層滑坡體積為 88360 m3.擬建公路開 挖可能引發(fā)表層土體內(nèi)部滑坡、土層沿強(qiáng)風(fēng)化巖層順向滑坡及土層和強(qiáng)風(fēng) 化巖層沿弱風(fēng)化

7、巖層頂面順向滑坡,一旦滑坡形成,將對擬建公路施工和 正常使用及枇杷哨小鎮(zhèn)人民生命財(cái)產(chǎn)造成很大危害.邊坡特征1、 擬開挖邊坡南西側(cè),邊坡高度為5.4614.40m,邊坡范圍以礫 砂土為主,僅m -山、IV-W、V-V坡段坡腳切到強(qiáng)風(fēng)化巖層,強(qiáng)風(fēng)化巖石坡高在3.10m以內(nèi),巖層傾向與坡向相同,形成順向坡.2、 右側(cè)擬開挖邊坡北東側(cè),邊坡高度為6.218.3m,邊坡范圍以 礫砂土和強(qiáng)風(fēng)化巖層為主,其中I -1、Vi -可坡段為全土質(zhì)邊坡；n -n、 m-山、皿-皿、ix-ix坡段為礫砂土和強(qiáng)風(fēng)化巖石邊坡,強(qiáng)風(fēng)化巖石坡高分別 2.60m、5.50m、2.0m、4.80m; IV-W、V-V、VH-VH

8、坡段為礫砂土、強(qiáng)風(fēng) 化巖石和弱風(fēng)化巖石邊坡,弱風(fēng)化巖石坡高分別為 1.70m, 2.40m, 7.60m, 巖層傾向與坡向相反,形成反向坡.邊坡影響因素隨著公路施工進(jìn)度,人工邊坡逐漸形成,當(dāng)邊坡高度超過臨界值, 土層及強(qiáng)風(fēng)化層在重力作用下應(yīng)力重新分布,由于土層與強(qiáng)風(fēng)化層抗剪強(qiáng) 度較差,白身將會(huì)不穩(wěn)定.假設(shè)遇雨季,土層及強(qiáng)風(fēng)化層在雨水作用下,將 使其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低,白重增加,水壓力增大,加速邊坡下滑；在路基 開挖過程中,巖石放炮,將增加地震水平力,也會(huì)加速邊坡下滑,故應(yīng)及 時(shí)對人工邊坡進(jìn)行治理.四試驗(yàn)成果分析及巖土參數(shù)1、巖土物理力學(xué)指標(biāo)巖體及土體重度根據(jù)試驗(yàn)得出,礫砂土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)根據(jù)室內(nèi)原

9、狀土 試驗(yàn)及現(xiàn)場直剪試驗(yàn)結(jié)果綜合確定,強(qiáng)風(fēng)化泥巖抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用現(xiàn)場直 剪試驗(yàn)提供參數(shù).室內(nèi)土體直剪試驗(yàn),舍去1、2、3號土樣和8、9號土樣后,統(tǒng)計(jì),其 抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為C=37.2KPa, § =12.26° ,重度為丫 =18.84以上試驗(yàn)統(tǒng) 計(jì)結(jié)果顯示,二種試驗(yàn)土體內(nèi)摩擦角很接近,考慮現(xiàn)場直剪試驗(yàn)樣品數(shù)較 少,直接影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果,故建議土體內(nèi)摩擦角采用原狀土和直剪試驗(yàn)平均 值；內(nèi)聚力離散,由于水對土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響較大,土質(zhì)邊坡在浸水狀 態(tài)時(shí)最不穩(wěn)定,土體粘聚力較白然狀態(tài)和枯燥狀態(tài)下降很大,故土體粘聚 力應(yīng)采用現(xiàn)場直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù),從現(xiàn)場直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見,其離散性很大, 經(jīng)

10、統(tǒng)計(jì)其變異系數(shù)為0.42,屬高變異,不能直接采用統(tǒng)計(jì)結(jié)果,接合現(xiàn)場 土體特性和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)分析,建議粘聚力采用現(xiàn)場直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)平均值；由 于勘察區(qū)土體粗顆粒含量較高,室內(nèi)土體重度試驗(yàn)值偏低,場區(qū)土體重度 建議提局使用.由于場區(qū)土體滲水性較好,按半滲水狀態(tài),土體力學(xué)參數(shù)最終取值建議為重度丫 =20KN/m3,抗剪強(qiáng)度指標(biāo) C=26KPaf =11 ,基底摩擦系數(shù) 訴=0.35;由于龍廣滑坡下伏地層和本次勘察場區(qū)屬同一類地層,強(qiáng)風(fēng)化鈣 質(zhì)泥巖在龍廣滑坡工程中已經(jīng)做現(xiàn)場直剪試驗(yàn),且強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖內(nèi)均夾 有粘土,故本工程強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖力學(xué)參數(shù)采用龍廣滑坡勘察報(bào)告提供指 標(biāo)：重度丫 =22KN/m3 ,抗剪

11、強(qiáng)度指標(biāo) C=21KPa,§ =10 ,基底摩擦系數(shù) 訴=0.35;弱微風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖重度采用龍廣滑坡試驗(yàn)值丫 =26.8KPa,抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用龍廣滑坡審查通過值 C=200KPaf =25° ,基底摩擦系數(shù)訴=0.45;弱風(fēng)化砂巖、石灰?guī)r重度根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果丫 =26.9KPa,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)其抗剪強(qiáng)度指標(biāo) C=1.0MPa, 4=40°.注：從以上巖土力學(xué)參數(shù)可見,土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)比強(qiáng)風(fēng)化巖層抗剪 強(qiáng)度指標(biāo)高,就此進(jìn)行分析,原因應(yīng)為土層經(jīng)過長時(shí)期固結(jié),比較密實(shí), 故指標(biāo)較高；強(qiáng)風(fēng)化巖層內(nèi)夾粘土,且對于0.25m試驗(yàn)體來說,節(jié)理裂隙貫穿性較好,現(xiàn)場直剪試驗(yàn)是沿粘土內(nèi)和

12、節(jié)理裂隙面破壞,故指標(biāo)較低.2、地基承載力、土體地基承載力根據(jù)公路橋涵地基與根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?JTJ024-85標(biāo)準(zhǔn)表2.1.2-5取用：礫砂土容許承載力:(T 0 =250KPa.、由于龍廣滑坡下伏地層和本次勘察場區(qū)屬同一類地層,鈣質(zhì)泥巖 在龍廣滑坡工程中已經(jīng)取樣作室內(nèi)抗壓試驗(yàn),故本工程未對該套巖石取樣.、作試驗(yàn),鈣質(zhì)泥巖地基承載力采用龍廣滑坡工程提供指標(biāo)：強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖容許承載力:.0 =350KPa,弱風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖容許承載力:.0 =2500KPa.、邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及評價(jià)勘察區(qū)內(nèi)擬開挖人工邊坡I -1、n-n、iv-w、v-v、vi-可、vn-vn、 皿-皿、IX ix斷面為土質(zhì)邊坡,土層為

13、礫砂土,破壞模式按平面滑動(dòng)型,計(jì) 算時(shí)破裂角采用a = (45 ° + 4 /2),穩(wěn)定性計(jì)算公式為KWcos tg* CL,滑坡推力計(jì)算公式為 F=W (Kssin a -cos a tg 4 )下滑力 Wsin a-CL; HI -HI斷面為巖1混合邊坡,巖層呈順向產(chǎn)出,土層為礫砂土,破壞 模式有二種：、土體內(nèi)部平面滑動(dòng)型,、巖土體折線滑動(dòng)型,計(jì)算時(shí) 土層破裂角采用a = (45° + § /2),滑動(dòng)面傾角采用巖層視傾角,土體內(nèi)部 平面滑動(dòng)計(jì)算公式與上同,巖土體折線滑動(dòng)破壞采用傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡 推力,其計(jì)算公式為Fi=(Wisin 也 i+Qicos 也 i)-1/Ks CiLi+(Wicos 也 i- Qisin 也 i) fi + Fi-1 婦 -1以上計(jì)算公式中：K穩(wěn)定系數(shù)；Fi條間推力(KN/m );Fi-1 第i-1條塊剩余下滑力KN/m ;Ks抗滑平安系數(shù)；W、Wi單位長度豎向力條塊白重KN/m ; a土層破裂角；a i、a i-1分別為第i塊,第i-1塊滑動(dòng)面傾角；4、中i巖土內(nèi)摩擦角度；C、Ci條塊滑動(dòng)底面巖土粘聚力KPa;L、Li條塊滑動(dòng)底面長度m;Qi單位長度水平推力KN/m;fi條塊滑動(dòng)底面巖土摩擦系數(shù)fi=tgi ；婦傳遞系數(shù).i) sin (a i-1 a