土方边坡计算(共5页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上文章编号：1009-0193(2002)02-0097-05沿河防洪堤滑坡处理、基础处理与稳定性分析罗启北1，邹 爽1，罗世友2(1.贵州工业大学 土木建筑工程学院，贵州 贵阳 ；2.贵州省水利机械化实业总公司，贵州贵阳 )摘 要：介绍沿河城区防洪堤0+4400+486段边坡病害概况及产生原因，提出了边坡排水、清刷滑体和防护加固相结合的综合整治工程措施，并用条分法对该边坡进行了稳定验算。为满足防洪堤稳定性要求，对滑坡段基础采取了挖齿槽、打锚杆等措施，并对该基础进行了稳定性分析。关键词：工程滑坡；工程措施；稳定性分析；条分法中图分类号：TV87 文献标识码：B 

2、;1 工程概况沿河城区防洪堤（一期）工程位于乌江下游，是我省重点防洪工程，总长520 m，总投资2100万元，建基面岩层出露的平均高程为289 m，堤顶标高312 m，堤最高达29 m，为省内目前同类工程之最。堤身为M10砂浆砌块石，总方量7.8万m3，土方开挖6万m3，土方回填8万m3.工程于1998年11月动工修建。 2 滑坡变形状况及原因2.1 滑坡变形状况从1999年4月4日开始，滑坡段开裂变形加剧，到4月8日，垂直位移达41 cm，水平位移21 cm.并于当晚发生深层滑动，座滑高度10-15 m，面积50×70 m2，方量20000 m3，在滑坡后缘形成6 m的壁

3、。造成房屋倒塌，基坑被埋。2.2 滑坡产生原因2.2.1 地质构造不良的地质基础是产生滑坡的一个重要原因。该工程0+4400+486段边坡是一个不均一的、结构较复杂的土质边坡，稳定性较差。且基岩为奥陶系泥质灰岩，岩层倾向河床，倾斜度为3-9°，即倾向与坡面大致平行，这对边坡稳定更为不利。2.2.2 边坡施工开挖边坡施工开挖乃触发该边坡滑坡的直接诱因。因防洪堤的基坑开挖，该段开挖至基岩时，未及时设置有效的支挡和加固措施，使边坡失去支撑，破坏了原平衡状态，进而牵引坡体后部产生变形和滑坍。由此可见，地质环境及外界因素的共同作用，导致了该边坡滑坡的产生和发展。 3 滑坡整治措施为了

4、彻底根治病害，便于重新开挖基坑，结合本段的工程地质特点，采取了排水、卸载（放缓边坡）、支挡、坡面防护等相结合的处理方案。3.1 排水排水是边坡坍滑整治的首要工作，本段从排引地表水及地下水两方面采取了相应措施。为消除和减轻地表水的危害，在滑坡体边界修排水沟，并在坡体上设置树枝状排水明沟，以拦截、引排地表水，减少对坡面的冲刷，同时提高滑面土体的抗剪强度。3.2 滑坡减载减载是解决边坡稳定的关键。由于该滑坡体经历较大的滑动变形及破坏，表层滑体非常松散破碎。因此，按一定的坡率进行削坡。3.3 支挡3.3.1 临时支挡为防止滑坡体的进一步发展，对滑坡壁后缘适当削减倒悬、陡立的坡面，然后在坡壁后缘加打15

5、0根，长3 m的钢管作为临时支护。3.3.2 挡墙考虑到基础要重新开挖，放样确定出基坑位置，用进占法由0+440向0+486方向每次开挖5 m，用浆砌石及时回填至294.28 m高程，作为临时挡墙，锁住坡脚。 4 边坡稳定性验算边坡稳定性验算的方法按滑动面形式的不同，常用的有直线滑动面和圆弧滑动面两种模型。直线滑动面边坡稳定性验算的方法比较简单。而圆弧滑动面的边坡稳定性验算的方法较多且比较复杂。工程设计中较常用的有条分法和摩擦圆法，而经常用的是条分法。本文采用条分法进行分析。4.1 条分法首先需要在已知的土体边坡的横断面图上，用4.5H法作图，设定一个或数个可能的滑动破坏面（圆弧型滑

6、动面）的几何参数，再把圆弧滑动面上的土体垂直分为宽为b=0.1R（R为滑动圆弧半径）的土条。在这些几何参数的基础上依次验算每一土条的稳定性，然后叠加得整个土体的稳定性。按此方法，对一系列设定的滑动圆弧求出相应的稳定性系数K值，然后绘图得出最小的稳定系数Kmin，以稳定性系数Kmin值相对应的圆弧滑动面为最危险滑动面，作为判定所设计的边坡是否稳定的依据。边坡稳定性系数K值按下面公式计算：当土体由不同土质分层填筑时，各土条重应为该土条所包含的各土层重量的总和：Wi=(isi+2s2+nsn)式中：Wi每一土条的重量（kN）i每一土条的圆弧底边中心径向与垂线的夹角（°）i每一土条的湿容重（

7、kN/m3）ci每一土条的粘聚力（kN/m2）Li每一土条的圆弧长（m）Si每一土条的面积（m2）i每一土条的内摩檫角（°）此式不考虑土条两侧的推力，使计算的稳定安全系数偏低（即偏安全）。4.2 稳定系数的计算4.2.1 、c值的确定根据滑坡实际情况采用实验与滑坡反算相结合的综合方法，确定出c值为9.81 kN/m2，值为20°.4.2.2 稳定系数K值的计算采用条分法，计算图见图1.如图1，在MO延长线上任作一点O1，作为第一次试算的滑弧中心，通过坡角作相应滑弧。并将滑动土体ABC分成若干土条，并对土条进行编号。量出滑弧半径R=38.8 m.土条宽度取为滑弧半径的十分之一

8、，即：b=0.1R.量出各土条中心高hi，并列表计算（见表1）：量出滑弧中心角=109°，可用下面公式计算出滑弧长度：设该土坡为均质土坡，则（1）式变为：图1 条分法计算图土的容重为=17.66（kN/m3）.把各参数带入（2）式（对于滑弧1），得：量出各土条中心高hi，并列表计算（见表1）：表1土条号数hisinaicosaihisinaihi cosai-62.10-0.60.800-1.261.680-55.94-0.50.866-2.975.144-49.24-0.40.916-3.6968.464-312.01-0.30.954-3.60311.458-214.33-0.2

9、0.980-2.86614.043-116.23-0.10.995-1.62316.149017.7701017.77118.830.10.9951.88318.736219.540.20.9803.90519.149319.820.30.9545.94618.908419.640.40.9167.85617.990518.660.50.8669.33016.160616.140.60.8009.84613.128712.990.70.7159.0939.28888.390.80.6006.6885.03492.650.90.4362.391.155   40.9

10、19194.256 在MO延长线上重新假定滑弧中心O2、O3、O4、O5、O6、O7，重复以上计算，求出相应的稳定安全系数K2、K3、K4、K5、K6、K7，绘图找出最小安全系数Kmin=1.58>1.30.由此可见，经过处理后的边坡是稳定的。4.2.3 注意因计算过程中取b=0.1 R，但滑体两端土条（即图1中-6和9条）的宽度往往不会恰好等于b，所以计算中要将该土条的实际高度hi折算成假定宽度为b时的高度hi，折算后的bihi与实际土条面积bihi相等（bi为两侧端土条的实际宽度）。与此同时，对sini也须作相应的计算。 5 基础处理04400486段边坡座滑、土

11、体扰动，加之浆砌石临时挡墙占去部分堤身基础面积，为满足防洪堤抗滑稳定性要求，经研究决定修改原堤身标准断面的基础部分型式及基础加固措施如下：（1）原标准断面基础部分修改成图2所示型式，即原断面高程293 m以下部分向外（河床方向）延伸3 m；（2）加宽3 m部分，基础开挖3×1 m2的齿槽，用R100砼回填，见图2；图2 基础断面图 图3 齿槽断面图（3）岩层面倾向河床，对稳定不利，因而在基岩面上凿打宽2 m、深1 m的反倾锯齿状齿槽，以增大基岩面的粗糙度（如图3）；（4）加密锚杆，用25，长3 m的钢筋以1.5 m的间距呈梅花型布置，插入基岩2 m、外露1 m，共加密288根；（5）

12、高程290 m以下设计为R100砼埋块石，以提高堤身与基岩的结合能力。 6 基础抗滑稳定性计算基岩为中厚层泥质灰岩，微倾向河床，岩体坚固完整，无显著的软弱结构面。堤身如失稳将沿堤身与基岩接触面处产生，不考虑接触面上的凝聚力，按表层滑动破坏，其抗滑稳定性（以单位宽1 m计）有：Fs=f(v-u)/H （3）式中：Fs表层抗滑安全系数；f堤身与基岩接触面的摩擦系数，取0.6；v由堤身传至基岩面的总垂直荷载（kN）；u堤底扬压力（kN）；H堤身所受的总水平荷载（kN）.总垂直荷载为基础部分混凝土与浆砌石总重，为5×103 kN.由于基础处于常水位以上，且设有排水孔，排水效果较好，

13、堤底扬压力可忽略不计。乌江属于山区性河流，陡涨陡降，洪水消退时，由于水压作用，此时堤身受的水平推力最大，堤后回填土中地下水水位高程为301 m.为计算方便，堤身断面简化为如图4所示。这时土压力与水压力总和为：式中：土的容重，18 kN/m3；土的浮容重，10.2 kN/m3；图4 堤身断面图w水的容重，9.8 kN/m3； 土的内摩檫角，30°.先由（4）式，土压力和水压力的总和为：H=(1/2×18×112+18×11×14+12×10.2×142)×tg230°+12×9.8×14

14、2=2.58×103 kN再由（3）式，有：Fs=0.6×(5×103-0)2.58×103=1.161.05参照SDJ 2178混凝土重力坝设计规范（试行）的规定，若不计接触面的凝聚力，基本组合荷载作用下，抗滑稳定安全系数大于1.05，基础是安全的。 7 结 论沿河城区防洪堤工程04400486段产生滑坡后，根据其病害特征，采取了排水、清刷滑体和防护加固相结合的方法进行了综合整治。经稳定性验算可知此措施是成功的、经济的。滑坡治理后，使基坑开挖得以重新进行。为满足防洪堤抗滑稳定性要求，对基础也进行了相应处理，由计算可知，处理后的基础是稳定的，说

15、明处理的技术措施是成功的。 参考文献：1 崔冠英，潘品蒸.水利工程地质.北京：水利电力出版社，1986.2 钱家欢，殷宗泽.土工原理及计算M.北京：水利电力出版社，1996.3 刘伯莹.高等级公路工程滑坡的治理J.公路，2000，（11）：1-7. Treatment of Landslide and Foundation and Analysis of Stabilityof YANHE Flood Pretection EmbanKment EngineeringLUO Qi-bei1, ZOU Shuang1，LUO Shi-you2(1.College of Civ

16、il Engineering, GUT, Guiyang , China;2.Hydraulic Mechanising Industry Parent Company of Guizhou, Guiyang , China)Abstract:This paper describes the general diseased conditions and causes of 0+4400+486 sloping part of the flood protection embankment in Yanhe city, proposes renovating measures such as slope drainage, slide mass stripping, protecting and reinforcing, and adopts the slice method to examine the stability of this slope. In order to ensure the stability o