錨索抗滑樁畢業(yè)設(shè)計(jì)(湖南工程學(xué)院)

1、目錄IVAbstract V第一章 前言 01.1背景1.2 穩(wěn)定性與評價(jià)1.3 國外研究現(xiàn)狀 0第二章 工程地質(zhì)條件 22.1 自然條件 22.1.1 地理位置 22.1.2 氣候、氣象 22.1.3 水文 32.1.4 土壤、生態(tài) 32.1.5 交通狀況 32.2 地質(zhì)條件 42.2.1 地形、地質(zhì)、地貌特征 42.2.2 地層地質(zhì)特征 42.2.3 路線場地穩(wěn)定性評價(jià) 42.3 現(xiàn)場勘查 4方法基本原理 42.4 現(xiàn)場踏勘結(jié)果 5第三章 高陡邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算 63.1 穩(wěn)定性分析概念及計(jì)算原理 63.1.1 瑞典條分法 63.1.2 Bishop 條分法73.2 搜索最危險(xiǎn)滑動面 83

2、.2.1 瑞典條分法搜索最危險(xiǎn)滑面步驟 83.2.2 畢肖普條分法搜索最危險(xiǎn)滑面步驟 9(1) 按一定比例畫出土坡剖面，選擇滑弧圓心，作出滑動圓弧，量出半徑R。93.3 圓弧滑面安全系數(shù)計(jì)算 93.3.1 滑面193.3.2 滑面2103.3.3 滑面3113.3.4 滑面4123.4 畢肖普條分法計(jì)算安全系數(shù) 13第四章 抗滑樁的設(shè)計(jì)原理 144.1 錨索抗滑樁概述 144.1.1 抗滑樁優(yōu)點(diǎn) 154.1.2 抗滑樁類型 154.2 抗滑樁設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)容 164.2.1 抗滑樁設(shè)計(jì)一般要求。 164.2.2 抗滑樁的設(shè)計(jì)容 164.2.3 抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算程序 164.3 抗滑樁設(shè)計(jì)荷載確

3、定 174.3.1 滑坡推力的確定 174.3.2 地基反力的確定 174.4 抗滑樁的設(shè)計(jì) 194.4.1 抗滑樁的布設(shè) 194.4.2 情況分類 194.4.3 計(jì)算方法概述 204.5 樁側(cè)應(yīng)力驗(yàn)算 214.6 樁的配筋計(jì)算 22第八章 錨索樁的計(jì)算 235.1 概述 235.2 錨索樁的設(shè)計(jì)計(jì)算 235.2.1 錨索樁設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 235.3 錨索樁外力計(jì)算 245.4 錨索樁的力計(jì)算 255.4.1 受荷段力計(jì)算 255.4.2 錨固段力計(jì)算 275.5樁側(cè)應(yīng)力驗(yàn)算 325.6 錨索樁配筋計(jì)算 335.6.1 錨索樁構(gòu)造規(guī)定 335.6.2 正截面受彎計(jì)算 345.6.3 斜截面受

4、剪計(jì)算 365.7 錨索設(shè)計(jì) 375.7.1 錨索錨桿的結(jié)構(gòu) 375.7.2 錨索的工作原理 385.7.3 錨索錨桿的設(shè)計(jì)程序 385.7.4 錨索設(shè)計(jì)計(jì)算 41第六章 地表排水工程設(shè)計(jì)與施工 436.1 水對邊坡穩(wěn)定性的影響 436.2 滑坡處治中常見的排水措施 436.2.1 地表排水措施及結(jié)構(gòu)形式 446.2.2 地下排水措施 446.3 地表排水體系的施工 456.3.1 截水溝的施工 456.3.2 排水溝的施工要求 456.4 地下排水體系的施工 466.4.1 明溝施工 466.4.2 集水暗溝施工 466.4.3 滲溝施工 47第七章 施工組織設(shè)計(jì) 487.1 樁體施工一般程

5、序 487.2 設(shè)樁工藝選擇 487.3 樁體施工實(shí)施方案 497.3.1 施工準(zhǔn)備工作 497.3.2 樁體施工步驟及人員機(jī)具配備 507.3.3 樁身土石方施工 517.3.4 混凝土施工 517.3.5 鋼筋施工 527.3.6 施工質(zhì)量控制 537.3.7 樁體施工中應(yīng)注意的問題以及解決方案 557.4 錨索的施工 577.4.1 造孔 577.4.2 注漿施工 587.4.3 錨索錨桿的拉與鎖定 587.4.4 施工安全技術(shù)措施 597.4.5 預(yù)防措施 60小結(jié) 61致 62參考文獻(xiàn) 63附錄 A 格構(gòu)加固邊坡的設(shè)計(jì)與施工 72（1） 格構(gòu)的作用、特點(diǎn)及適用條件 64（2）格構(gòu)分類

6、 64（3）格構(gòu)加固設(shè)計(jì)的一般要求 66（ 4）格構(gòu)加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 67計(jì)算錨固荷載所需的計(jì)算參數(shù)67格構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算68錨固荷載計(jì)算 685）格構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 70正截面受彎計(jì)算71斜截面受剪計(jì)算71格構(gòu)的構(gòu)造要求 72摘要邊坡失穩(wěn)，滑坡等邊坡病害是現(xiàn)階段房屋建設(shè)、交通、水利等工程建設(shè)中常見的問 題。邊坡穩(wěn)定與否關(guān)系著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，隨著人們工程建設(shè)活動規(guī)模的擴(kuò)大，因 此如何安全、經(jīng)濟(jì)地治理工程中遇到復(fù)雜的邊坡災(zāi)害問題就顯得非常重要。昭山大道高陡邊坡位于 107 國道與芙蓉大道交匯處，對于該高陡邊坡失穩(wěn)問題，本 設(shè)計(jì)中采用錨索抗滑樁支護(hù)方案，抗滑樁具有施工簡便、快速、加固效果

7、好、有效時(shí)間 長，而錨索的應(yīng)用能改變樁體的被動受力狀態(tài)，充分發(fā)揮巖石的自身強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 因而節(jié)約大量人力、物力和資金。在錨索抗滑樁支護(hù)設(shè)計(jì)中，滑坡滑動面土工數(shù)據(jù)由現(xiàn)場勘察得出，從坡體斷面的測 量到滑動面的強(qiáng)度值勘察、用不平衡推力法對滑坡推力的計(jì)算、抗滑樁的布置、抗滑樁 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、錨索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防排水設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)，一步步的按照規(guī)和設(shè)計(jì)要求， 最后完成昭山大道高陡邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)。另外，本設(shè)計(jì)還列出錨索格構(gòu)支護(hù)方案作為以 供參考。關(guān)鍵詞：邊坡支護(hù)；不平衡推理法；抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractSlope instability , landslides and other slope dise

8、ase stage is the construction of housing construction , transportation, hydraulic engineering and other common problems. Slope stability related to the lives and property of the people, with the expansion of the scale of people s construction activity , and therefore how to safely and economically c

9、ontrol engineering problems encountered in complex disasters slope is very important .Zhaoshan Avenue high and steep slope at 107 State Road and Hibiscus Avenue interchange, for the high and steep slope instability problems, the design used in anti-slide piles support programs , anti-slide pile cons

10、truction is simple , fast, good reinforcing effect effective for a long time , but the application can change the anti-slide piles passive stress state bodies , give full play to their strength and stability of the rock .Thus saving a lot of manpower, material and financial resources.In anti-slide p

11、iles supporting design , geotechnical landslide sliding surface data obtained by the field survey , measuring the slope from the cross-section of the sliding surface intensity values survey , with the imbalanced thrust force method, anti-slide piles layout, anti-slide pile design, anchor cable desig

12、n, waterproofing and drainage design , construction design, a step by step in accordance with the specifications and design requirements, finalize support design Zhaoshan Avenue high and steep slope. In addition , the design also lists prestressed anchor wire lattice program as a reference.Key Words

13、 ：Slope protection ；The imbalance thrust force method ；Structure design of anti-slide piles第一章 前 言1.1 背景近年來，隨著社會進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，越來越多在工程中涉及到邊坡問題；如山區(qū)的 鐵路和高速公路的修建中就經(jīng)常產(chǎn)生高邊坡；又比如基坑中的邊坡穩(wěn)定性及支護(hù)問題。 記得老師曾經(jīng)講過，在一座高樓大廈的成本中，基坑中的邊坡支護(hù)成本占到整個(gè)工程造 價(jià)的 30%以上，由此可見邊坡工程的重要性。另外，在水電、采礦等諸多的領(lǐng)域，邊坡 工程都是關(guān)系著工程構(gòu)筑物的安全生產(chǎn)和運(yùn)營， 邊坡工程已經(jīng)成為土木工程中很重要的

14、一環(huán)，因此，邊坡穩(wěn)定性對整個(gè)工程的意義就顯得尤為重要。 隨著人類工程活動的規(guī) 模擴(kuò)大及工程建設(shè)的急劇發(fā)展，工程中遇到了大量的邊坡工程，且規(guī)模越來越大，其重 要程度也越高，人們更注重由于邊坡失穩(wěn)造成的地質(zhì)災(zāi)害，故邊坡穩(wěn)定性研究一直是一 個(gè)很重要的研究領(lǐng)域。在我國，目前的露天采礦的人工邊坡已高達(dá)300 500m,而水電工程中遇到的天然邊坡高度已達(dá) 500 1000m，其中涉及的工程地質(zhì)問題極為復(fù)雜，特 別是在西南山區(qū)，邊坡的變形、破壞、滑坡等災(zāi)害已成為一種常見的危害人民生命財(cái)產(chǎn) 安全及工程正常運(yùn)營的地質(zhì)災(zāi)害。1.2 穩(wěn)定性與評價(jià)邊坡穩(wěn)定的問題很常見，例如在大壩施工過程中，壩肩開挖破壞了自然坡腳，使

15、得 巖體部應(yīng)力重新分布，常常發(fā)生巖坡的不穩(wěn)定現(xiàn)象。又如在引水隧洞的進(jìn)出口部位的邊 坡、溢洪道開挖的邊坡、渠道的邊坡以及公路、鐵路、采礦工程等等都會遇到巖坡穩(wěn)定 的問題。如果巖坡由于力過大和強(qiáng)度過低，則它可以處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，一部分巖體向 下或向外坍滑，這一種現(xiàn)象叫做滑坡?；驴梢栽斐山煌òc瘓，建筑物被埋，為此在施 工前，必須做好穩(wěn)定分析工作。 對于我們工程人， 邊坡治理也是一個(gè)很重要的研究方向， 由于工程質(zhì)量或者自然因素等原因造成了滑坡或者泥石流等地質(zhì)災(zāi)害， 該如何快速有效 地處理這類地質(zhì)災(zāi)害，這對我們新一代的工程人提出了嚴(yán)峻的要求。1.3 國外研究現(xiàn)狀邊坡病害防治的支擋工程的結(jié)構(gòu)類型多種多樣

16、，其發(fā)展大致分為以下幾個(gè)階段： 第一階段（ 20 世 紀(jì) 50 年代之前），大量采用抗滑擋墻結(jié)合支撐錨桿，曾取得一 定效果，但由于滑坡推力大，致使抗滑擋墻體積龐大、胸坡緩，墻基必須置于滑面以下 一定深度，施工開挖對滑體穩(wěn)定影響大。第二 階段（ 20 世紀(jì) 60、70 年代），在相應(yīng)疏截滑帶水的情況下，采用抗滑樁支 擋，工程效果明顯；國外多采用鋼筋混凝土鉆孔樁和鋼樁（直徑）小，用群樁加承臺共 同受力。國采用矩形截面的鋼筋混凝土挖孔樁（最大截4面mx 7m,長達(dá)46米）， 抗滑樁因提供的抗力大，施工對滑體的擾動小 、安全、見效快，在這一時(shí)期曾被廣泛 采用。第三階段 （20 世 紀(jì) 80 年代以后）

17、， 隨著錨固技術(shù)的發(fā)展 ，在滑坡前緣使用群 孔疏干前部巖土，預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡加固中得到了廣泛的應(yīng)用，在工程實(shí)踐中演化出了 各種各樣 的結(jié)構(gòu)形式，主要有：預(yù)應(yīng)力錨索地墩或地梁；預(yù)應(yīng)力錨索抗滑擋墻； 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁；預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁板墻；預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)。預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng) 用大改善了抗滑結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，降低了工程造價(jià)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在同樣的條件下， 錨索抗滑樁比普通抗滑樁節(jié)約投資 30%左右 。幾種常見支護(hù)手段的分析：（1）預(yù)應(yīng)力錨索 預(yù)應(yīng)力錨索加固是主動地利用巖土體本身的強(qiáng)度去加固巖土，體是一種主動加固方法，同時(shí)具有施工中不破壞原有邊坡的整體、性造價(jià)低等特點(diǎn)，因此在滑坡 治理中已 被廣泛應(yīng)用。預(yù)應(yīng)

18、力錨固技術(shù)的最大特點(diǎn)，是盡可能少地?cái)_動被錨固的土體或巖體，即 不能破壞原有結(jié)構(gòu)，并通過錨固措施合理地提高可利用巖體或土體的強(qiáng)度。所以預(yù)應(yīng)力 錨固技木是最為高效和經(jīng)濟(jì)的加固技術(shù)，因此受到工程界的高度重視并得到迅速的發(fā) 展。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)，在力學(xué)作用和施工工藝方面都有其鮮明的特點(diǎn)： 受力合理。能充分利用巖土體的抗剪強(qiáng)度平衡結(jié)構(gòu)物的拉力，積極調(diào)用巖土體的 自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，因而能大量節(jié)約建筑材料和工程投資。 主動抗衡。錨索安裝后即能提供足夠的抗力，有效的限制巖土體的位移。 改善巖土體的應(yīng)力狀態(tài)，能有效控制巖土體及工程結(jié)構(gòu)的變形，增強(qiáng)了巖土工程 的穩(wěn)定性，并能使較弱結(jié)構(gòu)面上或滑移面上的抗剪強(qiáng)度得以提

19、高，同時(shí)能保證工程的長 期穩(wěn)定性。 錨固力的作用點(diǎn)和作用方向可以根據(jù)需要選取，從而獲得最佳的穩(wěn)定效果。 在深基坑開挖工程中使用錨索可免去大量支撐， 節(jié)約工作量， 給機(jī)械化施工創(chuàng)造 了良好條件。（2）格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu) 格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)是一種復(fù)合抗滑護(hù)坡結(jié)構(gòu)，它利用漿砌塊石、現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土格構(gòu)梁進(jìn)行坡面防護(hù)，同時(shí)由于格構(gòu)梁與坡面接觸面較大，與格構(gòu)梁相連 接的錨桿或錨索進(jìn)行深層加固的效果很好， 使得格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)既能保證深層加固又可兼 顧淺層護(hù)坡。另外格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)可以與綠化防護(hù)措施相結(jié)合，比如在格構(gòu)框架植草，在 穩(wěn)固邊坡的同時(shí)， 還起到綠化邊坡環(huán)境的作用。 因此格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)是一種很有發(fā)展前

20、途 的抗滑護(hù)坡結(jié)構(gòu)。近年來我國也開始推廣應(yīng)用格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)措施。（3）預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁， 是近十余年來我國開始應(yīng)用的一種新型抗滑支擋結(jié)構(gòu)。 1993 年 在市羅沙公路西嶺山大開挖引起的滑坡治理中較早地應(yīng)用了這一結(jié)構(gòu)， 繼這一成功實(shí)例 之后，市進(jìn)行大規(guī)模的推廣和應(yīng)用，以后逐漸推廣到公路、鐵路邊坡災(zāi)害的 治理中， 自 2000 年以來，預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁在三峽庫區(qū)邊坡災(zāi)害治理中得到了廣泛的應(yīng)用。（4）抗滑樁 抗滑樁是防治滑坡的一種工程建筑物，設(shè)于滑坡的適當(dāng)部位，樁的下段均必須埋置在滑動面以下穩(wěn)定地層一定深度。根據(jù)抗滑樁類型的不同，兼有以下優(yōu)點(diǎn)： 抗滑能力強(qiáng)，塢工數(shù)量小，在滑坡推力大、滑

21、動帶深的情況下，能夠克服抗滑擋土墻難以克服的困難。 樁位靈活，可以設(shè)在滑坡體中最有利于抗滑的部位，可以單獨(dú)使用，也能與其它建筑物配合使用。 可以沿樁長根據(jù)彎矩大小合理地布置鋼筋。因此，在相同條件下，比一般不能分 段布置不同數(shù)量鋼筋的樁 （如管形樁、打入樁 ）要經(jīng)濟(jì)。 施工方便，設(shè)備簡單。采用混凝土或少筋混凝土護(hù)壁，安全、可靠。 通過開挖樁孔，能夠充接校核地質(zhì)情況，進(jìn)而可以檢驗(yàn)和修改原來的設(shè)計(jì)，使之 更切合實(shí)際，發(fā)現(xiàn)問題，易于補(bǔ)救。本設(shè)計(jì)就采用了錨索抗滑樁設(shè)計(jì)和錨索格構(gòu)設(shè)計(jì)（附錄 A）作為參考。第二章 工程地質(zhì)條件2.1 自然條件2.1.1 地理位置昭山位于市東北 20 公里 ,地處東北角，北接

22、市暮云鎮(zhèn)，東靠株洲市白馬鎮(zhèn)，南鄰市 荷塘鄉(xiāng)，西瀕湘江，昭山示區(qū)包括昭山鄉(xiāng)和易家灣鎮(zhèn)全境，總面積 68 平方公里。位于、 株洲、三市交匯處，是三市 Y 字型的中點(diǎn)，扼水陸交通咽喉，距 3 市均不到 20公里， 是 3 市往來的必經(jīng)之地， 也是湘江生態(tài)經(jīng)貿(mào)帶上的重要節(jié)點(diǎn)， 有著得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢。 昭山地理位置優(yōu)越，自然風(fēng)景秀麗，是久負(fù)盛名的省級風(fēng)景名勝區(qū)；區(qū)域建有一個(gè)千噸 級泊位碼頭，正在建設(shè) 3個(gè)千噸級中心港區(qū)，京珠、上瑞高速公路在此交會， 107、 320 國道也交會于此，京廣、湘黔鐵路穿境而過，水陸交通便利。2.1.2 氣候、氣象市氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，冬冷夏熱，春夏多雨

23、，秋冬干旱，無霜期長。年平均氣溫175C，極端最高氣溫422C（ 1953年8月15日），極端最低氣溫-11TC（ 1972年2月9日）。年平均相對濕度 81%。年降水量1200-1450mm,年 最大降水量2081mm （1953年），年最小降水量 999.7mm （1968年）；年平均降雨日 152 d,其中中雨（10 mm）年約20天，降雨多集中于46月。每年11月至次年3月 為降雪期，多年平均降雪天數(shù)12.9 d,最大積雪厚度25 cm。年平均蒸發(fā)量1359.1mm。 多年平均風(fēng)速2.4m/s，最大風(fēng)速28 m/s。常年主導(dǎo)風(fēng)向NNW，具有明顯季風(fēng)型，但在 78月份主要以南南東風(fēng)及南南

24、西風(fēng)為主，頻率39.1%,平均風(fēng)1.9 m/s,最大風(fēng)速20 m/s。 冬季盛行偏北風(fēng)，夏季盛行偏南風(fēng)，春秋兩季仍以偏北風(fēng)居多，年大風(fēng)日數(shù)多在5-10天之間。大風(fēng)以春夏多，秋季少。多年平均降霧日為20 d,多發(fā)生在春冬雨季，最長持續(xù)時(shí)間為3 h,折算成滿日，年平均2.5 d。全年無霜期345天，年平均日照時(shí)數(shù)1262.9h。2.1.3 水文 湘江是工業(yè)區(qū)和全市的重要水源，也是納污水體。湘江是長江水系的主要支流，湘江發(fā)源于廣西臨桂縣海洋坪的龍門界，經(jīng)興安、全州至下江圩斗牛嶺，進(jìn)入省東安縣， 再經(jīng)冷水灘、祁陽、衡山、株洲、至汀陰的濠河口分兩支注入洞庭湖，全長 856km， 省境670km,占全長的

25、78.2%流域面積為94660km2,境85383km2 ,占總面積的90.2%, 河流平均坡降為0.134%。，是洞庭湖水系中最大的河流，也是長江七大支流之一。湘江 段從馬家河起至易家灣，全長約 42 公里，其河谷開闊，曲流發(fā)育，河床縱比降小。河 面寬為400-800 m。平均水位28.89m （1956黃海高程系統(tǒng)，下同），最高水位 39.67 m3（1994年6月18日）,最低水位25.42 m（ 1996年10月6日）,最大流量21100 m /s , 最小流量100 m3/s，多年平均流量2160 m3/s,斷面日平均流速0.65 m/s,最大平均流 速1.1 m/s。多年平均含沙量

26、0.16 kg/m3。豐水期為4-7月份，枯水期從12月至翌年2 2 月份；河床地質(zhì)為泥沙間有卵石， 比降為 0.045%。水文站控制湘江流域面積 81638km2。 湘江在市域圍有漣水和涓水兩支流匯入。多年平均水位28.304m （黃海高程，下同），最高洪峰水位39.664m，最低水位25.42m。2.1.4 土壤、生態(tài)該區(qū)域林木繁茂，農(nóng)作物生長良好，主要品種是水稻和蔬菜，昭山及周圍山丘均被 綠色植物覆蓋，主要為松、杉、雜木及灌木叢，無裸露的山體及荒地。該區(qū)域無珍稀、 瀕危動植物。動物資源主要是農(nóng)村散養(yǎng)的豬、牛、雞、鴨等家畜、家禽。無珍稀動植物 保護(hù)區(qū)，無重點(diǎn)保護(hù)的野生、珍稀瀕危動物。區(qū)域礦

27、產(chǎn)資源優(yōu)勢不明顯。2.1.5 交通狀況 昭山示區(qū)過境道路分別為滬昆高速、京港澳高速、紅易大道、芙蓉大道。紅易大道是連接株洲的主要通道，芙蓉大道是聯(lián)系市與市的主要通廊。 京廣鐵路：中國南北向的主動脈，在規(guī)劃區(qū)南北橫跨為 7.56公里，寬度為 15米。武廣客運(yùn)專線高速鐵路 :中南部的主要客運(yùn)廊道，在規(guī)劃去全長為11.9公里。易家灣企 業(yè)專線 : 連接規(guī)劃區(qū)省民航油庫、農(nóng)藥廠、瀝青站、液化氣站等，基本已停止?fàn)I運(yùn)。長 株潭城際鐵路：規(guī)劃的城際鐵路經(jīng)過本區(qū)，并在長株潭大市場以東設(shè)立一個(gè)?？空?。2.2 地質(zhì)條件2.2.1 地形、地質(zhì)、地貌特征 昭山位于長衡丘陵盆地中部，屬湘中丘陵至湘南山地的過渡地帶，巖層

28、屬第三紀(jì)紅系砂 巖、頁巖、礫巖。區(qū)域地層多為風(fēng)化巖殘積層土壤， 100 米以下為石灰?guī)r層，地下水在 地表 10 米以下；周圍無高山，地表平緩開闊。本地區(qū)地震基本烈度為 6 度。2.2.2 地層地質(zhì)特征 昭山示區(qū)主要地層有：第四系全新統(tǒng)人工填土層、沖積層，更新統(tǒng)沖積層、殘積層， 白堊系碎屑巖層，泥盆系泥巖、灰?guī)r層和元古界冷家溪群板巖層。2.2.3 路線場地穩(wěn)定性評價(jià) 路線為丘陵地貌，地形簡單，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，巖層相對穩(wěn)定，水文地質(zhì)、工程地 質(zhì)條件較好，基巖埋藏較淺，地質(zhì)環(huán)境條件整體較簡單，無影響路線穩(wěn)定性的大型活動 性斷裂及崩塌、滑坡和泥石流、巖溶塌陷，無顯著的地面沉降及地裂縫，路線場地基本 穩(wěn)

29、定，適宜基礎(chǔ)建設(shè)。2.3 現(xiàn)場勘查為了清楚的了解到昭山大道高陡邊坡的各項(xiàng)巖土指標(biāo)以及斷面尺寸， 指導(dǎo)老師特意 帶領(lǐng)我們到邊坡現(xiàn)場進(jìn)行踏勘，通過現(xiàn)場快剪試驗(yàn)，以及用全站儀和皮尺的配合，酒精 燃燒法等方法配合測得了該高陡邊坡坡體土體抗剪強(qiáng)度。2.3.1 方法基本原理酒精燃燒法 在土樣中加入酒精，利用酒精能在土上燃燒，使土中水分蒸發(fā)，將土樣烘干稱量， 通過燃燒前后質(zhì)量變化測得土體含水率，一般燃燒三次。本法是快速測定法中較準(zhǔn)確的 一種，適用于在沒有烘箱或土樣較少的條件下，對細(xì)粒土進(jìn)行含水率的現(xiàn)場測定?？旒粼囼?yàn) 剪切試驗(yàn)的原理是根據(jù)庫倫定律，土的摩擦力與剪切面上的法向壓力成正比，將同 一種土制備成幾個(gè)土

30、樣， 分別在不同的法向壓力下， 沿固定的剪切面直接施加水平剪力， 得其剪壞時(shí)剪應(yīng)力，即為抗剪強(qiáng)度，然后根據(jù)剪切定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)摩擦角 和粘聚力C。而快剪試驗(yàn)就是在對試樣施加法向壓力和剪力時(shí)，都不允許試樣產(chǎn)生排水 固結(jié)，由于在直剪儀上下盒之問存在縫隙，要嚴(yán)格控制不排出一點(diǎn)水分是不可能的，為 了消除這種影響，一般在試樣上下放置不透水有機(jī)玻璃圓塊代替透水石，并在圓塊周邊 涂抹凡士林以阻止水分從縫隙中逸出。待施加預(yù)定法向壓力后，馬上施加水平推力，并用較快的速率在 3-5min 將試樣剪損。對某些滲透性強(qiáng)、含水量高、密度低的土要求在30-50S剪損。這種方法是用來模擬現(xiàn)場的土體較厚、滲透性較小、

31、施工速度較快、基本 上來不及固結(jié)就迅速加載而剪切的情況。2.4 現(xiàn)場踏勘結(jié)果4 月初，通過指導(dǎo)老師帶領(lǐng)組員到現(xiàn)場勘測邊坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)以及利用羅盤 儀全站儀測量了邊坡高度、傾向、走向和坡度，根據(jù)勘察揭示，該邊坡上部第四系雜填 土和殘坡積土組成，殘坡積土以粘土夾碎石為主。根據(jù)該區(qū)域鉆孔取樣試驗(yàn)資料分析， 和綜合臨近場地的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出土體的物理力學(xué)參數(shù)建議值，c值為24kpa， 值為15，丫 值為 18.7 kN /m3第三章高陡邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算3.1穩(wěn)定性分析概念及計(jì)算原理邊坡一般是指具有傾斜坡面的土體或巖體，由于坡表面傾斜，在坡體本身重力及其 他外力作用下，整個(gè)坡體有從高處向低處滑動的

32、趨勢，同時(shí)，由于坡體土（巖）自身具 有一定的強(qiáng)度和任務(wù)的工程措施，它會產(chǎn)生阻止坡體下滑的抵抗力。一般來說，如果邊 坡土（巖）體部某一個(gè)面上的滑動力超過了土（巖）體抵抗滑動的能力，邊坡將產(chǎn)生滑 動，即失去穩(wěn)定；如果滑動力小于抵抗力，則認(rèn)為邊坡是穩(wěn)定的。瑞典條分法瑞典條分法：是條分法中古老又最簡單的方法，除假定滑動面為圓柱面及滑動土體 為不變形的剛體外，并忽略土條兩側(cè)面上的作用力，因此其未知量個(gè)數(shù)為（n+1），然后利用土條底面法向力的平衡和整個(gè)滑動土條力矩平衡兩個(gè)條件求出各土條底面法向力 Ni的大小和土坡穩(wěn)定性安全系數(shù)K的表達(dá)式。本設(shè)計(jì)將邊坡視為均值土坡，采用瑞典條分法進(jìn)行計(jì)算分析。將滑動土體分成

33、若干 土體，任取其中一土條分析其受力情況，則土條上作用力有:（1）土條自重Gi，方向豎直向下，其值為：(3.1)Gi bh式中， 為土的重度，、h分別為該土條的寬度和平均高度。將 Gi引至分條滑動 面上，可分解為通過滑弧圓心的法向力 Ni和與滑弧相切的剪切力Ti。若以表示土條底面中點(diǎn)的法線與豎直線的交角，則有(3.2)(3.3)Ni Gi cosTiGi sin j（2）作用于土條底面的法向力與 Ni反力Ni 大小相等，方向相反。（3） 作用于土條底面的抗剪力Ti可能發(fā)揮的最大值等于土條底面上土的抗剪強(qiáng) 度與滑弧長度的乘積，方向與滑動方向相反。當(dāng)土坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，并假定各土條底部滑動面上的安全

34、系數(shù)等于整個(gè)滑動面上的安全系數(shù)時(shí)，其抗剪力為:fifih (c i tan )hchNi tankkk若將整個(gè)滑動土體各土條對圓心TiRO取力矩平衡，則TfiR(3.4)(3.5)故安全系數(shù)(ch Ni tan(ch Gi cos i tan(cli bh cos i tanTiGi sinbihi sin(3.6)若取各土條寬度相等。上式可簡化為c L btanhi cos(3.7)b hi sin i式中L為滑弧的弧長。此外，計(jì)算時(shí)尚需注意土條的位置。當(dāng)土條底面中心在滑弧 圓心 的垂線右側(cè)時(shí)，剪切力Ti方向與滑動方向相同，起剪切作用，取正號；而當(dāng)土條 底面中心在滑弧圓心的垂線左側(cè)時(shí)，剪切力

35、Ti方向與滑動方向相反，起抗剪作用，取負(fù)號。假定不同的滑弧，則可以求出不同的 K值，其中最小的K值即為土坡的穩(wěn)定安全系 數(shù)。3.1.2 Bishop 條分法將滑動土體分成若干條，取其中任一條分析受力情況。假定各土條底部滑面上的抗 滑安全系數(shù)均相同，即等于整個(gè)滑動面的平均安全系數(shù)，取單位長度土坡按平面問題計(jì) 算。則作用在土條上的力有：Gibihi(1) 土條自重Gi，方向豎直向下，其值為：(3.8)式中，為土的重度，h分別為該土條的寬度和平均高度；(2) 作用于土條底面的抗剪力Tfi、有效法向反力N i及孔隙水壓力Uili，其中Ui、h分別為土條底面中點(diǎn)處孔隙水壓力和滑弧長度;(3) 作用于土條

36、兩側(cè)的法向力Ei和Ei 1及切向力Xi和Xi 1， Xi (Xi 1 Xi)。且Gi、 Tfi、N i及Uh的作用點(diǎn)均在土條底面中點(diǎn)。對土條豎直方向取力的平衡得：GXi 丁打 sin i N i cos i uili cos i 0(3.9)N i cos i GiXi Tfi sin i ub當(dāng)土坡尚未破壞時(shí)，土條滑動面上的抗剪強(qiáng)度只發(fā)揮了一部分，若以有效應(yīng)力表示，土 條滑動面上的抗剪力為：(3.10)式中，c 土的有效黏聚力;土的有效摩擦角;K 安全系數(shù)。代入式（3.9 ），可解得N i為1clNi Q XiUib n J（3.11 ）rniqK一 tan tan i、mai cos i(

37、1 )式中，iK 。然后就整個(gè)滑動土體對滑弧圓心 O求力矩平衡，此時(shí)相鄰?fù)翖l之間側(cè)壁作用力的力 矩將相互抵消，而各土條的Ni及的作用線均通過滑弧圓心，故有fi（3.12）li C0S i，可得Gi xiTfi R 0將式（3.11 ）、式（3.12 ）代入式（3.10 ），且 Xi Rsin i，b bi1 cb （G uib Xi）tan maiKGj sin i此為畢肖普條分法計(jì)算土坡安全系數(shù)的普遍公式，但仍為未知。若令土條的Xi 0(3.13) 畢肖普證明， ，所產(chǎn)生的誤差僅為1%由此可得國外使用相當(dāng)普遍的畢肖普簡化公式：1 cb （G uib）tan maKiGsin（ 3.14）由于

38、式(3.11 )中叫的計(jì)算式含有安全系數(shù)K，故上述安全系數(shù)K仍需試算。通常 試算時(shí)可先假定K=1,求出叫，再按式(3.14)求出K，若計(jì)算的K與假定的K值不等, 則以計(jì)算的K值代入再求出新的mai和K,如此反復(fù)迭代，直至前后兩次K值滿足所需要 的精度為止。3.2搜索最危險(xiǎn)滑動面瑞典條分法搜索最危險(xiǎn)滑面步驟(1) 按一定比例畫出土坡剖面，選擇滑弧圓心，作出滑動圓弧，量出半徑Ro(2) 將滑動土體分成若干土條并編號。取一定寬度為土條寬度 b，土條編號以滑弧圓心的垂線開始為0,逆滑動方向的土條依次為0、1、2、3，順滑動方向的土條依次 為-1、-2、-3o量出各土條中心高度hi，并列表計(jì)算sin i

39、、cos i及hi sin i、 hi COS i等值。 尚應(yīng)注意：取等寬時(shí)，土體兩端土條的寬度不一定恰好等于 b,此時(shí)需將土條的實(shí)際高 度折算成相應(yīng)于b時(shí)的高度。(4) 量出滑動圓弧的中心角計(jì)算滑弧弧長(5) 計(jì)算安全系數(shù)K。(6) 在E0延長線上重新選擇滑弧圓心，重復(fù)上述計(jì)算，求出最小安全系數(shù)，及該邊 坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。322畢肖普條分法搜索最危險(xiǎn)滑面步驟(1) 按一定比例畫出土坡剖面，選擇滑弧圓心，作出滑動圓弧，量出半徑Ro(2) 將滑動土體分成若干土條并編號。取一定寬度為土條寬度b，土條編號以滑弧圓心的垂線開始為0,逆滑動方向的土條依次為0、1、2、3o(3) 量出各土條中心高度h，并

40、列表計(jì)算sin i、cos j、Gj、Q sin i、G tan以及 cb等值。(4) 穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算。采用迭代法，直至前后兩次K值滿足精度為止。(5) 重新選擇滑弧圓心，重復(fù)上述計(jì)算，求出最小安全系數(shù)，及該邊坡的穩(wěn)定安全系 數(shù)o3.3圓弧滑面安全系數(shù)計(jì)算3.3.1 滑面11 f.圖3.1當(dāng)滑弧半徑R=31.3m時(shí)，滑動面示意圖(單位：m)其中，圓心編號： 1 (4.60,30.96 )，量得滑弧半徑 R=31.3m取土條寬b=5.0m表3.1瑞典法計(jì)算表1土條 編號hi (m )i()sin icos ihi sin ihi cos i備注-11.71-3-0.050.999-0.0861

41、.169從圖上量出-1號土條的實(shí)際 寬度為3.91m，實(shí)際高度為 2.19m，折算后的土體高度為06.7050.090.9960.6036.673111.10130.2420.9742.68610.811214.44220.370.925.34313.2853 912.191.71315.44330.540.848.33812.9705.0411.48440.690.727.9218.26655.18590.860.524.4552.69429.2654.699量出滑動圓弧的中心角B為78,計(jì)算滑弧弧長ALR78 31.3 42.59m180 180Ac Lbtanhi cosb hi sin

42、 i計(jì)算安全系數(shù)，0.874624 42.59 18.7 5.0 54.699 0.26818.7 5.0 29.26故邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)3.3.2 滑面2 r4:;ufim圖3.2當(dāng)滑弧半徑R=33.7m時(shí)，滑動面示意圖（單位：m）其中，圓心編號：2（0,33.7 ），量得滑弧半徑R=33.7m取土條寬b=5.0m表3.2瑞典法計(jì)算表2土條 編號hi (m )i ()sin icos ihi sin ihi cos i備注03.2150.090.9962.2893.197從圖上量出0號土條的實(shí)際寬17.26140.240.971.7427.042度為5.79m ,實(shí)際高度為210.56230.

43、390.924.1189.7152.77m，折算后的土體高度為312.90330.540.846.96610.8362.77 5 9 3.215410.72440.690.727.3977.71854.61570.840.543.8722.48926.38440.997量出滑動圓弧的中心角B為66,計(jì)算滑弧弧長ALR66 33.738.80m180 180Ac Lbtanhi cosb hi sin i計(jì)算安全系數(shù)，24 3880 18.7 5.0 O.268 4.9970.875218.7 5.0 26.384故邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)3.3.3 滑面3圖3.3當(dāng)滑弧半徑R=39.9m時(shí)，滑動面示意

44、圖(單位：m)其中，圓心編號：3 (-8.79,38.95 )，量得滑弧半徑 R=39.9m取土條寬b=5m表3.3瑞典法計(jì)算表3土條編號hi (m )i()sin icos ihi sin ihi cos i備注02.95170.290.960.8562.83215.73260.440.900.5215.157從圖上量出0號土條的實(shí)際寬27.79350.570.824.4406.388度為6.36m，實(shí)際高度為38.72440.690.726.0176.2782.32m，折算后的土體高度為44.04550.820.573.3132.3036.362.32 2.95515.14722.958量

45、出滑動圓弧的中心角B為49,計(jì)算滑弧弧長AL 一 R 一 49 39.9 34.11m計(jì)算安全系數(shù)，AcL btanh cos i 24 34.11 18.7 5.0 0.268 22.958K-0.9842b hi sin i18.7 5 15.147故邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)。3.3.4 滑面4圖3.4當(dāng)滑弧半徑R=37.1m時(shí)，滑動面示意圖(單位：m)匚ruMJa其中，圓心編號：4 (-5.07,36.73 )，量得滑弧半徑R=37.1m取土條寬b=4.5m表3.4瑞典法計(jì)算表4土條 編號hi (m )i()sin icos ihi sin ihi cos i備注02.78120.2080.97

46、80.5782.7191從圖上量出0號土條的實(shí)際15.82200.3420.9401.9905.471寬度為5.52m，實(shí)際高度為28.31280.4700.8833.9067.3382.27m，折算后的土體咼度為310.00360.5880.8095.8808.0902.272.78A G49.37450.7070.7076.6456.6454.553.85560.8290.5590.1922.152藝19.19132.415量出滑動圓弧的中心角B為55，計(jì)算滑弧弧長ALR55 37.135.60m180 180計(jì)算安全系數(shù)，K CL 斶 譏心 24 35.60 187 4.5 268 陀4

47、15 0.9817 b hi sin j18.7 4.5 19.191故邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)綜上所述，當(dāng)滑弧半徑R=31.3m圓心角B為78時(shí)，用瑞典條分法所計(jì)算的安全 系數(shù)K最小，為Kmin 0.8746，所以該滑動面為邊坡的最不利滑動面。故本設(shè)計(jì)可以取 該滑動面為分析對象。3.4畢肖普條分法計(jì)算安全系數(shù)由上一節(jié)計(jì)算可知，當(dāng)滑弧半徑 R=31.3m時(shí)，安全系數(shù)K最小，故本節(jié)將采用畢肖 普條分法對邊坡最危險(xiǎn)圓弧滑面進(jìn)行安全系數(shù)計(jì)算。即取滑弧半徑R=31.3m計(jì)算簡圖如圖3.6 。(4.60,30.96)十計(jì)1三J廠-圖3.6當(dāng)滑弧半徑R=33.4m時(shí)，滑動面示意圖（單位：m）畢肖普簡化公式為:Km

48、aiicb (Guib) tan G sin(3.14)ma.其中，cos i(1 凹tan i)代入滑面1各項(xiàng)數(shù)據(jù)，列出計(jì)算表如表3.5表3.5畢肖普法計(jì)算表土條編號No-1012345hi (m)11.716.7011.1014.4015.4411.485.18b(m)23.915.05.05.05.05.05.0Gi( hib)3125.03626.451037.851346.401443.641073.38484.33sin i4-0.050.090.2420.370.540.690.86cos i50.9990.9960.9740.920.840.720.52Gisin i6-6.2

49、5256.381 251.160498.168779.566 :F0.632 416.524 2736.179Gjta n733.508 167.889278.144360.835386.896 287.667 1：9.800cb893.84120120120120120120mai(k 1)90.9861.021.031.020.9860.9060.752+(8)/(9)10129.156282.244357.421471.407514.093 4L49.964 3：2181 2563.466mai(k 0.937)110.9851.021.041.030.9960.9190.767(7)+

50、(8)/(11)12129.287282.244353.985466.830508.932 4L43.598 3：5.6842510.56mai (k 0.8139)130.9841.021.041.030.9990.9230.773(7)+(8)/(13)14129.419282.244353.985466.830507.403 4L41.676 3：3157 2504.714mai (k 0.8092)150.9841.021.041.030.99970.9240.774(7)+(8)/(15)16129.419282.244353.985466.830507.048 4L41.198 3

51、：2739 2503.463第一次試算時(shí)，假定K=1,求得0.9370.9182563.466K2736.179第二次試算時(shí)，假定K=0.937,求得,2510.56K 2736.179第三次試算時(shí)，假定第四次試算時(shí)，假定K=0.918,求得 ,2504.714 2736.179K=0.915,求得，/2503.463K 2736.1790.9150.915滿足精度要求，故取K=0.915。第四章抗滑樁的設(shè)計(jì)原理4.1錨索抗滑樁概述樁是深入土層或者巖層的柱形構(gòu)件。 抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給 下部的側(cè)向土體或巖體，依靠下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力，從而邊坡保持平衡 和穩(wěn)定。見

52、圖4.1本設(shè)計(jì)采用錨索樁，錨索樁由鋼筋混凝土抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿組成。把樁嵌 入穩(wěn)定巖層，在樁頂端用錨桿或錨索錨入穩(wěn)定巖層并進(jìn)行拉，使抗滑樁形成簡支梁受力 系統(tǒng)。避免了懸臂梁式受力，減少樁截面、樁長度、配筋量，節(jié)省投資，并根據(jù)滑坡推 力的大小，控制拉力，改變樁的被動受力方式?？够瑯秲?yōu)點(diǎn)通過查找資料得知，抗滑樁作為一種被動支擋結(jié)構(gòu)物，它具有抗滑力強(qiáng)、樁位靈活、 施工簡便、安全等 優(yōu)點(diǎn)。具體優(yōu)點(diǎn)如下：(1) 抗滑能力大，在滑坡推力大、滑動面深的情況下，較其它抗滑工程經(jīng)濟(jì)、有效。(2) 樁位靈活，可以設(shè)在滑坡體中最有利于抗滑的部位，可以單獨(dú)使用，也能與其 他 建筑物配合使用。分排設(shè)置時(shí)，可將巨大的滑體切割成若干分散的單元體， 對滑坡起 到 分而治之的功效。(3) 施工方便，設(shè)備簡單，具有工程進(jìn)度快、施工質(zhì)量好、比較安全等優(yōu)點(diǎn)。施工 時(shí) 可間隔開挖，不至引起滑坡條件的惡化。(4) 開挖樁孔能校核地質(zhì)情況，檢驗(yàn)和修改原有的設(shè)計(jì)，使其更符合實(shí)際。(5) 對整治運(yùn)營線路上的滑坡和處在緩慢滑動階段的滑坡特別有利。施工中如發(fā)現(xiàn)問題易于補(bǔ)救?？够瑯额愋湍壳?，我國使用最多的是鋼筋混凝土樁。在工程實(shí)踐中，由于滑坡類型、地質(zhì)條件、 地形地貌的差異，采用不同抗滑樁型式，其治理效果和工程造價(jià)也不同?？够瑯栋词┕し椒煞譃椋捍蛉霕丁@孔樁和挖孔樁；按材料可分為：木樁