边坡工程答辩经典模板

1、某边坡稳定性分析及支护优化设计土木建筑工程学院 土木工程系 土木135班 答辩人： 指导教师：为了知识更好的分享，内容完全原创。也请参阅者注意正确选取，发扬创新和钻研的力量。主目录12345课题背景及内容初步支护方案支护设计施工组织设计 结论和总结课题背景及内容课题背景及内容第一部分 拟治理的边坡为天然气高压输配系统(中段)-龙华调压站的建设而平整建设场地回填土方形成，平整建设场地后将形成一个三面具有将近10m高差的边坡，且这三面形成的边坡基本为填土边坡。根据建设工程规划，拟治理的边坡为南北可放坡型和西面直立型，因此对这三处回填形成的边坡须进行治理。根据其位置的不同共分为三个坡段，AB、BC、

2、CD坡段。AB坡段长约20m，坡高约36m，坡度45，BC段长约78m，坡高约317m，坡度近90，CD段边坡长约44m，共分为二级坡，第一级坡高8m，第二级坡高10m，中间平台宽2m，坡度45。工程概况课题背景课题背景图1 场地平面图和剖切位置初步支护初步支护方案方案第二部分初步支护 首先建立边坡分析模型，利用Geostudio软件对边坡剖面进行了正常运营情况下的稳定性分析，除AB段边坡2-2剖面处于基本稳定状态，其余两剖面处于滑坡状态，需进行支护设计。 初步拟定边坡支护方案：AB段边坡支护：（1）土钉墙支护，（2）锚杆支护；CD段边坡支护：（1）预应力锚索支护，（2）土钉墙支护；BC段边坡

3、支护:(1)重力式挡土墙和预应力锚索的综合支护，（2）重力式挡土墙和抗滑桩的支护。考虑地震和暴雨工况，地震用拟静力法分析，暴雨采用18mm/h的降雨量(48h)耦合分析。经计算各边坡支护后均达到两种工况设计要求的安全系数。AB段边坡2-2剖面初步支护图2 土钉墙支护（方案一）图3 锚杆支护（方案二）图4 预应力锚索支护(方案一）图5 土钉墙支护（方案二）CD段边坡2-2剖面初步支护图6 重力式挡土墙和预应力锚索支护(方案一） 图7 重力式挡土墙和抗滑桩支护（方案二）BC段边坡1-1剖面初步支护支护设计支护设计第三部分1、设计思路 边坡的初始应力分析（SIGMA/W）边坡的荷载-变形分析（SIG

4、MA/W）边坡支护方案（SLOPE/W或SIGMA/W）耦合分析暴雨或地震下的边坡稳定性稳定性分析思路 利用Geostudio软件确定出地震和暴雨工况下的最危险滑移面，取其最不利工况，设计荷载一般是滑坡推力，再用条分法或传递系数法计算滑坡推力。降雨使得土体饱和，因此增大土体重度，减小内摩擦角和粘聚力。2、电算设计过程 首先分析出边坡剖面在地震和暴雨工况下的最低稳定性系数，以其对应的潜在滑裂面求其滑坡推力；然后用Geostudio软件设计两种支护方案，对支护方案进行局部优化；对数值模拟计算的两种支护方案进行工程量造价对比，选取适合的支护方案。1设计荷载的确定2用GestudioGestudio结

5、合手算设计支护方案3局部优化设计方案4两种支护方案造价对比3、设计荷载 以两种工况作为设计和校核工况，分为地震和暴雨工况，建筑场地处于7度设防地区，设计基本地震加速度值为0.10g，稳定性分析时考虑18mm/h的降雨量，计算设计荷载时考虑改变土体物理参数。设计荷载采用圆弧形滑面的瑞典条分法或折线形的传递系数法。 AB段边坡2-2剖面工况一下和工况二的滑坡推力分别为101.02kN/m和162.28kN/m；CD段边坡2-2剖面工况一下和工况二的滑坡推力分别为为276.97kN/m和292.37kN/m；BC段边坡地震工况下滑移面为折线形，暴雨工况下为圆弧形，其中暴雨工况下剩余下滑力为787kN

6、/m，地震工况下依据支护结构位置的不同，按所处的滑条位置选取相应的剩余下滑力，其最后的剩余下滑力为1019.25kN/m。3、设计荷载图8 BC段边坡1-1剖面地震工况剩余下滑力计算简图图 9 暴雨工况下剩余下滑力计算简图4、AB段边坡2-2剖面支护方案初设土钉参数（尺寸、类型）利用Geostudio分析地震和暴雨工况下的稳定性内部稳定性分析整体稳定性分析抗拉断稳定性验算抗拔稳定性验算内部稳定性分析外部稳定性分析对土钉长度进行局部优化处理调整土钉参数调整不调整构造及排水系统设计图10 土钉墙设计流程4、AB段边坡2-2剖面支护方案方案一：土钉墙支护图11 地震工况下的稳定性系数图12 暴雨工况

7、下的稳定性系数4、AB段边坡2-2剖面支护方案方案一：土钉墙支护 该剖面的土钉墙支护方案：设置5排土钉，其水平和垂直间距为1m,前三排的土钉长度为4m,后两排土钉长为3m,倾角18.430,每孔1根直径16mm的三级螺纹钢筋（HRB400），共5根，钻孔直径120mm 。 通过1号图可知,沿着坡长的剖面方向布设5排土钉（30根，水平方向6列）、4排土钉（24根，前3排长度均为3.5m,第4排长3m,水平方向6列）和3排土钉（21根，长度均为2m，水平方向7列),土钉总长度共计213m。总造价约为9363元。4、AB段边坡2-2剖面支护方案调查计算作用于建筑物上的外力（滑坡推力）确定锚固位置、锚

8、固角确定设计锚固力锚固体设计利用Geostudio初设锚索并分析地震和暴雨工况下的边坡稳定性局部优化锚索长度确定初始张拉力并锁定锚固类型、安全系数、锚固体直径、地层力学性质图13 锚索（杆）设计流程4、AB段边坡2-2剖面支护方案方案二：锚杆支护图14 地震工况下的稳定性系数图15 暴雨工况下的稳定性系数4、AB段边坡2-2剖面支护方案方案二：锚杆支护 2-2剖面设置2排锚杆，每孔所需4C20mm钢筋，总长度9.1m,锚固长度5m,自由段长度3m,张拉段1.1m，水平和竖直间距均为2m ，钻孔直径150mm,锚杆倾角150 ，第一排锚杆距坡顶的竖向距离为3m。由2号图可知整个坡段共设置13个孔

9、，每个孔4根锚杆，取每米锚杆造价50元，该支护锚杆总长473.2m ，总计23660 元。5、CD段边坡2-2剖面支护方案方案一：预应力锚索支护图16 地震工况下的稳定性系数图17 暴雨工况下的稳定性系数5、CD段边坡2-2剖面支护方案方案一：预应力锚索支护 单根锚索总长度13.1m ，该剖面设置6排预应力锚索，每孔4根（束）1715.2mm钢绞线，4根钢绞线截面面积556mm2，外表直径34.6mm,水平和竖向间距均为2.5m,锚索倾角为150，钻孔直径150mm。沿坡段长度方向的两侧锚索离边缘距离均为1m,则整个坡段有132个预应力锚索孔，共528根钢绞线,工程材料成本总价约89819元。

10、5、CD段边坡2-2剖面支护方案方案二：土钉墙支护图18 地震工况下的稳定性系数图19 暴雨工况下的稳定性系数5、CD段边坡2-2剖面支护方案方案二：土钉墙支护 该剖面设置9排土钉，水平和竖直间距均为1.4m, 土钉长度依次为9m、10m、11m、12.5m、12m、12m、10m、10m、8m,14排属于第一级边坡，59排属于第二级边坡，土钉倾角150，土钉为HRB400级钢筋直径32mm，共9根，这一剖面土钉总长度94.5m，钻孔直径150mm。整个坡段的支护方案见4号图，土钉沿着坡段长度方向的两侧锚索离边缘距离为1m和0.6m（间隔布置），则整个坡段有31个这样的剖面，支护方案相同，土钉

11、总长共计2929.5m, 造价约为125201元。6、BC段边坡1-1剖面支护方案方案一：重力式挡土墙和预应力锚索的综合支护图20 地震工况下的稳定性系数图21 暴雨工况下的稳定性系数6、BC段边坡1-1剖面支护方案方案一：重力式挡土墙和预应力锚索的综合支护 挡土墙材料选用C20混凝土，墙高9m，沿水平向隔15m设置一道宽2030mm的伸缩缝；该剖面设预应力锚索4排，水平和竖向间距均为2m,孔径150mm,锚索总长度16m,锚固段10m,自由段5m,张拉段1m,锚固角200，采用每孔3根1715.2mm钢绞线。 BC段边坡长78m,挡土墙墙长60m,预应力锚索共147孔，锚索总长度均为16m，

12、边坡坡度为700，整个坡面的预应力锚索布置见5号图纸，共计441根钢绞线，总长度7056m,材料造价共计约为455032元。6、BC段边坡1-1剖面支护方案根据分析结果（边坡稳定性分析和滑坡推力值）确定桩位拟定桩间距、截面形状和尺寸、埋置深度计算作用在桩上的各力和分布形式，不计桩前抗力确定地基系数，m法计算桩的变形系数或及换算深度h或h，判断刚性桩或弹性桩计算受荷段内力计算，确定滑移面处弯矩和剪力锚固段内力计算（剪力、弯矩、地层侧向抗力等）校核地基强度绘制桩身弯矩图和剪力图，并进行结构设计图22 抗滑桩设计步骤6、BC段边坡1-1剖面支护方案方案二：抗滑桩和预应力锚索的综合支护图23 地震工况

13、下的稳定性系数图24 暴雨工况下的稳定性系数6、BC段边坡1-1剖面支护方案方案二：抗滑桩和预应力锚索的综合支护 抗滑桩的设计计算分为受荷段和嵌固段，采用弹性地基梁法，其基本假定是桩身任一点处岩土的抗力和该点位移成正比。用数学方法求解桩在受荷以后的弹性挠曲微分方程，计算桩身内力和位移。 抗滑桩16m长，C30混凝土，截面为2m3m，间距6m,受荷段配筋总共五种钢筋，受荷段纵向受力钢筋（以表示，14C36150）、嵌固段纵向受力钢筋（以表示、22B36180）、设计箍筋（以表示、2B20200）、构造箍筋（以表示、2C16400）、架立钢筋（以表示、6B20300）、纵向构造钢筋（以表示、14B

14、20400）。该剖面设3排预应力锚索，倾角200，孔径130mm,水平和竖向间距均为2.5m,总长度分别14m、13m、11m，每孔2根17A15.2mm的钢绞线。整个坡段布置一排抗滑桩，共10个，预应力锚索共88孔，锚索总长度2206m。工程材料价格约为449781元。7、造价对比表1 支护方案的简单造价对比 方案方案 边坡边坡 方案一方案一方案二方案二最终选取方案最终选取方案AB段边坡9363元23660元方案一CD段边坡89819元125201元方案一BC段边坡455032元449781元方案一8、支护示意图图25 AB段边坡2-2剖面土钉墙支护示意图8、支护示意图图26 CD段边坡2-

15、2剖面预应力锚索支护示意图8、支护示意图图27 BC段边坡1-1剖面重力式挡土墙和预应力锚索支护示意图9、电算和手算支护方案对比 1、AB段边坡2-2剖面土钉墙支护 数值模拟下的方案为：5排土钉，水平和竖直间距均为1m,前三排土钉长度均为4m ，后两排土钉长为3m ，倾角18.430 ，每孔1C16三级螺纹钢筋，共5根，钻孔直径120mm 。土钉面板由喷射15cm厚的C25混凝土，为永久支护而在表面喷射1cm厚的水泥砂浆，为加强混凝土面层的强度而设置1层A8钢筋网,钢筋网间距200mm。 手算方式设5排土钉，水平和竖直间距均为1m,第1和2排长度为5m、第3和4排土钉长度为4m、第5排长度为3

16、m，倾角180 ，每孔1C16三级螺纹钢筋，钻孔直径90mm ，其余设计相同。 两种计算方式下的支护主要就是土钉长度不同和孔径不同，数值模拟在AB的2-2剖面土钉总长18m,手算的土钉土钉总长21m,相比来说数值模拟的更显经济性。9、电算和手算支护方案对比 2、AB段边坡2-2剖面预应力锚索支护 数值模拟下设置2排锚杆，每孔所需4C20钢筋，总长度9.1m,锚固长度5m,自由段长度3m,张拉段1.1m，水平和竖直间距均为2m ，钻孔直径150mm,锚杆倾角150 。 手算方式设2排锚杆，每孔所需3C20筋，总长度13.5m,锚固长度9m,自由段长度3m,紧固头长度1.5m,钻孔孔径110mm，

17、其余一样。 电算下的钢筋用量比手算少，所需锚杆总长度分别为72.8m和81m，因此数值模拟结合一定的计算得出来的设计方案，更显经济性也能具体得出其稳定性系数。9、电算和手算支护方案对比 3、CD段边坡2-2剖面预应力锚索护 数值模拟下的数值计算下CD段边坡2-2剖面的预应力锚索支护：6排锚索，锚索总长度 ，锚固段长度均为7m，第一排距坡顶2.5m,第四排距坡顶1.5m，每孔4根17A15.2mm钢绞线，4根钢绞线截面面积556mm2 ，水平和竖向间距均为2m,锚索倾角为200，钻孔直径150mm。 手算下CD段边坡2-2剖面的预应力锚索支护大致和数值计算相同，区别就是水平和竖向间距为2.5m,

18、从整个坡段的支护来说，手算下支护工程造价比电算少些。9、电算和手算支护方案对比 4、CD段边坡2-2剖面土钉墙支护 电算下的土钉墙支护：9排土钉，水平和竖直间距均为1.4m, 土钉长度依次为9m、10m、11m、12.5m、12m、12m、10m、10m、8m,14排属于第一级边坡，59排属于第二级边坡，土钉倾角150，土钉为HRB400级钢筋C32，共9根，这一剖面土钉总长度94.5m，钻孔直径150mm。 手算方式下的土钉墙支护：10排土钉，第14排土钉长度分别为9m、10m、11.5m、13m,第510排土钉长度分别为13.5m、12.5m、11.5m、10.5m、9.5m、8m,这一剖

19、面的土钉总长度为109m,第15排属于第一级边坡，610排属于第二级边坡，土钉倾角180，土钉水平和竖直间距均为1.4m,前4排土钉采用HRB335级钢筋B28，后6排土钉采用C32级螺纹钢筋，钻孔直径130mm,其余相同。 数值模拟比手算所需土钉长度小14.5m,CD段边坡较规整，其电算的土钉墙支护造价比手算少。9、电算和手算支护方案对比 5、BC段边坡1-1剖面抗滑桩和预应力锚索支护对比 两种计算方式下的抗滑桩均为16m长，C30混凝土，截面为2m3m，间距6m, 配筋量有些不同，电算所用钢筋量少些。电算3排预应力锚索，倾角200，孔径130mm,水平和竖向间距均为2.5m,总长度分别14

20、m、13m、11m，每孔2根17A15.2mm的钢绞线。 手算设置4排预应力锚索，倾角250，水平和垂直间距均为2m,总长度18m,每孔4根17A15.2mm的钢绞线。 抗滑桩所用混凝土量大致相同，手算方式下的抗滑桩所需钢筋量比电算多，且锚索工程量也比电算多，很明显，手算方式下的支护造价高，因此数值模拟计算的方案更显经济性。施工组织设计施工组织设计第四部分最终支护方案的施工工艺 从造价和施工上对三段边坡分别选择了土钉墙支护、预应力锚索支护、重力式挡土墙和预应力锚索的支护方案。下面简要介绍一下各支护施工方案。 1、AB段土钉墙支护施工工艺 土钉墙支护的工艺流程:清理边坡 搭设脚手架 放线 喷第一

21、层混凝土 人工成孔 放置土钉 注浆 挂网 喷第二层混凝土 养护。 2、CD段边坡预应力锚索支护施工工艺 总体施工流程如下：施工准备 操作平台的安装 测量放线 锚索施工（包含钻孔、清洗、放锚索、灌浆、养护、张拉、封锁锚头）。 3、BC段边坡重力式挡土墙和预应力锚索施工工艺 该边坡支护采用重力式混凝土挡土墙和预应力锚索综合支护方案，流水施工，先进行挡土墙的施工，间隔一段时间进行预应力锚索施工。以下是重力式挡土墙施工流程,锚索施工见CD段边坡。施工准备 测量放线 基槽开挖 地基承载力检测 支模 安设泄水孔 做滤水层 浇筑混凝土 拆模板 养护。结结论和论和总结总结第五部分1、结论 通过上述章节的计算分

22、析，得出以下结论： （1）龙华调压站边坡为土质边坡，滑坡的潜在滑动面为圆弧形或折线形，天然状态下处于稳定和不稳定性状态，在地震和暴雨工况下均处于滑坡状态，因此，应对边坡进行支护加固以达到要求安全系数； （2）对三段边坡先设定初步支护方案，然后均进行地震和暴雨工程下的稳定性计算，地震工况运用拟静力法，暴雨工况取降雨强度为18mm/h进行模拟，时间为48h,从结果看出，稳定性系数达到了要求的安全系数，初步支护方案合理； （3）设计支护方案首先要确定设计荷载，主要是滑坡推力，选取各边坡剖面在两种工况下的最低稳定性系数对应的滑移面作为设计荷载的计算依据，AB、CD、BC边坡的最不利工况为暴雨、暴雨和地震工况，计算出设计荷载； （4）运用数值模拟和手算两种方式进行设计，通过简要的工程量造价计算，最终分别采用土钉墙支护、预应力锚索支护、重力式挡土墙和预应力锚索综合支护方案，并对