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
地表排水设计

1、基本规定

(1)坡面(地表)排水设施:应结合地形和天然水系进行布设,并做好进出口的位置选择和处理,防止出现堵塞、溢流、渗漏、淤积、冲刷等现象;
(2)排水设施的几何尺寸:应根据集水面积、降雨强度、历时、分区汇水面积、坡面径流量、坡体内渗出的水量等因素进行计算确定,并做好整体规划和布置--参照《室外排水设计规范》GB 50114等相关规范进行设计计算确定。
(3)截水沟:根据具体情况截水沟可以设一道或数道。截水沟的横断面尺寸需经流量计算确定;截水沟应采取有效的防渗措施,出水口应引伸到边坡范围以外,出口处设置消能设施,确保边坡的稳定性。跌水和急流槽的设计可参照相关排水规范执行(详见《公路排水设计规范》JTJ 018-97)。

2、地表排水沟的布置

坡体以外的地表水,以拦截和旁引为原则;
滑坡体以内的地表水,以防渗、尽快汇集和引出为原则。
坡体外,设置一条或多条环形截水沟,拦截或旁引地表径流,不使流入滑坡范围之内;
坡体内,充分利用自然沟谷,布置成树枝状排水系统,修建渗沟及明沟等弓I水工程,减少地表水对坡面冲刷和入渗。


截水沟应设置在滑坡体边界以外不小于5 m 处,环形布置。当山坡坡面较大,地表径流流速较大时,应设计数条排水截水沟,间距以50 -60 m 为宜。当截水沟长度超过500 m 时应选择适当地点设出水口,将水引至山坡侧的自然冲沟或桥涵进水口;截水沟必须有牢靠的出水口,必要时需要设置跌水或急流槽,出水口必须与其他排水设施平顺衔接。
滑坡体内布置排水沟:应充分利用滑坡范围内的自然沟谷排除地表水,为防止天然冲沟的进一步下切,对自然沟谷要整修、加固和铺砌,达到不溢流、不渗漏的目的,一般修成复式断面,沟底沟坡铺砌厚度30 cm的浆砌块石。在泉水出露处设置排水沟以减少泉水的二次入渗;在滑坡坡面渗透系数变化的地带,坡面纵坡变化的地带布置排水沟,可以减少降雨人渗量。

3、排水沟的一般要求

(1)排水沟断面形状有矩形、梯形、复合型、U 形等形状。无论采用何种排水沟形式,应注意排水沟的集流条件,沟边不得超过地表。




(2)滑坡体上若有水田,应改为旱地耕作。滑坡体后缘(外围),若分布有可能影响滑坡的积水池、塘、库时,宜停止耕作;否则,其底和周边均需实施防渗工程。
(3)当排水沟通过裂缝时:应设置成叠瓦式的沟槽,可用土工合成材料或钢筋混凝土预制板做成。有明显开裂变形的坡体,应及时用黏土或水泥浆填实裂缝,整平积水坑、洼地,使降雨能迅速向排水沟汇集、排走。
(4)排水沟进出口平面布置:宜采用喇叭口或八字形导流翼墙。导流翼墙长度可取设计水深的3 〜4 倍。当排水沟断面变化时,应采用渐变段衔接,其长度可取水面宽度之差的5 〜20倍。在排水沟纵坡变化处,应避免上游产生壅水。断面变化,宜改变沟道宽度,深度保持不变。

(5)设计排水沟的纵坡:应根据沟线、地形、地质以及与山洪沟连接条件等因素确定,并进行抗冲刷计算。当自然纵坡大于1:20或局部高差较大时,应设置陡坡或跌水。跌水和陡坡进出口段 ,应设导流翼墙,与上、下游沟渠护壁连接。梯形断面沟道,多做成渐变收缩扭曲面;矩形断面沟道,多做成“ 八” 字墙形式。
(6)陡坡和缓坡连接剖面曲线:应根据水力学计算确定;跌水和陡坡段下游,应采用消能和防冲措施。当跌水高差在5 m 以内时,宜采用单级跌水;跌水高差大于5 m 时,宜采用多级跌水。


7)排水沟宜用浆砌片石或块石砌成;地质条件较差,如坡体松软段,可用毛石混凝土或素混凝土修建。砌筑排水沟砂浆的标号,宜用M7.5~M10。对坚硬块片石砌筑的排水沟,用比砌筑砂浆高1 级标号的砂浆进行勾缝,且以勾阴缝为主。毛石混凝土或素混凝土的标号,宜用C10~C15. 陡坡和缓坡段沟底及边墙,应设伸缩缝,缝间距为10 ~ 15 m 。伸缩缝处沟底,应设齿前墙,伸缩缝内应设止水或反滤盲沟或同时采用。


4、排水沟断面设讨
       

        地表排水工程水力设计,应首先对排水系统各主、支沟段控制的汇流面积进行分割计算,并根据设计降雨强度分别计算各主、支沟段汇流量和输水量;在此基础上,确定排水沟断面和过流能力。在确定排水沟断面时应考虑坡面排水沟的堵塞,取堵塞系数1.5 选取过水断面,即过水断面增大1.5 倍。
        地表排水工程的设计降雨标准为20年一遇,对于重要工程经论证可以提高设计标准。地表排水流量按下式计算:


径流系数:是一定汇水面积地面径流量(m m )与降雨量(m m )的比值,是任意时段内的径流总量与同时段内的降水总量的比值。

地表种类

径流系数

地表种类

径流系数

沥青混凝土路面

0.95

陡峻的山地

0.75-0.90

水泥混凝土路面

0.90

起伏的山地

0.60-0.80

透水性沥青路面

0.60-0.80

起伏的草地

0.40-0.65

粒料路面

0.40-0.60

平坦的耕地

0.45-0.60

粗粒土坡面和路肩

0.10-0.30

落叶林地

0.35-0.60

细粒土坡面和路肩

0.40-0.65

针叶林地

0.25-0.50

硬质岩石坡面

0.70-0.85

水田、水面

0.70-0.80

软质岩石坡面

0.50-0.75






                                     不同材料排水沟粗糙系数



             各种排水沟的水力半径和过水断面积计算用表

在确定排水沟断面时应考虑坡面排水沟的堵塞,取堵塞系数1.5 选取过水断面,即过水断面增大1.5 倍。
    当排水沟的水流速过大,将造成排水沟遭水流冲刷而侵蚀破坏,不同结构的排水沟的允许不冲流速如下表所示。

当排水沟的水流速过小,容易造成排水沟淤堵,一般最小流速不小于0.4 m/15s,因此在设计排水沟时应满足最小排水坡度的要求。
    当现场地形坡度大,排水沟的水流速将超过允许不冲流速,这时必须有消能措施,常用的方法是在沟底设置消能齿,增加排水沟表面的粗糙系数,排水沟设跌水坎,沟底做出台阶状。