边坡支护毕业设计Word版（共70页）

1、 京珠粤境高速公路K153+150300边坡支护设计PAGE 京珠粤境高速公路K153+150300边坡支护设计中文摘要本设计为京珠高速甘塘至翁城段 K153+150K153+300边坡进行稳定性分析和加固设计，并且介绍了稳定性分析的方法，Janbu法和Bishop（毕肖普）条分法。在稳定性分析中，根据地形选择两个典型的剖面，运用slope 5.0软件对该边坡做了相应的分析，每次分析进行全局搜索，搜索出其中最小安全系数对应的滑动面，之后对分析结果进行评价，从而确定出它的最小稳定性安全系数，确定是否进行加固。然后在对它进行加固设计时，综合考虑边坡所处地质条件等多方面因素，最终选用了抗滑桩和锚杆两

2、个不同的加固方案。结合边坡防排水原则，对边坡进行了防排水设计。关键词：边坡；稳定性分析；加固；锚杆；抗滑桩；防排水SLOPE SUPPORT DESIGN OF THE SLOPE AT BEIJING-ZHUHAI EXPRESSWAY FROM K153+150K153+300ABSTRACTThe design is about reinforcement of slope which locates in Bid I section K153+150K153+300 of Gantang to wengcheng along Beijing-Zhuhai expressway. The

3、 contents of the design include the slope stability analysis and design of strengthening governance and stability on the analysis of the way, Janbu Law and Bishop (Bishop) of the Act. The stability analysis, Selected two typical cross-sectionthe use of software slope 5.0 of the slope to do the corre

4、sponding analysis to determine its stability of the minimum safety factor to determine whether reinforcement, overall situation search were performed in order to obtain the sliding surface which with the least safety factor，then evaluation was made to the slope. And then it was reinforced in the des

5、ign, considering slope where geological conditions, and other factors, the final choice of the anti-slide pile retaining wall and anchor two different reinforcement programme. with slope-drainage principles, the slope of the anti-drainage design.Key words: Slope; Stability Analysis; Reinforcement; A

6、nchor; anti-sliding pile; anti-drainage目 录 1 工程地质情况. .11.1 工程地质概况 11.2 勘察的目的和任务 11.3 勘察依据的主要技术标准 11.4 地形地貌 21.5 地层岩性 21.6 地质构造 31.7水文地质 32 路堑边坡稳定性分析及评价.42.1 稳定性分析方法. .42.1.1 条分法.42.1.2 以有限元为代表的数值计算方法.52.2 路堑边坡稳定性计算.62.3 边坡软件slide 5.0介绍.62.4 边坡稳定性分析6 2.4.1 分析过程 6 2.4.2 边坡滑面分析 7 2.4.3 分析结果 8 2.4.4 路堑边

7、坡稳定性分析综述 213 锚索方案设计.23 3.1 锚索方案加固 23 3.1.1 对-1剖面锚索加固 23 3.1.2 对-2剖面锚索加固 244 抗滑桩方案设计 27 4.1 剩余下滑力的计算 27 4.1.1 滑坡推力计算理论 27 4.1.2 不平衡系数法计算下滑力 314.2 抗滑桩加固设计 34 4.2.1 抗滑桩的特点 34 4.2.2 抗滑桩的布设 35 4.2.3 抗滑桩内力计算方法 36 4.2.4 抗滑桩的设计过程 384.3 抗滑桩施工 51 4.3.1 抗滑桩的施工工艺 51 4.3.2 设桩工艺选择 514.3.4 施工中应注意的问题 535 高边坡坡面防护的设计

8、与施工 565.1 概述 565.2 设计方案及材料要求 565.2.1 设计方案 565.2.2 材料要求 565.3 施工方案及技术措施 57 5.3.1 搭设脚 57 5.3.2 坡面手架修整 57 5.3.3 喷射混凝土作业 575.4 质量管理与检测 58 5.4.1 现场质量管理措施 58 5.4.2 质量检测 586 边坡排水工程的设计与施工 596.1 概述596.1.1 滑坡中的水及其对稳定性的影响 596.1.2 边坡排水工程设计的一般原则 606.2 地表排水工程的分类 616.3 地表排水体系设计 61 6.3.1 滑坡体外截水沟设置 62 6.3.2 滑坡体地表排水沟

9、设置 62参考文献.64致谢.65附录 附录A 开题报告 附录B 外文资料翻译 京珠粤境高速公路K153+150300边坡支护设计第 PAGE 66 页 共 65 页1 工程地质概况1.1 工程概况 京珠国道主干线粤境高速公路甘塘至瓮城段I标段的K153+150K153+300底层轻度较低，抗风化能力弱，水理性质差，存在不利边坡稳定的结构面组合，该段的边坡稳定性较差。为治理该边坡，工程地质勘察人员对该地段进行了详细的勘察工作。1.2 勘察的目的及任务 根据工程特点，按岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）、公路工程地质勘查规范（JTJ064-98）、建筑边坡工程技术规范（GB 5033

10、0-2002）的有关规定，确定本次勘察的主要目的及任务要求如下：查明边坡所处区域地形地貌特征及地层岩性，并根据钻探情况对该段岩性具体描述；查明边坡的地质构造，具体包括区域地质构造和边坡地质构造，并查明边坡岩石节理发育程度、节理面、存在的断裂构造；查明可能存在的不良地质作用，并查明其成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，提出政治所需的岩土技术参数及整治方案建议；查明边坡的水文地质条件，设置钻孔对水位进行观测，查明地下水类型及其补给、径流、排泄条件，分析评价地下水变化规律及其对边坡稳定性的影响；提出验算边坡稳定性和设计计算所需的参数； 评价边坡的稳定性，并提出边坡的整治措施和监测方案的建议；提

11、出边坡整治设计、施工注意事项的建议。1.3 勘察依据的主要技术标准 为提供准确的勘察成果资料，满足设计及施工需要，主要依据以下规范、标准进行本次勘察工作：（1）岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）；（2）建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；（3）建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）；（4）土工试验方法标准（CECS22：90）；（4）岩土锚杆（索）技术规程（CECS 22：2005）；1.4 地形地貌 线路总体呈NWSE向，经过处为一低山风化剥蚀斜坡地貌，斜坡标高在135311之间，高差176cm,自然坡角一般在左右。坡面植被发育，杂木、灌木丛生，难以通行。斜

12、坡脚与山区河流I级阶地分解明显，地表水体为北江级分支水系的阳河。该段河流滩浅、平直，在枯水、平水期间对岸边冲刷较弱。1.5 地层岩性根据钻探和地表调查表明，表层覆盖为第四系残、坡积层，基岩为泥盆系上统帽子峰组页岩、页岩夹灰岩、泥灰岩等，另外还有岩浆活动形成的脉岩。地层岩石以层理发育和含泥质、钙质高为其特征。从坡面上看主要分布为第四系残坡积亚粘土夹碎石，强风化页岩呈片状及土状，局部弱风化页岩、泥灰岩间夹强风化炭质页岩及脉岩。下面从钻探情况对该段岩性具体描述：(1)亚粘土：表层主要是亚粘土或碎土石夹亚粘土，一般为黄色或紫红色，含不均匀碎石，碎石一般为15cm，个别达到10cm，成分为页岩风化物。稍

13、湿潮湿，可塑硬塑。该层厚08.4m不等。(2)页岩：页岩依风化程度不同又分为强分化页岩、弱风化页岩和微风化页岩，互层出现，一般为灰绿色或黄褐色： eq oac(,1)、强风化页岩：强风化呈土状及页片状，厚度一般在0.812.4m之间。 eq oac(,2)、弱风化页岩：弱风化呈片块状，厚度一般在0.96.0m之间。 eq oac(,3)、微风化页岩：岩石层面及节理岩呈铁锈色，质较硬，性脆，岩层较完整，岩芯柱节长一般为13cm、35cm、610cm，个别长达20cm，主要在K153+225剖面钻孔中发现。厚度一般在1.011.4m之间。(3)泥灰岩：灰、深灰色，常含方解石脉，质坚硬、性脆、致密，

14、靠山坡上部岩石比较完整，中、下部岩石呈薄片层状，破碎。(4) 炭质页岩：黑褐色，强风化呈片状及土状，含少量碎石，该层分布在微风化页岩或泥灰岩之间，也有些地方该层与强风化页岩互层，或在强风化页岩与泥灰岩之间，在工作区段分布较稳定，厚度一般在0.84.0m之间。(5)脉岩：棕褐色，强风化呈碎石土状，岩石中斜长石及暗色矿物均粘土化。1.6 地质构造（1）区域地质构造 背斜多呈倾伏状及对称的短轴背斜，而向斜则以倒转居多，倾角都在。而NE向断层规模一般较大，长达1040km，倾向不定，但倾角均在以上。由于燕山期花岗岩体的侵入，使得岩体褶皱加剧，地质构造较为复杂。（2）边坡地质构造边坡地质构造为一单斜构造

15、，岩层走向NESEE，倾向，倾角不等，一般在之间，岩层产状沿走向，倾向均变化较大，野外露头可见泥灰岩强烈柔皱现象。与边坡的关系是岩层倾向与坡面大致同向，走向与坡向斜交，夹角一般小于。 边坡内查明有岩浆活动形成的脉岩，呈脉状产出，主要侵入在强、弱风化页岩中，与围岩接触界限清晰。1.7 水文地质 边坡地表浅部的强弱风化带因节理风化成裂隙，在大气降水补给条件下，上部的松散坡积层正好提供了大量的水源，逐步向下渗透，可形成风化裂隙含水带。地下水沿边坡迳流排泄，最终汇入阳河。2 路堑边坡稳定性分析及评价该设计根据京珠国道主干线粤境高速公路甘塘至瓮城段I标段（K153+100K154+200）路堑边坡治理工

16、程地质勘查报告对K153+225段的剖面进行稳定性分析和评价，并根据分析结果对K153+150K153+300处的边坡进行加固。2.1 稳定性分析方法 边坡稳定的分析方法总的来说可分为两大类：即以极限平衡理论为基础的条分法和以弹塑性理论为基础的数值计算方法。2.1.1 条分法条分法以极限平衡理论为基础，由瑞典人彼得森（K.E.Petterson在1916年提出，20世纪3040年代经过费伦纽斯（W.Fellenius）和泰勒（D.W.Taylor）等人的不断改进，直至1954年简布（N.Janbu）提出了普通条分法的基本原理，1955年毕肖普明确了土坡稳定安全系数，使该方法在目前的工程界成为普

17、遍采用的方法。 条分法实际上是一种刚体极限平衡分析方法。基本思路是：假定边坡的岩土体破坏是由于边坡内产生了滑动面，部分坡体沿滑动造成的。滑动面上的坡体服从破坏条件。由假设滑动面已知，通过考虑滑动面形成的歌隔离体的静力平衡，确定沿滑面发生滑动时的破坏荷载，或者说判断滑动面上的话题的稳定状态或稳定程度。该滑动面是认为确定的，其形状可以是平面、圆弧面、对数螺旋面或其他不规则曲面。隔离体可以是一个整体，也可由若干人为分隔的竖向土条组成。由于滑动面是人为假定的，我们只有通过系统地求出一系列滑面发生滑动时的破坏荷载，其中最小的破坏荷载要求的极限荷载与之相应的滑动面就是可能存在的最危险滑动面。2.1.2 以

18、有限元为代表的数值计算方法 有限元法，是将边坡体离散成有限个单元体，或者说，用有限个单体所构成的离散化结构代替原来的连续体结构，通过分析单元体的应力和变形来分析整个边坡的稳定。 有限元法与极限平衡法所不同的是，数值计算是以弹性（塑性）理论为基础，需要首先弄清楚岩土体的本构关系，即应力应变关系，它既要求出单元土的力的平衡，也要考虑单元体的变形协调，同时还要考虑岩土体的破坏准则。由于岩土体应力应变关系是非线性的，它使边坡的数值计算变得十分复杂。数值计算发展到今天，由于计算机的普及和大量应用，复杂而又精细的计算方法已不再是数值计算的障碍，而计算成果的优劣取决于岩土体的主要构造和有关参数的获得情况。2

19、.2 路堑边坡稳定性计算 在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。1955年，毕肖普（A.W.Bishop）明确了土坡稳定安全系数的定义： （2-1）式中：沿整个滑裂面上的平均抗剪强度； 沿整个滑裂面上的平均剪应力； 边坡稳定安全系数。 按照上述边坡稳定性概念，显然，1，土坡稳定；1，土坡失稳；=1，土坡处于临界状态。由于极限平衡分析的计算方法简单易行，因而是目前边坡稳定性最常用的分析方法。因基于不同的假定，又形成了多种计算方法，如瑞典圆弧法、Bishop法、Janbu法等等。这些方法中，因Bishop条分法适用于任意形状的滑裂面，且接近于实际，求得的Fs值较高。所

20、以本次边坡稳定性分析采用简化Bishop条分法。该法采用了假定各土条之间的切向条间力Xi和Xi+1略去不计的方法，即假定条间力的合力为水平力，则：Bishop（毕肖普）条分法计算公式如下： （2-2）式中：-安全系数； ci -第i条块滑动面上的粘聚力； bi-第i条块滑动面的长度； ei- Qi的作用点到圆心的垂直距离； Wi-第i条块的自重；Qi-第i条块的水平作用力。其中 图图2.1 Bishop (毕肖普)条分法分析示意图本设计边坡稳定性分析采用 slide 5.0稳定分析程序，其原理采用极限平衡法，包括瑞典条分法、Bishop法、Janbu法等。能计算考虑孔隙水压力情况下的边坡稳定性

21、, 目前在全国许多大型水电工程中均有应用。2.3 边坡分析软件slide 5.0介绍边坡软件是一个二维边坡的安全系数评估或不稳定的土壤或岩石中圆形或边坡非圆弧滑动面析。的概率稳定验算程序。边坡软件是非常简单易用的，且可以创建复杂的模型并能迅速简单的分外部负载、地下水和支持，都可以运用在各种不同的方式。边坡软件分析了使用垂直滑片表面的稳定极限平衡方法（如毕肖普，简布，斯宾塞等）。可以对单独滑动面进行分析，或用搜索方法查找给定斜坡上的临界滑动面。2.4 边坡稳定性分析2.4.1 分析过程 对于选定的剖面，进行多次可能的滑动面搜索。每次搜索一般分析30个可能的滑动面，每个滑动面的圆心在指定的范围内选

22、取，求得最小的安全系数对应的滑动面。根据公路路基设计规范有关边坡处理条文的规定，如果以上搜索分析所得最小安全系数均大于1.25，则认为这一剖面是稳定的，终止搜索。如果搜索分析所得最小安全系数有小于1.25的，则认为这一剖面是不稳定的，改变可能滑动面出口及入口继续进行搜索，以确认安全系数小于1.25的区域。2.4.2 边坡滑面分析2.4.2.1 设计依据(1)、公路路基设计规范（JTJ013-95）；(2)、京珠国道主干线粤境高速公路甘塘至瓮城段I标段（K153+100K154+200）路堑边坡治理工程地质勘查报告(3)、京珠国道K153+150K153+300段岩土主要物理力学指标建议值。如表

23、2-1、表2-2所示。表2-1 岩土的主要物理力学性质指标剖面图野外定名/)C(kpa)K153+225I亚粘土1.6741.2653.35995.609强风化炭质页岩1.8331.4703.37111.951强风化页岩1.8511.5424.35274.695 表2-2 岩石的只要物理力学性质指标剖面图野外定名干容重抗剪强度弹性模量（Mpa）抗压强度(Mpa)凝聚力(Mpa)内摩擦角K153+225微风化页岩26.452.024.626.92.4.2.2 岩土主要物理力学指标建议值对室内外实验结果及参数分析结果的综合分析，提出路堑边坡稳定性分析及加固设计用岩土主要物理力学指标见表2-3 表2

24、-3 岩土主要物理力学指标建议值地层容重（KN/m3）凝聚力C（Kpa）摩擦角（。）表层土19.1015.020.0强风化炭质页岩18.1624.020.0强风化页岩19.8030.020.0微风化页岩20.00135.035.02.4.2.3 路堑边坡整治分类与设计安全系数根据公路路基设计规范（JTJ013-95）和该段工程地质调查报告情况，路堑边坡设计安全系数为1.25，即对于稳定性小于1.25的边坡，要求整治后安全系数达到1.25。由于岩土工程的不确定性，当发现有与设计中使用的地质资料不符时，要进行动态设计。2.4.3 分析结果首先我们对K153+225段的I-1剖面进行分析，利用sli

25、de 5.0软件对边坡滑面从左向右搜索可能出现滑动的坡段，搜索次数为30次，并从中找到安全系数最小的坡面，对此坡面进行分析并加固（先对剖面自动搜索再调整搜索面）。图2.4.1 I-1剖面自动搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 图2.4.2 I-1剖面第1次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.046图2.4.3 I-1剖面第6次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.048图2.4.4 I-1剖面第11次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.048图2.4.5 I-1剖面第16次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.048图2.4.6 I-1剖面第21次

26、搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.045图2.4.7 I-1剖面第26次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.046图2.4.8 I-1剖面第29次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.046图2.4.9 I-1剖面第30次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.090图2.4.10 I-1剖面第10次搜索显示可能存在的滑移面示意图图2.4.11 I-1剖面第20次搜索显示可能存在的滑移面示意图表2-3 I-1剖面可能滑动面搜索结果表搜索剖面次数编号边坡位置搜索最小安全系数稳定状况1从坡顶往坡脚处搜索1.046不稳定21.045不稳定31.047不稳定

27、41.045不稳定51.047不稳定61.048不稳定71.049不稳定81.045不稳定91.046不稳定101.047不稳定111.048不稳定121.049不稳定131.048不稳定141.047不稳定151.046不稳定161.048不稳定171.047不稳定181.048不稳定191.045不稳定201.045不稳定211.045不稳定221.047不稳定231.044不稳定241.044不稳定251.045不稳定261.046不稳定271.045不稳定281.044不稳定291.046不稳定301.090不稳定利用slide 5.0软件对-1剖面进行分析， 通过数据列表可以看出，对

28、于-1剖面在30次搜索结果中，安全系数Fs均小于1.25，是不稳定的边坡，必须对边坡进行加固。下面对K153+190 -2剖面进行分析，利用slide 5.0软件对边坡滑面从左向右搜索可能出现滑动的坡段，搜索次数为30次。并从中找到安全系数最小的坡面，对此坡面进行分析并加固。图2.5.1 -2剖面自动搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图图2.5.2 -2剖面第1次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.046图2.5.3 -2剖面第3次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.044图2.5.4 -2剖面第7次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.045图2.5.5 -

29、2剖面第13次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.045图2.5.6 -2剖面第18次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.047图2.5.7 -2剖面第25次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.046图2.5.8 -2剖面第30次搜索最小安全系数所对应的滑移面示意图 Fs=1.046图2.5.9 -2剖面第10次搜索显示可能存在的滑移面示意图图2.5.10 -2剖面第20次搜索显示可能存在的滑移面示意图表2-4 -2剖面可能滑动面搜索结果表搜索剖面次数编号边坡位置搜索最小安全系数稳定状况1从坡顶往坡脚处搜索1.046不稳定21.045不稳定31.044不稳定

30、41.045不稳定51.046不稳定61.047不稳定71.045不稳定81.046不稳定91.048不稳定101.046不稳定111.045不稳定121.046不稳定131.045不稳定141.044不稳定151.045不稳定161.046不稳定171.047不稳定181.046不稳定191.047不稳定201.045不稳定211.046不稳定221.045不稳定231.045不稳定241.046不稳定251.046不稳定261.047不稳定271.045不稳定281.046不稳定291.045不稳定301.046不稳定利用slide 5.0软件对-2剖面进行分析， 通过数据列表可以看出，对

31、于-2剖面在30次搜索结果中，安全系数Fs均小于1.25，是不稳定的边坡，需要对边坡进行加固。且其长年暴露在自然环境中，承受着诸如风吹、雨淋、水流冲刷等各种自然条件的影响，边坡更容易破坏。2.4.4 路堑边坡稳定性分析综述：Bishop方法1.006由经验得对于边坡稳定性不利的因素有：（1）K153+150K153+300区段岩性从K153+225剖面看，这套地层强度较低，抗风化能力弱，水理性质差；（2）岩层倾向与坡面大致同向，走向与坡向斜交，夹角一般小于45（3）边坡岩石节理极其发育，节理面平直稳定，具扭性特征，节理纵横变切岩石，致使岩石呈碎裂结构体特征。（4）边坡内查明有岩浆活动形成的脉岩

32、，呈脉状产出，主要侵入在强、弱风化页岩中。（5）该段地层在构造运动作用下，节理裂隙极发育，将岩石切割成碎裂或散裂状，并存在不利边坡稳定的结构面组合，该段边坡稳定性较差。3 锚索方案设计在设计之前，首先了解了关于边坡支护的各种方案，从中分析各种方案的优缺点，根据本工程实际边坡支护的发展现状初步选取一种支护方案，本设计所选取的方案为锚索支护。本设计方案拟采用锚索加固，运用slide 5.0边坡软件对边坡电算加固，根据设计段内的两个剖面的稳定性分析情况，用锚索对滑动面处加固，加固具体方案如下：3.1 锚索方案加固3.1.1 对-1剖面锚索加固对I-1剖面的滑动面的锚索加固从滑动面的坡顶往坡底加固，从

33、位置为（54.477，154，477）开始加长为10m、与水平面夹角为-45。外间距为1m、锚索力为100N、锚索间距为3m的两根锚索。从位置（50.329，150.329）开始加长为7m、与水平面夹角为-45。外间距为1m、锚索力为100N、锚索间距为3m的两根锚索。从位置（46.604，146.604）开始加长为5m、与水平面夹角为、外间距为1m、锚索力为100N 、锚索间距为3m的两根锚索。具体加固后的稳定性分析如下图：3.1.1 剖面I-1简布法 锚索加固后最小安全系数Fs=1.352（到达安全系数要求）3.1.2 剖面I-1毕肖普法 锚索加固后最小安全系数Fs=1.627（到达安全系

34、数要求）3.1.2 对-2剖面锚索加固对-2剖面的滑动面的锚索加固从滑动面的坡顶往坡底加固，从位置为（54.284，154，284）开始加长为9m、与水平面夹角为-45。外间距为1m、锚索力为100N、锚索间距为3m的两根锚索。从位置（50.462，150.462）开始加长为7m、与水平面夹角为-45。外间距为1m、锚索力为100N、锚索间距为3m的两根锚索。从位置（46.726，146.726）开始加长为5m、与水平面夹角为、外间距为1m、锚索力为100N 、锚索间距为3m的两根锚索。具体加固后的稳定性分析如下图：3.1.3 剖面-2 简布法 锚索加固后最小安全系数Fs=1.309（到达安全

35、系数要求）3.1.4 剖面-2 毕肖普法 锚索加固后最小安全系数Fs=1.626（到达安全系数要求） 通过锚索加固后用slide 5.0 软件分析所得的滑移面的示意图，可以得到锚索加固后边坡稳定性的分析结果，总结如下表3-1：3-1 剖面安全最小安全系数表剖面编号简布法最小安全系数毕肖普法最小安全系数加固后的稳定状况I-11.3521.627稳定-21.3091.626稳定通过上表可以看出经过锚杆加固后边坡稳定性得到大大提升，达到二级边坡的设计要求。4 抗滑桩方案设计根据本工程实际边坡支护的发展现状初步选取一种支护方案，对比第三章中用电算锚索加固，本设计所选取的方案为抗滑桩加固边坡，且计算部分

36、用手算。根据设计段内的两个剖面的稳定性分析情况，用抗滑桩对滑动面处加固。首先对边坡进行剩余下滑力的计算，根据下滑力进一步确定抗滑桩的计算，具体如下：4.1 剩余下滑力的计算确定了潜在滑面后，作用在支挡结构上的荷载就是松弛区沿潜在滑面所产生的滑坡推力。对于滑坡推力的计算，当前国内外普遍采用的做法是利用极限平衡理论计算每米宽滑面的推力，同时假设断面两侧为内力而不计算侧向阻力。目前按滑移面形状大致可归纳为单一滑面、圆弧滑动面、折线形滑面三种类型。下面简单介绍滑坡推力的现有计算方法。4.1.1 滑坡推力计算理论4.1.1.1 滑面为单一平面或可简化成单一平面者图4.1 滑面为单一平面的滑坡如图4-1，

37、对一般散体结构或破碎结构状的坡体，或顺层岩坡的坡体，开挖后容易出现这种滑面。由于土中粘聚力c较小，计算时可忽略c值，而用滑面上的综合内摩擦角值。滑体ABC产生的推力为 （4-1-1）W滑体ABC的自重力；K设计所需的安全系数4.1.1.2 滑面为一圆弧或可简化成圆弧者 （a） (b)（a）具有反倾部分的圆弧滑动面 （b）无反倾部分的圆弧滑动面图4.2具有圆弧形滑面的滑坡如图4.2，这种滑面通常产生于有粘性土及含有粘性土较多的堆积土组成的坡体地段。一般具有两种类型，一是如图4.2（a），滑动圆弧的圆心在斜坡之间，则在垂线以外的滑体对滑带而言，滑带反倾的全部力为抗滑力R部分，在垂线以内则有下滑力T

38、部分。另外一种如图4.2（b）,滑动圆弧的圆心在斜坡之外，无反倾部分的圆弧滑面，没有相应的抗滑力R部分。为此滑坡推力的计算式为 （4-1-2）-作用于滑面上法向力之和；-作用于滑面上滑动力之和；-反倾抗滑部分的阻滑力之和；-沿滑面各段单位粘结力c与滑面长l乘积的阻力之和；-滑面岩体的内摩擦角；K设计所需安全系数4.1.1.3 滑面由许多平面呈折线形连接而成或简化成折线形图4.3 滑面呈折线形滑坡如图4.3，可将滑面划分为许多段，一般每一折线为一段，在滑面为曲线时则按等间距分段，以每段曲线之弦代表该滑面的倾角。每米长为l,与水平之交角为，各段的重力为W，各段滑面岩土的抗剪强度为c、，为此，该滑坡

39、作用于A点的设计计算推力E为 （4-1-3）式中K为设计所需的安全系数。对于滑带反倾、无下滑力的纯阻滑段，其W为负值，不需乘K。4.1.1.4 传递系数法计算滑坡推力对于由一些倾角较缓、相互间变化不大的折线段组成的滑面，其滑坡推力的计算可采用计算方便的传递系数法，又称为不平衡推力传递法。该方法是我国铁路与工民建等部门在进行边坡稳定检验中经常用的方法。传递系数法假定：(1)滑坡体不可压缩并做整体下滑，不考虑条块之间挤压变形；(2)条块之间只传递推力不传递拉力，不出现条块之间的拉裂；(3)块间作用力（即推力）以集中力表示，它的作用线平行于前一块的滑面方向，作用在分界面的中点；(4)垂直滑坡主轴取单

40、位长度（一般为1.0m）宽的岩土体做计算的基本断面，不考虑条块两侧的摩擦力。(a)(b)（a）坡体分块图 (b)第i块单元的受力图图4.4 传递系数法图示由图4.4可知，取第i条块为分离体，将各力分解在该条块滑面的方向上，可得到下列方程： （4-1-4） 由上式可得出第i条块的剩余下滑力，即 （4-1-5）以上各式中：Ei-第i段滑体沿滑面的剩余下滑力，kN/m；Ei-1-第i-1段滑体沿滑面的剩余下滑力，kN/m；Wi第i块滑体的重量；i第i段滑体的推力传递系数； （4-1-6）i第i块滑体内摩擦角；ci第i块滑体的粘聚力；li第i块滑体沿滑面的长度；i第i块所在折线段滑面的倾角（）；i-1

41、第(i-1)块所在折线段滑面的倾角（）；计算时从上往下逐块进行。按式（3-2-6）计算得到的推力可以判断滑坡体的稳定性。如果最后一块的En为正值，说明滑坡是不稳定的；如果计算过程中某一块的Ei为负值或为零，则说明本块以上岩土体已稳定。实际工程中计算滑坡的稳定性还要考虑一定的安全储备，选用的安全系数Ks应大于1.0.在推力计算中如何考虑安全系数目前认识还不一致，一般采用加大自重下滑力来计算，即 （4-1-7）式中Ks安全系数，一般取为1.051.25，计算方法同前。4.1.2 不平衡系数法计算下滑力 剩余滑坡推力计算采用不平衡推力法亦称传递系数法或者剩余推力法，他是我国工程技术人员创造的一种实用

42、滑坡稳定分析方法，由于该法计算简单，并且能够为滑坡治理提供设计推力，因此在水利部门、铁路部门得到了广泛应用，在国家规范和行业规范中都将其列为推荐方法在使用。采用不平衡推力传递系数法计算，其公式： （4-1-8）式中： （4-1-9）计算中Q值和值为零，计算公式可简化为： （4-1-10）求下滑推力（=1.25 ）表4-1 I-1剖面滑坡在FS=1.25的情况下滑力计算（ ）土条编号）165.611.8011.6110.5727.004.790.360-12.410260.501.5132.5128.3022.6516.010.360.9705.569356.111.3349.6441.2119

43、.9527.680.360.97022.682452.171.2164.2550.7518.1539.410.360.97546.890548.571.1275.3556.4916.8049.860.360.97874.409645.201.0577.1254.7215.7554.340.360.98099.231742.031.0076.6351.3115.0056.920.360.981120.158839.000.9675.1147.2714.4058.370.360.983136.855936.110.9272.6942.8413.8058.730.360.983149.3521033

44、.310.8969.4638.1513.3558.050.360.984157.6221130.600.8665.5133.3512.9056.390.360.985161.9221227.970.8460.8928.5612.6053.780.360.985162.4421325.400.8255.6623.8712.3050.280.360.986159.5981422.880.8149.8519.3812.1545.930.360.986153.7531520.410.7943.5115.1711.8540.780.360.986145.5581617.980.7836.6511.311

45、1.7034.860.360.987135.4851715.580.7729.307.8711.5528.220.360.987124.1801813.210.7621.480.1711.4020.910.360.987107.5801910.860.7613.200.1411.4012.960.360.98793.476208.530.754.470.1111.2511.130.360.98780.187表4-2 -2剖面滑坡在FS=1.25情况下滑力计算（ ）土条编号）165.331.7611.1810.1626.404.670.360-12.305260.441.4931.4227.33

46、22.3515.500.360.9724.985356.201.3245.1537.5219.8025.120.360.97619.289452.401.2062.5049.5218.0038.130.360.97942.960548.911.1671.1153.5917.4046.740.360.98168.258645.641.0572.0651.5215.7550.380.360.98391.344742.561.0071.7648.5315.0052.860.360.984111.007839.620.9570.4544.9214.2554.270.360.985127.025936.

47、800.9268.2740.8913.8054.670.360.985139.0921034.080.8965.3236.6013.3554.100.360.985147.2941131.450.8661.6632.1712.9052.600.360.986151.8161228.890.8457.3627.7112.6050.220.360.986152.8191326.390.8252.4723.3212.3047.000.360.986150.6451423.950.8047.0319.0912.0042.980.360.987145.7231521.550.7941.0715.0911

48、.8538.200.360.987138.4081619.190.7834.6111.3811.7032.690.360.987129.2201716.860.7727.688.0311.5526.490.360.987118.7371814.560.7620.305.1011.4019.650.360.988107.5731912.280.7512.482.6511.2512.190.360.98896.3862010.030.744.230.7411.104.170.360.98885.863通过上述K153+225处的I-1剖面和K153+190处的I-2剖面滑坡剩余下滑力的计算，I-1

49、剖面的最终下滑力大小为80.187KN，方向与水平方向的夹角为8.53。，I-2剖面最终下滑力大小为85.863KN,方向与水平方向的夹角为10.03。，可知两处剖面的下滑力都大于零，所以需要对边坡进行加固。 4.2 抗滑桩加固设计抗滑桩是我国铁道部门20世纪60年代开发、研究的一种抗滑加固（支挡）工程结构，后来在各个行业得到广泛的应用，是治理大中型滑坡最主要的加固（支挡）工程结构。对于高边坡加固工程来说，依据“分层开挖、分层稳定、坡脚预加固”原则，抗滑桩与钢筋混凝土挡板、桩间挡墙、土钉墙等结构结合，组成复合结构，大量使用在路堑边坡的坡脚预加固工程中。4.2.1 抗滑桩的特点4.2.1.1 作

50、用机理作用于桩体上的滑坡推力，一部分由桩体传至桩前滑体，由桩前滑动面向上的抗滑力平衡；另一部分由桩体传至滑动面以下岩体中，因而桩前滑坡推力减小，滑体稳定性提高。即利用埋于滑床中的桩将滑体中来平衡的滑坡推力借桩传递而下作用于桩周的岩土上。4.2.1.2 优点抗滑桩能迅速、安全、经济地解决一些比较困难的工程，因此发展较快。它的优点有：（1）抗滑能力大。在滑坡推力大，滑动面深的情况下，较其他抗滑工程经济、有效。（2）桩位灵活，可以在滑坡中最有利于抗滑的部位，单独使用，也能与其他建筑物配合使用。分排设置时，可将巨大的滑体切割成若干分散的单元体，对滑坡起到分而治之的功效。（3）抗滑桩可以根据弯距沿桩长变

51、化合理布设钢筋，因此较打入的管桩经济。（4）施工方便，设备简单，具有工程速度快，施工质量好，比较安全等优点。施工时可以间隔开挖，不至于引起滑坡条件的恶化，因此对整治通车路线上的滑坡和处在缓慢滑动阶段特别有效。（5）开挖桩孔能校对地质情况，检验和修改原有的设计，使其符合实际。4.2.1.3 缺点抗滑桩是大悬臂受力，主要靠滑动面以下的的桩身所受的地基反力来平衡滑坡推力，受力机制不合理，需要的桩长截面大，材料消耗多，工程造价高。4.2.1.4 适用性抗滑桩适用于裂隙不太发育、完整性较好的缓倾斜中厚岩体、滑动面较单一倾角较小的滑坡，同时要求有一个明显的滑动面，滑面以下为完整的基岩(或密实的基础)能提供

52、足够的抗力。不适用于软塑体滑坡。4.2.2 抗滑桩的布设4.2.2.1 抗滑桩的平面布设对滑坡治理工程，抗滑桩原则布置在滑体的下部，即在滑动面平缓、滑体厚度较小、锚固段地质条件较好的地方，同时也要考虑到施工的方便。对于地质条件简单的中小型滑坡，一般在滑体前缘布设一排抗滑桩，桩排方向应与滑体垂直或接近垂直。对于轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡，可考虑将抗滑桩布置成两排或多排，进行分级处治，分级承担滑坡推力；也可以考虑在滑坡地带集中布置23排、平面上呈品字形或梅花形的抗滑桩或抗滑排架。4.2.2.2 抗滑桩的间距抗滑桩的间距受滑坡推力大小、桩型和断面尺寸、桩的长度和锚固深度、锚固段地层强度、滑坡

53、体的密实度和强度、施工条件等诸多因素的影响，目前尚无较成熟的计算方法。合适的桩间距应该使桩间滑体具有足够的稳定性，在下滑力作用下不致从桩间挤出。可按在能形成土拱的条件下，两桩间土体与两侧被桩所阻止滑动的土体的摩阻力不少于桩所承受的滑坡推力来估计。桩间距宜为610m。对于较潮湿的滑体和较小截面的桩，也可布置为两排。一般上下排的间距为桩截面宽度的23倍。4.2.2.3 桩的锚固深度桩埋入滑面以下稳定地层内的适宜锚固深度，与该底层的强度、桩所能承受的滑坡推力、桩的刚度以及如何考虑滑面以上桩前抗力等有关。原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度、桩基底的压应力不

54、得大于地基的容许承载力来确定。锚固深度是抗滑桩发挥抵抗滑体推力的赖以生存的前提和条件，锚固深度不足，抗滑桩不足以抵抗滑体推力，容易引起桩的失效。但是锚固过深则又造成工程浪费，并增加了施工难度。可采取缩小桩间距，减小每根桩所承受的滑坡推力，或增加桩的相对刚度等措施来适当减小锚固深度。4.2.3 抗滑桩内力计算方法悬臂桩简化法在防治滑坡工程实践中常采用。其要点是，滑动面以上（受荷段）桩的计算与悬臂桩法完全一样。不同的是，简化了滑动面以下（锚固段）的计算：采用地层的侧壁容许应力作为控制值，求出桩的最小锚固深度后，再根据桩的侧壁应力图来计算桩的内力。方法分析直观，计算简便。4.2.3.1 基本假设（1

55、）同地层相比较，假定桩为刚性桩；（2）忽略桩与周围岩土间的摩擦力、黏结力；（3）锚固段地层的侧壁应力呈直线变化，其中：滑动面和桩底地层的侧壁应力发挥一致，并等于侧壁容许应力；滑动面以下一定深度范围内的侧壁应力假定相同，并设此等压段内的应力之和等于受荷段荷载。4.2.3.2 基本公式(1)荷载按矩形分布时如图4.5 简化法计算简图如图4.5所示： （4-2-1）当、h1、均已知，则由（4-2-1）可以算出、，即可得到桩侧地层应力及桩的内力。若另=锚固段地层的侧壁容许应力，将（4-2-1）变形得 （4-2-1）则桩的最小锚固深度 （4-2-3）以上式中：-荷载，即每根桩承受的滑坡推力与抗滑力之差（

56、kN）； -桩的受荷段长度（m）； -锚固段地层达区的厚度（m）； -锚固段地层弹性区厚度（m）； -桩的计算宽度（m） 、荷载按三角形分布这种情况，只需将前种情况荷载的作用点至滑动面的距离改为，同样可以导出桩的最小锚固深度： （4-2-4）4.2.4 抗滑桩的设计过程4.2.4.1 对-1剖面段抗滑桩的内力计算本设计采用悬臂桩简化法。该法在防治滑坡工程实践中常采用。其要点是，滑动面以上（受荷段）桩的计算与悬臂桩法完全一样。不同的是，简化了滑动面以下（锚固段）的计算：采用地层的侧壁容许应力作为控制值，求出桩的最小锚固深度后，再根据桩的侧壁应力图来计算桩的内力。(1)设计资料：由边坡工程地质勘查

57、报告知，滑体为亚粘土， =19.10kN/m3, =20, 滑动面以下为微风化页岩、强风化炭质页岩、微风化页岩。抗滑桩设在条块10处位置，桩前后滑体厚度基本相同，受荷段长度h1=6.0 m。滑坡推力En=157.622kN/m，桩前土体剩余抗滑力为En，=77.435kN/m，侧壁容许抗压强度为=1700kN/m2。(2)抗滑桩的设计：根据滑坡体的位置和形状，抗滑桩设计为悬臂式桩板结构，初拟抗滑桩桩身尺寸为bh=1000mm1500mm，桩之间的距离(中一中)S=6m。桩截面面积：F=bh=11.5=1.5m2；受荷段桩长：h1=6.0 m；桩的计算宽度：BP=b+l=2m；(3)外力计算：每

58、根桩的滑坡推力：ETEnL157.6226945.7kN桩前被动土压力：Ep=1h12tan2(45+)=19.16.02tan2(45+)=701.2kN/m因为En En， 故采用剩余抗滑力作为桩前地层抗力。每根桩的剩余抗滑力：EREn，L77.4356464.6kN每根桩承受的滑坡推力与抗滑力之差：ET，ET- ER945.7-464.6481kN。(4)锚固深度计算：荷载按三角形分布计算： = 1.45取 (5)、桩侧应力计算：将上述已知值代入下面几个式子： （a）481（3+ +）-2（）-20 （b）=4 （c）以（a）式、（c）式中入（b）式，整理后得：解得=0.63将值代入式（

59、c），得： 4-0.63=3.37m将值代入式（a）得： 381.7 kN/m2(6)、锚固段桩身内力计算详见表4-3，计算结果示于图4.6和4.7图4.6 桩身的应力和的矩示意图图4.7 桩身底部的形状及剪力示意图表4-3桩身剪力和弯矩计算表深度(m)剪力（kN）弯矩(kNm)080.26=4814813 =14430.630481-381.70.6320481（3+0.63）-381.720.63=15952.000-2（381.7+71.4）1.37= -621481（3+2）-2381.70.63（+1.37）-271.41.371.37-2（381.7-71.4）1.371.37=

60、9382.315-2381.71.685= -643481（3+2.315）-2381.70.63（2.315-0.315）-2381.71.6851.685=8723.000-643+155.20.685=-590481（3+3）-2381.70.63（3-0.315）-2381.71.685（1.685+0.685）+2155.20.6850.685=4564.00000由以上表中桩的内力计算结果知： =643 kN；=1595 kNm在此设计中采用的有关系数：按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）的规定，建筑结构的安全等级采用二级，结构的重要性系数0=1.0，永久荷载分向系数采用