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文档简介
1、前 言0.1 国内外研究现状滑坡是一种不利的地质作用,滑坡的发生可能导致居民住宅的破坏,道路的封锁,经济损失甚至人员伤亡。其形成条件、因素、形成机制是多种多样的、易变的和复杂的,使其难以预测,并且治理成本相对昂贵,并且一直是世界各国研究的重要地质工程问题之一。滑坡治理工程是勘查技术与工程中的难点、重要的研究方向之一。随着我国经济的高速增长,在很多的领域,出现大量滑坡失稳工程问题,因此,需要对滑坡防治与研究。在21世纪初,特别是自“国际减灾十年活动”启动以来,国际上对滑坡灾害的研究和防治就空前活跃,各种研究得到进一步扩展和深化。在完善现有措施的基础上,防控工程措施也越来越朝着轻型化、小型化的发展
2、,随着机械、材料等领域的发展以及科学技术的进步,滑坡体的加固措施越来越多。向复合、轻便、小型化和机械化施工的方向发展。土锚钉、加筋土、格构锚等防治措施也相继采用了,进行了滑坡治理,取得了良好的效果。中国地质专业人士对各种类型滑坡的成因和形成条件进行了深入的研究,但自20世纪70年代以来,他们对滑坡分布的研究越来越重视,为预防和控制滑坡奠定了基础。在对全国滑坡进行调查的基础上,地质灾害部门总结了滑坡分布的结构控制,地层岩性以及地震,气象,水文学和人类活动对滑坡分布的影响。经济发达国家已经完成了全国及重点灾区的滑坡分布图和灾害预测图,以指导国家的发展和利用,并向公民提供了广泛而深入的防灾减灾知识,
3、以增强防灾能力。认识并减少人为灾难的发生。 总体说来,滑坡治理主要有三个方法:(1)调节诱发滑坡的主控因素和诱发因素;(2)调节滑坡体内部的力学特征,抗滑强度增加而使滑坡体不再变形;(3)调节滑坡发生条件,从根本上直接阻止滑坡整体下滑。滑坡工程的处理主要有以下三种措施:防滑挡土墙、抗滑桩、锚固工程。辅助处理措施包括:地面排水工程、前缘护脚墙,还可以采取削坡剪载、绕避、反压固脚等方法。0.2 研究目的与内容随着我国经济建设的快速发展,重大滑坡灾害不断发生,滑坡失稳导致的人身安全和财产损失问题日益引起社会的高度重视。为了减少滑坡失稳可能对人类造成的伤害及损失,因此急切地需要对滑坡做出必要的治理措施
4、。本课题是学生在实习单位时参与的生产项目,选取的是鹤庆县松桂镇王家庄滑坡治理工程,是为了检验在校四年学生对滑坡的诠释与应用。王家庄滑坡在暴雨或地震条件下处于不稳定状态,对王家庄26户127人,约650万的生命财产造成严重威胁。因此,组织实施地质灾害综合治理工程是有必要的,也是紧迫的。此次论文选择的滑坡水平投影长约32.4m,宽约85.6m,面积2773.5,滑体厚1.67.3m,平均厚5.03m,体积13867.2m,剪出口位于滑坡前缘陡坎底部位置。滑坡平面形态呈弧形,前缘微有鼓丘现象。滑坡坡向204,滑坡地形坡度1520,局部大于20,滑坡后院(北侧)为王家庄居民院子,目前居民院子内有拉张裂
5、缝,滑坡前缘(南侧)微有鼓丘,滑坡东侧有基岩出露,西侧为冲沟。根据勘查工作及此次滑坡稳定性计算表明,目前王家庄滑坡处于基本稳定欠稳定状态,在暴雨或地震条件下滑坡处于不稳定状态,因此,需要合理有效的治理措施去加固,依据勘查资料,对该滑坡典型剖面进行设计计算。0.3 研究的主要成果此次设计主要成果有滑坡治理设计论文一份、滑坡治理工程设计计算书及滑坡治理设计图等。论文内容包括王家庄滑坡的地理位置及地形地貌、地质构造、地层岩性以及形态、规模、变形特征,还有滑坡的稳定性计算,稳定性评价,滑坡治理设计等;滑坡设计图包括:(1)施工设计平面布置图;(2) 1-1剖面设计图;(3) 2-2剖面设计图; (4)
6、3-3剖面设计图;(5)抗滑桩桩身配筋图;(6)挡土墙结构大样图;(7) 护脚挡墙设计图;(8)监测平面布置图。第1章 工程概况1.1 项目概况 王家庄滑坡为小型牵引式浅层土质滑坡,该滑坡出露地层为第四系人工填土层(Q4ml)褐黄色素填土、第四系残坡积层(Q4ed+dl)褐黄色(褐红色)含砾粉质黏土、三叠系上统松桂组(T3sn)全强风化泥岩(砾岩),中心地理坐标为:E1001511、N262117,最大高程1880.26m,最小高程1869.79m,高差为10.47m,水平投影长约32.4m,宽约85.6m。该滑坡处于基本稳定欠稳定状态,对王家庄居民场地稳定性影响很大,破坏后果严重,如若遇到雷
7、雨天气或地震可能会导致该滑坡失稳,根据滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T0219-2006)第5.1条可知,该滑坡的工程防治安全等级为级。该滑坡的组成要素有滑体、滑动面(带)、滑床、滑坡台阶、滑坡裂缝等。滑体主要有素填土和含砾粉质黏土构成,滑动面(带)位于残坡积层含砾粉质黏土与全强风化泥岩(砾岩)的接触带,滑床岩性为全强风化泥岩(砾岩)。1.2 地理位置及地形地貌1.2.1 地理位置王家庄滑坡位于鹤庆县松桂镇王家庄。鹤庆县位于云南西北部,云南西部横断山脉南端,云岭山脉以东,大理北端。地理坐标为东经1000110029和北纬25572642。东有金沙江与永胜县分界,南与宾川县接界,西与剑川
8、县、洱源县接壤,北与丽江市相连。全县国土面积2395.0km2,其中山区、半山区和峡谷面积占89.7%。县城驻地云鹤镇距昆明476.0km,距州府大理市136.0km,距丽江市39.0km、丽江机场12.0km(丽江机场位于鹤庆县境内)。松桂镇位于鹤庆县中部,是山区、半山区乡镇,这是县城通往外区乡镇的运输路线,大丽公路和大丽铁路贯穿全境。镇党委、政府所在地离县城27km。东与六合、朵美相邻,西与洱源县三营接壤,北与金墩乡相邻,南与西邑镇相接。王家庄与外界交通连接较为便利,该滑坡中后部有一条宽约2.02.5m的村内水泥道路,通过村内道路、乡村道路可到达松桂镇,约8.0km,交通较为方便。1.2.
9、2 地形地貌勘查区位于松桂盆地东侧斜坡地带。区内山脊沿北东南西呈长垅分布,与区内构造线的走向基本一致,山顶多呈长垣浑圆状。地形坡度1520,局部有陡坎,地貌的形成以低中山剥蚀构造作用为主,总体地势北高南低。最高点位于勘查区的北东部山顶地带,海拔1909.0m,最低点位于勘查区的南侧约200.0m处的王家庄河河床,海拔标高1852.0m,相对高差57.0m(见图1-1和1-2)。王家庄滑坡总体为缓坡地形,地形坡度1520,局部有陡坎,以低中山剥蚀构造地貌为主。1.3 水文气象鹤庆县境内地表河流均属金沙江水系。主要河流有漾弓江、落漏河、河川河、中江河、后山河等,均为金沙江一级支流。金沙江位于鹤庆县
10、东部边缘,在鹤庆县境内自丽江由北向南延伸,全长53.5km。中江河、后山河、箐头河等流量均注入金沙江,流量较小。河川径流为地表水的主要汇集形式。勘查区总体属金沙江水系,区以外南侧约200m处发育有王家庄河(见图1-3),王家庄属中江河支流,该河流是勘查区附近较大的地表河流,王家庄距离勘查区平距200.0m,高差大于50.0m,王家庄河对勘查区影响较小。勘查区西侧发育有1条冲沟C1(见图1-4),该冲沟与该滑坡平距20m,冲沟由北西向南东径流,发育于勘查区北西侧,发育长度约125m。总体呈“V”型谷,沟底宽25m,切割深14m,纵坡降1015%。右岸坡陡于左岸坡,左岸坡度2530,右岸坡度253
11、5,沟底局部有基岩出露,下游段两侧均有房屋分布,沟岸生长低矮灌木及杂草。根据勘查资料表明,勘查期间属于雨末旱初季节,冲沟内未见水流。由于该条冲沟与王家庄滑坡之间距离较近,对滑坡有一定影响。1.4 论文完成工作量为查明王家庄滑坡的地层岩性、厚度、工程地质性质、结构特征情况,按勘查设计和规范要求,采用主辅剖面法进行布置勘探线,对该滑坡布置2排3列进行控制,共布置6个勘探孔3个浅井(见表1-1)。表1-1 钻探实物工作量表工 作 项 目单位完成工作量备注钻 探钻 孔数个63个浅井总 进 尺米136.2原位测试标准贯入试验次9重型动力触探米2.6取 样原状土样件24扰动土样组勘察点测量勘察孔个63个浅
12、井控 制点点3第2章 滑坡地质条件2.1 地质构造、地震及其效应影响2.1.1 地质构造勘查区外围的西侧发育有军营压性断裂(F2)和大松坪压扭性断裂(F14)及松桂向斜,现将其特征分述如下:(1) 断裂(见表2-1)表2-1 断裂一览表 编 号名 称走 向长度(km)(县境内长度)产 状所切新地层断层标志与勘查区的位置关系倾向倾角()F2军营压性断裂NS23.0WT1-3地层缺失,发育断层破碎带。位于勘查区南西侧约8.6kmF14大松坪压扭性断裂SW15.0ET1-3地层缺失、错位。位于勘查区北西侧9.2km(2)褶皱构造勘查区外围的西侧发育有松桂向斜,该向斜轴呈北东20,南端略偏向南东,核部
13、为三叠系上统松桂组,两翼为三叠系及二叠系地层。东翼倾角约40,两翼约2530,不对称。向斜开阔,两翼发育了较多次级褶皱,成雁排列,该向斜发育于勘查区西侧约4.5m,对王家庄滑坡的发育影响很小。2.1.2 地震及其效应影响鹤庆县位于中国西部南北地震带的南部,是地壳运动剧烈、构造形态复杂、构造地震活动频繁的地区,自1982年至2001年,鹤庆县及附近地区发生多起地震,人类的房屋建筑均受不同程度的破坏,多处受损,同时也威胁着鹤庆县及附近地区居民的生命安全。由于地震的原因,加剧了王家庄滑坡的活动,对该滑坡进行稳定性评价时,需考虑地震对该滑坡的影响。2.2 地层岩性勘查区范围内主要出露地层有第四系人工填
14、土层(Q4ml)、残坡积层(Q4el+dl)和三叠系上统松桂组(T3 sn)全强风化泥岩、砾岩为主。现将地层自上而下描述如下:(1)第四系人工填土层(Q4ml) 素填土:褐黄色含碎块石粉质黏土,主要为村民建房和修路开挖弃土回填形成,成分为粉质黏土、碎块石,碎块石含量约10%,斜坡下边坡有局部生活垃圾,该层厚度为0.74.2m。(2)第四系残坡积层(Q4el=dl) 含砾粉质黏土:褐黄色、褐红色,砾石含量占1015%,可塑硬塑,厚度为1.67.3m,进村道路下边边坡有少量植物根须和杂草。下伏为三叠系上统松桂组(T3sn)泥岩、砾岩,该层与下部基岩为不整合接触,土/岩接触面为王家庄滑坡的滑动面,承
15、载力特征值fak=160kpa。(3)三叠系上统松桂组(T3sn) 全强风化泥岩、砾岩:泥岩主要分布于王家庄滑坡及其西侧范围内,岩芯以碎石状为主,风化强烈,岩石完整整程度相对较差,镐难挖动,岩体呈泥质结构,裂隙不明显,地层产状为3003153038,承载力特征值fak=356kpa,该层可做挡土墙基础持力层。根据钻孔揭露勘查区范围内10.111.3m以下多夹兰灰色煤层。砾岩主要分布在王家庄滑坡以外东侧区域(旧学校区域),以灰白色为主,该层多呈碎石状,块径为1.05.0cm。2.3 水文地质条件依据1:20万鹤庆幅区域水文地质调查报告以及地下水埋藏分布条件,将勘查区地下水划分为松散岩类孔隙水和基
16、岩裂隙水。松散岩类孔隙水主要赋存于第四系残坡积层和人工填土层孔隙中,含水层主要为第四系全新统残坡积层(Q4ed+dl)含砾粉质黏土和素填土,属松散土体,该含水层一般透水而不含水。该类地下水主要接受大气降水补给,局部由沟水和农灌水补给,同时接受山区基岩裂隙水的侧向补给,具有就地补给,就近排泄的特点,受耕作季节及降雨的影响,水量和水位变化较大。地下水主要赋存于基岩裂隙中,含水层为三叠上统松桂组(T3sn)泥岩、砾岩。含水层以岩石中的节理、裂隙为地下水的赋存场所及运移通道,富水性弱,主要靠大气降水及地表水渗入补给,雨季地形低洼部位有渗水现象,地下水流量枯水季动态变化较大。依据勘查资料,地下水类型为裂
17、隙水,泉流量小于1L/s,枯水期径流模数值13L/skm。地下水主要由大气降水、地表水与孔隙水入渗补给,沿节理裂隙向深部运移和赋存,以王家河为相对侵蚀基准面,呈散流或局部片状泉点排泄形式补给地表水。勘查区地下水类型属基岩裂隙水,根据勘查资料表明,该滑坡周围无地下水、泉点出露,区内主要接受降雨及周围松散岩类孔隙水及基岩裂隙水的侧向补给,既是不计取也是径流区,顺坡向下游沟谷径流排泄到王家庄河,最终汇入金沙江。地表水在向下渗透运移的过程中,于透水性较差的结构面形成局部的高含水夹层,湿润并软化岩土,从而形成滑动面。2.4 特殊性岩土勘查区内没有湿陷性土、红黏土、软土、冻土、膨胀岩土和污染土,特殊性土有
18、素填土。 素填土:主要为村民建房和修路开挖弃土回填形成,成分为粉质黏土、碎块石,碎块石含量约10%,斜坡下边坡有局部生活垃圾。2.5 土层的物理力学性质及指标对王家庄滑坡的各主要土层进行原位测试、室内试验以及对土的重度测定试验,各试验结果(见表2-1、表2-2、表2-3、表2-4)如下: 表2-1 各土层标准贯入、重型动力触探试验统计表地层编号土层名称标准贯入试验修正击数N重型圆锥动力触探试验修正锤击数N63.5统计击数承载力特征值fak(kPa)含砾粉质黏土4.97.9(6.4)9160全强风化泥岩6.29.8(8.04)24356注:4.97.9(6.4)最小值最大值(平均值)。表2-2
19、土工实验各土层物理指标统计表地层编号土层名称饱和度Sr(%)孔隙比e天然含水量(%)比重Gs密度(g/cm3)液限L(%)塑限p(%)液性指数IL塑性指数IP素填土94.20.7526.122.711.5532.2618.380.5613.88含砾粉质黏土94.580.7124.672.711.6130.8417.5713.280.54全强风化泥岩96.330.7125.452.711.5831.4217.2714.150.57注:表中数值均为平均值。表2-3 土工实验各土层力学指标统计表地层编号土层名称天然快剪试验天然残余剪试验天然饱和快剪试验承载力特征值fak(kPa)黏聚力标准值Cq(k
20、Pa)内摩角标准值q()黏聚力标准值Cc(kPa)内摩角标准值cq()黏聚力标准值C(kPa)内摩擦角标准值()素填土24.7315.8318.459.05含砾粉质黏土21.2313.0712.7810.6916.1712.30160 注:表中抗剪强度指标为平均值、为修正值。表2-4 土层重度试验成果表滑坡试验编号试验位置试验深度(m)岩土名称重度值(kN/m3)平均重度(kN/m3)王家庄滑坡 R1Zk4西侧0.10.4含砾粉质黏土18.8 18.7R2Zk4东侧0.20.619.2 R3Zk5西侧0.0-0.418.7 R4Zk5东侧0.10.5018.2 R5Zk6西侧0.00.318.
21、3 R6Zk6东侧0.00.4019.1 2.6 地基土工程性能素填土:厚度小,分布不稳定,结构疏松,强度低且不均匀,严禁作为王家庄滑坡的基础持力层,应予以清除。含砾粉质黏土:可塑硬塑,厚1.67.3m,土/岩接触面为王家庄滑坡的滑动面(带),承载力特征值fak=160kpa。全强风化泥岩、砾岩:镐难挖动,呈泥质结构,裂隙不明显,承载力特征值fak=356kpa,该层可做王家庄滑坡挡土墙基础持力层。第3章 滑坡评述3.1 滑坡形态、变形特征3.1.1 滑坡形态特征王家庄滑坡现状已形成两级台阶状地形,一级平台斜坡区域两侧缓,中间陡,两侧斜坡坡度为2030,中间斜坡坡度为3050;二级平台区域为缓
22、坡地形,地形坡度为05,主要为村民房屋区。该滑坡前后缘均为村民房屋分布,中部有一条宽约2.02.5m的进村道路,下部台阶(中前缘)形成宽8.015.0m的台阶面,台阶边坡形成一高差57.5m的临空面,现状为耕地。植被弱发育,该滑坡中前缘为玉米地,周边主要发育有杂草、灌木、竹子,约为510%。该滑坡主要发育由第四系素填土(Q4ml)和残坡积(Q4el+dl)含砾粉质黏土层组成,下伏地层为三叠系上统松桂组(T3sn)褐红色(褐黄色)全强风化泥岩(砾岩),10.111.3m以下多夹灰兰色煤层,岩体较破碎、岩石风化较强烈。该滑坡西侧滑带埋深稍大,东侧滑带埋深稍浅,中部滑体较厚(5.47.3m),中前缘
23、滑带埋深较浅(1.63.3m),两侧滑动面较浅。3.1.2 滑坡变形特征王家庄滑坡西侧中部位置为强变形区,强变形区主要以拉张裂缝为主。该滑坡后缘为居民院子,目前已形成多条拉张裂隙,其中3条规模较大、间断分布的拉张裂隙(见图3-1、3-2、3-3、3-4)。其特征分别为:Lf1裂缝长约10.1m,宽1.03.0cm,可见深度约15.0cm,东西走向,延伸方向100110,成因为该滑坡滑动坡体牵引拉裂,再加上残坡积层不均匀沉降形成的裂缝;Lf2裂缝长10.3m,宽1.05.0cm,可见深度10.030.0cm,北西南东走向延伸方向130140,成因为坡体蠕动变形及残坡积层不均匀沉降形成裂缝;Lf3
24、裂缝长约9.8m,宽1.04.0cm,可见深度约10.0cm,平面形态呈弧形发育,大致东西走向,延伸方向275285,成因为坡体蠕动变形及残坡积层不均匀沉降形成。该滑坡东侧区域变形相对较弱,偶见细小裂缝,但长度较小,宽度较小。3.2 滑坡结构(1) 滑体结构王家庄滑坡滑体主要有第四系人工填土层(Q4ml)素填土和第四系残坡积层(Q4ed+dl)褐黄色(褐红色)含砾粉质黏土构成。(2) 滑动面(带)特征岩芯滑动带较明显,力学性质较两层差,且含水率较两层高,滑动带位于残坡积与基岩岩层的接触带,岩性为含砾粉质黏土,可软塑状土体,有明显的镜面、擦痕,且岩芯光滑,钻探施工时有轻微缩径现象,滑动面呈弧线型
25、,倾角436,中后部稍陡,前部稍缓。(3) 滑床特征滑床岩性为三叠系上统松桂组(T3sn)全强风化泥岩、砾岩;泥岩主要分布于王家庄滑坡及其西侧范围内,碎石状,泥质结构,裂隙呈树枝状,地层产状为30632,10.111.3m以下多夹兰灰色煤层。砾岩主要分布在滑坡以外东侧区域,灰白色,该层多呈碎石状,块径1.05.0cm。3.3 滑坡成因及性质3.3.1 滑坡成因(1) 主控因素王家庄滑坡形成的主控因素包括地形、岩土及构造条件,各因素对该滑坡形成的影响主要表现为: 地形条件总体为缓坡地形,地形坡度1520,局部有陡坎,坡度近于直立,以低中山剥蚀构造地貌为主。 岩土条件该滑坡主要出露的土层为第四系人
26、工填土和残坡积层,该层土体厚度较大,以含碎石粉质黏土和含砾粉质黏土为主,含较多亲水黏土矿物,岩体力学强度低,下伏岩石为三叠系上统松桂组(T3sn)全强风化泥岩、砾岩,岩体风化强烈,岩石破碎,呈碎石状、块状,残坡积层与基岩岩土体力学差异较大,在较陡斜坡上易变形破坏。 构造条件勘查区区域地质构造较为发育,且在该滑坡区外围的西侧发育有军营压性断裂(F2)和大松坪压扭性断裂(F14)及松桂向斜,强烈的构造运动使岩体构造裂隙发育,岩石破碎,在雨水作用下,土体易于饱和,力学强度易于迅速下降,不利于斜坡体稳定。(2)诱发因素王家庄滑坡形成的诱发因素包括水的作用、气候因素及人类工程活动,各因素对该滑坡形成的影
27、响主要表现为: 水的作用勘查区降水大多都集中在雨季,雨季是坡面汇水的最佳时间,坡面汇水或雨水的直接入渗使岩土体长期浸泡,特别是雨水进入;裂隙后产生淋漓和侵蚀作用,雨水通过堆积层下渗到残坡积层,对残坡积层形成软化作用。且加速下伏基岩的风化,扩张裂隙,降低了岩土体稳定性,加上岩土体自重和房屋加载的同时,降低了岩土体的抗剪强度,这有利于岩土体内软弱结构面的形成。 气候因素勘查区气候旱、雨季分明,雨季降雨集中,表层土和分化岩透水性好,在岩土体接触带附近形成软弱面,力学强度较低,遇水浸泡易软化而产生滑坡。 人类工程活动王家庄滑坡前后缘均为居民区,村民后缘建房增加了滑坡的荷载,加剧了滑坡的活动。该滑坡前缘
28、的农耕破坏了原有的稳定性和山体的完整性,而前缘的房屋建设和农耕活动则增加了临空面高度,降低了滑坡的稳定性,牵引着滑坡向前活动的可能。该滑坡中部的进村道路对滑坡的影响也很大,道路建设及道路动荷载破坏了滑坡原有的稳定性,加剧了滑坡的活动。3.3.2 滑坡的性质王家庄滑坡上部土体结构较松散,强度较低,雨水下渗产生淋漓和侵蚀作用,导致岩土体内部土压力增大,降低了岩体稳定性,加上岩土体自重和房屋加载的同时,降低了岩土体的抗剪强度,导致滑坡后缘院子和围墙开裂,滑坡变形以后部横向拉张裂缝为主,且滑坡前缘形成高约5.07.5m高的临空面,在前缘陡坎底部形成剪出口,符合牵引式滑坡特征,故该滑坡力学性质为牵引式滑
29、坡。第4章 滑坡稳定性计算4.1 计算方法王家庄滑坡属土质(残坡积)类型。根据滑坡的类型和软弱面(带)形态,采用极限平衡理论来计算滑坡的稳定系数并评价滑坡的稳定性。滑动面近似折线性型,根据滑坡防治工程勘查规范(GB/T32864-2016)及滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T 0219-2006)的有关要求,对该滑坡的稳定性及推力进行计算。将滑面视为折线型,简化为二维问题进行计算。(1) 滑坡稳定性计算 公式(4-1)其中: 公式(4-2) 公式(4-3) 公式(4-4)式中:第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数(j=i),即 公式(4-5) 公式(4-6) 公式(4-7)
30、第i条块的重量(kN/m);第i条块内聚力(kPa);第i条块内摩擦力();第i条块长度(m);第i条块滑面倾角();第i条块地下水流向();地震加速度(单位:重加速度g);稳定性系数。(2) 滑坡滑推力计算应按传递系数法计算,公式如下: 公式(4-8)其中,下滑力为 公式(4-9)抗滑力为 公式(4-10)传递系数为 公式(4-11)孔隙水压力为 公式(4-12)渗透压力平行滑面的分力为 公式(4-13)渗透压力垂直滑面的分力为 公式(4-14)4.2 计算工况王家庄滑坡地下水埋藏较深,滑体位于地下水位以上,根据滑坡工况根据按滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T 0219-2006)规定
31、,滑坡的防治工程级别为级,采用工况、工况及工况进行计算。设计:工况:自重+荷载,Ks=1.15;校核:工况:自重+荷载+暴雨,Ks=1.05;工况:自重+荷载+地震,Ks=1.05。 荷载组合:a、滑体自重:按不同工况组合,不同深度的土体分别采用天然或饱和重度,分块计算;b、地表荷载:滑坡中后缘均有房屋分布,因此三条剖面计算时需考虑地表附加荷载的影响,荷载按40Kpa均布荷载计算;c、地下水作用力:工作区地下水位埋深较深,潜在滑体在地下水位以上,故不考虑地下水渗透压力。 暴雨作用根据气象资料,考虑斜坡区的地形及汇水面积、降雨强度、斜坡体结构及渗透性,10年一遇暴雨时降雨入渗深度取3.0m,入渗
32、深度以下的潜在滑体取天然重度。 水平地震系数(kn)据建筑抗震设计规范(GB50011-2010,2016版),滑坡区处于地震基本烈度度区,地震动峰值加速度取0.3g,kn取0.3g。 岩土重度()的确定根据野外岩土重度试验成果,滑体主要由第四系素填土含碎块石粉质黏土和残坡积层含砾粉质黏土组成,综合野外试验成果及室内土工试验,滑体重度取含碎块石粉质黏土现场重度值,现场重度值为18.7kN/m3,饱和取19.50kN/m3。 滑带(面)土抗剪强度参数的选取滑带(面)土抗剪强度参数的选取合理与否,对滑坡体稳定性计算起关键性作用。根据滑坡防治工程勘查规范(GB/T32864 -2016),滑带(面)
33、土抗剪强度参数的选取主要采用滑带土室内土工试验成果、现场调查和反演综合确定(见表4-1)。表4-1 滑带(面)土抗剪强度试验值滑坡状态试验值反演值综合取值内凝聚力(kPa)内摩擦角()内凝聚力(kPa)内摩擦角()内凝聚力(kPa)内摩擦角()天然状态快剪21.2313.0718.6412.1216.1810.86残余剪12.7810.69饱和状态快剪16.1712.3015.2810.9812.949.84.3 滑坡稳定性计算结果依据上述公式和参数,计算滑坡在当前状态和工程状态下的稳定系数(见表4-2)(考虑地震的影响,在计算下滑力时要考虑安全系数)。表4-2 滑坡稳定性计算成果汇总表剖面编
34、号工况(自重+建筑荷载)工况(自重建筑荷载降雨)工况(自重建筑荷载地震)稳定系数(Kf)剩余下滑力(kN/m)稳定系数(Kf)剩余下滑力(kN/m)稳定系数(Kf)剩余下滑力(kN/m)1-11.0185.290.82154.780.88117.142-21.0691.880.81304.50.87214.183-31.1035.50.85162.410.91118.204.4 滑坡稳定性评价王家庄滑坡总体地形以缓坡地形为主,局部有陡坎。该滑坡属土质(残坡积)类型,前缘人工切坡建房和农耕活动形成有效临空面,农业耕作对地表植被进行破坏,土壤受到扰动,雨季地表水沿表层松散土体下渗软化土体。该滑坡现
35、状变形主要集中于在西侧中部位置,现状滑带基本贯通,滑坡处于蠕动变形阶段,根据滑坡防治工程勘查规范(GB/T32864-2016)判定标准,滑坡现状条件下(工况)稳定系数1.011,10,属基本稳定欠稳定状态,暴雨和地震条件下(工况、)稳定系数0.810.91,滑坡整体处于不稳定状态(见表4-3),产生整体滑动的可能性较大,需尽快进行治理。表4-3 滑坡稳定状态划分表稳定系数KfKf1.001.00Kf1.051.05Kf1.15Kf1.15稳定性不稳定欠稳定基本稳定稳定第5章 滑坡治理设计5.1 治理设计原则坚持“以防为主,防治结合,运用科学方法,经济合理”的指导方针,按照以人为本,安全经济,
36、因害设防、统筹兼顾、重点整治的工程治理、行政措施、生物治理三者并举进行治理的原则。除设置工程治理外,禁止在滑坡区耕植、放牧,采取植树造林,加大滑坡区及周围植树造林力度,提高防灾意识,加强对治灾设施的管护。5.2 治理设计依据及设计思路5.2.1 治理设计依据本论文设计的主要依据来源包括:(1)云南省鹤庆县松桂镇王家庄滑坡地质灾害地勘资料,云南南方地勘工程总公司;(2)岩土工程勘察规范(GB50021-2001)(2009版);(3)地质灾害防治工程监理规范(DZ/T0222-2006);(4)建筑地基基础设计规范(GB50007-2011);(5)滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T021
37、9-2006);(6)建筑边坡工程技术规范(GB50330-2013);(7)建筑抗震设计规范(GB500111-2010);(8)滑坡防治工程勘查规范(GB/T32864-2016);(9)崩塌、滑坡、泥石流监测规范(GB/T0221-2006)。5.2.2 设计思路结合滑坡地质灾害勘查资料,本课题的设计思路为:(1)依据勘查资料,分析滑坡的自然地质环境条件、地质构造和地层岩性,并在此基础上分析滑坡失稳的原因;(2)依据滑坡形态、规模、结构、变形特征,通过定性、定量评价和极限平衡理论计算稳定性进行稳定性评价。(3)依据“安全可靠;技术先进、合理,可实施;造价节约;满足工期要求”的设计原则,合
38、理经济地进行滑坡治理设计,通过理正岩土软件进行抗滑桩设计计算、挡土墙设计计算。5.3 滑坡治理方案拟定针对滑坡变形特征、稳定性、滑坡推力和危害对象,结合地形特征,提出两个治理方案。方案(一):在滑坡中前缘以桩板墙+挡土墙+护脚墙为主的治理方案。在滑坡中前缘西侧设置10根抗滑桩+挡土板,中前缘东侧设置35m挡土墙。西侧A1抗滑桩回填后侧面填土过渡部位设置5m长的护脚墙。方案(二):在滑坡中部进村道路上设置抗滑桩+护脚墙为主的治理方案。在滑坡中部设一排抗滑桩(15根,桩长分别为2根10m,2根12m,11根14m),在坡脚处设置高3m的护脚墙,护脚墙埋深1.5m,出土1.5m,墙后利用弃土进行反压
39、回填。5.4 滑坡治理方案比选根据滑坡体基本特征、变形破坏的特点,危害程度及稳定性,两种方案都有共同的治理目的,但其治理方法侧重点不同,都具备一定的可比性。两种方案的比选(见表5-1)。综合防治技术性、措施可行性、治理安全性、经济合理性等考虑,方案二中设桩处下滑力较大,抗滑桩较长、施工难度相对较大,投资较高;方案一设桩处滑面埋深较浅,可采用抗滑桩和挡土墙相结合进行支挡,其投资估算费用相对较低,且防治措施可行性及安全性更好,推荐方案一为鹤庆县松桂镇王家庄滑坡的治理方案。表5-1 滑坡治理工程方案比选方案方案(一)方案(二)措施抗滑桩+挡土板+挡土墙抗滑桩护脚墙技术可比性在滑坡中前缘西段采用10根
40、抗滑桩(1.5m2m)进行支挡,悬臂段设置挡土板;西侧A1抗滑桩回填后侧面填土过渡部位设置5m长的护脚墙;东段35m采用挡土墙。采用已有排水沟进行排水。治理措施的针对性强,技术上成熟,工程的保障程度高及安全性高,治理效果好,更能保证滑坡的稳定。在滑坡中部采用15根抗滑桩(1.5m2m)进行支挡,均为埋头桩,在滑坡坡脚处采用护脚墙进行护坡,采用已有排水沟进行排水。治理措施的针对性较强,工艺简单,技术上比较成熟,工程的保障程较高,但滑坡中部位置滑面埋深较大,下滑力较大,投资费用相对较高。工程实施可比性抗滑桩施工难度相对较大,必须采取隔桩开挖,其余可同时施工,提高施工进度。工程实施可行性较好。抗滑桩
41、施工空间相对较小,施工难度大,施工过程中需保证周边居民人生和房屋安全,必须采取隔桩开挖。其余可同时施工。工程实施可行性较好。经济可比性投资费用相对较低。投资费用相对较高。5.5 滑坡治理工程分项设计5.5.1 治理设计计算参数王家庄滑坡治理设计所需岩土层物理力学参数(见表5-2)如下:表5-2 岩土体物理力学参数表灾害体重度取值(kN/m3)内聚力(Kpa)内摩擦角()天然饱和王家庄滑坡18.719.516.18(12.94)1086(9.80)说明()内为饱和状态下参数5.5.2 设计下滑力及设计计算根据设计和校核工况对王家庄滑坡三条纵剖面进行剩余下滑力计算,依据不同地段不同部位按分级分块综
42、合确定,现将设工程处的剩余下滑力和设计下滑力汇总如下(见表5-3):表5-3 设工程位置剩余下滑力及设计下滑力汇总表抗滑桩挡土墙设桩处最大剩余下滑力设计下滑力设墙处最大剩余下滑力设计下滑力304.5 kN/m320 kN/m162.41 kN/m200 kN/m根据设计下滑力,按滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T 0219-2006)要求,通过理正岩土软件进行抗滑桩设计计算、挡土墙设计计算(详见附件王家庄滑坡治理工程设计计算书)。5.5.3 设计工程根据滑动面特征,结合滑坡的地形条件,王家庄滑坡方案(一)采用桩板墙+挡土墙+护脚墙的治理措施。通过理正软件计算所得填方后滑坡剩余下滑力进行设
43、计,在滑坡中前缘西侧设置10棵抗滑桩+挡土板,中前缘东侧设置35m挡土墙。西侧A1抗滑桩回填后侧面填土过渡部位设置5m长的护脚墙(见表5-4主要工程量表)。先将坡面裂缝进行回填填充。(1) 抗滑桩+挡土板:根据滑带埋深以及剩余下滑力,在滑坡中前缘西侧布置10根抗滑桩(方桩),桩长均为12m,桩径均为1.52.0m,桩间距5m,总长120m,桩身砼强度采用C30砼,护臂厚0.15m,设计护壁砼强度C25。抗滑桩悬臂段长3m,并在悬臂段后布置挡土板(共27块),单块挡土板长4.5m,高1.0m,厚0.5m,与两侧抗滑桩搭接0.5m,挡土板为C30混凝土预制板,底部采用C20混凝土铺垫,铺垫厚度0.
44、5m,宽度1.0m。挡土板后面先铺设反滤层(厚30cm)后再利用弃土进行反压回填。抗滑桩拐角处,挡土板与抗滑桩之间会产生裂隙,空隙部分将采用C20混凝土进行填土。(2) 挡土墙(C25砼现浇)由于王家庄滑坡中前缘东侧段滑面稍浅,且最大剩余下滑力稍小,所以,在该滑坡中前前缘东侧布置35m长的挡土墙,挡土墙设有两个断面(D1和D2),D1挡土墙墙顶宽1m,总高5.5m,入土2.5m,出土3m.墙身及基础全部采用C25砼,墙后利用弃土反压回填。(3) 护脚墙西侧A1抗滑桩回填后侧面填土过渡部位布置5m长的护脚墙,并在墙后采用桩内弃土进行反压回填。墙顶宽1.0m,底宽1.33m,总高3.0m,总长5m
45、,埋深1.0m,出土2.0m,基础采用C25砼现浇。(4) 土方回填对桩墙(抗滑桩、挡土墙和护脚墙)后进行回填,由于该滑坡后缘为居民区及进村道路,不具备放坡条件,应根据现有条件进行回填,土方回填坡度为1:2.5,采用分层(单层厚度30cm)夯实回填,夯实系数在0.95以上。反压坡脚确保滑坡体上部整体稳定。(5) 排水工程现状滑坡周边(两侧及前后缘)排水沟完好,未失效,可进行利用,本次不再单独设计排水工程。表5-4 主要工程量表王家庄滑坡项目序号分项工程名称分项名称单位工程量备注1抗滑桩人工挖土方(抗滑桩)m3218.88人工挖石方(抗滑桩)m3328.32桩后回填m3585.8C25护壁混凝土(护壁+锁口)m3204.12C30桩芯混凝土(抗滑桩)m3360钢筋工程(抗滑桩+护壁+锁口)t39.0577模板工程(抗滑桩)m2593.62挡土板(预制)人工挖土方(人工挖倒沟槽土方)m325C30砼m360.75钢筋制安t3.89pvc管m258C20垫层m320.25反滤层m3183挡土墙挖方m3415.8墙后回填m34
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