盘龙街道九龙集镇移民安置小区综合帮扶项目（边坡工程）计算书

PAGE102PAGE1云阳县盘龙街道九龙集镇移民安置小区综合帮扶项目（边坡工程）计算书设计人：校对人：审核人：15588一、设计依据 014756二、工程地质概况 074022.1气象与水文 0250172.2地形地貌 155942.3地质构造 1180452.4地层岩性 339502.5基岩面及基岩风化特征 377432.6水文地质条件 416122.7场地不良地质作用 5236402.8岩体基本质量等级 532112.9地基岩土力学参数建议值 53610三、边坡稳定性分析与评价 75992四、挡土墙计算（2-2’剖面） 917464五、锚喷支护计算 18一、设计依据国标《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）；国标《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）2009版；国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）；国标《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）2016年版；国标《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）2015年版；国标《建筑边坡工程鉴定与加固技术规范》（GB50843-2013）；《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013；重庆市地方标准《地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029—2004）；二、工程地质概况2.1气象与水文1气象勘察区处于亚热带湿润气候区，四季分明。年平均气温18.7℃,极端最低气温-4℃，最高气温41.7℃。多年平均降水量1145.1mm，最大年降水量1752.6mm（1963年），最小年降水量740.0mm（1990年）。降水量多集中在7、8、9三个月，约占年降水量的42%，最大日降水量191.5mm（1982年7月17日）。境内地形高差大，立体小气候明显。根据相应规范，一月份平均气温大于0℃，属不冻区。2水文勘察区周边为长江三峡水库，三峡水库运行方式如下：①汛期水位运用方式一般情况下，自5月25日开始，三峡水库视长江中下游来水情况从枯期消落低水位155.0m均匀消落水库水位，6月10日消落到防洪限制水位（每天水位下降速率按0.6m控制）。6月已进入汛期，实时调度时，视水库上、下游来水情况，在基本达到地质灾害防治及库岸稳定对水库水位日下降速率要求的条件下，相机、均匀地泄放水量，避免加重下游河段防洪压力。汛期水库在不需要因防洪要求拦蓄洪水时，原则上水库水位应按防洪限制水位145.0m控制运行。实时调度时水库水位可在防洪限制水位上下一定范围内变动。当水库水位在防洪限制水位之上允许的变动幅度内运行时，水库运行管理部门应加强对水库上下游水雨情的监测和水文气象预报，密切关注洪水变化和水利枢纽运行状态，及时向防汛指挥部门报告有关信息，服从防汛指挥部门的指挥调度。当预报三峡水库上游或者长江中游河段将发生洪水时，应及时、有效地采取预泄措施，将水库水位降低至防洪限制水位，保证需要水库拦蓄洪水时的起调水位不高于145.0m。②汛末蓄水蓄水期间的水库水位按分段控制的原则，在保证防洪安全的前提下，均匀上升。一般情况下，9月25日水位不超过153m，9月30日不超过156m，10月底可蓄至汛后最高水位。拟建场区北侧是长江，为当地最低侵蚀基准面，坝前175m时对应的长江回水位为吴淞高程175.1m。该勘察场地高程高于175m，拟建场区高程远高于长江水位，对拟建场区影响不大，除此外无其他大的地表水体。2.2地形地貌拟建工程位于云阳县盘龙街道九龙集镇，属于低山丘陵剥蚀地貌。主要为泥岩组成的单面山，地势总体呈北高南低，地面坡度20°~35°之间。场区最大高程214.20，最低高程185.20m，最大高差29.0m。2.3地质构造本区构造形迹主要定型于燕山运动，喜山运动以来经历了多次整体抬升和相对稳定的过程，以夷平作用为主，全新世以来该区相对稳定，表现为河流弯曲下切，形成阶地，无明显断裂活动或差异性升降活动。大地构造单元四川台坳II上场子台坪II川东陷皱III八面山店台皱带III主要背向斜1.长店房向斜2.马槽坝背斜3.假角山背斜4.大木垭背斜5.渠马河向斜6.铁峰山背斜7.杨柳湾向斜8.硐村背斜9.新场背斜10.黄柏溪向斜11.万县向斜12.故陵向斜13.方斗山背斜14.赶场向斜15.龙驹坎背斜16.马头场向斜17.齐耀山背斜18.万县向斜19.横石背斜20.管渡向斜图1-2云阳县周缘构造纲要图勘察区在构造上位于为新场背斜的西翼，岩层呈单斜产出，次级构造不发育，无断层和褶皱。岩层产状300°∠5～7°。区内无断层，也无大规模裂隙发育。为研究该勘察区岩体结构面的发育状况，测量和统计了出露于坡面的45条裂隙，并统计了出露的岩层面，得出其优势结构面产状范围及优势产状，第一组：产状倾向142°，倾角76°。构造裂隙，裂隙面不平直，张开度1-2mm，无充填或少量钙质薄膜充填，裂隙延展性较小，贯通性较差，水平长一般小于1m，垂直高一般1-2m，间距0.5～1.5m。结构面为硬性结构面，结构面结合差。第二组：产状倾向232°，倾角78°。为构造裂隙，裂隙面不平，张开度1-2mm，无充填或少量钙质薄膜充填，裂隙延展性中等，贯通性一般，水平长一般1-2m，垂直高一般小于1.5m，间距0.5～1.2m。结构面为硬性结构面，结构面结合差。2、地震根据1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016版），场区基本地震烈度为6度，基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。2.4地层岩性工程区主要出露地层为全新统第四系素填土（Q4ml）、粉质粘土（Q4dl+el），侏罗系中统上沙溪庙组（J2S），现由新到老分述如下：（1）第四系（Q4）填土（Q4ml）：杂色，松散-稍密，主要由粉质粘土及碎石块组成，夹含量25～40%的砂岩块石，粒径2-50cm不等，棱角状。该层为堆填形成，未进行充分碾压，堆填年限5-10年。粉质粘土（Q4dl+el）：黄褐色，稍湿，其干强度中等，韧性中等，刀切面光滑，摇震无反应，手搓易成条，一般呈可塑状。（2）侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）：场区出露基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）泥岩。泥岩：紫红色，局部夹灰色团块，及白色钙质结核，泥质结构，中厚～厚层状构造，矿物成分主要为粘土矿物，局部地段夹砂质条带或含砂质较重，部份相变为砂质泥岩。暴露于大气中极易风化开裂。强风化层风化裂隙发育，岩芯破碎；中风化岩体较完整，岩芯多呈长8～25cm柱状。2.5基岩面及基岩风化特征基岩面特征场地受人工活动破坏不强烈，地表大面积分布薄层的填土、粉质粘土，下覆基岩产状稳定。根据钻探资料可知：场地内基岩面形态与地表形态无相关性，与岩层产状无大的相关性，基岩面倾角一般5-7°。基岩风化特征根据钻孔揭示场区岩体风化因不同的岩性，所处的地貌单元不同，风化特征各异。岩体风化可分为强风化、中风化带，各风化带岩性不同其风化特征也有明显差异。场区岩体风化以垂直风化为主，从上向下多具渐变的特点，部分地段受地形地貌及岩性影响具层间风化特征，斜坡地段风化厚度相对较大。1、强风化带：岩体岩芯呈碎块状~块状，岩质较软，岩石风化网状裂隙较发育，岩体较破碎。主要分布在泥岩中，砂岩强风化层厚度较小，厚度总体较为均一，局部起伏较大。2、中等风化带：中风化带基岩较为完整，风化裂隙相对不发育。据钻孔揭示工程区强风化带厚一般厚1.00～1.20m，中风化带普遍存在，本次勘察未揭露穿该层。2.6水文地质条件1、地表水拟建区地势较高，地表水量较小，地形起伏较大，地面高差显著，有利于地表水、大气降水、地下水向地势较低处排泄，最终流入长江。2、地下水场区地下水主要为覆盖层孔隙水和基岩裂隙水。覆盖层孔隙水：场地第四系覆盖层为填土及粉质粘土。主要分布于坡积层内。埋藏不深，水量不丰，受季节影响明显，接受大气降雨补给，大部分沿斜坡向坡脚排泄，仅在松散堆积层段以渗水的方式排泄。基岩裂隙水：场地基岩为泥岩，泥岩属微透水岩层，为相对隔水层，不利于地下水的赋存。基岩裂隙水主要接受大气降水及库区水的补给，在库区水位高及雨季，裂隙水在表层补给后，顺地势向排水系统地段迳流，具迳流途径短，就地补给，就近排泄的特点。地下水相对较缺乏。本次勘察在钻探完成后均将孔内水抽干，观测其恢复水位，据观测，勘察期间勘探孔均为干孔。勘察区在勘察期间地表水及地下贫乏。综上所述，勘察区地表水贫乏；地下水资源受大气降水控制，雨季较丰富，旱季较贫乏。2.7场地不良地质作用场地区地貌类型单一，地形简单，流水顺畅，未发现岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降等不良地质作用，无埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。2.8岩体基本质量等级1、岩体完整性强风化泥岩：岩体为碎块状，岩体结构类型为碎裂结构，裂隙平均间距小于0.1m，裂隙发育程度为发育，因此强风化泥岩岩体完整性为不完整（破碎）。中风化泥岩：岩体为柱状、块状，岩体结构类型为块状结构，裂隙间距约1m，裂隙发育程度为较发育，因此中风化泥岩岩体完整性为较完整。2、岩体基本质量等级拟建场地内强风化基岩完整性均为不完整（破碎），中风化基岩完整性均为较完整，综合判定场地基岩岩体基本质量如下：中等风化泥岩饱和单轴抗压强度标准值为2.10MPa，属极软岩。强风化泥岩岩体不完整（破碎），中风化泥岩较完整，故岩体基本质量等级为V级。2.9地基岩土力学参数建议值综合上述计算成果以及本地区经验，地基土承载力值建议如下：表2.9-1地基土承载力建议值岩性重度(kN/m3)抗压强度标准值(MPa)承载力极限值(kPa)承载力特征值(kPa)侧阻力标准值(kPa)天然饱和填土20.0（20.5）/////粉质粘土19.8（20.1）//260*130*50*强风化泥岩24.5*///30060中等风化泥岩25.0*3.322.102310760表2.9-2边坡参数建议值岩性粘聚力c标准值(kPa)内摩擦角标准值Φ(°)抗拉强度标准值(kPa)水平抗力系数MN/m3水平抗力系数的比例系数MN/m4极限粘接强度标准值kPa基底摩擦系数填土030（25）*//8*/0.30粉质粘土24.7(17.5)15.0（10.5）//15*40*0.25*强风化泥岩////60*100*0.30*中等风化泥岩330*31.0*190*80*/300*0.45*表2.9-3结构面参数建议取值表结构面类型结合程度c(kPa)φ(º)层面软弱结构面结合很差30*14*J1硬性结构面结合差60*20*J2硬性结构面结合差60*20*三、边坡稳定性分析与评价该边坡为岩质边坡，斜坡上覆盖薄层粉质粘土，岩质边坡部分稳定性主要取决于主要结构面及结构面之间、结构面和临空面之间的组合关系，从而确定可能变形失稳的危岩体的形态、规模及空间分布，同时判定不稳定块体可能移动的方向和破坏方式。4.1已经发生的变形破坏情况地面调查表明，目前边坡整体基本稳定，但岩质边坡受结构面组合切割，尤其受外倾裂隙面影响明显，岩石风化程度强烈，局部沿结构面产生掉块。现在按破坏方式叙述如下：（1）剥落：发生于基岩表面，主要由泥岩风化所致。由于泥岩抗风化能力较弱，及其遇水弱膨胀性，使泥岩表面被密集的风化节理切割成碎裂状，部分碎块在风、雨及重力作用下脱离母体，堆积于坡面、坡底。该破坏方式相当普遍，并持续发生。（2）掉块：岩体受两组节理和层面的控制。三组结构面受卸荷、风化作用及大气降水的影响，张开度增大，结合性变差，导致强度减弱产生掉块，堆积于坡脚。该破坏方式时有发生。4.2边坡稳定性分析1）岩体类型1#该边坡全长为60m，边坡倾向144°，边坡坡角41-48°，坡高19.0-20.0m，基岩由泥岩组成。边坡主要由强风化-中岩体组成，强度较高，结构较完整，结构面结合程度好。根据岩体的完整程度、结构面的结合程度、结构面产状、直立边坡自稳能力，岩体完整程度划分标准，该高切坡岩体较完整。按《建筑边坡工程技术规范》中岩质边坡的岩体分类标准，整个高切坡岩体分类为III类。2）稳定性分析为稳定性分析该高切坡的整体稳定性，分别对坡顶、坡脚、坡面及坡的两侧面进行的实地调查。整段未见陡坎与拉裂缝，基岩面舒缓波状起伏，且与岩性相关。地表及人工揭露面均无错动剪裂迹象。坡面见剥落、掉块现象。该边坡坡面倾向144°，倾角41-48°，岩体类型为III类。边坡的结构面发育，主要结构面为岩层面J0倾向为330°倾角为7°、裂隙面J1倾向为142°倾角为76°、裂隙面J2倾向为232°，倾角为78°。为分析该边坡各组结构面及坡面的组合关系，作边坡赤平极射投影分析如图4.2-1其可能产生的破坏方式采用赤平极射投影分析如下：由上述岩体结构面和坡面绘制的赤平投影图可知：该边坡裂隙1为外倾结构面，但其倾角大于坡角，由裂隙1与坡面构成的岩体主要破坏形式为崩塌、掉块；裂隙2与层面组合交线倾向坡内，因此由裂隙2与岩层层面构成的岩体是稳定的；裂隙1裂隙2组合交线倾角切向倾向坡外，因此该组合交线形成的楔形体破坏方式以崩塌掉块为主。根据相关规范，该边坡岩体类型为III类、等效内摩擦角为55°、破裂角取45°+Φ/2=60.5°。四、挡土墙计算（2-2’剖面）(1)墙高H=7m原始条件:墙身尺寸:墙身总高:7.000(m)上墙高:3.000(m)墙顶宽:0.700(m)台宽:0.800(m)面坡倾斜坡度:1:0.050上墙背坡倾斜坡度:1:0.450下墙背坡倾斜坡度:1:-0.250采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1:0.400(m)墙趾台阶h1:0.800(m)墙趾台阶面坡坡度为:1:0.000墙底倾斜坡率:0.150:1下墙土压力计算方法:力多边形法物理参数：圬工砌体容重:23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.400地基土摩擦系数:0.600墙身砌体容许压应力:2100.000(kPa)墙身砌体容许剪应力:110.000(kPa)墙身砌体容许拉应力:150.000(kPa)墙身砌体容许弯曲拉应力:280.000(kPa)场地环境:一般地区墙后填土内摩擦角:30.000(度)墙后填土粘聚力:0.000(kPa)墙后填土容重:22.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:15.000(度)地基土容重:20.000(kN/m3)修正后地基承载力特征值:300.000(kPa)地基承载力特征值提高系数:墙趾值提高系数:1.200墙踵值提高系数:1.300平均值提高系数:1.000墙底摩擦系数:0.450地基土类型:土质地基地基土内摩擦角:30.000(度)土压力计算方法:库仑坡线土柱:坡面线段数:1折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数110.0000.0001第1个:距离0.000(m),宽度10.000(m),高度1.000(m)地面横坡角度:20.000(度)填土对横坡面的摩擦角:35.000(度)墙顶标高:0.000(m)=====================================================================第1种情况:一般情况[土压力计算]计算高度为7.370(m)处的库仑主动土压力计算上墙土压力按假想墙背计算得到:第1破裂角：30.352(度)Ea=131.347(kN)Ex=54.202(kN)Ey=119.642(kN)作用点高度Zy=1.200(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=29.992(度)第1破裂角=29.988(度)Ea=109.972(kN)Ex=55.000(kN)Ey=95.230(kN)作用点高度Zy=1.200(m)计算下墙土压力按力多边形法计算得到:破裂角：37.272(度)Ea=124.032(kN)Ex=124.015(kN)Ey=2.086(kN)作用点高度Zy=1.928(m)墙身截面积=15.528(m2)重量=357.138(kN)衡重台上填料重(包括超载)=49.420(kN)重心坐标(1.602,-1.348)(相对于墙面坡上角点)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.450采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=8.531(度)Wn=402.060(kN)En=122.795(kN)Wt=60.309(kN)Et=162.598(kN)滑移力=102.289(kN)抗滑力=236.185(kN)滑移验算满足:Kc=2.309>1.300地基土层水平向:滑移力=179.015(kN)抗滑力=307.804(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.719>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=1.639(m)相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=2.867(m)相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=5.200(m)相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=2.949(m)相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=1.558(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=479.169(kN-m)抗倾覆力矩=978.957(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.043>1.600(三)地基应力及偏心距验算基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距作用于基础底的总竖向力=524.855(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=499.788(kN-m)基础底面宽度B=2.495(m)偏心距e=0.295(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.952(m)基底压应力:趾部=359.733踵部=60.980(kPa)最大应力与最小应力之比=359.733/60.980=5.899作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.295<=0.250*2.495=0.624(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=359.733<=360.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=60.980<=390.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=210.356<=300.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五)上墙截面强度验算上墙重力Ws=100.050(kN)上墙墙背处的Ex=55.000(kN)上墙墙背处的Ey=24.750(kN)相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw=0.852(m)相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy=1.200(m)相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂Zx=1.660(m)[容许应力法]:法向应力检算:相对于上墙墙趾，合力作用力臂Zn=0.483(m)截面宽度B=2.200(m)偏心距e1=0.617(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.617<=0.300*2.200=0.660(m)截面上压应力:面坡=152.157背坡=-38.702(kPa)压应力验算满足:计算值=152.157<=2100.000(kPa)拉应力验算满足:计算值=38.702<=280.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=2.309<=110.000(kPa)斜截面剪应力检算:验算斜截面与水平面的夹角=35.408(度)斜剪应力验算满足:计算值=35.585<=110.000(kPa)(六)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=15.054(m2)重量=346.242(kN)相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.638(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于截面总竖向力=492.978(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=501.884(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.018(m)截面宽度B=2.560(m)偏心距e1=0.262(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.262<=0.300*2.560=0.768(m)截面上压应力:面坡=310.790背坡=74.350(kPa)压应力验算满足:计算值=310.790<=2100.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-7.100<=110.000(kPa)(七)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为6.200(m)处的库仑主动土压力计算上墙土压力按假想墙背计算得到:第1破裂角：30.352(度)Ea=131.347(kN)Ex=54.202(kN)Ey=119.642(kN)作用点高度Zy=1.200(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=29.992(度)第1破裂角=29.988(度)Ea=109.972(kN)Ex=55.000(kN)Ey=95.230(kN)作用点高度Zy=1.200(m)计算下墙土压力按力多边形法计算得到:破裂角：36.646(度)Ea=81.497(kN)Ex=81.485(kN)Ey=1.371(kN)作用点高度Zy=1.448(m)[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=12.926(m2)重量=297.298(kN)相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.689(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于截面总竖向力=443.319(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=356.410(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.804(m)截面宽度B=2.360(m)偏心距e1=0.376(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.376<=0.300*2.360=0.708(m)截面上压应力:面坡=367.436背坡=8.258(kPa)压应力验算满足:计算值=367.436<=2100.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-17.306<=110.000(kPa)=================================================各组合最不利结果=================================================(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)抗滑力=236.185(kN),滑移力=102.289(kN)。滑移验算满足:Kc=2.309>1.300安全系数最不利为：组合1(一般情况)抗滑力=307.804(kN),滑移力=179.015(kN)。地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.719>1.300(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)抗倾覆力矩=978.957(kN-M),倾覆力矩=479.169(kN-m)。倾覆验算满足:K0=2.043>1.600(三)地基验算作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.295<=0.250*2.495=0.624(m)墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=359.733<=360.000(kPa)墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=60.980<=390.000(kPa) 地基平均承载力验算最不利为：组合1(一般情况)地基平均承载力验算满足:压应力=210.356<=300.000(kPa)(四)基础验算不做强度计算。(五)上墙截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)截面上偏心距验算满足:e1=0.617<=0.300*2.200=0.660(m)压应力验算最不利为：组合1(一般情况)压应力验算满足:计算值=152.157<=2100.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)拉应力验算满足:计算值=38.702<=2