工程库区滑坡防治工程设计讲座

长江三峡工程库区滑坡防治工程设计讲座

苏爱军水利部长江勘测技术研究所第一局部：设计要点

第二局部：几个设计应注意的问题第一局部：设计要点一、滑坡防治目标与原那么二、滑坡治理工程设计时应考虑的根本因素三、治理方法要点四、滑坡防治工程设计阶段划分

第二局部：几个设计应注意的问题一、设计的平安系数工程平安等级分级二、滑带剪切强度参数确实定三、滑体及滑带中的地下水位及孔隙水压力四、滑坡稳定性及推力计算五、孔隙水压力计算滑坡的勘察与防治是工程地质学界一个古老而现实的课题，前人做过大量开拓性的研究工作，取得了十分丰富的成果，但仍有不少尚未完全解决的问题。众多迷底或疑问的存在为滑坡勘察与防治的研究及实践提供了强大的动力，给学科的开展赋予了强大的生命力。本次讲座结合长江三峡工程库区多年来滑坡勘察与防治的一些经验，就滑坡识别、滑带剪切强度参数确实定、滑坡堆积体内地下水的贮存与运移规律、滑坡稳定性与推动计算、滑坡防治原那么与对策方面进行了探讨。一、滑坡防治目标与原那么滑坡防治工程设计的指导思想是：“立足我国国情，防患于未然，推动社会进步〞。要明确防止或减少重复性“开拓〞或模仿式的“创新〞，保证集中有限财力建立适合我国地质灾害形势和国民经济实际情况的科学技术体系。滑坡防治的目标是通过避让、监测预报以及工程治理等手段减少甚至防止因滑坡复活、新产生滑坡或潜在滑移体而导致的直接或间接经济损失以及对环境的不利影响，并尽可能变害为利，为人类造福，滑坡防治的根本原那么是以防为主，防治结合，以最少的投资，最短的工期，到达设计基准期内平安运行，并满足所有预定功能要求、平安性和耐久性要求及投资和工期的经济性要求。具体表达在以下四个方面：1、对于性质简单、规模较小的滑坡应一次铲除不留后患。2、对于性质复杂、规模巨大、短期内不易查清或工程建设进度不允许完全查清后再治理的滑坡，应在保证建设工程平安的前提下，作出防治全面规划，采用分期治理的方法，使后期工程能获得必须的资料，又能争取到必须的建设时间，保证整个工程的平安和效益。3、对建设工程随时可能产生危害的滑坡，应先采用立即生效的工程措施，然后再做其它工程。4、一般情况下，滑坡治理的时间宜在旱季，施工方法和程序应以防止造成滑坡产生新的滑动。地质灾害防治工程设计应遵循目标优先，平安第一，经济合理，美化环境的原那么，具体表达在以下几个方面：工程设计所有方案必须附属于地质灾害防治工程要到达的目的；防治工程应与主体工程建设相协调，与周边环境相融洽，防治工程的有效性与主体工程使用寿命一致；工程措施应因地制宜、对症下药、简单易行，力求平安可靠；充分利用当地劳动力、材料、施工技术方面的资源优势，在做到技术上可行的原那么下，尽量节省工程投资。按先后顺序考虑绕避、排水、减载压脚，支挡防护措施，同时表达综合治理的原那么。二、滑坡治理工程设计时

应考虑的根本因素1、注意场地条件，防治灾害；

2、合理使用岩土参数；

3、因地制宜，综合治理1、注意场地条件，防治灾害应充分搜集场地的地形、地质、水文、水文地质等资料，作为设计的依据。场地可能的自然灾害，如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等，由于工程建设引起的灾害，如采空塌陷、抽水塌陷、管涌、突水等，同时还应搜集当地有关地质灾害防治工程经验。在勘察、预测和评价的根底上，采取因地制宜的有效防治措施。2、合理使用岩土参数选用岩土参数时，应注意岩土体的非均质性、各向异性、参数测定方法、测定条件与工程原型之间的差异、参数随时间和环境改变，以及工程建设而可能的变化等。由于岩土参数是随机变量，故在划分工程地质单元的根底上，应进行统计分析，算出各项参数的平均值、标准差、变异系数。确定其标准值和设计值。在选定测试方法时，应注意其适用性。3、注意与结构设计的配合滑坡防治工程的根本理论表达为两个观点的最正确结合，一是地质观点，二是工程观点。前者保证对灾害特征、成因和开展趋势的分析正确无误，后者保证优化比选出能够到达防治工程目标，而工程投资又最低的最正确方案。在滑坡防治设计中，岩土工程师与结构工程师应密切配合，使岩土工程设计与结构工程设计协调一致。4、因地制宜，综合治理充分利用地方人力、材料资源与现行施工技术手段，在遵循按清方、排水、反压与抗滑顺序考虑治理措施的同时，应立足以防为主，综合治理。做到设计方案经济合理技术可行。三、治理方法要点1、清方减载2、地表地下水3、反压4、抗滑工程

1清方减载〔1〕上部减载：对推动式滑坡，在上部主滑地段减载，常起到根治滑坡的效果。对其它性质的滑坡，在主滑地段减重也能起到减小下滑力的作用。减载一般适用于滑坡床为上陡下缓、滑坡后壁及两侧有稳定的岩土体，不致因减重而引起滑坡向上和向两侧开展造成后患的情况。对于错落转变成的滑坡，采用减载使滑坡到达平衡，效果比较显著。对有些滑坡的滑带土或滑体，具有卸载膨胀的特点，减载后使滑带土松弛膨胀，尤其是地下水浸湿后，其抗滑力减小，引起滑坡下滑，具有这种特性的滑坡，不能采用减载法。另减载后将增大暴露面，有利于地面水渗入坡体和使坡体岩石风化，这些不利因素应充分考虑。〔2〕对无向上及两侧开展可能的小型滑坡，可考虑将整个滑坡体挖除。〔3〕用某些导滑工程，将滑坡的滑动方向改变，使其不危害建设工程。某工程土质岸坡削方减载方案剖面图

2、地表及地下排水加拿大哥仑比亚河雷夫尔斯托克〔Revelstoke〕水库，其右岸为方量达15亿m3的道尼〔Downie〕滑坡。假定现状稳定系数为1，计算蓄水后稳定系数为0.93。采用地下排水方案治理。滑坡治理包括勘察设计总费用，在1984年为2500万加元。水库蓄水始于1983年10月11日至20日。1984年8月12日到达满库水位。水库运行期间，水库水位在数米范围内变化，滑坡位移速率一直在2mm／a以下。仅在坡脚表层有活动迹象。根据监测到的地下水压力计算主剖面稳定系数，排水后比排水前增加了14.5％。对涉水的水库新生型滑坡，由于其体积巨大，治理原那么是抵消蓄水效应并使失稳风险降低到可接受程度，治理措施以兼作勘探的排水洞为根底；对不涉水的移民建设“开发〞型滑坡，其工程地质条件是较清楚的，治理原那么是抵消不利建设的负效应并使失稳风险降低到可接受程度，治理措施以结构措施为主，非结构性措施为辅；对无危害滑坡仅做监测。

〔1〕治理地表水①在滑坡体周围做截水沟，使地表水不能进入滑坡体范围以内。②在滑坡范围内修筑各种排水沟，使地表水排出滑坡体范围以外，但应注意沟渠的防渗，防止沟渠渗漏和溢流于沟外。③整平地表，填塞裂缝和夯实松动地面，筑隔渗层，减少地表水下渗并使其尽快汇入排水沟内，排出于滑坡体外。图2-1某治理工程中采用的地表排水地表排水措施对提高滑坡体稳定性有显著效果，但其作用只有在对滑坡气象、水文条件有相当研究工作的前提下，才可作为滑坡治理稳定系数设计值，一般情况下只作为其平安诸备。〔2〕治理地下水①治理滑坡体中的地下水：加强滑坡范围以外的截水沟，切断其补给来源；针对出露的泉水和湿地等，作排水沟或渗沟，将水引出滑坡体外；在常因坡体内的地下水活动而松软、潮湿，引起坡体坍塌滑动的滑坡体前缘，作斜〔边〕坡渗沟疏干，或作支撑小盲沟，兼起支撑和疏干作用；整个坡面植树，加大蒸发量，保证坡面枯燥。①治理滑带附近的水：拦截、疏干、排除：要求所设排水构筑物的走向垂直于地下水的流向。根据地下水的埋藏深度、部位和土的密实程度使用不同的排水构筑物，一般浅层地下水可以使用截水渗沟、盲沟；深层地下水那么用盲洞、水平孔等。一般在滑坡前缘附近作支撑盲沟疏导这局部滑动带的水，而在其它部位作排水构筑物排除滑动面上的地下水，后者通常多为盲洞(也叫泄水隧道)或平孔等。降低地下水位：假设滑动带上的水是由下向上承压补给时，多采用将补给水源排走的盲洞或水平孔，即将补给水源向下漏走的垂直排水等措施，使地下水位降低到滑动面以下。〔3〕排除深层地下水①长水平钻孔：土层和基岩均可采用，但当穿过滑动面时，由于滑坡运动，有可能塌孔，遇到坚硬的孤石或软硬悬殊的岩石，容易引起钻孔弯曲而不能到达预定位置。通常以最终孔径66mm钻进。如遇地下水脉(GroundwaterVeins)，可集中排水，排水量大者可达100l／min以上。根据水文地质条件，水平钻孔可以上倾5°～10°。据有关工程说明：地下排水工程对控制深层滑坡稳定性有相当好的作用。对于深层滑坡而言，当其它常用措施难以实施时，深层排水措施可由辅助措施变为主导措施。②集水井：最适于集中地聚集基岩面上及其附近的地下水。在滑坡区内外，地下水最集中的地段附近，设置直径达3.5m以上的坚井，并在井壁上打辐射状的短水平钻孔，使附近的地下水聚集于水井中，利用带有浮动开关的水泵抽出，或从竖井底部，设置长的水平钻孔，使集水自然流出滑坡下方地表。假设只是为了聚集从井壁来的涌水，井的直径为0.3—1.5m左右。辐射水平钻孔可布设2—3层，它不仅可排深层地下水，亦可排浅层地下水。集水井深度一般为15～30m。在正在滑动的滑坡区内施工集水井时，应到达比滑动面浅的部位即行停止，并尽量缩短工期；在暂未滑动的滑坡区内或滑坡区外，集水井应深入基岩2～3m。如日本茶臼山滑坡设置的集水井深度21.5m，内径3.5m，外径5.0m；又如日本地附山滑坡，在滑坡中部布置20个集水井，深度17—35m。3、反压〔1〕下部反压：在滑坡的抗滑段和滑坡体外前缘堆填土石加重，如作成堤、坝等，能增大抗滑力而稳定滑坡。但必须注意只能在抗滑段加重反压，不能填于主滑地段。而且填方时，必须作好地下排水工程，不能因填土堵塞原有地下水出口，造成后患。〔2〕减重与反压相结合：对于某些滑坡可根据设计计算后，确定需减少的下滑力大小，同时在其上部进行局部减重和在下部反压。减重和反压后，应检算滑面从残存的滑体薄弱部位及反压体底面剪出的可能性。图2-4某工程土质岸坡回填压脚方案剖面图

4、抗滑工程〔1〕抗滑挡土墙〔2〕抗滑桩〔1〕抗滑挡土墙

一般常用为重力式挡土墙。挡土墙的设置位置，一般设置于滑体的前缘；滑坡中、下部有稳定的岩土锁口者，设置于锁口处；如滑坡为多级滑动，当总推力太大，在坡脚一级支挡混凝土工程量太大时，可分级支挡。抗滑挡墙的设计计算步骤为：①确定设墙位置及范围；②确定墙高；③确定墙基埋置深度；④计算可能利用的被动土压；⒂挡土墙的抗滑、抗倾覆、基底压力和墙身截面强度验算。重力式抗滑挡墙常用断面型式〔2〕抗滑桩适用于深层滑坡和各类非塑性流滑坡，对缺乏石料的地区和处理正在活动的滑坡，更为适宜。抗滑桩具有以下主要优点：①设桩位置灵活，可集中设置在滑坡的前缘附近，也可设置在滑坡体其它部位；可单独使用，也可与其它构筑物联合使用。②每根桩的工程量不大，施工中对滑体稳定性影响小。对正在活动的滑坡，采用自两侧向主轴施工的方法，可以不加剧其活动性。③在已通车的线路或已投产的厂矿施工，可以不影响行车和正常生产。④桩孔本身是一个很好的深探井，通过它可以取得滑动面准确位置等其它参数，检验和修正设计，使其更符合实际。抗滑桩的平面位置、间距和排列等，取决于滑体的密实程度、含水情况、滑坡推力大小及施工条件等因素。通常需布置一排或数排，每排在平面上布置呈向上方的拱形，更有利于承受推力和让边桩多分担荷载。各排桩间的距离取决于前后桩排上的推力分配，通常是每一块滑体布设一排，设于滑体较薄的抗滑段部位，或滑坡计算剖面上，下滑力较小的部位。每排上桩的横向间距，在有土体自然拱的试验资料时，可参照试验数据决定；无试验资料时，可取2—5倍桩径为宜，通常滑体主轴附近间距小些，两侧大些；滑体密实者间距大些，反之那么小些，以免滑体从两桩之间挤出。目前国内常用的抗滑桩矩形断面较多，其尺寸有的达2m×4m，甚至更大，例如贵昆铁路二梯岩隧道出口处滑坡，曾作8.5m×6.0m、深12m的五个沉井式挡墙抗滑。矩形断面长边平行于滑动方向。日本的抗滑桩断面多为圆形，一种叫钢管桩，在日本龟の濑(Kamenose)滑坡所采用者，其直径为318.5mm，钢管内设200×150×9mm(高×翼宽×腹厚)的H型钢和螺纹钢，用水泥砂浆灌注成整体，在地面上用钢筋混凝土格架将各钢管桩头联结成整体，形成整体性的支挡结构。三峡工程重庆库区奉节新县城黑寒包滑坡枪险治理工程就采用了类似的钢管桩。另一种是大型的抗滑桩，日本叫“深础工〞，在日本的龟の濑滑坡的治理中采用了直径为3.5—4.0m、长30—60m的大型钢筋混凝土抗滑桩，内含两层(滑动面以上)和三层(滑动面以下)竖向钢筋；其最大的抗滑桩断面为直径6.5m，长度约100m，内含五层竖向钢筋；又如日本地附跗山滑坡，抗滑桩直径为4.0—4.5m，间距10～15m，长度31—61m，深入稳定地基约为10m。滑动面以上桩前的滑体抗力，可由极限平衡时滑坡推力曲线、桩前静止土压力及桩前被动土压力确定：抗滑桩计算荷载滑坡推力曲线1、抗滑桩位于滑坡推力曲线上升段〔亦即滑坡下滑区〕，一般不予计列桩前滑体抗力；当抗滑桩桩前滑坡体稳定系数大于1.0时，桩前滑体抗力可按使桩前滑坡体稳定系数大于设计平安标准所需施加的最大推力与〔静止土压力+被动土压力〕/2二者之小者采用；2、桩前滑坡体受库水影响，可能会滑动失稳，不予计列桩前滑体抗力。3、抗滑桩位于滑坡推力曲线下降段〔亦即滑坡阻滑区〕，当抗滑桩桩前滑坡体稳定系数大于1.0时，桩前滑体抗力可按使桩前滑坡体稳定系数大于设计平安标准所需施加的最大推力与〔静止土压力+主动土压力〕/2二者之小者采用；4、抗滑桩按受弯构件设计。对于利用抗滑桩作为建筑物桩基的工程，即“承重阻滑桩〞，应按?建筑桩基技术标准?进行桩基竖向承载力、桩基沉降、水平位移和挠度验算，并须考虑地面附加荷载对桩的影响。〔3〕锚固系统格构锚固示意图(单位：cm)1—平台；2—预应力锚杆；3—格构

治理工程中采用的锚固系统主要指预应力锚索、预应力锚杆。通过穿过岸坡土体锚固在稳定地层内的锚索或锚杆施加预应力，提高岸坡土体的稳定性。预应力锚索、预应力锚杆经常与钢筋混凝土格构联合使用。锚杆挡墙这是近30年来开展起来的新型支挡结构，它可节约材料，成功地代替了庞大的混凝土挡墙。锚杆挡墙由锚杆、肋柱和挡板三局部组成。滑坡推力作用在挡板上，由挡板将滑坡推力传于肋柱，再由肋柱传至锚杆上，最后通过锚杆传到滑动面以下的稳定地层中，靠锚杆的锚固力来维持整个结构的稳定性。锚杆挡墙设计的成败，关键在于锚杆长度的设计。锚杆长度由两局部组成：即有效长度和结构长度。自肋柱到滑动面的一段长度，不产生锚固力，而只是根据结构要求而定，它称为结构长度；有效长度系埋于滑动面以下的长度，应根据地层情况和锚杆的抗拔力决定。根据抗拔试验时破坏情况分析，认为有五种可能破坏情况：①钢筋被拉断；②钢筋和砂浆脱开，即握裹力破坏；③砂浆破裂；④整个锚杆和地层脱开；⑤地层产生破坏。实践证明，多数情况下是(2)、(4)起控制作用。设计时一般情况下应先作抗拔试验，以求得握裹力参数。根据经验，当锚杆打入岩层中，起控制作用的是钢筋和砂浆之间的握裹应力μ，而当打入土层中，起控制作用的是整个锚杆和地层之间的摩阻力τ。

锚孔壁对砂浆的极限剪应力(MPa)

地层类别极限剪应力τ风化砂页岩互层、碳质页岩、泥质页岩0.15～0.25细砂及粉砂质泥岩0.20～0.40薄层灰岩夹页岩0.40～0.60薄层灰岩夹石灰质页岩、风化灰岩0.60～0.80设计锚固力Pt，应小于容许锚固力Pa，即Pt≤Pa。对于锚固钢材容许荷载应满足表中的要求。锚固钢材容许荷载注：Pu为极限张拉荷载(kN)，Py为屈服荷载(kN)。

项目永久性锚固临时性锚固设计荷载作用时Pa≤0.6Pu或O.75PyPa≤0.65Pu或O.8Py张拉预应力时Pa≤0.7Pu或O.85PyPa≤0.7Pu或O.85Py预应力锁定中Pa≤0.8Pu或O.9PyPa≤0.8Pu或O.9Py根据每孔锚索设计锚固力Pt，和所选用的钢绞线强度，可按(5.6.1.4-2)式计算每孔锚索钢绞线的根数n。

式中Fsl—平安系数，取1.7～2.0，高腐蚀地层中取大值；Pu—锚固钢材极限张拉荷载。对于永久性锚固结构，设计中应考虑预应力钢材的松弛损失及被锚固岩(土)体蠕变的影响，决定锚索的补充张拉力。1主要应确定锚索锚固段长度、孔径和锚固类型。锚固体的承载能力由锚固体与锚孔壁的抗剪强度、钢绞线束与水泥砂浆的黏结强度及钢绞线强度三局部控制，设计时应取其小值。2锚固体拉拔平安系数Fd采用以下数值：永久性锚固Fs2≥2.5；临时性锚固Fs2≥1.5。锚固体设计计算应符合以下规定：3锚索的锚固段长度可按以下公式计算，采用lsa，la中的大值，通常选取4～10m。1)按水泥砂浆与锚索张拉钢材黏结强度确定锚固段长度lsa，即当锚索锚固段为枣核状时，

2〕按锚固体与孔壁的抗剪强度确定锚固段长度la，即式中ds—张拉钢材外表直径(m)；d—单根张拉钢材直径(m)；dh—锚固体(即钻孔)直径(m)；τu—锚索张拉钢材与水泥砂浆的极限黏结应力；按砂浆标准抗压强度fck的10％取值(kPa)；τ—锚孔壁对砂浆的极限剪应力(kPa)。锚固体的直径。锚固体的直径应根据设计锚固力、地基性状、锚固类型、张拉材料根数、造孔能力等有关因素来确定，通常采用φ100～φ150mm。云阳县五峰山及西城滑坡全貌云阳县西城滑坡及五峰山滑坡野外资料验收云阳西城滑坡是一古滑坡，滑坡形态特征清楚。滑坡发育于侏罗系上统遂宁组上段砂泥岩互层的地层中，为一大型顺层—微切层滑坡。滑体东起城关镇中学，西至云阳县中学，北抵柏杨坡〔后缘高程350m左右〕，南至长江边〔前缘高程90～105m〕，南北长700～800m，东西宽800m〔中后部〕～1050m〔中前部〕，面积约0.7km2,体积为1240×103m3。老城区高程177m以上残留的房屋面积达76816.74m2，居民人口9231人。西城滑坡上居民是随迁至新县城还是就地进行旧城功能恢复，滑坡在水库蓄水后的稳定性及防治技术可行性与经济合理性是重要的决定因素之一。减载压脚加固方案将高程250m坡减载后，在减少滑坡下滑推力的同时，防止滑坍现象的发生。高程175.5m以下采用削坡挖除的土石方回填，平均厚度为7m，高程175.5m～145m在原有在形上进行夯实回填，高程145m以下坡比设计为1：3。库岸治理措施采用厚40cm的浆砌块石护坡，下设厚30cm的砂卵石反滤层。一方面可以充分发挥削坡土石方对滑体的压脚抗滑作用，另一方面在高程175.5m一带堆填出一条恢复旧城功能的沿江道路的路基。在高程180m一带布置1排抗滑桩，桩中距为7m，共138根。工程造价为20670.418万元。螃蟹溪沟左岸粮管所滑坡螃蟹溪沟右岸彭家槽滑坡削方减载区填方压脚区滑坡区新建集镇填土区右侧排水沟彭家槽滑坡灵老爷明洞急流槽治理工程四、滑坡防治工程设计阶段划分滑坡防治工程设计，可划分为可行性研究、初步设计和施工图设计三个阶段。对于规模小、地质条件清楚的滑坡，可简化设计阶段。根据防治目标，在已审定的滑坡防治地质勘察报告根底上进行编制；应对多种设计方案的技术、经济、社会和环境效益等进行论证，并作出工程估算；提交可行性研究报告及可行性研究附图册，并提交滑坡工程地质勘察报告及有关试验报告等附件；计算和估算内容可以计算书和估算书的形式作为附件提交。

1可行性研究：(1)滑坡防治工程可行性研究是滑坡防治工程设计的重要阶段。根据任务书要求，从技术可行、经济合理，以及社会、环境等因素对防治工程进行两个以上方案的分析论证，进行投资估算，确定优化方案。(2)滑坡防治工程可行性研究，必须在已审定的工程地质勘察报告的根底上编制，并依据有关文件进行。(3)滑坡防治工程可行性研究的选定，应在遵循防治工程目标和原那么的根底上，结合当地地质条件和技术经济条件等进行。(4)滑坡防治工程可行性研究，须对滑坡的危害性和实施防治工程的必要性进行充分论证，应统计核实滑坡发生时可能对生命财产造成的直接损失和间接损失。(5)滑坡防治工程可行性研究，应论证工程实施的可能性；说明在现今技术经济条件下，实施工程的可能性，并与避让搬迁、监测预警等方案进行比照(6)滑坡防治工程可行性研究，须根据工程地质勘察报告，选定有关的岩土体物理力学参数，并结合防治工程要求，建立和完善地质力学模型。(7)滑坡防治工程可行性研究，应根据滑坡防治工程的级别，选定设计平安系数标准，考虑有关工况，并结合拟布置的工程位置，专门对滑坡推力进行计算。(8)滑坡防治工程可行性研究的比较，均必须到达论证深度要求，具备技术经济可比性。(9)滑坡防治工程可行性研究，应根据所在地域，明确气温、降雨、库水位、地震、附加荷载等根本设计参数，确定荷载来源及其组合特征；根据任务书要求，明确设计技术依据和定额标准；根据防治工程目标和级别确定设计标准。(10)滑坡防治工程可行性研究，应对滑坡防治工程进行效益评估，包括工程实施后的经济效益、社会效益和环境效益。

(11)对于I级滑坡防治工程，应专门编制监测设计，内容包括施工平安监测、防治工程效果和动态长期监测等。根据具体情况，确定适当的监测技术和监测频次。(12)施工组织是滑坡防治工程可行性研究的重要内容，应结合雨季和库水位变化等特征，安排合理的施工程序和工程实施顺序，并确定可行的工期。(13)应结合城镇规划，编制防治工程的保护和灾害风险管理措施。(14)滑坡防治工程可行性研究，应详细说明设计的计算公式、计算步骤和计算结果，也可以计算书的形式单独提交。(15)滑坡防治工程可行性研究，必须详细说明估算的编制方法、费率标准、实际工程量及定额依据等，也可以估算书的形式单独提交。初步设计对可行性研究推荐方案进行充分论证和试验；提出具体工程实现步骤和有关工程参数，进行结构设计，编制相应的报告及图件，进行工程概算；提交初步设计报告及设计附图册，并提交有关试验报告等附件；计算和概算内容可以计算书和概算书的形式作为附件提交。(1)滑坡防治工程初步设计，必须在已审定的防治工程可行性方案设计的根底上编制；根据推荐方案，补充必要的设计参数，进行结构设计。(2)滑坡防治工程初步设计，必须对推荐方案所依据参数进行充分论证，并进行现场专项试验和室内模拟分析。(3)滑坡防治工程初步设计，应对各工程单元充分计算，进行结构设计。(4)滑坡防治工程初步设计，须提交相应的设计附图册，一般为A3幅面，平面布置图可采用A1、A0或更大幅面。(5)滑坡防治工程初步设计，应详细说明设计的计算公式、计算步骤和计算结果，也可以计算书的形式单独提交。(6)滑坡防治工程初步设计，必须详细说明概算的编制方法、费率标准、实际工程量及定额依据等，也可以概算书的形式单独提交。施工图设计对初步设计确定的工程图进行细部设计；提出施工技术、施工组织和平安措施要求；并满足工程施工和工程招投标要求；编制工程施工图件及说明，进行工程预算；提交施工设计图册及施工图说明书、预算书等。(1)滑坡防治工程施工图设计，须对滑坡防治工程涉及的各工程单元进行施工图设计，并编制相应的施工图设计说明书。(2)滑坡防治工程施工图设计，应详细说明设计的根本思路、施工条件、施工方法、施工机械、施工顺序、进度方案、施工管理和施工监理等。(3)滑坡防治工程施工图设计，须提交相应的设计图册，一般为A3幅面，平面布置图可采用A1、A0或更大幅面。(4)滑坡防治工程施工图设计，应详细说明设计的计算公式、计算步骤和计算结果，并以计算书的形式单独提交。(5)滑坡防治工程施工图设计，必须详细说明预算的编制方法、费率标准、实际工程量及定额依据等，并以预算书的形式单独提交。应急治理工程设计是滑坡灾害防治工程设计中的特殊内容，可简化上述设计阶段。但应急治理须与后续的正常治理相适应，并为正常治理提供根底。第二局部：设计几个应注意的问题一、设计的平安系数工程平安等级分级设计的平安系数是自然地质体固有的稳定储藏、加固用的工程材料性能、施工质量(队伍素质、机器设备、工艺、施工速度与强度)和工程监理质量等方面的综合表达并与工程平安等级相关。根据受灾对象、受灾程度、施工难度和工程投资等因素，可按下表对滑坡防治工程进行平安等级分级。1、一般滑坡防治工程平安等级分级长江三峡工程水库水位正常调度，库水位每年有30m高的水位落差，应考虑库水位变化对滑坡稳定性的影响。滑坡防治工程设计可采用分级方法进行，即主体防治工程平安系数可按表取值，附属或临时防治工程平安系数可相应降低。2、平安系数各种工况下的荷载组合及平安系数表二、滑带剪切强度参数确实定千将坪滑坡全貌千将坪滑坡滑坡滑带滑带剪切强度参数确实定方法有三种-----试验法、反演分析法和经验法在条件许可时，首先考虑反演分析φ方法，c值按滑坡厚度确定，φ值用反演分析结果；其次，试样具有代表性，试验结果可靠时，可以将饱和固结快剪φ值乘，c值乘作为设计剪切强度指标；经验值仅作为参考。上述剪切强度均为有效应力状态下的取值。1、试验方法目前试验确定c、φ值的方法很多，既可通过原位试验测定，也可以在试验室内通过剪切试验测定，原位试验的特点是简捷、快速，并大体上在原位应力和边界条件下进行。缺点是边界条件无法精确确定和控制，这给试验结果的解释带来了困难，常用的原位试验中，除十字板剪切试验可直接测定饱和软粘土的不排水强度外，其它如标准贯入试验，静力触探试验和旁压试验等均属间接测试方法，常带有地区性或经验性，相反，室内试验的主要优点是边界条件比较明确，且容易控制，饱和试样中孔隙水压力的测试成功，有效应力原理的证实，大大推进和提高了对土强度特性的试验研究和认识。但不管哪种试验，都要求被测土的抗动程度最小，室内试验，除某些探索强度根本规律的试验外，总要采取土样，取样将不可防止地引起应力释放和土的结构扰动。因此，试验结果的可靠性将首先取决于取样的质量。如果土样业已剧烈扰动，那么精细的试验将失去意义，因为再精细的试验也不能补偿土样扰动的影响。该方法最大的缺乏是由于滑带土的不均匀性导致试验结果离散性太大而难以应用。尽管目前对采取部位进行了限定，如分别对滑坡前、中、后三局部的滑带土进行采取，试验尽可能模拟各部位滑坡的受力特征等，仍难以到达满意的效果，从三峡库区滑坡勘察成果分析，φ值的变异系数，c值的变异系数。存在φ值增大，c值减小，而c值增大φ值减小的现象。对和平广场8个土层采用竖井取大样进行室内饱和固结快剪试验说明，同一个大样做的试验结果，尽管具有较好的线性相关性，但仍然存在因物质成份的差异、导致试验结果出现偏差的现象，由此可见在大范围内取样试验结果的代表性是较差的。对库水位突降引起的滑坡，可采用固结不排水剪指标，利用总应力法进行稳定性及推力计算；对于形成稳定渗流场的滑坡，模拟稳定渗流期，可采用固结排水剪强度指标，采用有效应力法进行稳定性及推力计算。一般情况下，考虑地下水浮力及渗透压力的，均可采用固结排水剪试验的剪切强度指标，利用有效应力法进行稳定性及推力计算。QHJ2-1深度3.0m

QHJ2-1深度3.0mQJ4-1深度m

QJ4-1深度m

QHJ1-2深度7.5m

QHJ1-2深度7.5m

QHJ3-2深度mQHJ3-2深度mQHJ3-1深度mQHJ3-1深度mQHJ2-2深度0.5m

QHJ2-2深度0.5m

QHJ1-4深度mQHJ1-4深度m

排除试验样代表性所带来的误差我们可以得到以下规律：1)就三峡库区而言，对同一试验方法〔如饱和固结快剪〕，在有效主压应力150-700kPa时〔相当于饱水时土层厚度12-60m〕，主压应力〔σ1〕越大，φ值越小、c值越大，即摩尔包线是曲线而非直线的特征不明显，摩尔包线根本上为直线。2)对于侏罗系紫红色碎屑岩中的滑坡，当主压应力σ1超过700Kpa后，抗剪强度增加不明显既c值明显增大，而φ值明显减小。3)饱和固结快剪的φ值与排水反复剪的剩余强度φ值相差较小，但内聚力c值前者比后者大2-3倍，有的甚至大4倍。4)饱和固结快剪φ值比常规三轴排水剪φ值大2-5°。根据上述特点，假设采用试验方法确定滑带土的剪切强度指标，首先应保证取样的代表性并尽可能少扰动，应尽可能采用竖井勘探方法取大样，对同一组样最好同时进行快剪、饱和快剪、饱和固结快剪及三轴排水剪与不排水剪试验，以便进行不同试验方法的结果比较分析。2、反演分析对于处于蠕滑阶段的滑坡，一般假定稳定系数等于0.98〔特殊的如基岩滑坡考虑滑坡局部应力集中、产生渐进破坏，可假定稳定系数等于0.9〕，利用刚体极限平衡理论方法进行c、φ值参数的反演。一般情况下，当滑体厚度小于5m时，c值的影响比φ值大，而厚度大于5m的滑坡φ值影响比c值大，且厚度越大，φ值影响越大。在进行反演分析时一般假定c值求φ值。山田刚二等在?滑坡和斜坡崩坍及其防治?一书中指出，由土体无侧限抗压试验测得qu，然后通过qu求得c，c值与滑体厚度呈正比关系。同时他还指出当试验值与上述经验值相差太大时，最好不采用试验值。?岩土工程手册?〔中国建筑工程出版社〕亦持相同观点。我委在三峡库区滑坡防治工程设计时根本上是采用上述方法求得滑带土的c、φ值，再参照试验经验值及试验指标。在进行反演分析时应特别注意以下几点：1)应尽可能地模拟滑坡蠕滑时的边界条件，尤其是地下水水位，如果难以做到，那么可取勘探时雨季最高地下水位，这时的计算结果相对偏平安的。2)选择的反演分析剖面与主滑剖面一致，否那么成果过于偏平安。3)用作反演分析的刚体极限平衡理论方法，应与设计用的稳定性及推力计算方法一致，一般采用设计标准所推荐的不平衡推力法。按滑坡厚度选取C值3、经验方法?岩土工程手册?推荐的经验公式及数据如下：1)我国铁路沿线粘性土滑带，经屡次直剪试验得出，剩余强度φ与塑性指数Ip，液性指数IL的经验关系式如下：㏒φ2㏒Ip-0.1172㏒IL相关系数为0.86。2)我国宝成线上大型堆积层滑坡，其黑色炭质页岩风化的粘土滑带c=20Kpa，φ=7°～12°；紫红色泥岩风化之粘土滑带c=10Kpa，φ=5°～7°；黄土质粉质粘土滑带c=20Kpa，φ=13°～16°。3)陕西南部裂隙粘土质滑带c=6—8Kpa，φ=8°。?岩土工程勘察设计手册?引用日本专家系统数据认为滑坡斜面坡度与滑带土c、φ值相关〔详见表1〕。从三峡库区滑坡勘察防治成果看，侏罗系中下统红层中的崩坡积层滑坡，滑带土的内摩擦角一般17～20°；三叠系上统沙镇溪组及侏罗系上统蓬来镇组崩坡积及残坡积土层滑坡滑带土的内摩擦角一般7～13°；三叠系巴东组中滑坡滑带土内摩擦角16～19°；二叠系嘉陵江组及更古老的碳酸盐岩中的滑带土的内摩擦角一般18～22°。c值与滑坡厚度有关。滑坡斜面与滑带土C、φ值的关系θ三、滑体及滑带中的地下水位及孔隙水压力

目前比较统一的观点是滑带粘土颗粒间的孔隙非常小，而且土体中孔隙所占的容积比在砂中的要大得多，在这种粘土层中的上面或下面假设存在很大水压的含水层时，这种压力是否能提高孔隙水压力尚有不少疑问〔因为实际上水并不是完全的流体，而具有某种程度的粘性〕。但是用含水层的水位来代替滑带土中的水位，在某种程度上与实际情况还是较吻合的。为了探讨上述观点的准确性，在进行和平广场滑坡勘察过程中，专门布置了三个地下水位长观孔，对滑坡堆积体中的地下水进行分层观测。具体步骤是这样的，首先堵塞滑面以下的孔移段，对滑坡堆积体中的地下水安装双层观测孔，观测滑带及其以上3m的地下水位与潜水面地水位的差值及随时间的变化。滑坡堆积体的渗透系数为i×10-6—i×10-5cm/sec。通过一个多月的观测说明，潜水面比滑带附近的水位高出0.5—3m，二水位随时间变化具有同步性，土层渗透系数越低水位差越大。上述监测数据说明，即使是粘性土中地下水仍然存在渗透压力，埋深越大水头越低，对于处于蠕变阶段的滑坡，其滑动面附近土体在蠕是一个“扩容〞过程，因此其与含水层的水力联系会加强，因而可以看作与滑体内地下水层为同一含水层，其孔隙水压力等同于对应点处的渗透水压力值，但低于对应点的静水压力值。该结论具有工程意义，目前各种商业化计算软件中多以静水压力总水头代替动水压力及浮托力，这样，导致计算浮托力及渗透压力比实际值大，从而计算的稳定系数比实际稳定系数低，计算结果稳定系数比实际的低0.02~0.05。如按静水压力总水头代替主动水压力及浮托力进行反演分析，其结果使ф值增大。四、滑坡稳定性及推力计算关于滑坡推力的讨论关于孔隙水压力的讨论如何考虑水库水位变化对滑坡稳定性的影响传递系数法的分类及其特点类型稳定系数寻求方法力的平衡条件基本特点备注方法一强度储备法分块及整体静力平衡垂直条分，各条块的稳定系数与整体稳定系数相等。采用上一条块的剩余下滑力向下一条块滑动面逐块投影法，当剩余下滑力为负值时，则令其为零。假定滑动面剪切强度参数粘聚力c及

摩擦系数tgφ具有一定的安全储备，将其除滑坡体各条块及整体的稳定系数fos，再视滑坡体处于极限平衡状态，由此求得滑坡体的稳定系数fos。大专院校的教材基本上采用该方法方法二超载法整体静力平衡垂直条分，仅考虑整体静力平衡。采用上一条块的滑动力与抗滑力向下一条块滑动面上分别投影逐块投影法，假定滑动面剪切强度参数粘聚力c及

摩擦系数tgφ不变，将滑动力乘滑坡体各条块及整体的稳定系数fos，再视滑坡体处于极限平衡状态，由此求得滑坡体的稳定系数fos。计算稳定系数时，不考虑剩余下滑力为负值时令其为零的情况；但推力计算时，则考虑剩余下滑力为负值时令其为零。原岩土工程勘察采用该方法计算方法

1、考虑降低抗滑力得到稳定系数的方法〔强度储藏法〕1=(w×cosαtgφ+cl)/k／w×sinα

2、考虑增加滑动力得到平安系数的方法〔超载法〕1=(w×cosαtgφ+cl)／(w×sinα×k)滑坡单元受力结构图1、按降低抗滑力得到稳定系数的方法考虑的滑坡推力公式E`n=w×sinα+E`n-1[cos(αn-1–αn)-sin(αn-1–αn)tgφ/k]-(w×cosαtgφ+cl)/k2、按增加滑动力得到平安系数的方法考虑的滑坡推力公式E``n=k×w×sinα+k×E`n-1[cos(αn-1–αn)-sin(αn-1–αn)tgφ/k]-(w×cosαtgφ+cl)=k×w×sinα+En-1[cos(αn-1–αn)-sin(αn-1–αn)tgφ/k]-(w×cosαtgφ+cl)按方法二考虑的单元条块的推力比按方法一考虑的单元条块的推力大k倍，即E``n/E`n=k3、?岩土工程勘察标准?等的的滑坡推力公式En=k×w×sinα+En-1[cos(αn-1–αn)-sin(αn-1–αn)tgφ]-(w×cosαtgφ+cl)方法三与方法二的差异就在于用sin(αn-1–αn)tgφ代替了sin(αn-1–αn-2)tgφ/k，物理意义不明确。它是计算机技术不兴旺时，对方法二的简化计算方法。不平衡推力法〔传统的传递系数法〕与岩土工程勘察标准?传递系数法的差异a.计算稳定系数时，方法一采用的是上一条块剩余下滑力向下一条块滑动面逐块投影法，而方法二采用的是上一条块下滑力和抗滑力向下一条块滑动面分别逐块投影法。方法一既考虑了条块的的静力平衡，也考虑了整个滑坡体的静力平衡，且各条块的稳定系数和平安系数与整个滑坡体的稳定系数与平安系数相等。方法二仅考虑了整个滑坡体的静力平衡，各条块的稳定系数与平安系数与整个滑坡体的稳定系数与平安系数不一定相等。b.稳定系数计算时，方法一满足当条块剩余下滑力小于零时令其等于零的条件,即条块之间不出现拉应力；方法二不满足条块剩余下滑力的合力小于零时令其等于零的条件，即条块之间允许出现拉应力；当出现条块剩余下滑力小于零的情况时，方法二计算所得到的稳定系数明显偏大；c.当各条块剩余下滑力均大于等于零时，二种方法稳定系数计算公式形式一样，但方法一的传递系数〔ψi=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1/fos〕不同于方法二的传递系数〔ψi=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1〕。当稳定系数小于1时，方法二计算所得到的稳定系数小于方法一计算所得到的稳定系数；当稳定系数大于1时，方法二计算所得到的稳定系数大于方法一计算所得到的稳定系数；d.当条块1至n-1的剩余下滑力均大于等于零，给定稳定系数进行反演分析求滑动面剪切强度参数时，对于正在蠕变的滑坡，方法二求得的剪切强度参数比方法一求得的剪切强度参数大；对于处于稳定的滑坡，方法二求得的剪切强度参数比方法一求得的剪切强度参数小。当有条块剩余下滑力出现负值时，方法二求得的剪切强度参数均较方法一小。不平衡推力法〔传统的传递系数法〕与岩土工程勘察标准?传递系数法的缺乏a.方法一进行稳定性计算时采用的强度储藏法在国际国内均得到广泛应用，是适合的。但其计算的滑坡推力偏小，与目前在考虑防治工程可靠度的根底上采用超载法原那么不相符。因此，上世纪八十年代以前，滑坡防治工程设计往往是采用方法一计算出滑坡推力，然后将其乘以荷载系数〔1.1－1.25〕作为设计抗滑力。b.方法二采用超载法进行稳定性及滑坡推力计算。在稳定性计算时，由于采用的是上一条块下滑力和抗滑力向下一条块滑动面分别逐块投影法，允许条块之间出现拉应力，使计算的稳定系数比实际的大，由此可能导致忽略潜在不稳定的滑坡。滑坡稳定计算方法(改进传递系数法)１根本公式改进传递系数法属刚体极限平分析法，其基于以下六条假设：〔１〕将滑坡稳定性问题视为平面应变问题；〔２〕滑动力以平行于滑动面的剪应力τ和垂直于滑动面的正应力δ集中作用于滑动面上；〔３〕视滑坡体为理想刚塑材料，认为整个加荷过程中，滑坡体不会发生任何变形，一旦沿滑动面剪应力到达其剪切强度，那么滑坡体即开始沿滑动面产生剪切变形；〔４〕滑动面的破坏服从Ｍohr-Coulomb破坏准那么，即滑动面强度主要受粘聚力及摩擦力控制；〔５〕条块间的作用力合力〔剩余下滑力〕方向与滑动面倾角一致，剩余下滑力为负值时那么传递的剩余下滑力为零。〔６〕沿整个滑动面满足静力的平衡条件，但不满足力矩平衡条件。采用上一条块剩余下滑力向下一条块滑动面逐块投影法计算滑坡的稳定性及滑坡推力，滑坡的稳定性及滑坡推力计算同时满足当剩余下滑力小于零时令其等于零的条件,即条块之间不出现拉应力的条件。改进传递系数法滑坡体单元极限平衡公式为：利用公式(1),采用上一条块剩余下滑力向下一条块滑动面逐块投影法得到公式(2)、〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕及〔7〕。第i条块剩余下滑力：

当Ei小于零时，令Ei=0，此时

滑坡体单元极限平衡公式也为:那么稳定系数Fos计算式如下：

当所有1至n-1条块的剩余下滑力均大于等于零时，利用数学归纳法可以证明：ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1/Fos式中：Fos为稳定系数；Ei为第i条块推力的合力〔kN〕；Wi为第i块段滑体所受的重力〔kN〕；φi为第i块段滑带土的内摩擦角〔°〕；Ci为第i块段滑带土的粘聚力(kPa)；Li为第i块段滑动面长度(m)；ψj为第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数(j=i)，。稳定系数Fos通过试算求得。设平安系数为K，那么各条块的滑坡推力为：当Ei小于零时，令Ei=0,此时改进的传递系数法依据的原理正确，物理意义明确，计算结果稳定、可靠。其满足条块剩余下滑力的合力小于零时令其等于零的条件，即条块之间不允许出现拉应力，不管条块剩余下滑力是否小于零，其计算出的稳定性系数均与不平衡推力法相等，计算的滑坡推力满足设计要求，克服了传统的传递系数法方法的缺乏。重庆市万州区大河坝滑坡计算结果1至n-1条块剩余下滑力为正，传统方法和改进传递系数法计算的稳定系数相等，标准方法计算的稳定系数比传统方法和改进传递系数法的稳定系大0.0015。最后一条块的滑坡推力，改进传递系数法是方法一的K倍〔1.2倍〕，标准方法的滑坡推力在传统方法与改进传递系数法计算的滑坡推力之间，占改进传递系数法的95%。表1稳定系数及推力计算表(平安系数取1.2)计算方法传统方法规范方法改进传递系数法稳定系数1.07291.07441.0729最后条块推力(kP)1249.11419.71498.9重庆市丰都南竹滑坡计算结果传统方法和改进传递系数法计算的稳定系数相等，为1.08.由于条块出现了负的剩余下滑力，标准方法计算的稳定系数比传统方法和改进传递系数法的稳定系大0.071。最后一条块的滑坡推力，改进传递系数法是传统方法的K倍〔1.2倍〕。标准方法的滑坡推力在传统方法与改进传递系数法计算的滑坡推力之间，占改进传递系数法的97%(图6)。当考虑了负的剩余下滑力时，标准方法最后一条块的滑坡推力仅为改进传递系数法的1/2。稳定系数及推力计算表(平安系数取1.2)计算方法传统方法规范方法改进传递系数法稳定系数1.07921.15011.0792最后条块推力(kP)1532.5918.91839.0