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土坡稳定分析
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土坡稳定分析
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发布时间： 01:32:21
文档类型： DOC 文档
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内容简介：&&&> TOP34【定稿】某边坡治理工程进行初步设计说明书_可行性论证报告.doc文档免费在线阅读 或双轴应力状态，进入三轴应力状态，以保持围岩的固有强度，又可改善围岩应力状态，在锚固范围内形成压应力环，进一步提高洞室稳定。
()阻止地层的剪切破坏在边坡工程中，当潜在滑体沿剪切面的下滑力超过时，即会出现沿剪切面的滑移和破坏。
在坚硬岩体中，剪切面多发生在断层、节理、裂隙等软弱结构面上。
在土层中，砂质土的滑移面多为平面，粘性土的滑移面则呈现圆弧状。
有时也会出现上覆土和下卧岩层的临界面滑动的情况。
为了保持边坡的稳定，一种方法是大量削坡，直至达到稳定的边坡角；另一种办法室设置挡土墙结构。
在许多情况下，这些办法往往不够经济，或不可能实现。
()抵抗结构物基底的水平位移结构对水平位移的阻力在很多情况下是由其自重决定的。
除自重外，水平方向的稳定也依靠基础底平面的摩擦系数。
如果计算得出的安全系数不能满足要的方法求，则可用把结构锚固于下卧层取代结构重力的方法，这样，就能大量节约工程材料和显著地降低工程造价。
锚杆计算成果整理锚杆设计锚固长度为m，倾角为?，采用?&;二级冷拉钢筋，正方形布置，间距m，沿坡高共布置排。
钻孔?&;，灌注砂浆M。
锚杆锚固设计值计算如下：锚孔提供的锚固力设计值：Na=La&;?&;?为，远小于规范要求的稳定值()；即使不计地震作用，内摩擦角不予折减，沿裂面滑动体才刚刚接近极限平衡状态，因此必须对滑动体进行加固。
支护结构设计设计依据()《建筑边坡工程设计技术规范》GB_；()《锚杆;&;sin(?_?)/sin?sin?=kN；m=W/g=/=kg；A=ma=&;=kN；即抗滑力＝kN，下滑力＝kN若岩层内摩擦角不折减，且不考虑地震力，则计算所得K＝。
即边坡沿裂面滑动体安全系数裂隙面倾角为?，则?＝?，边坡坡角为?＝?，坡高米，不考虑地下水，坡顶无垂直裂缝，根据边坡岩体的力学参数建议值，则：C=kPa；?&;=?&;=?；?=kN/m；Z=；L=H/sin?=m；W=&;&，远大于规范要求的稳定值()。
按裂隙面滑动进行稳定性验算考虑块体沿裂隙滑动，裂隙为滑动面，如图所示。
图沿裂面滑动稳定性验算示意图边坡裂隙面内摩擦角折减系数为，边坡稳定安全系数取值为，重要性系数为。
由于L=H/sin?=m；W=&;&;&;sin(?_?)/sin?sin?=kN；m=W/g=/=kg；A=ma=&;=kN；即按岩体内抗剪强度指标进行稳定性验算结果表明，岩体中剪应力最大面的安全系数为θ=+φ/，θ=+/=&;；α——边坡开挖后边坡角(度)，α=&;；H——坡体高度(m)，H=m；根据图计算如下：图按岩体破裂面进行稳定性验算示意图C=kPa；?&;=?&;=?；?=kN/m；Z=；相关数值取值如下：?&;——岩体内摩擦角(度)，?&;=&;&;=&;，为折减系数；C——滑动面上岩体粘聚力(kPa)；取C=kPa；γ——岩体的容重(kN/m)，取?=kN/m；θ——破裂角(度)，;&;sin(?_?)/sin?sin?=kN；m=W/g=/=kg；A=ma=&;=kN；即边坡岩层层面安全系数为，大于规范要求的稳定值()。
按岩体破裂面进行稳定性验算根据边坡岩体的力学参数建议值，。
由于岩层倾角为?，则?＝?，边坡坡角为?＝?，坡高米，不考虑地下水，坡顶无垂直裂缝，边坡岩体的力学参数建议值，则：C=kPa；?&;=?&;=?；?=kN/m；Z=；L=H/sin?=m；W=&;&——为坡顶裂缝中地下水位深度，m；A——水平地震力，A＝ma，kN；m——滑体质量，kg；a——地震加速度，度地震区取g，即a=m/s。
边坡层面内摩擦角折减系数为，边坡稳定安全系数取值为，重要性系数为kPa；?&;——滑动面上的内摩擦角，度；W——为滑块的重量，kN；U——为滑动面上垂直方向静水压力，U=?w&;Zw&;L/，kN；V——为滑动面上侧向静水压力，V=?w&;Zw&;L/，kN；Zw_)式中：?——岩体的容重，kN/m；H——滑坡体高度，m；L——滑动面长度，L=(H_Z)/sin?，m；Z——坡顶垂直裂缝深度，m；?——滑动面倾角，度；?——坡面倾角，度；C——滑动面上的粘聚力边坡稳定性平面滑动计算示意图岩坡中层面与垂直裂缝的组合面为ABC，由它切割的边坡滑体为ABCD，滑块的重量为W，BC面倾角为?，坡面倾角为?，坡高为H。
(_)根据极限平衡条件，边坡稳定性安全系数为：(~中等风化~~泥质粉砂岩强风化~中等风化~~粉砂质泥岩强风化~中等风化~~结构面泥岩层面~~砂岩层面~~泥质粉砂岩裂隙面~~边坡稳定性计算按岩层层面滑动进行稳定性验算考虑岩层层面为滑动面，如图所示。
图学参数建议值(见表)。
表岩体物理力学参数建议值表岩性风化分带密度(g/cm)抗剪强度抗压强度σ(MPa)抗拉强度(MPa)变形模量E(GPa)泊松比μ软化系数C(MPa)?&;(度)饱和天然砂岩强风化在重力作用下，产生滑移破坏解体，其变形破坏模式演化过程见图。
图沿裂面滑移破坏模式演化图边坡岩石的物理力学性质边坡岩石主要为：粉砂质泥岩，泥质粉砂岩和砂岩。
依据岩石试验与经验类比，提出边坡岩体(石)的力移破坏解体，其变形破坏模式演化过程见图。
图岩体破裂面滑移破坏模式演化图()沿裂面滑移破坏在边坡中，岩体发育外倾结构面，岩体在外倾结构面与其它结构面的切割下，在边坡临空面上，沿裂隙面产生卸荷拉开，块体在移破坏解体，其变形破坏模式演化过程见图。
图岩体破裂面滑移破坏模式演化图()沿裂面滑移破坏在边坡中，岩体发育外倾结构面，岩体在外倾结构面与其它结构面的切割下，在边坡临空面上，沿裂隙面产生卸荷拉开，块体在重力作用下，产生滑移破坏解体，其变形破坏模式演化过程见图。
图沿裂面滑移破坏模式演化图边坡岩石的物理力学性质边坡岩石主要为：粉砂质泥岩，泥质粉砂岩和砂岩。
依据岩石试验与经验类比，提出边坡岩体(石)的力学参数建议值(见表)。
表岩体物理力学参数建议值表岩性风化分带密度(g/cm)抗剪强度抗压强度σ(MPa)抗拉强度(MPa)变形模量E(GPa)泊松比μ软化系数C(MPa)?&;(度)饱和天然砂岩强风化~中等风化~~泥质粉砂岩强风化~中等风化~~粉砂质泥岩强风化~中等风化~~结构面泥岩层面~~砂岩层面~~泥质粉砂岩裂隙面~~边坡稳定性计算按岩层层面滑动进行稳定性验算考虑岩层层面为滑动面，如图所示。
图边坡稳定性平面滑动计算示意图岩坡中层面与垂直裂缝的组合面为ABC，由它切割的边坡滑体为ABCD，滑块的重量为W，BC面倾角为?，坡面倾角为?，坡高为H。
(_)根据极限平衡条件，边坡稳定性安全系数为：(_)式中：?——岩体的容重，kN/m；H——滑坡体高度，m；L——滑动面长度，L=(H_Z)/sin?，m；Z——坡顶垂直裂缝深度，m；?——滑动面倾角，度；?——坡面倾角，度；C——滑动面上的粘聚力kPa；?&;——滑动面上的内摩擦角，度；W——为滑块的重量，kN；U——为滑动面上垂直方向静水压力，U=?w&;Zw&;L/，kN；V——为滑动面上侧向静水压力，V=?w&;Zw&;L/，kN；Zw——为坡顶裂缝中地下水位深度，m；A——水平地震力，A＝ma，kN；m——滑体质量，kg；a——地震加速度，度地震区取g，即a=m/s。
边坡层面内摩擦角折减系数为，边坡稳定安全系数取值为，重要性系数为。
由于岩层倾角为?，则?＝?，边坡坡角为?＝?，坡高米，不考虑地下水，坡顶无垂直裂缝，边坡岩体的力学参数建议值，则：C=kPa；?&;=?&;=?；?=kN/m；Z=；L=H/sin?=m；W=&;&;&;sin(?_?)/sin?sin?=kN；m=W/g=/=kg；A=ma=&;=kN；即边坡岩层层面安全系数为，大于规范要求的稳定值()。
按岩体破裂面进行稳定性验算根据边坡岩体的力学参数建议值，相关数值取值如下：?&;——岩体内摩擦角(度)，?&;=&;&;=&;，为折减系数；C——滑动面上岩体粘聚力(kPa)；取C=kPa；γ——岩体的容重(kN/m)，取?=kN/m；θ——破裂角(度)，θ=+φ/，θ=+/=&;；α——边坡开挖后边坡角(度)，α=&;；H——坡体高度(m)，H=m；根据图计算如下：图按岩体破裂面进行稳定性验算示意图C=kPa；?&;=?&;=?；?=kN/m；Z=；L=H/sin?=m；W=&;&;&;sin(?_?)/sin?sin?=kN；m=W/g=/=kg；A=ma=&;=kN；即按岩体内抗剪强度指标进行稳定性验算结果表明，岩体中剪应力最大面的安全系数为，远大于规范要求的稳定值()。
按裂隙面滑动进行稳定性验算考虑块体沿裂隙滑动，裂隙为滑动面，如图所示。
图沿裂面滑动稳定性验算示意图边坡裂隙面内摩擦角折减系数为，边坡稳定安全系数取值为，重要性系数为。
由于裂隙面倾角为?，则?＝?，边坡坡角为?＝?，坡高米，不考虑地下水，坡顶无垂直裂缝，根据边坡岩体的力学参数建议值，则：C=kPa；?&;=?&;=?；?=kN/m；Z=；L=H/sin?=m；W=&;&;&;sin(?_?)/sin?sin?=kN；m=W/g=/=kg；A=ma=&;=kN；即抗滑力＝kN，下滑力＝kN若岩层内摩擦角不折减，且不考虑地震力，则计算所得K＝。
即边坡沿裂面滑动体安全系数为，远小于规范要求的稳定值()；即使不计地震作用，内摩擦角不予折减，沿裂面滑动体才刚刚接近极限平衡状态，因此必须对滑动体进行加固。
支护结构设计设计依据()《建筑边坡工程设计技术规范》GB_；()《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB_)；()《建筑地基基础设计规范》(GBJ_)；()《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ_)；()《岩土工程勘察规范》(GB_)；()《混凝土结构设计规范》(GBJ_)；()《混凝土结构设计规范》(GBJ_年局部修订条文)。
选择支护方案设计原则根据前述边坡的坡面形态特征、坡体岩土结构及斜坡稳定验算结果与不良地质现象，综合工程场区内建筑物特点，边坡防护治理设计应遵循以下原则：()边坡防护工程应与工程场区地质环境、斜坡形态与结构特征及居民楼特点相适应；()根据居民楼的相互位置关系，边坡防治尚需考虑可利用空间位置的大小匹配；()在达到防治目的的前提下，边坡的防治要尽量做到施工简单、造价便宜、防护工程美观且与居民楼相得益彰。
设计支护方案根据前述边坡的地形地质条件及稳定性分析成果，以及上述设计原则，结合工程现场实际情况，确定本工程人工边坡支护方案为：截排水＋肋梁锚杆支护。
截排水：在边坡坡顶及坡面布置截排水系统，以减少雨水对坡面及坡体的冲刷、侵蚀。
肋梁锚杆：边坡整体加固及坡面治理防护。
考虑了两种方案：一种为普通锚杆结合片石肋梁支护方案；另一种为普通锚杆结合钢筋混凝土肋梁支护方案。
其中锚杆主要起整体加固作用，肋梁主要起坡面加固作用，同时兼作锚杆外锚头的锚固端。
由于工程场区内坡体结构主要为泥质粉砂岩、砂岩与粉砂质泥。
经过验算沿裂面滑动体存在滑移可能，锚杆必须穿过滑动体进入稳定岩体，选用锚杆结合钢筋混泥土肋梁方案，采用锚杆对滑动体加固，坡面采用混泥土肋梁做为锚杆的锚固体。
锚杆计算的理论基础岩体和土层的锚固是一种把受力拉杆埋入地层的技术。
岩土锚固能充分发挥岩土能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力，大大减轻结构自重，节约工程材料，并确保施工安全和工程稳定，具有明显的经济效益和社会效益，因而世界各国都是在大力开发这门技术。
锚杆由锚头、杆体和锚固体三部分组成。
锚头位于锚杆的外露端，通过它将锚固力传给结构物。
杆体连接锚头和锚固体，通常利用其弹性变形的特性。
锚固体位于锚杆的根部，把拉力从杆体传给地层。
锚杆的基本原理岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定。
岩土锚固的主要功能是：()提供作用于结构物上以承受外荷的抗力，其方向朝着与岩土相接触的点；()使被锚固地层产生压缩应力区或对通过的岩石起加筋作用；()加固并增加地层强度，也相应地改善了地层的其它力学性能；()通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效地承受拉力和剪力。
锚杆的这些功能使互相补充的。
对某一特定的工程而言，也并非每一个功能都发挥作用。
锚杆的力学作用()抵抗竖向位移对于水池、车库、水库、船坞等坑洼式结构，当地下水的上浮力大于结构物的重力时，将导致结构物上漂、倾斜和破坏。
因此在设计上必须采用抵抗竖向位移的方法。
传统的方法是用压重法，即加厚结构尺寸，这会时结构进一步下沉，从而又增加上浮力，因而增大的结构自重又会被增大的体积所排开的水所抵消。
采用锚固结构抵抗竖向位移，可大大减小结构的体积，而且由于对锚固结构施加预应力，当地下室产生的上浮力不大于预应力值时，就不会出现竖向位移。
()抵抗倾倒对于坝工建筑，坝体的稳定性常取决于作用在结构物的绕转动边的正负弯矩的比值。
结构物的重力和该中心至基础转动边的距离直接影响着有利于稳定负弯矩，水压力和上浮力则产生不利于稳定正弯矩。
若完全依赖坝体积即结构物重力来平衡产生倾覆的正弯矩，不仅需要庞大的混凝土体积，而且产生倾倒的力也难以根据混凝土体积来加以调整。
用锚固技术来抵抗倾覆，其锚固力中心可以位于距转动点的最大距离处，这就能以较小的锚固力，产生较大的抗倾覆弯距。
对于深基坑工程，采用护壁桩或连续墙维护其坑稳定，也常出现倾倒危险。
采用锚索（杆）拉固护壁桩，既能抵抗倾倒，也有利于减小护壁桩的弯距。
()控制地下洞室围岩变形和阻止塌落地下开挖会扰动岩体原始的平衡状态，导致岩石的变形、松散、破坏甚至塌落。
采用预应力锚固技术，既能为围岩提供径向抗力，使开挖后的岩石尽快避免处于单轴或双轴应力状态，进入三轴应力状态，以保持围岩的固有强度，又可改善围岩应力状态，在锚固范围内形成压应力环，进一步提高洞室稳定。
()阻止地层的剪切破坏在边坡工程中，当潜在滑体沿剪切面的下滑力超过时，即会出现沿剪切面的滑移和破坏。
在坚硬岩体中，剪切面多发生在断层、节理、裂隙等软弱结构面上。
在土层中，砂质土的滑移面多为平面，粘性土的滑移面则呈现圆弧状。
有时也会出现上覆土和下卧岩层的临界面滑动的情况。
为了保持边坡的稳定，一种方法是大量削坡，直至达到稳定的边坡角；另一种办法室设置挡土墙结构。
在许多情况下，这些办法往往不够经济，或不可能实现。
()抵抗结构物基底的水平位移结构对水平位移的阻力在很多情况下是由其自重决定的。
除自重外，水平方向的稳定也依靠基础底平面的摩擦系数。
如果计算得出的安全系数不能满足要的方法求，则可用把结构锚固于下卧层取代结构重力的方法，这样，就能大量节约工程材料和显著地降低工程造价。
锚杆计算成果整理锚杆设计锚固长度为m，倾角为?，采用?&;二级冷拉钢筋，正方形布置，间距m，沿坡高共布置排。
钻孔?&;，灌注砂浆M。
锚杆锚固设计值计算如下：锚孔提供的锚固力设计值：Na=La&;?&;?&;D&;frb(_)式中Na——锚孔提供的锚固力设计值(KN)；La——锚固长度(m)；La=mfrb——岩石与锚固体粘结长度特征值(kPa)，取较硬岩下限kPa；?——锚固体与地层粘结条件工作系数，取(永久锚杆)；D——钻孔直径(m)。
D=m将以上数值代入(_)式得：Na=La&;?&;?&;D&;frb=&;&;&;&;=KN锚杆提供的锚固力设计值：Na=La&;?&;n&;?&;d&;fb(_)式中Na——锚杆提供的锚固力设计值(KN)；d——锚杆直径(m)，d=m；n——锚杆根数，等于；fb——钢筋与砂浆之间粘结强度设计值(kPa)，M砂浆与螺纹钢筋取&;＝kPa；?——钢筋与砂浆之间粘结条件工作系数，取(永久锚杆)。
将以上数值代入(_)得：Na=La&;?&;n&;?&;d&;fb=&;&;&;&;&;=KN根据计算取Na、Na计算所得的较小值，因此锚杆所能提供的轴向拉力设计值Na=kN锚杆轴向拉力标准值：Nak=Na/rQ(_)式中：rQ——何载分向系数，rQ=Nak=Na/rQ=&;=KN锚杆水平拉力标准值：Htk=Nak&;cosα(_)式中：α——锚杆锚固倾斜角度(度)，α=&;Htk=Nak&;cosα=&;cos&;=KN锚杆提供的破裂面切向力：F’=Htk&;cosθ=&;cos&;=KN锚杆提供的破裂面法向力：T’=Htk&;sinθ=&;sin&;=kN锚杆提供的锚固力：N=&;F’&;=kN加固后边坡稳定安全系数：K＝(抗滑力N)／下滑力=()／＝＞因此，边坡是稳定的，即采用锚杆肋梁进行支护后，由锚杆提供的水平支护力，使边坡处于稳定状态，达到规范的要求。
施工组织设计施工工序本工程采用逆作法进行施工，按下述顺序组织施工：上层土石方开挖→坡面修整→挡墙肋柱锚孔及锚孔放线定位→锚孔施工→安装锚筋→注浆→肋梁、面板钢筋制作→支模板→浇肋柱、面板→养护→下层土石方开挖。
由于该边坡岩体，强风化层较厚且裂隙较发育，施工要求严格按逆作法进行，自上而下，及时支护，当上层结构强度达到%以上，方可进行下一层的施工开挖，每层开挖深度不得超过米，严禁爆破作业。
做好场区内临时排水，封面处理，保证场区内基本不受雨水影响。
主要工程量见表。
表基本工程量汇总表编号工程名称单位数量备注一肋柱锚杆锚孔m/孔/钢筋t混凝土m修整边坡m二排水沟m浆砌石m挖方m施工监测监测工作的任务和目的()监测工作的任务①边坡及各部分移动方向、速度及裂缝的发展；②支档结构承受的压力及位移；③工程设施的位移；④对可能出现的问题作出监测预报。
()监测工作目的根据边坡岩土特性及工程环境的关联性，对边坡的变形进行监测，以检验边坡岩土工程施工、治理质量效果，确保工程经济合理可靠及工程的正常运行。
监测设计方案主要技术依据及原则()监测设计方案主要技术依据及原则《岩土工程勘察规范》(GB_)、《岩土工程试验监测手册》、《岩土工程安全监测手册》()监测设计方案原则监测方案采用经济、实用、方便、安全的原则，同时注意以下的技术原则：①整体性变形控制与解体性变形控制相结合的原则；②宏观变形与微观变形相结合的原则；③群众性监测与专业性监测相结合的原则；④测量仪器选择与测量精度控制相结合的原则。
监测工作设计监测工作布置监测工作的布置采用边坡体地表变形监测、支挡工程体系位移监测。
()边坡体地表监测系统布点、线：针对边坡体形态特征及应力分布特征，要求在边坡体中部安垂直主滑方向布置一条监测线。
观测时间要求：在边坡支护工程开始前至少要观测一次，作为对比基数，施工期间~天观测一次，支护工程完工后，~天观测一次，直至稳定，遇暴雨后，加密观测。
观测方法：采用视准线法。
在边坡两端相对稳定区域设工作基点。
()支挡工程系统监测布点、线：同边坡体监测方法，分别对支挡结构体上布置~个点，做一条视准线。
观测时间要求：在边坡支护工程开始时要观测一次，作为对比基数，施工期间随时观测，支护工程完工后，~天观测一次，直至稳定，遇暴雨要有专人负责观测，做好原始记录。
观测方法观测方法：采用视准线法。
参考文献崔政权，李宁编著，边坡工程：理论与实践最新发展，北京：中国水利水电出版社，；廖国华主编，边坡稳定，北京：冶金工业出版社，；杨航宇，颜志平，朱赞凌等编著，公路边坡防护与治理，北京：人民交通出版社，；赵明阶,何光春,王多垠编著，边坡工程处治技术，北京：人民交通出版社，；《建筑边坡工程设计技术规范》GB_；《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB_)；《建筑地基基础设计规范》(GBJ_)；《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ_)；《岩土工程勘察规范》(GB_)；《混凝土结构设计规范》(GB...
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边坡稳定系数取值设计专题简介
本专题为土木在线边坡稳定系数取值专题，全部内容来自与土木在线论坛精心选择与相关的资料分享，土木在线为国内最大最专业的土木工程垂直站点，聚集了1700万土木工程师在线交流，土木在线伴你成长，更多相关资料请访问!
边坡稳定系数取值
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边坡稳定-稳定分析3
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本帖最后由 pangolin2014 于
09:49 编辑 依据2013建筑边坡规范设置GEO5边坡稳定安全系数 最新建筑边坡规范（GB ）的安全系数取值和2002规范有所不同，取消了折线滑面和圆弧滑面取不同安全系数值的策略，而统一采用一样的安全系数值。同
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