实验小学校办服装厂东侧高切坡防护工程计算书

1、重庆市三峡库区丰都县重庆市第十四标段实验小学校办服装厂东侧高切坡防护工程（未治理项目）规划编号：fd0138计算书（施详阶段）武汉长意岩土工程有限公司二00六年七月目 录1 工程概况12 设计依据12.1 采用的主要技术规范、标准12.2 工程地质及水文条件23 边坡稳定性分析与计算23.1 高切坡安全等级和设计标准23.2 边坡破坏模式分析23.3 稳定计算34 单项工程设计74.1 边坡坡比设计84.2 重力式挡墙设计94.3 排水工程设计10附一：滑坡剩余下滑力计算 12附二：重力式挡墙计算16附三：土坡稳定计算211 工程概况实验小学校办服装厂东侧(fd0138)高切坡位于三合镇佛子溪

2、左岸，实验小学校办服装厂东侧，丰涪公路边。切坡高1026m，分布高程194220m，设计防护坡面长90m，防护坡面面积2100m2。该高切坡治理主要采取：削坡，分级挡墙与植草相结合，以及挂网喷砼与砌筑挡墙相结合的治理方案。2 设计依据2.1 采用的主要技术规范、标准（1）建筑结构荷载规范（gb50009-2001）；（2）铁路路基支挡结构设计规范（tb10025-2001）；（3）混凝土结构设计规范（gb50010-2002）；（4）水工混凝土结构设计规范（sl/t191-96）；（5）锚杆喷射混凝土支护技术规范（gb50086-2001）；（6）室外排水设计规范（gbj14-87）；（7）砌

3、体结构设计规范（gb50003-2001）；（8）建筑边坡工程技术规范（gb50330-2002）；（9）建筑地基基础设计规范（gb 50007-2002）；（10）水利水电工程建设征地移民设计规范（sl290-2003）；（11）工程岩体分级标准（gb50218-94）；（12）中华人民共和国工程建设标准强制性条文；国家及部颁的其它有关法律、法规、规程、规范。2.2 工程地质及水文条件 详见重庆市三峡库区丰都县实验小学校办服装厂东侧高切坡防护工程（未治理项目）规划编号：fd0138工程地质勘察报告。3 边坡稳定性分析与计算3.1 高切坡安全等级和设计标准3.1.1 高切坡安全等级 根据三峡库

4、区高切坡防护工程地质勘察与初步设计技术工作要求，该高切坡边坡类型为类岩土质坡，切坡高度1026m，边坡失稳危害较严重，本高切坡安全等级定为三级。3.1.2 高切坡设计标准(1) 该高切坡防护工程设计安全系数为1.25。(2) 浆砌石挡土墙抗滑稳定安全系数不小于1.3，抗倾稳定安全系数不小于1.5；(3) 工程设计基准期为50年。3.2 边坡破坏模式分析3.2.1 现状变形破坏情况坡体主要由碎石土和粉砂岩及砂岩组成。根据切坡岩土质结构特征及目前变形破坏的情况，主要问题：(1)局部厚达4.0m的碎石土，在大暴雨渗流水作用下，可能沿基岩面产生滑动，或冲刷流土；(2)切坡以往处理时局部残留厚约2m不稳

5、定堆积土；(3)临时支挡结构长期的稳定性是一个问题。3.2.2 边坡破坏模式分析根据勘察结果，预测该高切坡的破坏模式主要为：1) 覆盖层局部土体沿基岩面产生滑移破坏；2) 粉砂岩及长石裂隙较发育部位出现崩塌掉块。3.3 稳定计算 3.3.1 整体稳定分析该切坡地质构造处于丰都向斜南翼，岩层产状45511218，倾向顺坡向，倾角1218。坡体由残坡积碎石土和粉砂岩及长石石英砂岩组成，其中主要是粉砂岩。根据土体结构特征分析，主要是对土质坡整体稳定进行复核，及切坡局部稳定进行验算。切坡整体稳定复核如下:(1)土坡不利滑动面的计算1)计算方法计算方法采用园弧滑动法中瑞典条分法进行计算。其安全系数通用计

6、算公式为：式中：垂直荷载，包括土条自重和其上部的建筑荷载。其中，自重可将其分为两部分，地下水位以上用湿容重计算，设为；地下水位以下用饱和容重计算，设为。其它垂直荷载，设为。假设自重的作用线通过条块宽度的中心线。水平荷载，包括水平孔隙水压力和其它水平荷载，向剪切面的出口方向为正。剪切面上的孔隙水压力的合力，与剪切面正交。水平荷载作用线距滑弧园心o的垂距、剪切面抗剪强度（有效应力指标）滑弧半径土条底面长度土条底面倾角2) 计算参数的选取及计算工况的确定计算参数的选取主要依据2.3节及相邻边坡的稳定性评价参数值取值。结合边坡的工程特性，本次计算的计算工况分为两种工况：工况一：天然状态；工况二：暴雨状

7、态其具体物理力学参数见表3.1表3.1 物理力学参数容重（kn/m3）c（kpa）（）20.516193)计算剖面的选取及计算结果。选择该边坡22工程地质纵剖面图作为计算剖面。通过理正边坡稳定分折系统软件，计算最不利滑动面见下图3.1。图.1计算剖面简图土体稳定系数计算结果为1.565，满足规范要求。(2) 土坡沿基岩接触面产生折线形滑动计算；1) 计算方法计算方法利用极限平衡法中的剩余推力法。计算公式为：2) 计算参数与计算工况计算参数如表3.2，计算采用总应力法， 表3.1 稳定性计算参数重度（kn/m3）c(kpa)（）强风化基岩面20.51619计算工况分两种：天然状态下的稳定性，暴雨

8、入渗影响的稳定性。3) 计算剖面的选取及计算结果。选择该边坡22工程地质纵剖面图作为计算剖面。假定沿基岩接触面产生折线形滑动。3.2 计算剖面简图计算结果：暴雨状态下，安全系数 1.25，剩余下滑力 =2.5(kn)。基本满足规范要求。(2) 边坡坡率法分析因该坡表面都被碎石土覆盖，按土质边坡进行坡率法分析。该坡坡高1126m，边坡岩体类型为类，岩石风化中等，坡高超过查建筑边坡工程技术规范表12.2.1范围，按建筑边坡工程技术规范要求，坡率允许值应通过稳定性分折计算砌定。通过计算，该切坡整体基本稳定，土坡边坡过陡，需修筑多级挡墙。3.3.2 局部稳定分析根据坡面裂隙结构面进行的赤平投影分析，见

9、图3.3。从现场调整来看，坡面堆积的第四系松散堆积物的稳定性较差，而下伏基岩则处于基本稳定状态，从赤平投影图中可以看出，由两组(l1、l2)陡倾角裂隙与坡面的组合，未能形成临空体，仅是层面裂隙与陡倾角裂隙构成了一个不利的组合，但层面产状平缓，在18左右，不具备形成整体滑动的条件。图3.1 fd0138赤平投影3.3.3 边坡稳定性评价计算结果表明，该切坡基岩整体稳定，土坡坡面欠稳定，需进行治理。4 单项工程设计4.1 边坡坡比设计根据该该边坡的地形、地质条件，结合边坡整体稳定分折，类比确定土质坡设计坡比为1：2.0。4.2 重力式挡土墙设计该边坡坡脚泥岩部位支挡采用重力式挡土墙，挡土墙采用m7

10、.5浆砌条石结构，基础埋深1.5m（1）设计工况挡墙自重+主动土压力+建筑荷载重+相应地下水位的静水压力、浮力与土体下滑力中较大值。（2）设计参数碎块石容重： =22.5 kn/m3；浆砌石容重：1=24 kn/m3；碎块石内摩擦角：= 24；碎块石粘聚力： c= 25kpa；填土与挡墙墙背摩擦角；= 16；碎块石对挡墙基底的摩擦系数：=0.4 ；地基允许承载力：基岩350kpa。（3）设计标准浆砌石挡土墙抗滑稳定安全系数不小于1.3，抗倾稳定安全系数不小于1.6。（4）计算方法采用建筑工程技术规范（gb50330-2002）推荐的公式，用理正程序进行计算。（5）计算成果及设计方案通过计算，设

11、计的挡土墙满足稳定要求。具体计算书见附一，附二。4.3 排水工程设计该边坡的排水系统设计采用综合排水系统。以防止地表水的漫流、下渗，地表采用排水沟将流向边坡表面的水分段截留，引入当地市政排水系统。对影响边坡的地下水将设置水平排水孔将其截断、并引导至边坡外。（1）（排）水沟设计坡面洪峰设计径流量采用室外排水设计规范（gbj14-87）推荐式：q=qf式中：q设计径流量（l/s）径流系数，取0.6f汇水面积（ha）取5.34x10-1(ha)q设计暴雨强度(l/sha)重庆地区：q=2822（1+0.775lgp）/(t+12.8p0.076)0.77p设计重现期，取5年t降雨历时，按下式计算:t

12、=t1+mt2 取t = 8 (min)q=398.18 (l/sha)经计算该边坡排水沟的设计流量为128（l/s）（2）排水沟过流量计算排水沟过流量按下列公式计算：q= va排水渠的流速，应按下列公式计算： v=n-1r2/3i1/2式中 q沟的泄水能力（m3s）a过水断面积（m3）v 流速（ms）； r 水力半径（m）； i 水力坡降； n 粗糙系数。 经复核该边坡排水沟的设计流速为1.6m/s时，沟的泄水能力为0.29m3s，满是排水要求，并小于浆砌条石沟最大允许设计流速2m/s。（2）排水系统结构设计该边坡排水系统在坡内设泄水孔、坡顶、坡脚设截（排）水沟。排水沟材料为浆砌条石，断面尺

13、寸为40x40cm的梯形沟，设计流速为1. 6m/s，沟的泄水能力为0.29m3s；坡内设56的排水孔，l=1.5m，孔内设50软式透水管进行保护，排水孔间距3.03.0m。附一：滑坡剩余下滑力计算=原始条件: 滑动体重度= 20.500(kn/m3) 滑动体饱和重度= 21.000(kn/m3) 安全系数= 1.250 不考虑动水压力和浮托力 不考虑承压水的浮托力 不考虑坡面外的静水压力的作用 不考虑地震力 坡面线段数: 3, 起始点标高 2.771(m) 段号 投影dx(m) 投影dy(m) 附加力数 1 7.663 4.301 0 2 3.517 1.492 0 3 2.744 1.13

14、9 0 水面线段数: 1, 起始点标高 0.000(m) 段号 投影dx(m) 投影dy(m) 1 0.000 0.000 滑动面线段数: 3, 起始点标高 0.000(m) 段号 投影dx(m) 投影dy(m) 粘聚力(kpa) 摩擦角(度) 1 6.662 4.072 16.000 19.000 2 4.729 2.177 16.000 19.000 3 2.532 0.734 16.000 19.000 计算目标：按指定滑面计算推力- 第 1 块滑体 上块传递推力 = 0.000(kn) 推力角度 = 0.000(度) 剩余下滑力传递系数 = 1.056 本块滑面粘聚力 = 16.000

15、(kpa) 滑面摩擦角 = 19.000(度) 本块总面积 = 6.485(m2) 浸水部分面积 = 0.000(m2) 本块总重 = 132.936(kn) 浸水部分重 = 0.000(kn) 本块总附加力 px= 0.000(kn) py = 0.000(kn) 有效的滑动面长度 = 2.636(m) 下滑力 = 46.266(kn) 滑床反力 r= 127.679(kn) 滑面抗滑力 = 43.963(kn) 粘聚力抗滑力 =42.180(kn) - 本块剩余下滑力 = -39.877(kn) 本块下滑力角度 = 16.166(度) 第 2 块滑体 上块传递推力 = 0.000(kn)

16、推力角度 = 16.166(度) 剩余下滑力传递系数 = 1.040 本块滑面粘聚力 = 16.000(kpa) 滑面摩擦角 = 19.000(度) 本块总面积 = 11.706(m2) 浸水部分面积 = 0.000(m2) 本块总重 = 239.973(kn) 浸水部分重 = 0.000(kn) 本块总附加力 px= 0.000(kn) py = 0.000(kn) 有效的滑动面长度 = 5.206(m) 下滑力 = 125.437(kn) 滑床反力 r= 217.985(kn) 滑面抗滑力 = 75.058(kn) 粘聚力抗滑力 =83.297(kn) - 本块剩余下滑力 = -32.91

17、8(kn) 本块下滑力角度 = 24.719(度) 第 3 块滑体 上块传递推力 = 0.000(kn) 推力角度 = 24.719(度) 剩余下滑力传递系数 = 1.033 本块滑面粘聚力 = 16.000(kpa) 滑面摩擦角 = 19.000(度) 本块总面积 = 17.352(m2) 浸水部分面积 = 0.000(m2) 本块总重 = 355.711(kn) 浸水部分重 = 0.000(kn) 本块总附加力 px= 0.000(kn) py = 0.000(kn) 有效的滑动面长度 = 7.808(m) 下滑力 = 231.889(kn) 滑床反力 r= 303.506(kn) 滑面抗

18、滑力 = 104.505(kn) 粘聚力抗滑力 =124.927(kn) - 本块剩余下滑力 = 2.457(kn) 本块下滑力角度 = 31.434(度)附二：重力式挡墙计算原始条件: 墙身尺寸: 墙身高: 5.000(m) 墙顶宽: 1.600(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.25 背坡倾斜坡度: 1:-0.25 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.400(m) 墙趾台阶h1: 0.300(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙底倾斜坡率: 0.000:1 物理参数: 圬工砌体容重: 24.000(kn/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.500 墙身砌体容许压

19、应力: 2100.000(kpa) 墙身砌体容许剪应力: 110.000(kpa) 墙身砌体容许拉应力: 150.000(kpa) 墙身砌体容许弯曲拉应力: 280.000(kpa) 挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: 24.000(度) 墙后填土粘聚力: 25.000(kpa) 墙后填土容重: 22.500(kn/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 16.000(度) 地基土容重: 24.500(kn/m3) 修正后地基土容许承载力: 350.000(kpa) 墙底摩擦系数: 0.400 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 坡线土柱: 坡面线段数: 1 折线序

20、号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 8.100 3.200 0 坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 13.000(度) 墙顶标高: 0.000(m)=第 1 种情况: 一般情况 土压力计算 计算高度为 5.178(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 5.711(度) ea=0.000 ex=0.000 ey=0.000(kn) 作用点高度 zy=0.000(m) 墙身截面积 = 6.660(m2) 重量 = 159.849 kn(一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.400 采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下: 基底倾斜角

21、度 = 5.711 (度) wn = 159.056(kn) en = 0.000(kn) wt = 15.906(kn) et = 0.000(kn) 滑移力= -15.906(kn) 抗滑力= 63.622(kn) 滑移验算满足: kc = 6362247.500 1.300地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向: 滑移力= 0.000(kn) 抗滑力= 81.870(kn) 地基土层水平向: 滑移验算满足: kc2 = 8187014.000 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 zw = 1.332 (m) 相对于墙趾点，ey的力臂 zx = 1.78

22、2 (m) 相对于墙趾点，ex的力臂 zy = -0.178 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 0.000(kn-m) 抗倾覆力矩= 212.997(kn-m) 倾覆验算满足: k0 = 21299652.000 1.500(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力 = 159.056(kn) 总弯距=212.997(kn-m) 基础底面宽度 b = 1.791 (m) 偏心距 e = -0.444(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 zn = 1.339(m) 基底压应力:

23、趾部=0.000 踵部=234.628(kpa) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.444 = 0.250*1.791 = 0.448(m) 地基承载力验算满足: 最大压应力=234.628 = 350.000(kpa)(四) 基础强度验算 基础为天然基础，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 6.500(m2) 重量 = 156.000 kn 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 zw = 1.336 (m) 相对于验算截面外边缘，ey的力臂 zx = 1.782 (m) 相对于验算截面外边缘，ex的力臂 zy = -0.178 (m) 法向应力检算

24、作用于验算截面的总竖向力 = 156.000(kn) 总弯距=208.400(kn-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 zn = 1.336(m) 截面宽度 b = 1.800 (m) 偏心距 e1 = -0.436(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.436 = 0.300*1.800 = 0.540(m) 截面上压应力: 面坡=-39.259 背坡=212.593(kpa) 压应力验算满足: 计算值= 212.593 = 2100.000(kpa) 拉应力验算满足: 计算值= 39.259 = 150.000(kpa) 切向应力检算 剪应力验算满足: 计算值= -34.667

25、附三计算项目： 土坡稳定计算 计算简图控制参数: 采用规范:通用方法 计算目标:安全系数计算 安全系数计算目标: 圆弧滑动法 不考虑地震坡面信息 坡面线段数 5 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 8.110 5.464 0 2 6.073 5.611 0 3 1.930 1.172 0 4 5.311 2.253 0 5 2.744 1.139 0土层信息 坡面节点数 6 编号 x(m) y(m) 0 0.000 0.000 -1 8.110 5.464 -2 14.183 11.075 -3 16.113 12.247 -4 21.424 14.501 -5 24.168

26、 15.640 附加节点数 6 编号 x(m) y(m) 1 0.000 -0.326 2 16.907 10.009 3 21.635 12.186 4 24.168 12.920 5 0.000 -1.572 6 24.168 4.007 不同土性区域数 2 区号 重度 饱和重度 粘聚力 内摩擦角 全孔压 节点编号 (kn/m3) (kn/m3) (kpa) (度) 系数 1 20.500 - 16.000 19.000 - (1,2,3,4,-5,-4,-3,-2,-1,0,) 2 25.200 - 450.000 30.000 - (2,1,5,6,4,3,) 不考虑水的作用计算条件 圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法 土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待 稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面 条分法的土条宽度: 1.000(m) 搜索时的圆心步长: 1.000(m) 搜索时的半径步长: 0.500(m)-计算结果:- 最不利滑动面: 滑动圆心 = (4.296,20.853)(m) 滑动半径 = 15.871(m) 滑动安全系数 = 1.539 起始x 终止x li ci 謎 条实重 浮力 地震力 渗透力 附加力x 附加力y 下滑力 抗滑力