1、 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 長沙德澤苑小區(qū)邊坡 3-5剖面段支護設(shè)計 學(xué)生姓名： 廖聲朋學(xué) 號： 201125020218班 級: 巖土1102班專 業(yè)： 土木工程 （巖土）指導(dǎo)教師： 陳文勝 2015 年 04 月 長沙德澤苑小區(qū)邊坡 3-5剖面段支護設(shè)計學(xué)生姓名： 廖聲朋學(xué) 號： 201125020218班 級： 巖土1102班所在院(系): 土木與建筑學(xué)院指導(dǎo)教師： 陳文勝 完成日期: 2015年5月 長沙德澤苑小區(qū)邊坡3-5剖面段支護設(shè)計摘要本設(shè)計為建筑邊坡支護設(shè)計，位于長沙市。該設(shè)計包括邊坡穩(wěn)定性分

2、析與評價以及邊坡的加固方案設(shè)計。邊坡穩(wěn)定性分析部分包括穩(wěn)定性分析方法、分析程序的學(xué)習(xí)、穩(wěn)定性計算以及結(jié)果分析，主要了解所要設(shè)計邊坡的穩(wěn)定性情況。邊坡的加固方案設(shè)計包括治理加固方案設(shè)計及其比較、邊坡加固支護方案設(shè)計、方案的比選以及邊坡的防排水設(shè)計。在設(shè)計過程中，根據(jù)國家最新規(guī)范以及土木設(shè)計的要求進行計算，運用Slide邊坡分析軟件分析邊坡，用Auto CAD來繪圖。關(guān)鍵字：邊坡設(shè)計；邊坡穩(wěn)定性分析；邊坡加固；防排水設(shè)計CHANGSHADE ZE YUAN DISTRICTOF SECTION 3-5 OF THE SLOPESUPPORTINGDESIGN ABSTRACT The design

3、 for thebuilding slopesupporting design, located inChangshacity. Thedesign includes theanalysis and evaluation of slope stabilityandslopereinforcement design scheme. Theanalysis and evaluation of slope stabilityincludesstability analysismethod,analysis procedureof learning,the stability calculationa

4、nd analysis of the resultsof slope stability analysis, mainly aboutthe design of slope stability. Slope reinforcementdesign includesreinforcementscheme design and comparison,slopereinforcementscheme design,scheme selectionand the slope of the waterproof and drainage design. In the design process,acc

5、ording to the calculation ofthe new nationalstandardand therequirementof civildesign, using Slidesoftwareanalysis of slopestability analysis,using AutoCADdrawing.Keyword: Slope design;slope stability analysis;slope reinforcement;waterproof and drainage design 目 錄1 緒論1 1.1 工程概況1 1.2 邊坡巖土工程地質(zhì)條件11.2.1

6、11126661.3 邊坡剖面圖79 2.1 邊坡現(xiàn)狀及穩(wěn)定性影響因素92.1.1 區(qū)域穩(wěn)定性及適宜性評價92.1.2 邊坡巖土工程條件評價92.1.3 地下水評價92.1.4 邊坡穩(wěn)定性評價10 2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法112.2.1 條分法11 2.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析軟件16 2.3邊坡穩(wěn)定性計算172.3.1 原始邊坡計算172.3.2 滑坡推力計算232.3.3 計算結(jié)果討論26 2.4 邊坡發(fā)展趨勢評價30 2.5 治理建議30 3 邊坡處治方案設(shè)計31 3.1 方案一 錨桿加固設(shè)計31錨桿概述31 3.1.2 錨桿設(shè)計計算35 3.1.3 錨桿施工44 3.2 方案二 抗滑擋

7、土墻加固設(shè)計48 3.2.1 擋土墻介紹48 3.2.2 抗滑擋土墻設(shè)計與計算 55 3.2.3 抗滑擋土墻的施工60 3.3 方案比選64 3.3.1 方案比選原則 64 3.3.2 方案比選的具體內(nèi)容64 4 邊坡防排水工程的設(shè)計與施工65 4.1 概述65 4.1.1 滑坡中的水及其對穩(wěn)定性的影響65 4.1.2 排水工程在滑坡處治中的地位和作用65 4.1.3 滑坡處治中常見的排水措施66 4.2 邊坡防排水設(shè)計原則67 4.3 邊坡防排水設(shè)計68 4.3.1 地表水匯流量的確定68 4.3.2 地表排水設(shè)計以及結(jié)構(gòu)形式68 4.3.3 地下排水設(shè)計以及結(jié)構(gòu)形式69 4.4 排水工程的

8、施工70 4.4.1 地表排水的施工70 4.4.2 地下排水施工71 參考文獻72 致謝73 1 緒論1.1 邊坡概況1.2 邊坡巖土工程地質(zhì)條件地形、地貌氣象水文1.2.3地質(zhì)構(gòu)造及新構(gòu)造運動1.2.4 邊坡巖土工程條件及巖土物理力學(xué)特征1.2.4.1 地層巖性及其分布特征1.2.4.2 巖土體物理力學(xué)性質(zhì)及巖土參數(shù)選用11.2.7.1 抗震設(shè)防基本參數(shù)1.2.7.2 建筑抗震地段劃分 1.3 邊坡剖面圖2 穩(wěn)定性分析2.1 邊坡現(xiàn)狀及穩(wěn)定性影響因素分析2根據(jù)區(qū)域資料和鉆孔揭露的情況，場地內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)有斷裂構(gòu)造及新構(gòu)造運動跡象，經(jīng)現(xiàn)場勘察結(jié)果，擬建場地地基土均勻性良好，也沒有發(fā)現(xiàn)有影響場地穩(wěn)

9、定性的不良地質(zhì)作用，區(qū)域的穩(wěn)定性較好。21、粉質(zhì)粘土：稍濕，硬塑，含礫，壓縮性中等，工程性能一般，承載力特征值fak=220kPa，可用作擋土墻的基礎(chǔ)持力層。作為邊坡體，宜對其采取支護措施。2、圓礫：場地內(nèi)部分地段分布，分布不連續(xù)，中密密實狀態(tài)，強度較高，承載力承載力特征值fak=300kPa，可用作擋土墻的基礎(chǔ)持力層。作為邊坡體，宜對其采取支護措施。3、殘積粉質(zhì)粘土：稍濕，可塑硬塑，壓縮性低中等，工程性能一般，承載力特征值fak=250kPa，可用作作擋土墻的基礎(chǔ)持力層。作為邊坡體，宜對其采取支護措施。4、強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：巖芯破碎，巖質(zhì)較軟，易軟化，工程性能較好，承載力特征值fak=380

10、kPa，可用作擋土墻的基礎(chǔ)持力層。5、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：巖芯較完整，工程性能較好，為場地穩(wěn)定內(nèi)穩(wěn)定的下伏基巖，強度大，分布較穩(wěn)定，承載力特征值fak=1200kPa，可用作擋土墻的基礎(chǔ)持力層。2 根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）附錄G的規(guī)定，擬建場地環(huán)境類型為類。 工程地質(zhì)鉆探在鉆孔控制范圍內(nèi)沒有初見水位，僅僅在ZK1、ZK4鉆孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定水位，場地的地下水主要是基巖裂隙水，存在于泥質(zhì)粉砂巖中，水量貧乏，地下水動力模型為間歇下滲裂隙潛水型，主要接受大氣降水補給，沿順層、切層裂隙面和層面運動，從高處向低處流動。季節(jié)對地下水水位影響較大，雨季水位上升，旱季水位下降，水位年變化幅度為

11、24m。根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，按巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001)有關(guān)水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)判定：該水質(zhì)對混凝土及混凝土中的鋼結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。（見附表6）。 場地內(nèi)地下水化學(xué)類型為SO42HCO3M g2+Ca2+型，PH值為7.69，侵蝕性CO2約為2.03mg/L。2.1.4 邊坡穩(wěn)定性評價 擬建邊坡主要土層為粉質(zhì)粘土、圓礫、殘積粉質(zhì)粘土、強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖以及中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，邊坡經(jīng)開挖，形成較陡的臨空面，邊坡側(cè)壁土層主要為粉質(zhì)粘土、殘積粉質(zhì)粘土以及強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，局部含有中風(fēng)化巖塊，但裂隙發(fā)育，且由于泥質(zhì)粉砂巖浸水易軟化，裸露下極易風(fēng)化成土，在長期雨水侵蝕，尤其連續(xù)集中

12、降雨的情況下，坡體容易失穩(wěn)破壞，產(chǎn)生圓弧滑動。此外，地表水入滲巖體裂隙面，由不利結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的外傾楔形體可能會產(chǎn)生崩滑現(xiàn)象。2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法 分析邊坡穩(wěn)定方法大體上可分為兩大類：即條分法-以極限平衡理論為基礎(chǔ)和數(shù)值計算方法-以彈塑性理論為基礎(chǔ)。 條分法它其實上是一種剛體極限平衡的分析方法?；舅悸肥牵合仍O(shè)邊坡內(nèi)有幾個滑動面、有些坡體沿滑動導(dǎo)致邊坡的巖土體破壞?；瑒用嫔系钠麦w服從破壞要求。根據(jù)假設(shè)滑動面已知條件，通過考慮單元體體的力的平衡，確定沿滑面滑動時的臨界受力，或者說判斷滑動面上的邊坡是否達到穩(wěn)定要求。該滑動面的坡面是肯定的，滑動面的形狀可以是平面、圓弧面等。單元體可以是一個整體，

13、也可是由若干人為分隔的豎向土條組成。由于滑動面是人為假定的，我們只有通過系統(tǒng)地求出一系列滑面發(fā)生滑動時的破壞荷載，其中最小的破壞荷載要求的極限荷載與相應(yīng)的滑動面就是可能存在的最危險滑動面。有限元法，實際上是將邊坡體離散成有限個單元體，或者說，用有限個單體所構(gòu)成的離散化結(jié)構(gòu)來代替原來的連續(xù)體結(jié)構(gòu)，通過分析單元體的應(yīng)力和變形來分析整個邊坡的穩(wěn)定。有限元法與極限平衡法的不同所在就是，極限平衡法的數(shù)值計算是以彈性（塑性）理論為基礎(chǔ)，首先需要搞清巖土體的本構(gòu)關(guān)系，即應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，它既要求土單元體的力的平衡，也要考慮土單元體的變形協(xié)調(diào)，同是還需要考慮巖土體的破壞準(zhǔn)則。因為巖土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性關(guān)系，這

14、使邊坡的數(shù)值計算變得很復(fù)雜。數(shù)值計算能發(fā)展到今天這個地步，主要是由于計算機的普及和大量應(yīng)用，使得復(fù)雜而又精細的計算方法已不再是數(shù)值計算的障礙，而計算成果的優(yōu)劣取決于巖土體的主要構(gòu)造和有關(guān)參數(shù)的獲得情況。本設(shè)計采用以極限平衡理論為基礎(chǔ)的條分法，下面介紹穩(wěn)定性分析中擬采用的Janbu 法（簡化）和Bishop 法（簡化）及相關(guān)分析軟件應(yīng)用。2.2.1 條分法條分法的基本思路：(1) 假定邊坡巖土體的坡壞是由于邊坡內(nèi)產(chǎn)生了滑動面，部分坡體沿滑動面而滑動造成的。(2) 滑動面上的坡體服從破壞條件。(3) 假設(shè)滑動面已知:通過考慮滑動面形成的隔離體的靜力平衡，確定沿滑面發(fā)生滑動時的破壞荷載，或者說判斷滑

15、動面上的滑體的穩(wěn)定狀態(tài)或穩(wěn)定程度。該滑動面是人為確定的，其形狀可以是平面、圓弧面、對數(shù)螺旋面或其他不規(guī)則曲面。(4) 隔離體靜力平衡:可以是滑面上力的平衡或力矩的平衡。隔離體可以是一個整體，也可由若干人為分隔的豎向土條組成。由于滑動面是人為假定的，我們只有通過系統(tǒng)地求出一系列滑面發(fā)生滑動時的破壞荷載，其中最小的破壞荷載要求的極限荷載與之相應(yīng)的滑動面就是可能存在的最危險滑動面。2.2.1.1 Bishop 條分法 如圖2.1所示，Pi和Hi分別表示土條間的法向和切向土條間作用力，Wi為土條的自重力，土條的水平作用力為Qi，Ni、Ti分別為土條底的總法向力和切向力土條水平力Qi的作用點到圓心的垂直

16、距離為ei，土條寬度bi 。 分析土條i的作用力，根據(jù)豎向力平衡條件，有： （2-1）從而得 （2-2） 根據(jù)安全系數(shù)定義和摩爾-庫侖準(zhǔn)則，即將 （2-3） 式（2-2）代入式（2-1），整理后得 （2-4）式中: (2-5)根據(jù)土條力對圓心的力矩平衡條件，即所有土條的作用力對圓心點的力矩之和為零，此時土條間的作用力將相互抵消，從而有: （2-6） 將式（2-3）、（2-4）代入（2-6）中，得: （2-7） 式（2-7）中有3個未知量；Fs和Hi、Hi+1，要么補充新的條件，要么做一些簡化消除兩個未知量，問題才得有解。畢肖普采用了假定各土條之間的切向條間力Hi和Hi+1略去不計的方法，即假定

17、條間力的合力為水平力，這樣，式（2-7）簡化為 （2-8） 圖 2.1 Bishop分析示意圖 式中（2-8）為簡化畢肖普法，在該表達式中，F(xiàn)s待求，等式右邊的中間參數(shù) 中含有Fs，只能采用試算或迭代計算的方法求出Fs。在迭代計算時，一般可先假定Fs=1（或預(yù)先估計一個接近于1的數(shù)），求出，代入右邊計算出新的Fs，再用此Fs求出以及另一個新的Fs，如此反復(fù)，直至前后相鄰兩次算出來的Fs非常接近（或滿足預(yù)先設(shè)定的精確要求）時為止。在畢肖普法的迭代計算中，每次迭代所求的是同一個滑面的Fs值，所以每次計算中，各土條的、等均為定值，在式（2-8）中的分母和分子中除以外的各項一次算后就不再變動，因此，這

18、種迭代計算通常收斂很快。2.2.1.2 Janbu條分法 極限平衡法是目前邊坡穩(wěn)定性分析最常用的方法。極限平衡法在不斷發(fā)展中，因基于不同的假設(shè)，又形成了不同的計算方法，如Bishop 法、Janbu 法、Spencer 法等等。Janbu（簡布）條分法在求解時也給出兩個假定：第一個與Bishop 的相同，認(rèn)為滑動面上的切向力Ti 等于滑動面上土所發(fā)揮的抗剪強度ti，即： （2-9）第二個假定是給出土條兩側(cè)法向力E作用點位置。經(jīng)分析表明，E 的作用點位置對土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)的影響較小，故通常假定其作用點在土條底面以上1/3 高度處。根據(jù)圖2.2所示土條i 在豎直向及水平向的靜力平衡條件，求得土條

19、的水平向力增量Ei 的表達式，然后根據(jù)的條件導(dǎo)得穩(wěn)定安全系數(shù)K的表達式。圖2.2 Janbu（簡布）條分方法分析示意圖按得： （2-10） （2-11）按 得： （2-12） （2-13）將(2-3)式代入(2-5)式得： （2-14）根據(jù)Janbu 的第一個假定條件知： （2-15）聯(lián)立起來求得： （2-16）式中: （2-17）將(2-16)式代入(2-14)式得： （2-18）由得Janbu 條分法的計算公式： （2-19）式中：Fs-安全系數(shù)；Ni-第i 條塊滑面上的法向力；Ti-第i 條塊滑面上的切向力；ci-第i 條塊滑動面上的粘聚力；Li-第i 條塊滑動面的長度；i-第i 條塊滑

20、動面上的摩擦角；Wi-第i 條塊的自重；bi-第i 條塊的寬度；Qi-第i 條塊滑動面的法線與豎直線的夾角。2.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析軟件2.2.2.1 概述本設(shè)計穩(wěn)定性分析工作采用的是一個二維的邊坡穩(wěn)定性分析軟件，可用于評估巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡的圓弧或非圓弧破壞面的安全系數(shù)。軟件操作簡便，而且可以快速簡便的建立和分析復(fù)雜邊坡模型。外界荷載、地下水、支護都可以用多種方法進行模擬。該軟件使用垂直條塊極限平衡分析方法來分析滑動面的穩(wěn)定性，可分析單條滑面，也可使用自動搜索方法來搜尋給定邊坡的臨界滑動面。基本特點有：(1) 可使用自動搜索方法來尋找圓弧或非圓弧滑動面；(2) 集成了Bishop、Janbu、

21、Spencer、GLE/M-P 和其他一些方法；(3) 可考慮多種材料模型：各向異性、非線性摩爾庫侖等；(4) 邊坡穩(wěn)定性概率分析；(5) 外部荷載：線性荷載、分布荷載或動荷載；(6) 支護：土釘、錨桿、土工布、樁，以及特定支護措施的反分析；(7) 可查看任意一條或全部已搜索到的潛在滑動面，可對任意滑面顯示詳細計算信息；(8) 集成了有限元法，穩(wěn)態(tài)地下水建模、分析和數(shù)據(jù)解釋程序?；瑒用嫠阉鞣椒ㄟ吰路€(wěn)定性分析的主要目的是確定潛在滑動面-安全系數(shù)最小的滑動面的位置，從而確定邊坡設(shè)計的整體安全性。在本軟件中，有不同的搜索方法可自動完成圓弧或非圓弧滑動面的搜索工作。在軟件中，有三種圓弧滑動面搜索方法：

22、 Grid Search、Slope Search、 AutoRefine Search。有兩種非圓弧滑動面搜索方法： Path Search 和Block Search。那么，對于不同的邊坡模型我們?nèi)绾芜x擇滑動面搜素方法呢？下表2-2 為我們提供了一些建議。注意在表2-2 中，對于一個給定的模型，搜索方法是根據(jù)合適程度由大到小依次排列的。一般而言，建議用戶多使用幾種搜索方法，而且考慮圓弧和非圓弧滑動面和搜索方法。 2.3邊坡穩(wěn)定性計算2.3.1 原始邊坡計算 圖2.1 3-3 剖面原始邊坡 圖2.2 4-4 剖面原始邊坡圖2.3 5-5剖面原始邊坡參照滑坡防治工程勘查規(guī)范（DZ/T0218-

23、2006）評判原則，邊坡穩(wěn)定狀態(tài)按穩(wěn)定系數(shù)劃分為四級，詳見表2-1。 3-3剖面、4-4剖面、5-5剖面中安全系數(shù)Ks 小于1.25 的滑動面分別如圖3.7、圖3.11、圖3.15所示。表 2-1 邊坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Ks1.001.00Ks1.051.05Ks=1.25Ks1.25穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定欠穩(wěn)定基本穩(wěn)定穩(wěn)定由以上通過穩(wěn)定性分析軟件分析所得的最危險滑動面示意圖，可以得到邊坡3-5號剖面段治理前的穩(wěn)定性分析結(jié)果如下表2-2 所示。表 2-2 邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果剖面編號最小安全系數(shù)穩(wěn)定狀況3-30.679不穩(wěn)定4-40.764不穩(wěn)定5-50.765不穩(wěn)定 圖2.4 3-3剖面穩(wěn)定性

24、分析模型圖圖2.5 3-3剖面Bishop法穩(wěn)定性分析圖2.6 3-3剖面Janbu法穩(wěn)定性分析 圖2.7 3-3剖面最危險滑動面示意圖圖2.8 4-4剖面穩(wěn)定性分析模型圖圖2.9 4-4剖面Bishop法穩(wěn)定性分析圖2.10 4-4剖面Janbu法穩(wěn)定性分析 圖2.11 4-4剖面最危險滑動面示意圖圖2.12 5-5剖面穩(wěn)定性模型圖圖2.13 5-5剖面Bishop法穩(wěn)定性分析圖2.14 5-5剖面Janbu法穩(wěn)定性分析圖2.15 5-5剖面最危險滑動面示意圖2.3.2 滑坡推力計算滑坡推力是利用不平衡推力傳遞系數(shù)法進行計算的。在滑體中取第i塊土條，如圖2.21所示，假定每一分界上推力的方向

25、平行于上一土條的底滑面，第i塊土條承受的各種作用力示于圖2.16中。對每一塊土條用下式計算不平衡下滑力：不平衡下滑力=下滑力Fs抗滑力由此，將各作用力投影到底滑面上，其平衡方程如下： （2-20）式中， （2-21）Pi-第i塊滑體剩余下滑力；Pi-1-第i-1塊滑體剩余下滑力；Wi-第i塊滑體的自重；Qi-土條的水平作用力，這里取0；ui-第i塊孔隙應(yīng)力，這里取0；Ni-第i塊滑體反力；i-第i塊滑體滑面的傾角；ci、i-第i塊滑體滑面的抗剪強度指標(biāo)；Fs-邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)；Li-第i塊滑體的滑面長度； 圖2.16 傳遞系數(shù)法圖示i-1-傳遞系數(shù)。根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果，取3-3剖面、4-4剖面

26、5-5剖面進行滑坡推力計算。分別采用軟件分析模型（圖3.16，圖3.17、圖3.18），利用公式（2-20）將各剖面段滑坡推力計算列于表2-3、表2-4、表2-5。圖2.17 3-3剖面滑坡推力計算模型 表2-3 3-3剖面滑坡推力計算圖2.18 4-4剖面滑坡推力計算模型 表2-4 4-4剖面滑坡推力計算 圖2.19 5-5剖面滑坡推力計算模型表2-5 5-5剖面滑坡推力計算 2.3.3 計算結(jié)果討論 通過以上分析，計算結(jié)果如下：3-3剖面最小安全系數(shù)為0.679，不穩(wěn)定，滑坡推力134.36kN。4-4剖面最小安全系數(shù)為0.764，不穩(wěn)定，滑坡推力71.71 kN。5-5剖面最小安全系數(shù)為

27、0.765，不穩(wěn)定，滑坡推力135.70kN。由分析結(jié)果可知，本設(shè)計3至5號剖面段均為不穩(wěn)定狀態(tài)，故選取所有剖面進行相關(guān)邊坡治理設(shè)計。 圖2.20 削坡處理3-3剖面圖 3.21 3-3剖面滑坡推力計算模型 圖 2.22 削坡處理4-4剖面圖 2.23 4-4剖面滑坡推力計算模型 圖 2.24 削坡處理5-5剖面圖 2.25 5-5剖面滑坡推力計算模型2.4 邊坡發(fā)展趨勢評價 現(xiàn)狀邊坡坡壁裸露，因雨水沖刷、滲入可能產(chǎn)生圓弧滑動或松動、崩塌等破壞， 在外力作用下，可能會發(fā)生變形。因此，如不及時采取跟蹤觀測和有效措施進行整治、處理，邊坡在雨水（尤其是暴雨）及地下水的多重影響作用等不利工況條件下可能

28、會發(fā)生變形、破壞。故本邊坡亟需進行專項邊坡治理，必須進行邊坡變形、失穩(wěn)預(yù)測預(yù)報并及時處理，確保邊坡不再繼續(xù)發(fā)生大規(guī)模的變形、破壞乃至整個邊坡產(chǎn)生滑坡。2.5 治理建議 （1）邊坡加固 施工方案：錨桿加固設(shè)計 施工方案：抗滑擋土墻加固設(shè)計 （2）防排水 （3）邊坡防護3 邊坡處治方案設(shè)計 根據(jù)場地巖土條件，綜合考慮邊坡高度周邊環(huán)境等因素，參考常用的邊坡支護方案的基礎(chǔ)上進行分析，根據(jù)本工程實際邊坡支護的發(fā)展現(xiàn)狀初步選取兩種支護方案，本設(shè)計所選取的方案一為錨桿支護，方案二為抗滑擋土墻支護。經(jīng)過方案選定之后，進行正式的設(shè)計與計算。設(shè)計的步驟、過程要符合規(guī)范要求，參數(shù)的選取要有依據(jù)。計算完成后根據(jù)自己的

29、計算結(jié)果繪制相關(guān)圖紙。最后進行方案的比選，確定最終的支護方案。3.1 方案一 錨桿加固設(shè)計3.1.1 錨桿概述3.1.1.1 錨桿簡介 錨桿是由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動面，把一端錨固在堅硬的巖層中（稱內(nèi)錨頭），然后在另一個自由端（稱外錨頭）進行張拉，從而對巖層施加壓力對不穩(wěn)定巖體進行錨固的方法。巖土錨固的基本原理就是利用錨桿周圍地層巖土的抗剪強度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力以保持地層開挖面的自身穩(wěn)定，由于錨索的使用，它可以提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力；可以使錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)并對加固地層起到加筋作用；可以增強地層的強度，改善地層的力學(xué)性能；可以使結(jié)構(gòu)與地層連鎖在一起，形成一種共同工作的符合體，使其

30、能有效地承受拉力和剪力。在巖土錨固中通常稱為錨桿。這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重、節(jié)約工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 采用預(yù)應(yīng)力錨索進行邊坡加固,具有不破壞巖體,施工靈活,速度快,干擾小,受力可靠,且為主動受力等優(yōu)點,。預(yù)應(yīng)力錨索長度一般不超過50m，單束錨索設(shè)計噸位一般為5002500kN，最大設(shè)計載荷一般不超過3000kN，預(yù)應(yīng)力錨索的間距一般為410m。預(yù)應(yīng)力錨索加固是主動地利用巖土體本身的強度去加固巖土體，是一種主動加固方法，同時具有施工中不破壞原有邊坡的整體性、造價低等特點，因此在滑坡治理中已被廣泛應(yīng)用。3.1.1.2 錨固技術(shù)適用特點 預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的

31、最大特點，是盡可能少地擾動被錨固的土體或巖體，即不能破壞原有結(jié)構(gòu)，并通過錨固措施合理地提高可利用巖體或土體的強度。所以預(yù)應(yīng)力錨固技木是最為高效和經(jīng)濟的加固技術(shù)，因此受到工程界的高度重視并得到迅速的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)，在力學(xué)作用和施工工藝方面都有其鮮明的特點：(1) 受力合理。能充分利用巖土體的抗剪強度平衡結(jié)構(gòu)物的拉力，積極調(diào)用巖土體的自身強度和自穩(wěn)能力，因而能大量節(jié)約建筑材料和工程投資。(2) 主動抗衡。錨索安裝后即能提供足夠的抗力，有效的限制巖土體的位移。(3) 改善巖土體的應(yīng)力狀態(tài)，能有效控制巖土體及工程結(jié)構(gòu)的變形，增強了巖土工程的穩(wěn)定性，并能使較弱結(jié)構(gòu)面上或滑移面上的抗剪強度得以提高，

32、同時能保證工程的長期穩(wěn)定性。(4) 錨固力的作用點和作用方向可以根據(jù)需要選取，從而獲得最佳的穩(wěn)定效果。(5) 在深基坑開挖工程中使用錨索可免去大量支撐，節(jié)約工作量，給機械化施工創(chuàng)造了良好條件。3.1.1.3 錨桿的組成結(jié)構(gòu) 錨桿是一種將拉力傳至穩(wěn)定巖層或土層的結(jié)構(gòu)體系，主要由錨頭、自由段和錨固段組成，如圖3.1所示。 圖3.1 錨桿結(jié)構(gòu)示意圖1-臺座；2-錨具；3-承壓板；4-支擋結(jié)構(gòu)；5-鉆孔；6-自由隔離層；7-鋼筋；8-注漿體；Lf-自由段長度；La-錨固段長度（1) 錨頭：錨桿外端用于錨固或鎖定錨桿拉力的部件，由墊墩、墊板、錨具、保護帽和外端錨筋組成。 (2) 錨固段：錨桿遠端將拉力傳

33、遞給穩(wěn)定地層的部分錨固深度和長度應(yīng)按照實際情況計算獲取，要求能夠承受最大設(shè)計拉力。（3) 自由段：將錨頭拉力傳至錨固段的中間區(qū)段，由錨拉筋、防腐構(gòu)造和注漿體組成。 (4) 錨桿配件：為了保證錨桿受力合理、施工方便而設(shè)置的部件，如定位支架、導(dǎo)向帽、架線環(huán)、束線環(huán)、注漿塞等。（圖3.2）3.1.1.4 錨桿的設(shè)計程序 如果確定采用錨桿方案可行，開始計，根據(jù)側(cè)壓力的大小和邊坡實際情況選擇合理的錨桿型式，并確定錨桿數(shù)量、布置形式、承載力設(shè)計值，計算錨筋截面、選擇錨筋材料和數(shù)量。在確定錨筋后，按照錨筋承載力設(shè)計值進行錨固體設(shè)計(包括錨固段長度、錨固體直徑、注漿材料和工藝等)。如果采用預(yù)應(yīng)力錨桿還要確定預(yù)

34、應(yīng)力張拉值和鎖定值，并給出張拉程序。最后是進行外錨頭和防腐構(gòu)造設(shè)計并給出施工建議、試驗、驗收和監(jiān)測要求。下圖3.3給出了錨桿設(shè)計流程。 圖3.3 錨桿設(shè)計流程圖 3.1.2 錨桿設(shè)計計算3.1.2.1 確定邊坡錨桿型式土層錨桿選擇鋼筋（、級），承載力小于450kN，錨桿長度小于16m，非預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，注漿方式常壓灌漿或壓力灌漿，錨固體形式是圓柱形擴孔型。巖層錨桿選擇鋼筋（、級），承載力小于450kn，錨桿長度小于16m，非預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，注漿方式常壓灌漿，錨固體形式是圓柱形。錨桿的布置與安設(shè)角度原則上應(yīng)根據(jù)實際地層情況以及錨桿與其他支擋結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用的具體情況確定，一般有如下基本要求： (1) 錨桿上

35、覆地層厚度應(yīng)不小于4.0m，避開車輛反復(fù)荷載的影響，也避免由于采用高壓注漿使上覆土層隆起。 (2) 錨桿水平與垂直間距大于2.5m，以避免應(yīng)力集中，同時不得小于1.5m，以免群錨效應(yīng)發(fā)生而降低錨固力。 (3) 錨桿的安設(shè)角度，需要考慮鄰近狀況、錨固地層位置和施工方法。一般錨桿的俯角不小于15，不大于45；俯角愈大，有利于抵抗側(cè)壓力的水平分力，但同時由于垂直分力加大，會引起護壁樁向下壓力增大的不利影響。實際工程中應(yīng)根據(jù)錨固地層的位置選擇合適的安設(shè)角度。除此之外，對于預(yù)應(yīng)力錨索可根據(jù)兩種方法綜合確定最優(yōu)錨固角：(1) 理論分析表明，錨索滿足下式是最經(jīng)濟的： （3-1）式中：錨桿傾角 滑面傾角 滑面

36、內(nèi)摩擦角(2) 對于注漿錨索，根據(jù)經(jīng)驗，錨固角度必須大于11，否則須增設(shè)止?jié){環(huán)進行壓力注漿。本設(shè)計中的錨桿傾角設(shè)為30。3.1.2.2 錨桿錨固設(shè)計荷載的確定 錨桿錨固設(shè)計荷載的確定應(yīng)該根據(jù)邊坡推力大小和支護結(jié)構(gòu)的類型綜合考慮的。應(yīng)當(dāng)先計算邊坡推力或者是側(cè)壓力，之后根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)形式計算該邊坡要達到穩(wěn)定所需的錨固支撐力。根據(jù)這個支撐力和錨桿數(shù)量、布置便可以確定出錨桿錨固荷載的大小。錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值可按下式計算： （3-2) (3-3)錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）錨桿軸向拉力設(shè)計值（kN）錨桿所受水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）錨桿傾角荷載分項系數(shù)，可取1.30對于3-3剖面來說，錨桿所受水平拉力標(biāo)

37、準(zhǔn)值為78.28kN，故有下式： 3-3剖面的錨桿軸向拉力設(shè)計值為117.51kN。對于4-4剖面，錨桿所受水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值為39.31kN，所以有： 對于5-5剖面，錨桿所受水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值為46.97kN，有： 綜上，3-3剖面的錨桿軸向拉力設(shè)計值為117.51kN，4-4剖面的錨桿軸向拉力設(shè)計值為59.01kN，5-5剖面設(shè)計值為70.51kN。3.1.2.3 錨桿錨筋的設(shè)計在確定了錨桿的軸向設(shè)計荷載之后，對錨桿進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計首先要根據(jù)錨桿軸向設(shè)計荷載計算錨桿錨筋截面大小，之后選擇合適的鋼筋進行配筋，配筋后由錨筋的實際面積和錨筋的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值計算出錨桿承載力設(shè)計值，然后進行錨桿體和

38、錨固體的設(shè)計計算。（1）錨桿錨筋截面積計算：有以下公式： (3-4)式中：由計算出的錨筋截面 安全系數(shù)，對于臨時錨桿取1.61.8，對于永久性的錨桿取2.22.4，在這里均取為2.3 錨筋抗拉強度設(shè)計值本次設(shè)計中錨筋都選擇級鋼筋（HRB335），抗拉強度設(shè)計值為280Mpa。 對于3-3剖面，有： 對于4-4剖面，有： 對于5-5剖面，有： （2）錨筋的選用：根據(jù)錨筋截面積計算值，對錨桿進行配筋，使得實際錨筋配置截面。配筋選材應(yīng)該根據(jù)錨固的作用、錨桿承載力、錨桿長度和數(shù)量以及現(xiàn)場提供施加應(yīng)力和鎖定設(shè)備等綜合考慮。對于普通非預(yù)應(yīng)力錨桿軸向設(shè)計力一般小于450kN，長度小于20m，錨筋選用普通的、

39、級熱軋鋼筋。 對于3-3剖面，選用4跟直徑為18的鋼筋： 對于4-4剖面，選用5根直徑為12的鋼筋： 對于5-5剖面，選用4根直徑為14的鋼筋： （3） 按實際錨筋截面計算的錨桿承載力設(shè)計值：按下式計算： （3-5） 式中;實際錨筋配置情況下錨桿的承載力設(shè)計值 安全系數(shù)，取值同前，取2.3 所配錨筋的抗拉強度設(shè)計值 對于3-3剖面： 對于4-4剖面： 對于5-5剖面： 綜合以上3-3剖面的實際錨桿承載力設(shè)計值為123.93kN，4-4剖面的實際錨桿承載力的設(shè)計值為68.90kN，5-5剖面的實際錨桿承載力的設(shè)計值為75.00kN。3.1.2.4 錨桿錨固力計算與錨固體的設(shè)計錨桿的錨固力也可以叫

40、做錨桿承載力。錨桿極限錨固力是指錨桿錨筋沿握裹砂漿或者砂漿沿著孔壁產(chǎn)生的滑移破壞時，所能承受的最大臨界拉拔力，他可以通過破壞性拉拔試驗確定。錨桿容許錨固力是極限錨固力除以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)（2.02.5），這種錨固力在公路鋼筋混凝土規(guī)范中成為容許承載力，也可稱為錨桿錨固力標(biāo)準(zhǔn)值，這個標(biāo)準(zhǔn)值為設(shè)計錨固力提供了參考，通常錨桿容許錨固力是錨桿設(shè)計錨固力的1.21.5倍，錨桿設(shè)計荷載必須小于錨固力設(shè)計值。本次設(shè)計中的錨桿鉆孔直徑為0.12m，注漿材料選擇M25水泥砂漿。式子（3-5）給出了錨桿承載力設(shè)計值（錨桿設(shè)計荷載），可得錨桿要達到的錨固力設(shè)計值所需的最小錨固體長度： （3-6）式中：錨固體長度 安全

41、系數(shù)，本設(shè)計中取為2.3 錨桿錨固力設(shè)計值 錨固體直徑 錨固體表面與周圍巖土體之間的極限粘結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值錨桿要達到錨固力設(shè)計值所需的錨筋與錨固砂漿間的最小握裹長度： （3-7）式中：錨筋與錨固砂漿間的最小握裹長度 安全系數(shù)，取值同上 錨筋與錨固砂漿間的極限粘結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值，查表可以得到取值為2400kPa 錨筋的直徑錨固體直徑在查過相關(guān)資料后可以確定3-3剖面為120mm，4-4剖面以及5-5剖面均為200mm。根據(jù)地質(zhì)勘查資料，可以知道地層中的粉質(zhì)粘土和殘積粉質(zhì)粘土處于可塑硬塑之間故可以查表得到極限粘結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值為50kpa，強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖屬于極軟巖故極限粘結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值為400kPa。中風(fēng)化泥

42、質(zhì)粉砂巖屬于軟巖，極限粘結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值為1000kPa。對于3-3剖面有：（1） 土層錨桿錨固長度： 兩者間中取較大的值，錨固長度為15.12m。按照規(guī)范規(guī)定土層錨桿錨固段的長度應(yīng)該大于4.0m、小于14m，故在本設(shè)計中土層錨桿錨固段長度取為14m，設(shè)計時用14m。錨桿總長度=錨固段長度+自由段長度+外錨段長度 （2） 巖層錨桿錨固長度： 兩者間中取較大的值，錨固長度為1.51m。按照規(guī)范規(guī)定巖層錨桿錨固段的長度應(yīng)該大于3.0m、小于10m，故在本設(shè)計中土層錨桿錨固段長度取為3m。錨桿總長度=錨固段長度+自由段長度+外錨段長度 對于4-4剖面有： （1）土層錨桿錨固長度： 兩者間中取較大的值，錨固長度為5.05m。 按照規(guī)范規(guī)定土層錨桿錨固段的長度應(yīng)該大于4.0m、小于14m，計算結(jié)果符