勘查技术与工程专业论文25558

1、本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 论文（设计）题目：毕节仓库边坡稳定性分析论文（设计）题目：毕节仓库边坡稳定性分析 及支护方案设计及支护方案设计 目 录 摘 要.iv abstract.v 第一章 前言.1 1.1 选题依据与研究意义.1 1.2 国内外研究现状及发展趋势.1 1.2.1 国内外研究现状.1 1.2.2 发展趋势.2 1.3 设计意义及内容.2 1.4 研究思路及其技术路线.3 1.5 工程概况.4 1.5.1 场地位置及拟建工程概述.4 1.5.2 边坡勘察目的及任务.5 1.5.3 边坡勘察工作依据.6 第二章 场地工程地质条件.7 2.1 气候条件.7 2.2 地

2、形地貌.7 2.3 地质构造.7 2.4 地震.8 2.5 地层岩性.8 2.6 水文地质条件.8 2.7 岩溶发育特征.9 2.8 不良地质现象.9 第三章 边坡岩土体物理力学性质.10 3.1 边坡岩土体参数.10 3.1.1 红粘土.10 3.1.2 中风化泥质白云岩.11 3.2 边坡岩土体参数的确定.13 第四章 边坡稳定性分析.14 4.1 边坡稳定性分析.14 4.1.1 定性分析.14 4.1.2 边坡可能的失稳模式.14 4.2 边坡稳定性定量计算.15 4.2.1 边坡稳定性分析原则.15 4.2.2 边坡稳定性主要分析方法.15 4.2.3 场地边坡分析.18 4.2.4

3、 理正边坡定量分析.18 4.2.5 边坡稳定性评价.28 第五章 边坡支护方案.29 5.1 边坡支护设计原则.29 5.2 边坡支护形式简介.29 5.3 边坡支护及其方案.32 5.3.1 ab 段断面支护设计方案.32 5.3.2 bc 段断面支护设计方案.34 5.3.3 cd 段断面支护设计方案.40 5.4 简易施工工艺.43 第六章 结论与建议.44 6.1 结论.44 6.1 建议.45 参考文献.46 致谢.47 附录.48 毕节仓库边坡稳定性分析 及支护方案探讨 摘 要 本文详细介绍了毕节仓库边坡的工程概况、场地工程地质条件、岩土体的物理力 学性质及其稳定性的分析和支护方

4、案的设计。该边坡为分为三段，总长为 82 米，高 6.0-20.2 米，为土质边坡高边坡，为了保证边坡的稳定性,根据仓库边坡设计基本要求 和设计参数等多种因素，通过对边坡特征结合地质分析和计算，对边坡的稳定性进行 了定性分析和定量计算。在对该边坡进行稳定性分析的定量计算中，采用了理正软件 对边坡进行了计算及模拟分析，并得出了最不稳定的滑动面。分析及计算表明，该边 坡不符合稳定性要求，需要进行支护。根据边坡概况及场地条件整个边坡，该边坡的 ab、cd 段支护方案采用了坡率法，然后对其挂网喷射混凝土加固。该边坡的 bc 段 的支护方案采用了锚索格构梁支护，并对其锚索的锚固力、锚固角进行了计算，并通

5、 过计算和对比选取了锚固长度，最后通过锚索锚固力确定了格构类型。本边坡支护设 计方案在满足边坡稳定性的情况下兼顾降低工程造价以及支护工程施工的可行和方便。 关键词：边坡；边坡稳定性分析；坡率法；锚索格构梁；支护工程 the bijie warehouse slope stability analysis and the support program design abstract this paper describes the overview of the bijie warehouse slope engineering, site engineering geological con

6、ditions, physical and mechanical properties of the rock mass and its stability analysis and support design of the program. the slope is divided into three sections, a total length of 82 m, 6.0-20.2 m high, the high slope of the soil slope, a variety of factors, according to the the warehouse slope d

7、esign requirements and design parameters in order to ensure the stability of the slope the stability of the slope, through the combination of geological analysis and calculation of slope characteristics, qualitative analysis and quantitative calculation. quantitative calculation of the slope stabili

8、ty analysis software management is the slope calculation and simulation analysis, and conclude that the most unstable of the sliding surface. analysis and calculations show that the slope does not meet the stability requirements, the need for support. slope profile and the site conditions of slope,

9、the slope of ab, cd segment support program using the slope ratio method, and then hanging on it sprayed concrete reinforcement. the slope of the bc section of the support program using the cable lattice beam support, and its anchor cable anchoring force, anchoring angle were calculated and calculat

10、ed and compared to select the anchor length, and finally by anchorage cable the force identified the type of lattice. the slope supporting the design meet the slope stability, taking into account to reduce the project cost as well as supporting the construction is feasible and convenient. key words:

11、 slope; slope stability analysis; slope ratio method; anchor lattice beam; support project 第一章 前言 1.1 选题依据与研究意义 近年来，随着我国经济的发展，全国的工程建设突飞猛进，高层建筑如雨后春笋般 迅速发展。随着高层建筑的不断增高，基础相应加深，基坑开挖造成的边坡稳定性及 其边坡支护安全已成为高层建筑施工时不可忽视的重要环节，应予以高度重视。 在大量的工程实践过程中，大都存在对边坡工程病害特征和性质认识不清，治理工 程措施不力等诸多问题，常常会造成边坡工程的变形和破坏。或因治理方案过于保守， 造

12、成不必要的浪费。因此，预测边坡失稳的破坏时间、规模，以及危害程度，事先采 取防治措施，减轻地质灾害，达到满足经济合理和安全可靠的双重目标，对高边坡病 害特征的深入分析和对其治理工程方案的慎重选择显得尤为重要。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1 国内外研究现状 边坡灾害防治的支护设计的结构类型丰富多样，其发展可大致分为以下几个阶段: 第一阶段（20 世纪 50 年代以前） ，大量采用抗滑挡墙结合支撑锚杆，曾取得一定 效果，但由于滑坡推力大，致使抗滑挡墙体积庞大、胸坡缓，墙基必须置于滑面以下 一定深度，施工开挖对滑体稳定影响大。 第二阶段（20 世纪 60、70 年代） ，在相应疏截滑

13、带水的情况下，采用抗滑桩支挡， 工程效果明显；国外多采用钢筋混凝土钻孔桩和钢桩，用群桩加承台共同受力。国内 采用矩形截面的钢筋混凝土挖孔桩（最大截面 4m7m，长达 46 米） ，抗滑桩因提供 的抗力大，施工对滑体的扰动小、安全、见效快，在这一时期曾被广泛采用。 第三阶段（20 世纪 80 年代以后） ，随着锚固技术的发展，在滑坡前缘使用群孔疏 干前部岩土，预应力锚索在边坡加固中得到了广泛的应用，在工程实践中演化出了各 种各样的结构形式，主要有：预应力锚索地墩或地梁；预应力锚索抗滑挡墙； 预应力锚索抗滑桩；预应力锚索抗滑桩板墙；预应力锚索格构。预应力锚索的应 用大大地改善了抗滑结构的受力状态，

14、降低了工程造价。据不完全统计，在同样的条 件下，锚索抗滑桩比普通抗滑桩节约投资 30%左右。 1.2.2 发展趋势 边坡稳定性问题的考虑是工程建设中必不可少的一块，传统的稳定性分析方法 如瑞典圆弧法，不平衡传递系数法，简布法等依然是现在实际工程在分析边坡稳定性 时主要运用的方法。随着科学力量的进步，一些新的分析方法也在不断的出现，如用 有限元法对边坡的岩土体在计算机上进行模拟，设置各种支护形式进行对比，以确定 最有效的支护方案。但是随着边坡形式的不断变化，人类的工程越来越大，边坡的高 度不断增加，遇到的地质问题日益复杂，我们以后所面临的边坡加固及支护问题也会 愈加复杂，对欠稳定的边坡的支护要求

15、越来越高，采用综合防护必将是未来发展的趋 势。 1计算机程序在边坡领域内的模拟和计算的开发会更进一步的得到很好的利用。 2gps 等高科技手段会更进一步将边坡工程动态化、信息化，是其更精确更快速。 因此边坡的稳定性分析方法将朝着更加新的理论、新的方法、新的技术迈进，更能将 安全可靠和经济效益双目标结合在一起，更进一步的满足人类的需求。 1.3 设计意义及内容 本科生毕业论文（设计）的编写是教学计划中必不可缺的重要组成部分，是培养、 锻炼我们本科生综合能力的必备环节，是对我们所学基础知识和专业知识水平及能力 的检验，提升我们掌握科学研究的方法和发现问题、分析问题、解决问题的能力，使 我们能把书本

16、理论知识应用于实际工作中。通过这次毕业论文，同时对我们的动手动 笔能力均得到很大的锻炼，对我们踏入社会去竞争，创造自信心，充分培养学生实践 能力，创新能力和创业能力的奠定有极其重要的意义是一个理论联系实际的过程。 本文将以毕业实习工程贵州省救灾物资储备库毕节代储仓库边坡为设计研究对 象。毕节仓库边坡为土质高边坡，为永久性边坡。边坡破坏后果严重，其安全等级为 一级。因此，根据其场地工程地质条件、岩土体物理力学性质对其进行稳定性分析， 并根据其稳定性分析情况结合支护形式，通过优化比较，得出最优化的支护措施，并 进行支护计算，最后给出恰当的结论和合理的建议。 1.4 研究思路及其技术路线 本设计以贵

17、州省救灾物资储备库毕节代储仓库边坡工程为基础，结合勘察成果， 分析基坑边坡的工程地质特征，如地层、岩性、地形地貌、水文条件、构造、岩体结 构特征等； 借助理正软件 5.6 版边坡稳定性分析模块及相关规范对拟建的边坡稳定性进行分析 计算，并作出评价。 在稳定性分析的基础上对各种支护方案进行对比，选择最合适的支护设计方案， 查阅相关规范进行设计计算，作出简洁的的支护施工工艺过程并提出注意事项，详细 的路线见下图所示。 对 开挖边 坡的稳 定性分 析评价 初步判断其稳定性 拟 开挖边 坡支护 设计计 算 计算指标的确定 理正定量计算分析 定量分析 边坡稳定性评价 边坡支护方案对比 分析场地工程地质条

18、件 了解工程概况 定性分析 滑动安全系数 图 1.1 设计技术路线图 1.5 工程概况 1.5.1 场地位置及拟建工程概述 拟建贵州省救灾物资储备库毕节代储仓库位于毕节市环城北路。拟建仓库室内地 面高程0.00=1492.60m，仓库四周的消防通道路面高程为 1492.00m-1493.00m，平均 路面高程为 1492.30m。 该项目位于一山坡上，山脚最低点高程 1491.00m，山顶最高点高程 1516.18m，山 体高差 25.18m，山体自然坡度约为 15。根据建筑总平面图，建设单位将仓库及其四 周消防通道向西平移了 7.50m，平移后消防通道边线与用地红线最近距离为 16.17m（

19、仓库建筑总平面图见附图 01）。 目前仓库及消防通道已进行开挖场平，形成人工边坡 3 个月。开挖边界距用地红 线 1.5m 沿用地红线进行放坡，开挖后形成的人工边坡长 82m，高 6.00m-20.20m（仓库 边坡平面图见附图 02） 。 仓库层数为 3 层，建筑高度 21m，工程重要性等级为二级。场地内及其周边无滑坡、 崩塌、泥石流等地质灾害发育，无断层经过，地下水位埋深较大，对工程无影响；场 地开挖后形成边坡长 82m，高 6.50m-20.20m 的永久性边坡，场地复杂程度为二级；场 地岩土种类较多，厚度不均匀，性质变化较大，基岩岩溶中等发育，地基复杂程度为 二级。综合确定拟建场地岩土

20、工程勘察等级为乙级。 选择最优化支护方案 对该方案进行描述、计算 选定支护材料 简易施工工艺 结论和建议 仓库及消防通道场平时，开挖边界距用地红线 1.5m 沿用地红线进行放坡，开挖后 形成的人工边坡长 82m，高 1.50m-21.20m。从开挖面和勘察成果得出，该边坡为土质 边坡，为永久性边坡。边坡破坏后果严重，其安全等级为一级。 为防止在该人工边坡滑塌失稳，危及仓库及消防通道的安全。对仓库周边处边坡 进行施工图阶段的支护设计。 1.5.2 边坡勘察目的及任务 为确保建筑施工及使用安全，对该边坡进行仔细勘察。按照现行规范，结合现场 踏勘结果及当地边坡治理经验，本次边坡勘察的目的是详细查明边

21、坡范围的岩土构成、 地形地貌、地质构造、边坡的环境条件、边坡的基本特征，并在此基础上，预测其对 仓库及消防通道可能产生的破坏形式，并对边坡的稳定性进行分析、计算；对边坡破 坏后的危害性进行预测；提出边坡防治措施；对环境影响进行评价；对边坡防治效益 进行评估；对施工注意事项及监测方案提出建议。根据相关规范及委托要求，本次边 坡勘察的目的及内容： 1、查明边坡的地形地貌、地层、地质构造及抗震条件； 2、查明边坡的岩土构成、成因、分布、性质、岩石风化和完整程度，重点对岩层 及其结构面的物理力学指标进行确定，为边坡支护设计提供有关计算参数； 3、查明不良地质现象的类型、成因、分布范围、发展趋势及危害程

22、度，应对断裂 错动、液化、震险等进行分析、论证和判定，对整个场地的适宜性作出明确结论。 4、查明边坡范围内岩土的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定 性、建筑适宜性、均匀性和承载力； 5、场区岩层主要结构面（特别是软弱结构面）的类型和等级、产状、发育 程度、延伸程度、闭合程度、风化程度、充填状况、充水状况、组合关系、力学属 性和与临空面的关系； 6、查明场地地下水类型、埋藏情况、腐蚀性等水文地质条件； 7、查明场地内及其附近有无影响边坡稳定性的不良地质作用，如岩溶、滑坡、崩 塌等； 8、通过工程类比结合规范及当地经验值进行分析，提供边坡稳定性计算及边坡支 护设计所需的岩土物理力学参

23、数，采用现场大型直剪试验来综合确定岩土体的物理力 学指标； 9、对边坡的稳定进行评价，对边坡的支护处理提出方案、建议； 10、提出边坡在支护施工过程中可能引起的破坏模式，并提出相应的防治措施及 边坡监测方案建议。 1.5.3 边坡勘察工作依据 本次边坡勘察工作执行如下规范： 1、 岩土工程勘察规范 （gb50021-2001） ； 2、 建筑地基基础设计规范 （gb50007-2002） ； 3、 工程岩体分级标准 （gb50218-94） ； 4、 建筑边坡工程技术规范 （gb50330-2002） ； 5、 建筑抗震设计规范 （gb50011-2001） ； 6、 建筑桩基技术规范 （jg

24、j 94-2008） ； 7、 贵州建筑地基基础设计规范 （db22/45-2004） ； 8、 贵州建筑岩土工程技术规范 （db22/46-2004）等相关规范规定要求。 第二章 场地工程地质条件 2.1 气候条件 该地区属北亚热带温凉湿润季风气候，水热资源适中。平均日照时数 1391.10 小时， 年平均气温 10 515.0 ，一月平均气温 174.3，七月平均气温 17.624.9， 稳定通过 10的有效积温 2544.64617.1；年平均降水量 848.61394.4 毫米，月变 率大，70%左右的降水量集中在 5 至 9 月。全年无霜期 220-260 天。主要灾害性天气 是低温

25、、 “两旱” 、 “两寒” 、 冰雹、大风、暴雨等每年都有发生。 2.2 地形地貌 仓库所在区域地貌类型为溶蚀缓丘、沟谷边缘的斜坡地貌。 该项目位于一山坡上，场地内最低点高程 1491.00m，山顶最高点高程 1516.18m， 山体高差 25.18m，山体自然坡度约为 15。仓库及其四周消防通道所在区域原始地面 高程为 1493.00m-1507.00m。 目前正在对仓库及其四周消防通道进行场平开挖，开挖边界距用地红线 1.5m 沿 用地红线进行放坡。开挖后形成的人工边坡长 82m，高 1.50m-21.20m。边坡四周无 重大构建筑物存在，场地四周无大规模人类活动破坏。 2.3 地质构造

26、据据 1977 年一零八地质队绘制毕节幅 1:20 万地质图及区域地质资料，拟建物 场区位于扬子准地台黔北台隆复杂构造变形区，毕节向斜西北翼，构造变形复杂，无 断层通过，地质构造稳定性良好。下伏基岩为三迭系中统关岭组（t2g）之灰黄、灰色 薄-中厚层泥质白云岩，岩层产状为 14046，层面间无泥化夹层充填，结合程度 很好，为稳定岩层。 2.4 地震 平场后场地覆盖层硬塑、可塑、软塑红粘土为主，为软弱土。下伏基岩为稳定岩 石类型。覆盖层厚度大于 5.0m，场地类型为类场地，属场地抗震一般地段。毕节市 抗震设防烈度为 6 度，设计地震基本加速值为 0.05g，设计地震分组为第一组，设计特 征周期

27、0.35s，设计应按相关规定设防。 2.5 地层岩性 根据本次钻探资料，场地内耕土、硬塑红粘土由于场平开挖而清除，故坡顶局部 分布硬塑红粘土，岩土构成较为简单，从上至下依次有以下岩土体： 1）红粘土（qdl+el）：褐黄色，结构稍密，质纯，细腻，网纹状裂隙发育，呈硬 塑、可塑、软塑状态，分布于场区大部分地段，厚度不均匀。仓库建设场地厚度为 0.60m-8.00m，整个边坡坡体为红粘土组成，厚度均匀，厚度为14.00m-18.00m。 2）基岩： 中风化基岩：三迭系中统关岭组（t2g）之灰黄、灰色薄-中厚层泥质白云岩，泥晶 结构，岩体节理裂隙发育，灰黄色铁质浸染，岩芯呈短柱状、柱状。岩芯采取率一

28、般 在 60，rqd 值在 40-50之间。岩石单轴抗压强度标准值 frk=32.61mpa，为较硬岩， 岩体完整程度为较破碎，岩体质量等级为类。 在基岩面有少量的强风化物，为碎砂状，多数厚度 0.001.00m，其中 zk13 处厚 度为 11m。 2.6 水文地质条件 本次施工过程中所有钻孔孔无涌水现象，钻探结束后钻孔内统一地下水测量结果， 所有钻孔均为干孔，据此判定场地地下水位埋深大于 20m，另据 1:20 万毕节幅区域水 文地质普查报告可知，区内地下水水位变幅在 23m，场区附近未发现常年性水体，没 发现泉点。场地地下水主要为上层滞水和基岩裂隙水，水量微小，主要受大气降雨补 给影响。

29、由此可知，拟建工程地下室及基础底面均位于地下水以上，地下水对拟建工 程无影响。建议不考虑地下室的抗浮设计。 2.7 岩溶发育特征 经过现场 39 个孔的钻探作业，只有钻孔 zk10 遇见溶洞（裂隙） ，见洞率 2.5%， 基岩高低起伏较大，多数为 2-5m，根据贵州建筑岩土工程技术规范 （db22/46 2004）7.1.3，场地为岩溶中等发育区。其岩溶发育情况统计如下表 1： 表 1 岩溶发育情况统计表 钻孔编号土层厚度岩层顶板厚度溶洞顶底高程充填情况 zk105.70m1.80m 1486.50-1484.00 1482.70-1481.40 软塑粘土充填 2.8 不良地质现象 拟建场地原

30、始地形为自然稳定斜坡，无大型滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害存在， 场地内及附近无活动性断层，不良地质现象不发育。 第三章 边坡岩土体物理力学性质 3.1 边坡岩土体参数 3.1.1 红粘土 可塑红粘土（qdl+el）：根据仓库及其边坡取的 15 件土样做出的土工试验报告 资料，其中 8 件为呈可塑状态，经数理统计后，物理力学指标见表 2： 表 2 可塑红粘土室内试验主要指标统计表 指标单位区间值平均值标准差 变异系 数 修正系 数 标准 值 含水率 %48.50-73.6057.03 重度 kn/m315.90-17.4016.86 比重 g2.79-2.842.82 孔隙比 e01.381-2

31、.1011.630 液限 l%56.80-93.8070.66 塑限 p%30.10-47.8037.43 塑性指数 il%26.70-46.0033.24 含水比 aw0.76-0.850.81 内摩擦角 2.00-5.303.651.260.350.772.80 内聚力 ckpa28.90-43.0036.315.950.160.8932.29 压缩系数 a1-2mpa-10.37-0.550.43 压缩模量 esmpa5.21-6.966.180.640.100.935.75 可塑红粘土层地基承载力特征值根据公式 fa=mbb+mdmd+mcck计算，其中 b 取 值 3.00m，d 取

32、值 0.50m。=m=16.86，查贵州建筑地基基础设计规范表 4.2.6：mb=0.05，md=1.18，mc =3.42，计算得：fa=122.91kpa。 软塑红粘土：根据仓库及其边坡取的 15 件土样做出的土工试验报告资料，其中 7 件为软可塑状态，经数理统计后，物理力学指标见表 4： 表 3 软塑红粘土室内试验主要指标统计表 指标单位区间值平均值标准差 变异系 数 修正系 数 标准 值 含水率 %40.4-69.1052.40 重度 kn/m316.10-18.0017.17 比重 g2.78-2.822.80 孔隙比 e01.168-1.9511.4969 液限 l%46.60-7

33、9.0059.57 塑限 p%26.30-43.0033.14 塑性指数 il%17.80-36.0026.43 含水比 aw0.86-0.930.88 内摩擦角 1.90-6.003.911.710.440.682.65 内聚力 ckpa23.60-41.1033.646.750.200.8528.65 压缩系数 a1-2mpa-10.35-0.700.50 压缩模量 esmpa4.02-6.375.140.800.160.894.55 软塑红粘土层地基承载力特征值根据公式 fa=mbb+mdmd+mcck计算，其中 b 取值 3.00m，d 取值 0.50m。=m=17.17，查贵州建筑地

34、基基础设计规范表 4.2.6：mb=0.04，md=1.15，mc =3.38，计算得：fa=74.97kpa。 硬塑红粘土：根据可塑、软塑红粘土特征，结合地区经验，重度 =17.50 kn/m3，内摩擦角 =4，内聚力 c=40kpa，压缩模量 es =8mpa。fa=154.49kpa。 3.1.2 中风化泥质白云岩 中风化泥质白云岩：根据仓库及其边坡取的 16 件岩样做出的岩石试验报告资料， 经数理统计后，物理力学指标见表 5 表 4 岩样室内试验主要指标统计表 统计件 数 重度 （kn/m 3） 湿抗压 强度平 均值 frk（mp a） 均方差 变异系 数 修正系 数 抗压强 度标准

35、值 frk（mp a） 岩样 高径比 纵波速 度 1326.0839.0112.7830.3280.83632.612:13467 注：统计时舍去边坡 bpk5、zk18、zk19 孔岩样数据 按照建筑地基规范关于选择折减系数 时规定，考虑结构面发育、地层产状、组 合关系的规律及风化、溶蚀特征，结合毕节地区经验，取 r为 0.1 较为符合场地基岩 的实际情况，计算式如下： fa=rfrk 式中： r折减系数 frk岩石饱和单轴抗压强度标准值 fa =0.132.61=3.26mpa 综合上述，结合地基承载力特征值取值经验，建议岩石地基承载力如下：中风化 泥质白云岩：fak =3200kpa。

36、根据地区经验结合中风化岩石试验指标，建议强风化泥质白云岩地基承载力特征 值，fak =1000kpa。 根据土样试验结果，该边坡土层稳定性计算参数为： 硬塑红粘土：重度 =17.50kn/m3，内摩擦角 =4 ，内聚力 c=40kpa。根据贵 州建筑岩土工程技术规范 （db22/46-2004）第 82 页，红粘土在边坡计算中内摩擦角、 内聚力应进行修正，内摩擦角修正系数取 0.9，内聚力修正系数取 0.8。修正后内摩擦 角 =3.6 ，内聚力 c=32kpa。 可塑红粘土：重度 =16.86kn/m3，内摩擦角 =2.8 ，内聚力 c=32.29kpa。根据 贵州建筑岩土工程技术规范 （db

37、22/46-2004）第 82 页，红粘土在边坡计算中内摩 擦角、内聚力应进行修正，内摩擦角修正系数取 0.9，内聚力修正系数取 0.8。修正后 内摩擦角 =2.52 ，内聚力 c=25.8kpa。 软塑红粘土：重度 =17.17kn/m3，内摩擦角 =2.65 ，内聚力 c=28.65kpa。根据 贵州建筑岩土工程技术规范 （db22/46-2004）第 82 页，红粘土在边坡计算中内摩 擦角、内聚力应进行修正，内摩擦角修正系数取 0.9，内聚力修正系数取 0.8，修正后 内摩擦角 =2.39 ，内聚力 c=23kpa。 中风化泥质白云岩：根据建筑边坡工程技术规范 （gb50330-2002

38、）表 4.5.1 的 有关规定，内摩擦角 =18 ，内聚力 c=50kpa，重度 =26.08kn/m3 3.2 边坡岩土体参数的确定 由于边坡已开挖成型，目前处于临界稳定状态，由此可判定取土样时可能受到扰 动破坏，导致试验结果偏小，根据现场的试验成果，结合依据现状反算的结果，综合 确定边坡岩土体参数指标如下： 、硬塑红粘土：重度 =17.50kn/m3，内摩擦角 =6，内聚力 c=55kpa。 、可塑红粘土：重度 =16.86kn/m3，内摩擦角 =4.5，内聚力 c=40kpa。 、软塑红粘土：重度 =17.17kn/m3，内摩擦角 =4，内聚力 c=30kpa。 、中风化泥质白云岩：重度

39、 =26.08kn/m3，内摩擦角 =18，内聚力 c=80kpa。 第四章 边坡稳定性分析 4.1 边坡稳定性分析 4.1.1 定性分析 从开挖面和勘察成果得出，该边坡为土质边坡，为永久性边坡。边坡破坏后果严 重，其安全等级为一级。根据放坡条件将整个边坡分为 a-b 段、b-c 段、c-d 段。a- b 段、c-d 段消防通道边线距用地红线较远，具备足够放坡条件；b-c 段消防通道边 线距用地红线较近，不具备放坡条件。其边坡坡体为硬塑、可塑红粘土，软塑红粘土， 为土质边坡。 根据边坡周边放坡条件，将边坡分为 a-b、b-c、c-d 段。 a-b 段位于仓库南侧，为土质边坡，具有足够的放坡条件

40、，边坡体基岩面水平，高 7.8-14.8m。 b-c 段位于仓库东侧，为土质边坡，距地红线较近，不具备放坡条件，边坡体基岩 面起伏，约 35，高 6.0-15.5m。 c-d 段位于仓库北侧，为土质边坡，具有足够的放坡条件，边坡体基岩面水平，高 9.5-20.2m。 4.1.2 边坡可能的失稳模式 （1）ab 段：拟建仓库南侧（ab 段）坡面土体厚度 7.8-14.8m，土体厚度一般，由 于边坡土体力学性质较差，边坡不稳，主要以圆弧滑动为主。 （2）bc 段：拟建仓库东侧（bc 段）坡面土体厚度 6.0-15.5m，土体厚度一般，由 于边坡土体力学性质较差，边坡不稳，主要以圆弧滑动为主。 （3

41、）cd 段：拟建仓库北侧（cd 段）坡面土体厚度 9.5-20.2m，土体厚度一般，由 于边坡土体力学性质较差，边坡不稳，主要以圆弧滑动为主。 4.2 边坡稳定性定量计算 4.2.1 边坡稳定性分析原则 滑坡稳定性计算的主要内容就是滑坡推力及滑坡安全性系数的计算。目前，计算 滑坡推力的方法比较多，应用较多的如瑞典条分法、毕肖普法、传递系数法、分块极 限平衡法、简布法等。另外，根据建筑工程边坡规范 ，可以用圆弧滑动法，平面滑 动法及折线滑动法。除此之外，利用电脑软件理正对滑坡进行边界模拟，从而对边坡 的稳定性进行评价，也是一种目前正在研究的方法。其中圆弧法和折线法是验算山区 土层沿岩面滑动最常用

42、的边坡稳定验算方法，本设计就是采用圆弧法和折线法对边坡 稳定性计算，此外还用理正软件对边坡进行的简单的模拟，进行对比分析。 根据建筑边坡工程技术规范 ，边坡稳定性计算方法，根据边坡类型和可能的破 坏形式，可按下列原则确定： （1）土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算； （2） 对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法进行计算； （3）对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法进行计算； （4）对结构复杂的岩质边坡，可配合采用赤平极射投影法和实体比例投影法分析； （5）当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析进行分析。 4.2.2 边坡稳定性主要分析方法 1）圆弧法 圆弧法是边坡极

43、限平衡方法中最早而有最简单的方法，其假定剖面上滑动面为圆 弧面，视滑动面上的土体为刚体，并且采用条分法进行计算，按照建筑工程边坡技 术规范所示，其安全性系数计算公式如下： s ri k ti ()cossin()iibiiwiiinggpa ()sincos()iibiiwiiitggpa iiii irntgacl 式中 边坡稳定系数sk 第 i 计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值（kpa）ic 第 i 计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值（ ）ia 第 i 计算条块滑动面长度（m）il ,第 i 计算条块地面倾角和地下水位面倾角（ ）iia 第 i 计算条块单位宽度岩土体自重（kn/

44、m）ig 第 i 计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重（kn/m）big 第 i 计算条块单位的动水压力（kn/m）wip 第 i 计算条块滑体在滑动面法线上的反力（kn/m）in 第 i 计算条块滑体在滑动面切线上的反力（kn/m）it 第 i 计算条块滑动面上的抗滑力（kn/m）ir 2）折线法 折线法是我国铁路与工民建等部门在进行边坡稳定验算中经常使用的方法，计算 不繁杂，具有方便适用的优点。 在滑体中取第 i 块土条，如图，假定第 i-1 块土条传来的推力 1i p方向平行于第 i- 1 块土条的底滑面，而第 i 块土条传递给第 i+1 块土条的推力 i p平行于第 i 块土条的底 滑

45、面。即是说，假定每一分界上推力的方向平行于上一土条的底滑面。第 i 块土条承 受的各种作用力如图 4.1。 将各作用力投影到底滑面上，其平衡方程如下： (cossin)tan (sincos) iiiiiii iiiiiii ss c lwuilq pwqp kk 其中： i111cos()tansin()/iiiis i k 图 4.1 边坡下滑力计算简图 pi第 i 块滑体剩余下滑力； pi-1第 i-1 块滑体剩余下滑力； i w第 i 块滑体的自重； i q土条的水平作用力，这里取 0； 第 i 块孔隙应力，这里取 0； i u ni第 i 块滑床反力； i 第 i 块滑体滑面的倾角；

46、 i c、 i 第 i 块滑体滑面的抗剪强度指标； s f边坡稳定安全系数； 第 i 块滑体的滑面长度； i l 1i 传递系数。 4.2.3 场地边坡分析 根据规范要求，边坡稳定性系数要求见表 4.1 表 4.1 边坡安全系数表 一级边坡二级边坡三级边坡 平面滑动法 折线滑动法 1.351.301.25 圆弧滑动法 1.301.251.20 由于该边坡地形地貌、地质构造、岩土体构成复杂，且边坡高度高，危及仓库及 消防通道的安全，边坡若发生破坏，造成后果很严重，所以定性该边坡为一级边坡， 安全系数按 fs=1.30 取。同时根据该边坡的地形条件，共计算了三个剖面，分别为 ab 段的 1-1 剖

47、面，bc 段的 2-2 剖面，cd 段的 3-3 剖面，具体见附图 01。根据之前边坡稳 定性分析定性的结果及岩土体参数的性质，本设计采用边坡稳定性分析方法为圆弧法。 该边坡的土层情况及参数指标见下表： 表 4.1 边坡土层情况及参数指标表 力学指标 土层编 号 岩土体名称内聚力 c（kpa） 内摩擦角 （） 重度 （kn/m3） 硬塑红粘土 55617.5 可塑红粘土 404.516.86 软塑红粘土 30417.17 4.2.4 理正边坡定量分析 1）理正软件简介 边坡失稳破坏是岩土工程中常遇到的工程问题之一。造成的危害及治理费用均非 边 坡 类 型 安 全 系 数 计 算 方 法 常可观

48、。因此，客观的、正确的评估边坡稳定状况，是摆在工程技术人员面前的一道 难题。为满足工程技术人员的需要，编制了“理正边坡稳定分析”软件。 该软件具有下列功能： 软件具有通用标准、堤防规范、碾压土石坝规范三种标准，以满足不同行业的 要求； 软件提供三种地层分布模式（匀质地层、倾斜地层、复杂地层） ，可满足各种 地层条件的要求； 软件可计算边坡的稳定安全系数、及剩余下滑力； 软件提供多种方式计算边坡的稳定安全系数； 软件提供的自动搜索最小稳定安全系数的方法，是理正技术人员研制、开发、 应用到软件中，并取得良好的效果。一般情况下，都可以得到最优解。但是对于较复 杂的地质条件，建议先指定区域搜索、分不同

49、精度进行分析，逐步逼近最优解，这样 才能既快、又准； 对于圆弧稳定计算，本软件提供三种方法：瑞典条分法、简化 bishop 法、及 janbu 法。集三种方法于一体，用户可以根据不同的要求采用不同的方法。用户需要注 意的是采用后两种方法计算时，有时不收敛，也是正常的。需要用户调整相关的参数 再计算或用第一种方法； 软件可同时考虑地震作用、外加荷载、及锚杆、锚索、土工布等对稳定的影响； 具有图文并茂的交互界面、计算书。并有及时的提示指导、帮助用户使用软件。 该软件可应用于水利行业、公路行业、铁路行业和其它行业在岩土工程建设中遇 到的边坡（主要是土质边坡、岩石边坡可参考）稳定分析。 2）软件操作流

50、程 3）理正定量计算 （1）ab 段边坡：选择该边坡段的 1-1剖面作为该段边坡的稳定性分析断面，因 为其边坡高度最高为 14.8m，因此边坡在 1-1剖面处危险性最大，该剖面图见附图 03，边坡稳定性分析借助理正软件 5.6 版，采用圆弧滑动简布（janbu）法，将上面各 参数带入，计算结果如下： 计算简图 图 4.2 ab 段稳定性计算简图 控制参数: 采用规范: 通用方法 计算目标: 安全系数计算 滑裂面形状: 圆弧滑动法 不考虑地震 坡面信息 坡面线段数 4 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 1.180 6.050 0 2 5.800 3.280 0 3 5.250

51、 2.900 0 4 5.010 1.320 0 土层信息 坡面节点数 5 编号 x(m) y(m) 0 0.000 0.000 -1 1.180 6.050 -2 6.980 9.330 -3 12.230 12.230 -4 17.240 13.550 附加节点数 6 编号 x(m) y(m) 1 -1.057 -0.125 2 -1.015 -1.900 3 7.250 -1.395 4 17.240 -0.323 5 17.240 1.878 6 17.240 9.850 不同土性区域数 3 区号 重度 饱和重度 孔隙水压 节点 (kn/m3) (kn/m3) 力系数 编号 1 17.

52、500 20.000 - ( -2,6,-4,) 2 16.860 20.000 - ( 0,1,2,3,5,6,-2,-1,) 3 17.170 20.000 - ( 3,4,5,) 区号 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 (kpa) (度) 力(kpa) 擦角(度) 1 55.000 6.000 10.000 25.000 2 40.000 4.500 10.000 25.000 3 30.000 4.000 10.000 25.000 区号 十字板 强度增 十字板水 强度增长系 (kpa) 长系数 下值(kpa) 数水下值 1 - - - - 2 - - - - 3 - - - -

53、不考虑水的作用 计算条件 圆弧稳定分析方法: janbu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) 计算结果图 图4.3 ab段稳定性计算结果图 总的下滑力 = 949.212(kn) 总的抗滑力 = 1144.241(kn) 土体部分下滑力 = 949.212(kn) 土体部分抗滑力 = 1144.241(kn) 最不利滑动面: 滑动圆心 = (-0.440,21.045)(m) 滑动半径 = 21.050(m) 稳定安全系数 = 1

54、.205 小结：通过用理正分析软件对该ab断面分析得知，所算出的稳定安全系数 1.2051.30,小于规范要求，故ab段边坡处于不稳定状态，须进行支护措施。 （2）bc 段边坡：选择该边坡段的 2-2剖面作为该段边坡的稳定性分析断面，因 为其边坡高度最高为 17.5m，因此边坡在 2-2剖面处危险性最大，该剖面图见附图 04，边坡稳定性分析借助理正软件 5.6 版，采用圆弧滑动简布（janbu）法，将上面各 参数带入，计算结果如下： 计算简图 图 4.4 bc 段稳定性计算简图 控制参数: 采用规范: 通用方法 计算目标: 安全系数计算 滑裂面形状: 圆弧滑动法 不考虑地震 坡面信息 坡面线段

55、数 4 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 0.870 6.340 0 2 7.500 7.960 0 3 4.160 4.430 0 4 5.000 1.240 0 土层信息 坡面节点数 5 编号 x(m) y(m) 0 0.000 0.000 -1 0.870 6.340 -2 8.370 14.300 -3 12.530 18.730 -4 17.530 19.970 附加节点数 4 编号 x(m) y(m) 1 13.560 4.220 2 17.500 4.600 3 17.500 5.840 4 17.500 15.000 不同土性区域数 3 区号 重度 饱和重度

56、 孔隙水压 节点 (kn/m3) (kn/m3) 力系数 编号 1 17.500 20.000 - ( -2,4,-4,-3,) 2 16.860 20.000 - ( 0,1,3,4,-2,-1,) 3 17.170 20.000 - ( 1,2,3,) 区号 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 (kpa) (度) 力(kpa) 擦角(度) 1 6.000 55.000 10.000 25.000 2 4.500 40.000 10.000 25.000 3 4.000 30.000 10.000 25.000 区号 十字板 强度增 十字板水 强度增长系 (kpa) 长系数 下值(kpa)

57、 数水下值 1 - - - - 2 - - - - 3 - - - - 不考虑水的作用 计算条件 圆弧稳定分析方法: janbu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) 计算结果图 图 4.5 bc 段稳定性计算结果图 总的下滑力 = 1020.679(kn) 总的抗滑力 = 877.367(kn) 土体部分下滑力 = 1020.679(kn) 土体部分抗滑力 = 877.367(kn) 最不利滑动面: 滑动圆心 = (-5.205,

58、33.855)(m) 滑动半径 = 34.253(m) 稳定安全系数 = 0.706 小结：通过用理正分析软件对该bc断面分析得知，所算出的稳定安全系数 0.7281.30，小于规范要求，故bc段边坡处于不稳定状态，须进行支护措施。 （3）cd 段边坡：选择该边坡段的 3-3剖面作为该段边坡的稳定性分析断面，因 为其边坡高度最高为 20.2m，因此边坡在 3-3剖面处危险性最大，该剖面图见附图 05，边坡稳定性分析借助理正软件 5.6 版，采用圆弧滑动简布（janbu）法，将上面各 参数带入，计算结果如下： 计算简图 图 4.6 cd 段稳定性计算简图 控制参数: 采用规范: 通用方法 计算目

59、标: 安全系数计算 滑裂面形状: 圆弧滑动法 不考虑地震 坡面信息 坡面线段数 4 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 1.330 6.030 0 2 4.440 4.000 0 3 5.320 4.320 0 4 5.130 1.350 0 土层信息 坡面节点数 5 编号 x(m) y(m) 0 0.000 0.000 -1 1.330 6.030 -2 5.770 10.030 -3 11.090 14.350 -4 16.220 15.700 附加节点数 6 编号 x(m) y(m) 1 -1.000 -0.130 2 -1.000 -2.840 3 -1.000 -5

60、.430 4 16.160 -3.200 5 16.160 0.294 6 16.160 10.170 不同土性区域数 3 区号 重度 饱和重度 孔隙水压 节点 (kn/m3) (kn/m3) 力系数 编号 1 17.500 20.000 - ( -2,6,-4,-3,) 2 16.860 20.000 - ( 0,1,2,5,6,-2,-1,) 3 17.170 20.000 - ( 2,3,4,5,) 区号 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 (kpa) (度) 力(kpa) 擦角(度) 1 55.000 6.000 10.000 25.000 2 40.000 4.500 10.000