边坡工程

陈文昭

目录

  • 1 边(滑)坡工程概论
    • 1.1 课程简述
    • 1.2 边(滑)坡的概念及类型
    • 1.3 边坡的变形破坏
    • 1.4 边坡的安全等级的划分
    • 1.5 边(滑)坡工程设计基本原则
    • 1.6 边坡工程设计的一般规定
    • 1.7 边坡工程常用处理措施
    • 1.8 边坡工程的地质勘探
    • 1.9 边坡工程施工
    • 1.10 边坡工程质量检验、监测及验收
    • 1.11 边坡工程设计
  • 2 边(滑)坡工程安全性分析评价
    • 2.1 边(滑)坡稳定性分析概述
    • 2.2 单平面滑动边坡稳定性分析
    • 2.3 条分法
    • 2.4 瑞典条分法
    • 2.5 Bishop条分法
    • 2.6 不平衡推力传递法
    • 2.7 Janbu条分法
    • 2.8 最危险滑裂面的确定方法
    • 2.9 土坡稳定分析中的图解法简介
  • 3 支挡结构荷载计算
    • 3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力计算
    • 3.2 滑坡推力计算
  • 4 坡率法与削坡减载设计
    • 4.1 概述
    • 4.2 坡率法的设计
    • 4.3 削坡减载的设计
  • 5 挡土墙设计与计算
    • 5.1 概述
    • 5.2 挡土墙分类及适用范围
    • 5.3 重力式挡土墙的设计
    • 5.4 悬臂式挡土墙的设计
    • 5.5 扶壁式挡土墙的设计
  • 6 抗滑桩的设计与施工
    • 6.1 概述
    • 6.2 抗滑桩设计荷载的确定
    • 6.3 抗滑桩内力分析与变形计算
    • 6.4 抗滑桩结构承载力设计
    • 6.5 抗滑桩的设计
    • 6.6 施工注意事项
  • 7 锚杆(索)设计与施工
    • 7.1 概述
    • 7.2 锚杆(索)的设计与计算
    • 7.3 锚杆(索)的构造设计
    • 7.4 锚杆(索)的施工
    • 7.5 锚杆(索)的试验与检测
  • 8 锚杆(索)挡墙支护
    • 8.1 概述
    • 8.2 锚杆(索)挡土墙设计荷载及内力计算
    • 8.3 土质边坡的静力平衡法和等值梁法
    • 8.4 锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计
    • 8.5 锚杆挡墙构造设计
  • 9 排水工程设计与施工
    • 9.1 概述
    • 9.2 地表排水设计
    • 9.3 地下排水设计
  • 10 边坡工程读书报告及课程设计
    • 10.1 边坡工程读书报告写作安排
    • 10.2 边坡工程课程设计任务书
边(滑)坡工程设计基本原则

极限状态设计原则
载荷效应原则
设计计算原则
信息化原则
综合治理原则


1)边坡工程中的极限状态设计原则

边坡设计要解决的根本问题:是在边坡的稳定与经济之间选择一种合理的平衡,力求以最经济的途径使服务于工程建筑物的边坡满足稳定性和可靠性的要求。
安全性:边坡及其支护结构在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种荷载作用,以及在偶然时间发生时及发生后应能保持必须的整体稳定性
适用性:边坡及其支护结构在正常使用时能满足预定的使用要求,如作为建筑物环境的边坡能保证主体建筑物的正常使用。
耐久性:边坡及其支护结构在正常维护下,随着时间的变化,仍能保持自身整体稳定,同时不会因边坡的变形而引起主体建筑物的正常使用。


可靠度:边坡及其支护结构在规定的时间内,在规定的条件下,保持自身整体稳定的概率


2)边坡设计中的载荷效应原则-按照最不利原则进行。
   

在边坡支挡结构设计中涉及的荷载:根据结构设计原理有永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
    在边坡稳定性分析与推力计算中的涉及的主要荷载有:边坡岩土体自重,边坡上的各种建筑物产生的附加荷载,地下水产生的诸如静水压力、渗透压力等荷载,以及地震荷载。
    各种荷载的取值应根据不同极限状态的设计要求取不同的代表值,永久荷载应采用其标准值作为代表值,可变荷载一般以其标准值、组合值、准永久值作为代表值。


荷载代表值 :设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值,例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。
各种荷载的标准值为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值) ;
可变荷载的准永久值:对可变荷载,在设计基准期内,其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值;
可变荷载的组合值:对可变荷载,使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率,能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值;或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。
荷载设计值 :荷载代表值与荷载分项系数的乘积。


荷载组合:按极限状态设计时,为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。
基本组合:承载能力极限状态计算时,永久荷载和可变荷载的组合。
偶然组合:承载能力极限状态计算时永久荷载、可变荷载和一个偶然荷载的组合,以及偶然事件发生后受损结构整体稳固性验算时永久
荷载与可变荷载的组合。
标准组合:正常使用极限状态计算时,采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。
频遇组合:正常使用极限状态计算时,对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合。
准永久组合:正常使用极限状态计算时,对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。


现行《建筑边坡工程技术规范》规定:

(1)按地基承载力确定支护结构立柱(肋柱或桩)和挡墙的基础底面积及其埋深时,荷载效应组合应采用正常使用极限状态的标准组合,相应的抗力应采用地基承载力特征值;
(2)边坡与支护结构的稳定性和锚杆锚固体与地层的锚固长度计算时,荷载效应组合应采用承载能力极限状态的基本组合,但其荷载分项系数均取1. 0,组合系数按现行国家标准的规定采用;
(3)在确定锚杆、支护结构立柱、挡板、挡墙截面尺寸、内力及配筋时,荷载效应组合应采用承载能力极限状态的基本组合,并采用现行国家标准规定的荷载分项系数和组合值系数;支护结构的重要性系数r0,按有关规范的规定采用,对安全等级为一级的边坡取 1.1,二、三级边坡取 1.0:


(4)计算锚杆变形和支护结构水平位移与垂直位移时,荷载效应组合应采用正常使用极限状态的准永久组合,不计入风荷载和地震作用;
(5)在支护结构抗裂计算时,荷载效应组合应采用正常使用极限状态的标准组合,并考虑长期作用影响;
(6)抗震设计的荷载组合和临时性边坡的荷载组合应按现行有关标准执行。


边坡工程应按下列原则考虑地震作用的影响

1) 边坡工程的抗震设防烈度可采用地震基本烈度,且不应低于边坡破坏影响区内建筑物的设防烈度;
(2) 对抗震设防的边坡工程,其地震效应计算应按现行有关标准执行;岩石基坑工程可不作抗震计算;
(3)对支护结构和锚杆外锚头等,应采取相应的抗震构造措施。


3)边坡设计中的设计计算原则

①支护结构的强度计算:立住、面板、挡墙及其基础的抗压、抗弯、抗剪及局部抗压承载力以及锚杆杆体的抗拉承载力等均应满足现行相应标准的要求;
②锚杆锚固体的抗拔承载力和立柱与挡墙基础的地基承载力计算;
③支护结构整体或局部稳定性验算;
④对变形有较高要求的边坡工程(重要建(构)筑物基础位于边坡塌滑区; 建(构)筑物主体结构对地基变形敏感,不允许地基有较大变形时; 预估变形值较大、设计需要控制变形的高大土质边坡)可结合当地经验进行变形验算,同时应采取有效的综合措施保证边坡和邻近建(构)筑物的变形满足要求;
⑤地下水控制计算和验算;
⑥对施工期可能出现的不利工况进行验算。


4)边坡设计中的信息化原则及动态设计原则
  

边坡岩土介质的复杂性、可变性和不确定性,地质勘察参数难以准确确定,加之设计理论和设计方法带有经验性和类比性。因此边坡工程的设计往往难以一次定型,需要根据施工中反馈的信息和监控资料不断效核、补充和完善设计。
信息施工法:根据施工现场的地质情况和监测数据,对地质结论、设计参数进行验证,对施工安全性进行判断并及时修正施工方案的施工方法。一级边坡工程施工应采用信息施工法
动态设计法:根据信息施工法和施工勘察反馈的资料,对地质结论、设计参数及设计案进行再验证,如确认原设计条件有较大变化,及时补充、修改原设计的设计方法。动态设计法是建筑边坡支护设计的基本原则,一级边坡工程应采用动态没计法,二级边坡工程宜采用动态设计法。


5)边坡设计中的综合治理原则

在边坡工程设计,应根据边坡的具体情况,结合主体工程建筑物实施多措施综合治理原则。在保证边坡自身整体稳定的前提下,综合考虑主体建筑物、周边建筑物、周边环境以及整体美观、适用、经济等特点进行优化设计。


边坡处治方案主要取决于地层的工程性质、水文地质条件、荷载的特性、使用要求、原材料供应及施工技术条件等因素。
方案选择的原则是:力争作到使用上安全可靠、施工技术上简便可行、经济上合理。因此,一般应作几个不同方案的比较,从中得出较为适宜而又合理的设计方案与施工方案。
对于高边坡,由于其稳定性较差,在边坡顶部常常产生平行于坡面的张性拉裂缝,表现为边坡中上部极易失稳破坏。高边坡一旦失稳,造成的后果是比较严重的。因此,在高边坡治理时,对于中上部,应加大削坡减载的力度,放缓边坡,并采取必要的加固处理措施,确保一次根治,不留后患。


对于滑坡,由于是在一定的地形地质条件下,受地下水活动、河流冲刷、人工切坡、人工填筑、地震活动等因素的影响,使斜坡上的大量土体或岩体在重力作用下,沿地层中的某一软弱面(或带)作整体的、缓慢的、间歇性的滑动。其对工程建设的危害是很大,在以往的工程实践中,有的由于缺乏经验,对自然界中暂时处于稳定状态的滑坡认识不足,工程建设开始后不久或建成以后发生了滑坡,有的已建成工程被滑坡摧毁,有的被迫迁移或改线,有的则耗费大量的整治费用。所以,在山区土木工程建设中,注意识别和防治滑坡,其治理原则要求方案可行、安全可靠、经济合理、一次根治、不留后患。