滑坡灾害防治工程设计二

滑坡灾害防治工程设计提纲一、滑坡灾害防治工程设计概论二、滑坡稳定性及推力计算三、挡土墙设计与计算滑坡灾害防治基本程序滑坡防治方案设计滑坡防治工程施工滑坡防治竣工验收工程治理搬迁避让监测预警防治方案可行性研究防治方案初步设计防治方案施工图设计6.1绪论滑坡工程地质勘(调)查工程地质条件+人文因素工程地质条件稳定性评价及推力计算治理工程方案分项设计治理工程方案工程投资估(概、预）算施工组织设计治理工程的效益分析设计步骤及设计报告主要内容

复杂形态和结构的斜坡稳定性分析一般都采用极限平衡条分法。6.2滑坡稳定性及推力计算

(1)极限平衡假设：当坡体的强度指标降低Fs倍以后，坡体内存在一达到极限平衡状态的滑面，滑体处于临界失稳状态。其中，Fs为坡体的稳定性系数。(2)条块刚性假设：对滑体进行剖分后，各条块为刚性块体，只发生整体运动而不产生条块内部的变形。6.2.1极限平衡条分法的基本假设：6.2.2极限平衡方程的求解

对于有n个条块的滑体来说，在极限平衡状态下，滑体的未知量有：(1)稳定性系数Fs，1个；(2)条块底面(滑面)上的法向力Ni，切向力Si及合力作用点，共3n个；(3)条分面上的法向力Ei，切向力Ti及合力作用点，共3n-3个；因此，整个滑体就有6n-2个未知量。

而对于每一个条块而言，可以建立的方程有4个，其中三个为平衡方程：另一个为在滑面上满足摩尔–––库仑准则的破坏方程(极限平衡方程)：4n已知量：4n个未知量：6n-2个

2n-2个？

这是一个超静定问题，求解此方程组有两条途径：(1)增加方程数：引入变形协调条件；(2)减少变量数：通过对多余变量或相互之间的关系进行假定。极限平衡法常采用第二种方法求解，并且一致假定：当条块宽度足够小时，底滑面合力作用点位于底滑面中心，这就减少了n个未知量。目前的极限平衡各种算法的不同之处也就在于对其余n-2个变量的处理上。极限平衡条分法对多余变量的简化假定瑞典条分法条块间无作用力斯宾塞法条块间只有水平作用力简化毕肖普法条块间水平(E)与垂直(T)作用力之比为常数江布法假定了条间作用力作用点的位置传递系数法假定了条间作用力的方向萨尔玛法假定条间也满足极限平衡条件，可以任意条分分块极限平衡法假定条间也满足极限平衡条件，但需垂直条分摩根斯坦––普赖斯法条间切向力(T)和法向力(E)之比与水平方向坐标之间存在一函数关系:T/E=Kf(x)常见条分法及其相应的假定1）选择合适的计算算剖面：选用位于滑坡坡主滑带上、方方向与滑坡的主主滑方向一致，，能集中反映滑滑坡变形破坏的的剖面为计算和和设计剖面(一般不少于3个个)。2）选择合适的计算算方法：从理论上讲，，上述所有方法法都可用于任何何滑坡(斜坡)的稳定性计算算，当然假定条条件与实际情况况越接近越好。。勘察规范要求：圆弧型滑面用一一般条分；折线线一般采用传递递系数法。6.2.3斜坡稳定性计算算方法选择3）没有明确存在在滑面的边坡或或滑坡，要用搜索法找出最危险滑面面，并据此求稳稳定性系数。4）圆弧形滑面面只适用于均质质土坡，古滑坡坡应根据勘探结结果确定滑面形形态，岩质边坡坡应主要根据结结构面的展布情情况确定滑面。。附注：(1)求得的稳定性系系数要与坡体的的变形特点和定定量评价相一致致。(2)影响滑坡稳定性性系数大小的主主要因素是：坡坡体的参数、地地下水(降雨、、库水位)、地地震。6.2.4常见斜坡稳定性性计算手段手工计算采用计算机软件件计算I:北京理正软件；；II:SlopeCAD(平面问题)III：SASW(空间问题)IV:其它(AutoCAD、GIS)手工计算参照《岩土工程勘察规规范》，斜坡稳定性计计算公式(传递系数法)为：Fs:稳定系数；θi:第i条块滑动面与水水平面的夹角(度)；Ｒi:作用于第i条块的抗滑力(KN/m);Ni:第i条块滑动面的法法向分力(KN/m);Ti:作用于第i条块滑动面上的的滑动分力(KN/m),与滑动方向相反反时取负值；第i条块的剩余下滑滑力传至i+1条块时的传递系系数斜坡平面问题空间问题土质斜坡顺层斜坡松散堆积………楔形块体SASWSlopeCAD计算机计算几何模型地质模型稳定性分析治理方案设计操作步骤工具箱箱数据图形图形图形数据SlopeCAD的操作步骤工具具箱几何模型的建立立作图工具箱SlopeCAD的作图工具箱几何模型地质模型识别文本滑动面水位线地层坡面添加条块删除条块抗滑桩锚杆加筋挡墙挡土墙点移动插入点属性识别稳定性分析结构识别SlopeCAD的识别工具箱地质模型稳定性分析治理方案设计参照《建筑地基基础设设计规范》，滑坡推力计算算公式为：6.2.5滑坡推力计算Ｆn,Fn-1:第n块、第n-1块滑体的剩余下下滑力(KN/m)；传递系数滑坡推力安全系系数，又称设计计安全系数(安全储备)第n块推力第n-1块推力说明：第i块的滑坡推力实实际上是指第i条块对其下一条条块(第i+1条块)的推力；整个滑体的推力力一般是指滑体体最后一个条块块的推力大小。。当坡体处于极限限平衡状态时，，滑体的总体推推力从理论上讲讲应为零。设计滑坡推力是是指取稳定系数数为设计安全系数时计算出的滑坡坡推力。①当滑体具有多层滑面时，应分别计算算各滑动面的滑滑坡推力，取最最大的推力作为为设计控制值，，并使每层滑坡坡均满足稳定要要求；②当滑面形状不规规则，局部凸起起面使滑体较薄薄时，宜考虑从从凸起部位剪出出的可能性，可可进行分段计算；6.2.6滑坡推力计算时时的注意事项③在计算条块划分时，不宜将最下下部条块分得太太小，以致使计计算结果不能客客观地反映滑坡坡的整体稳定状状态。④当滑体前部部较缓，或出现现反倾段时，下下滑力可能出现现负值，此时应应视滑坡为稳定定状态。⑤滑坡推力力是可以通过结结构物分担和向向下传递的。⑥如果滑坡的的稳定性系数大大于设计安全系系数，应视为坡坡体稳定，不能能再作推力计算算。该剖面计算得得到的稳定性性系数为1.28,但若取1.25的设计安全系系数，则不必必进行推力计计算。否则可可能会出现意意想不到的结结果。坡体的的剩余下滑力力达10000KN／m？？？。滑坡防治工程程的稳定性设设计安全系数数可按《滑坡防治工程程设计与施工工技术规范》选取，或按《建筑边坡工程程技术规范（（GB50330-2002）》选取。滑坡防治工程程设计安全系系数推荐表注：（1）工况Ⅰ——自重；（2）工况Ⅱ——自重+地下水；（3）工况Ⅲ——自重+暴雨+地下水；（4）工况Ⅳ——自重+地震+地下水。6.2.6设计安全系数数的取值稳定性系数计计算式的注意意事项：(1)关于于对暴雨情况况的考虑6.2.7稳定性系数计计算时的注意意事项正常水位1/3条间高水位全饱水2/3条间高水位第i条块PwiPwi-1UiFfiFsi两种计算孔隙隙水压力的方方法：水土合算(计计算条块边界界水压力)：水土分算(计计算条块体力力)：(2)关于于对库水位升升降情况的考考虑y隔水层(a)水位上升浸润润线(2)关于于对库水位升升降情况的考考虑隔水层(b)水位下降浸润润线影响系数浮容重饱和容重天然容重浮容重饱和容重天然容重水位上升对滑滑坡体稳定性性的影响悬浮减载效应应(孔隙水压压力效应)水位下降对滑滑坡体稳定性性的影响浮容重饱和容重天然容重浮容重饱和容重天然容重地下水加载+渗透压力效效应(3)关于于对地震因素素的考虑P—作用于滑坡体体重心的地震震水平惯性力力(KN/m)Kh—水平地震系数数Gs—滑体重力(KN/m)地震设防烈度度水平地震系数数67890.050.100.200.40C1—地震力计算的的综合影响系系数，一般取取0.25C2—地震力计算的的重要性修正正系数，一般般取0.5~26.3.1.1基本概念支挡结构：为保持结构构物两侧的土土体、物料有有一定的高差差的结构。支挡结构刚性支挡结构构柔性支挡结构构挡土墙板桩墙、内支支撑挡土墙：用来支承填填土或山坡土土体(土压力)，防止填土或或土体变形失失稳的一种构构造物。6.3.1挡土墙的分类类6.3挡土墙的设计计与计算墙踵墙趾墙面墙顶墙背墙底EpEaβδ1:m1:n1nβ:地面倾角δ:墙背摩擦角，，即墙背与填填土间的摩擦擦角墙背(面)倾斜度：单位位墙高与其水水平长度之比比1:n,1:m。。墙背(面)倾角：墙墙背(面)与竖直面的夹夹角Ea:主动土压力Ep:被动土压力α描述挡土墙的的基本术语顶宽底宽墙高α6.3.1.2挡土墙的分类类按断面的几何何形状及受力力特点：挡土墙重力式挡土墙墙悬臂式挡土墙墙扶壁式挡土墙墙锚杆式挡土墙墙锚定板式挡墙墙加筋土式挡墙墙板桩式挡土墙墙地下连续续墙重力式挡土墙墙衡重式挡土墙墙半重力式挡墙墙锚杆式挡土墙墙竖向预应力锚锚杆挡土墙薄壁式挡土墙墙土钉式挡土墙墙各类挡土墙的的适用范围取取决于墙趾地形、工工程地质、水水文地质、建建筑材料、墙墙的用途、施施工方法、技技术经济条件件及当地的经经验等因素。重力式攀枝花市建筑筑开挖边坡半重力式多用混凝土灌灌注，在墙背背设少量钢筋筋；墙趾展宽，或或基底设凸榫，以减薄墙身身，节省圬工工，适用于地地基承载力低低，缺乏石料料地区；衡重式悬臂式扶壁式宜宾五粮液酒酒厂铜锣湾挡挡土墙宜宾五粮液酒酒厂铜锣湾挡挡土墙加筋土挡墙攀枝花机场边边坡加筋土挡挡土墙墙面板拉筋锚杆式攀枝花机场边边坡锚杆式挡挡土墙攀枝花机场边边坡锚杆式挡挡土墙锚定板式肋柱挡板拉杆竖向预应力锚锚杆式土钉式板桩式桩板式挡土墙墙(1)在地下挖狭长长深槽，灌注注混凝土(配筋或不配筋筋)、浇筑水下钢钢筋混凝土墙墙；(2)依靠墙体自身身强度或横撑撑抵抗土压力力；(3)适用于大型地地下开挖工程程，较板桩墙墙可得到更大大的刚度、更更大的深度。。尼泊尔色迪河河桥基加固工工程剖面布置置示意图地下连续墙开挖回填预应力锚索底部易冲蚀层层清除坡顶路肩式挡土墙墙路基上边坡防防护建筑物地基边边坡防护路基下边坡防防护高填方地段的的挡土墙浆砌片(块)石护坡墙挂网喷射混凝凝土护坡奉节新城多种种支挡结构复复合的形式进进行边坡防护护桩板式挡土墙墙锚杆式挡土墙墙重力式挡土墙墙浆砌块石护坡坡拦石墙(缓冲冲墙)巫山库岸防护护工程巫山库岸防护护工程三峡库区的库库岸防护(巴巴东)宜宾五粮液酒酒厂铜锣湾挡挡土墙暴雨诱发八渡渡滑坡复合(约420万万m3)坡体外鼓原设抗滑桩外外倾局部抗滑桩被被剪断6.3.2.2挡土墙设计所所参考的主要要规范(1).《砌体结构设计计规范》(GB50003-2001);(2).《《建筑地基基础础设计规范》(GB50005-2002)(3).《《混凝土结构设设计规范》(GB50010-2002)(4).《《建筑结构荷载载规范》(GB50009-2001)(5).《《建筑抗震设计计规范》(GB50011-2001)6.3.2.3作用在挡土墙上的力力系永久荷载(permanentload)：：在规定的设计计状态一定出出现。在结构构使用期间，，其值不随时时间变化，或或其变化与平平均值相比可可忽略不计，，或其变化是是单调的并能能趋于限值的的荷载。一般般以标准值作作为代表值。可变荷载(variablelaod):在规定的设计计状态不一定定出现。在结结构使用期间间，其值随时时间变化，且且其变化与平平均值相比不不可忽略不计计的荷载。一一般以常遇值值或永久值作作为代表值。偶然荷载(accidentload):在设计考虑的时时间内不一定定出现。在结构使用期期间不一定出出现，一旦出出现，其值很很大且持续时时间很短的荷荷载。偶然荷荷载的代表值由有关规范规规定或参照有有关资料和工工程经验综合合分析确定。。6.3.2.3.1基本概念6.3.2.3.2作用于挡土墙墙上的永久荷荷载挡土墙自重G；由于填土作用用于墙背的主动土压力Ea；由于墙前土体体作用于墙面面的被动土压力Ep(一般设计时不不予考虑，当当有条件保证证墙前土体永永远存在方可可考虑)；填土中的地下水压力或常水位时的静水压力力与浮力；填土上其他工工程超载引起的土压力力；由以上荷载引引起的基底的竖向反反力；基底的摩擦力；预加应力；墙背与第二破裂面之间的有效荷荷载Wr。墙顶上的有效效荷载W0。6.3.2.3.3作用于挡土墙墙上的可变荷荷载设计水位的静水压力和和浮力；车辆荷载引起起的土压力(公路)；水位退落时的的动水压力(库岸)；波浪压力；冻胀力和冰压压力；温度荷载主要可变荷载载附加可变荷载载6.3.2.3.4作用于挡土墙墙上的偶然荷荷载地震荷载；施工及临时荷荷载、如起吊吊机、人群、、堆载等撞击力6.3.2.3.5荷载组合(工况)主要组合：永久荷载与与可能发生的的主要可变荷荷载组合；附加组合：永久荷载与与主要可变荷荷载和附加可可变荷载组合合；偶然组合：永久荷载、、主要(附加)可变荷载与一种偶然荷载组合合。一般情况下，，不同组合情情况下，设计计安全系数的的取值是不一一样的。且主主要组合、附附加组合、偶偶然组合的稳稳定性系数依依次减小。6.3.2.4挡土墙验算方方法验算方法容许应力法极限状态法(采用总安全系系数)(采用分项安全全系数)承载力极限状状态正常使用极限限状态将结构材料视视为理想的弹弹性体，在荷荷载作用下产产生的应力和和变形不超过过规定的容许许值。R：材料的极限强强度(材料抗力)；S：容许应力(设计荷载)；K:(计算)安全系数(稳定性系数)。[K]:设计(目标)安全系数6.3.2.4.1容许应力法结构设计的目的是使所设计的的结构能满足足各种预定的的功能要求。。建筑结构应应具备的功能要求是安全性、适适用性和耐久久性。上述功能要求求称为结构的可靠性性(度)，即：结构在规规定的时间内内(如设计基准期期50年)，在规定的条条件下(正常设计、正正常施工、正正常使用和维维护)，完成预定的的功能的能力力(概率)。极限状态法的的理论基础是概率论和结结构可靠性分分析。6.3.2.4.2极限状态法6.3.3.1概述重力式挡土墙墙是以自身重力来维持挡土墙墙在土压力作作用下的稳定定。它是我国国目前最常用用的一种挡土土墙形式。重力式挡土墙墙多用浆砌片(块)石砌筑，缺乏石料或或力学上有特特殊要求时混凝土预制块块作为砌体，也也可直接用混凝土浇筑，一般不配筋筋或只在局部部范围内配置置少量钢筋。。常规的重力式式挡土墙的墙高一般不超超过6m，否则应使用半半重力式、衡衡重式以及其其它形式的挡挡土墙。6.3.2挡土墙设计概概述(4)以墙背的倾角及形态来划分分,重力式挡土墙墙可划分为以以下几种类型型。6.3.3.2.1墙墙身构造重力式挡土墙墙的墙背坡度一般般采用1：0.20~1：0.3。仰斜墙背坡度度不宜缓于1：0.3,一般为1：0.25；俯斜墙背坡度度一般为1：0.25~1:0.4；衡重式或凸凸折式挡土墙墙下墙墙背坡坡度多采用1：0.25~1:0.30仰斜，上墙墙墙背坡度一般般采用1：0.25~1:0.45。重力式挡土墙墙墙面坡度一般般为1：0.05~1:0.20,一般不得缓于于1：0.35。仰斜式挡土墙墙墙面一般与与墙背坡度一致或缓于墙背坡度。衡重式挡土墙墙墙面坡度一一般采用1：0.05，且其上墙与与下墙高度之之比一般采用用4：6较为经济合理理。墙面墙背坡度度6.3.3.2重力式挡土墙墙的构造46混凝土和石砌砌的挡土墙，，墙顶宽度不不宜小于0.5m;整体灌注的混混凝土挡墙，，墙顶宽度不不宜小于0.4m；钢筋混凝土挡挡墙顶宽不宜宜小于0.2m.通常顶宽约为为H/12，而墙底宽约为为(0.5~0.7)H。挡土墙墙顶应应根据需要(公路路肩挡土土墙)以粗石料或C15混凝土作帽石石,厚度不小于0.4m,宽度不小于0.6m，突出墙顶外的的帽檐宽为0.1m。如不设帽石，可选用大块块片石置于墙墙顶用砂浆抹抹平。墙顶(1)当墙身高度超超过一定限度度时，基底应应力往往成为为控制截面尺尺寸的重要因因素。为了使使地基压应力力不超过地基基承载力和提提高墙体抗倾倾覆能力，可可在墙底加设设墙趾台阶。(2)墙趾的高度与与宽度比，应应按圬工的刚性角确定。要求墙趾台阶连线线与竖直线之之间的夹角θ，对于石砌圬工不大大于35▫，对于混凝土圬工工不大于45▫。墙趾(3)一般墙趾趾的宽度不大于墙高的1/20，也不应小小于0.1m。墙趾的高度应按刚性角确定，，但不宜小于0.4m。挡土墙墙身及基础础，采用混凝土不低于C15；采用砌石、石料的抗压强度一般不不小于Mu30,寒冷及地震区，石料的重度不小小于20KN/m3,经过25次冻融循环，应无无明显破损。挡土墙高小于6m，砂浆采用M5；超过6m时宜采用M7.5，在寒冷及地震地区区应选用M10。墙身材料(1)为避免因地基不均均匀沉降而引起墙墙身开裂，根据地地基地质条件的变变化和墙高、墙身身断面的变化情况况需设置沉降缝。(2)为防止圬工砌体因因收缩硬化和温度度变化而产生裂缝缝，应设置伸缩缝。(3)沉降缝和伸缩缝一一般可以合并设置置，间距为10-25m。缝宽20~30mm。缝内沿墙的前、后后、顶三边填塞沥沥青麻筋或沥青木木板，填塞深度不不应小于0.2m。(4)当墙背后岩石边坡坡或墙背填料为石石料，且为冻害不不严重地区，也可可不填塞，即设置置空缝。(4)干砌挡土墙可以不不设沉降缝和伸缩缩缝。沉降缝和伸缩缝6.3.3.2.2排水措施作用：疏干墙后土体地下下水和防止地表水水下渗后积水，以以免墙后积水致使使墙身承受额外的的静水压力；减少季节性冰冻地地区填料的冻胀压力；消除粘性土填料浸浸水后的膨胀压力。常见排水措施:(地表排水+墙身排排水)设置地表排水沟和截水水沟；夯实回填土顶面和地表表松土表面，防治治下渗在墙体中设置泄水孔；在墙后设置排水层；在填土层中修建盲沟及集水管；在临水面设置防水层(防止冻害和水对墙墙身的腐蚀)泄水孔为0.05~0.2m的方孔或圆孔6.3.3.3重力式挡土墙抗滑滑稳定性验算6.3.3.3.1挡土墙的抗滑稳定定性验算挡土墙的抗滑稳定定性是指墙体在土土压力和其它外荷荷载的作用下，基底摩擦阻力抵挡挡土土墙滑移的能力，，用抗滑稳定性系系数Kc表示。考虑基本组合(主要组合)时抗滑稳定系数不不应小于1.3;考虑附加组合时不不应小于1.2;考虑偶然组合时，，不应小于1.1。挡墙高超过12m时应适当提高kc值。(1)水平基底挡土墙的的抗滑稳定性验算算G：挡土墙每延米的自自重(包括墙顶上的有效效荷载、墙背与第第二破裂面之间的的有效荷载)Ex,Ey:主动土压力的水平平向和竖直向的分分量；Ep:墙前被动土压力；；μ：基底摩擦系数(tgφ)。Ea6.3.3.3.2挡土墙的抗倾覆稳稳定性验算挡土墙的抗倾覆稳稳定性是指墙体抵抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能能力，用抗倾覆稳稳定系数K0表示。∑My:稳定力系对墙趾的的总力矩；∑M0:倾覆力系对墙趾的的总力矩。考虑基本组合(主要组合)时，抗倾覆稳定系系数不应小于1.6;考虑附加组合合时不应小于1.3;考虑偶然组合时，，不应小于1.1。挡墙高超过12m时应适当提高k0值。(1)水平基底挡土墙的的抗倾覆稳定性验验算墙背俯斜(2)倾斜基底挡土墙的的抗倾覆稳定性验验算z：土压力作用点离墙墙踵的高度x0:挡土墙重心离墙趾趾的水平距离；b:基底的水平投影宽宽度墙背俯斜EpZp6.3.3.4重力式挡土墙极限限状态法验算当砌体结构作为一一个刚体，需验算算整体稳定性时，，例如倾覆、滑移移、漂浮等，应按按下式验算：γ0：结构重要性系数。。对安全等级为一级级或设计使用年限限为50年以上的结构构件件，不应小于1.1；对安全等级为二二级或设计使用年年限为50年的结构构件，不不应小于1.0；对安全等级为三三级或设计使用年年限为1-5年的结构构件，不不应小于0.9。SG1k:起有利作用的永久久荷载标准值的效效应；SG2k:起不利作用的永久久荷载标准值的效效应；SQ1k:在基本组合中起控控制作用的一个可可变荷载标准值的的效应SQik:第i个可变荷载标准值值的效应6.3.3.5基底应力及合理偏偏心距验算(1)