边坡工程设计讲义 绪言；第一章 坡面防护

边坡工程设计讲义,章节与学时安排,绪言（2学时）第一篇 斜坡表部防治（10-12学时）第一章 坡面防护（5学时）第二章 落石、崩塌防护（3学时）第三章 冲刷防护（3学时）,第二篇 斜坡深部变形破坏整治（46学时）,第四章 稳定性分析计算（3学时）第五章 排水设计（3学时）第六章 抗滑挡墙设计和计算（18学时）第七章 抗滑桩设计与计算（12学时）第八章 锚固设计与计算（10学时）,绪言,一、关于“工程地质”与“岩土工程”学科1.定义：工程地质：研究人类工程活动与地质环境之间相互作用、相互制约的关系，以便合理利用开发和保护地质环境的科学。岩土工程：以岩土体为工作对象，以工程地质学、岩土力学、结构力学和基础工程学为基础，研究岩土体的利用、整治和改造的一门综合性的科学。,2.比较异同,3.相互渗透,工程地质,地质工程,1.学科发展（认识到发展 ）2.社会经济发展,1.学科发展2.工程建设要求,岩土工程,二、关于“斜坡整治工程”,1.是岩土工程与工程地质学科的重要组成部分之一！（斜坡无处不在！）2.“斜坡岩土工程”包括：勘察、评价、防治,“防”,不做有损稳定性的人为活动,采用各种方法避开斜坡危害,“治”,防治,阻止斜坡破坏（主动治理）,保护人、物安全（被动治理）,三、斜坡整治途径与方法（措施）,1.整治途径1）终止或减轻各种影响斜坡变形破坏因素的作用。e.g.排水、阻止人类不合理的工程活动：开挖，开采2）改变斜坡内部力学特征，增大强度使变形终止。e.g.减重反压（减载压重）、灌浆（应用少）、滑带（粘性土）焙烧3）设置抗滑工程，直接阻止斜坡破坏e.g.抗滑挡墙、抗滑桩、锚固（示意图）,2.斜坡整治措施应与变形破坏的方式、类型相联系,四、整治措施原则,1.整治措施的选择必须建立在工程地质勘察和斜坡破坏机制分析的基础之上。2.整治措施应针对引起滑坡的主导因素进行，原则上应一次根治，不留后患。3.对建设工程随时可能产生危害的斜坡，应先采用立即生效的工程措施，然后再作其它工程。,4.对性质复杂、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整治的滑坡或变形体，应在保证建设工程安全的前提下，做出全面的整治规划，采用分期治理的方法，使后期工程能获得必须的资料，又能争取到一定的建设时间，保证整个工程的安全和效益。5.一般情况下，对斜坡整治（特别是滑坡和变形体的整治）的时间，宜放在旱季为好，施工方法和程序应避免造成坡体产生新的变形破坏为原则。,五、有关的参考书,1.岩土工程手册中国建筑工业出版社，19942.山洪泥石流滑坡灾害及防治科学出版社，19943.路基中国铁路出版社，19924.抗滑桩设计与计算中国铁路出版社，19835.岩层和土体的锚固技术冶金部建筑研究总院6.岩土加固实用技术程良奎等，地震出版社，19947.滑坡的分析与防治美，中国铁道出版社，19878.公路设计手册9.岩土锚固工程技术人民出版社，199610.岩土锚固新技术人民出版社，199811.岩土锚固工程技术的方向与发展万国学术出版社，1996,七、规定与建议,1.由于无教材，希望大家认真作笔记。2.考试以讲课内容为主，重点在第二篇。3.课程设计部分占20分。4.上课不记名，采用不定时抽查方法，若缺席次数大于抽查次数的60%，则不能参加考试。研究生：讲课讨论+设计（读书报告）,第一章 坡面防护,目录：第一节 、概述第二节、设计原则第三节 常用坡面防护类型及其设计1.植物防护2.灌浆及勾缝3.抹面,4.捶面（夯拍）5.喷浆及喷射混凝土6.锚杆铁丝网喷浆及锚杆铁丝喷射混凝土7.干砌片石防护8.浆砌片石9.浆砌四合土砖护坡10.浆砌片石骨架护坡11.浆砌片石护墙,第一节 、概述一、坡面防护主要是解决与人类工程活动有关的（公路开挖、铁路修建、电站修建等）裸露边坡的表层稳定问题。二、坡面为什么要防护？1.土质边坡易受冲刷，产生冲沟等。2.易风化岩体在风化营力作用下易剥落、掉块、坍塌。3.1、2项剥落或冲蚀的碎屑物常常堵塞导沟（公路、铁路），使排水不畅。三、影响坡面变形的因素。1.岩土性质2.地质构造（完整性）3.气候环境：T、湿度、风向,第二节、设计原则,一、易风化和易受雨水冲刷的岩石和土质边坡，均应及时加以防护。二、软硬岩层相间的边坡，应根据岩层情况采用全部防护或局部防护。三、凡适宜于生长植物，且坡度不大于1:1（45）的边坡，应优先采用植物的防护。对植物不易生长的边坡，可依据其土石性质、高度及陡度，选择其它合适的防护类型。,四、坡面防护结构一般不考虑边坡地层或人工填土的侧压力，其所防护的边坡应有足够的稳定性。五、护面要紧贴边坡，基础要牢固并与护面本体很好衔接，顶部及两侧边缘应适当嵌入边坡内，并整修与坡面齐平，防止雨水自接缝处渗入。六、封闭式的边坡防护（如：抹面、喷浆、浆砌片石等）应在坡面留泄水孔和伸缩缝。泄水孔每隔2-3m上下左右交错设置，孔径0.1m，土质边坡的泄水孔后面应在0.50.5的范围内设反滤层。伸缩缝每隔10-20m设一道，缝宽2cm，以沥青麻筋填塞。七、对高而陡的护坡，应在中部适当位置设置“耳墙”，并应有便于检查维修用的安全设备。,第三节 常用坡面防护类型及其设计,一、坡面防护类型（十多种）1.植物防护特点：施工简单、费用低廉、效果较好作用：覆盖表土，防止雨水冲刷；调节土壤湿度，防止裂缝产生；固结土壤，防止坡面风化剥落；保护和美化环境。2.灌浆及勾缝（示意图）,3.抹面 用水泥、砂、生石灰等材料的混合料在边坡表面覆盖一层保护层类似房屋建筑的抹面。4.捶面用三合土、四合土材料在边坡表面夯拍而成的保护层。5.喷浆及喷射混凝土6.锚杆铁丝网喷浆及锚杆铁丝网喷射混凝土（锚喷支护）7.干砌片石护坡8.浆砌片石护坡9.浆砌四合土砖护坡10.浆砌片石骨架护坡11.浆砌片石护墙12.其它防护：植草籽袋、天然纤维编织的绳网临时护坡、喷射钢纤维混凝土、塑料网格加筋、SNS系统。,二、坡面防护设计,1.植物防护：种草、平铺草皮、植树1）种草适用条件：a.适于草类生长的土质边坡，其坡度小于1:1.25，且高度不高者。b.若边坡土层不宜种草，可将边坡挖成台阶，然后铺一层5-10cm厚的种植土，再种草。c.经常和长期浸水的边坡不宜种草,草籽选用：根据当地土质和气候条件，选用根系发达、茎杆低矮、枝叶茂盛、生长力强的多年生草种。常用草种：鼠尾草、白茅草、毛鸭嘴、画眉草、两耳草等。注：生长在泥沼或砂砾土中的草不能选用。草籽播种a.时间：春、秋季b.方式：撒播或行播，为使草籽均匀分布，可先将其与砂、干土或锯末混合c.埋入深度：不大于5cm,2)平铺草皮适用条件：a.各种土质边坡；b.极严重风化的岩石边坡；c.严重风化的软质岩石边坡；d.坡度小于1:1。草皮选用：根系发达、茎矮、叶茂的耐旱草种。如：白茅草、假俭草等。草皮规格：20cm30cm510cm（厚）草皮铺设：a.超过坡肩至少100cm，或铺至天沟；b.春季或初夏进行，气候干燥地区，应在雨季进行；c.铺前：边坡表层挖松整平，洒水湿润； 铺时：草皮与坡面紧贴，四周用木桩或竹桩钉固。,3)植树适用条件：a.各种土质边坡；b.极严重风化的岩石边坡；c.坡度小于1:1.5（更缓）；d.经常浸水，盐质土、粉质土及常干涸的边坡不宜采用。树种：根系发达，枝叶茂盛的低矮灌木。常用：紫穗、夹竹桃、野蔷薇、山楂等。注：乔木对边坡增加重力过大，吸水性强，不利边坡稳定，不宜采用。种植布置形式：方格型、梅花型，间距40-60cm植树坑：直径20cm，深25cm。时间：当地植树季节。,2.灌浆及勾缝,1)灌浆适用条件：较坚硬、裂缝较大、较深的岩石边坡。防坍塌、坠落、防水渗入材料：1:4或1:5的水泥砂浆（体积比），裂缝很宽时，用混凝土灌浆。施工：灌浆前，应先用水冲洗工作面，并清洗裂缝内的泥土，杂草。,2)勾缝适用条件：较坚硬，不易风化，节理裂缝多而细的岩石边坡。材料：1:2或1:3的水泥砂浆，1:0.5:3或1:2:9的水泥石灰砂浆（体积比）。施工：施工前冲洗工作面。,3.抹面,适用条件：a.未经严重风化的各种易风化岩石边坡。注：对煤系岩层及成岩作用很差的红色粘土岩组成的边坡不适用。b.边坡坡度不受限制，但坡面应较干燥。c.适用年限较短，一般8-10年结构及材料a.抹面厚度3-7cm（2-3层）b.抹面护坡之周边与未防护坡面衔接处应严格封闭（下图）。,c.软硬岩层相间边坡 ，仅对软岩层抹面。（见上图）d.依据气候条件，当需要增强抹面的抗冲蚀能力和防止开裂时，可在表面涂沥青保护层。e.材料：水泥砂浆：1:4（配合比）水泥石灰砂浆：1:2:9（配合比）也有用石灰炉渣浆：1:2或1:3,施工注意事项a.抹面前，须清刷表面风化岩石，并用清水冲洗边坡；坡上大的凹陷应用浆砌片石嵌补；宽裂缝应灌浆。b.施工适宜气温是430度，不宜在严寒季节、雨天及日光强烈时施工。c.注意盖草，洒水养护，发现裂纹或脱落要及时灌浆修补。,4.捶面（夯拍）,适用条件a.易受冲刷的土坡，或易风化剥落的岩石边坡。b.边坡坡度：不大于1:0.5c.适用年限：10-15年结构及材料a.捶面厚度10-15cm，一般用等厚度截面，当坡较高时，用上薄下厚的截面。b.与未防护坡面衔接处，应封闭，措施与抹面相同。,c.材料（体积比）三合土：水泥：砂子：炉渣1:3:7 石灰：粘土：炉渣1:1:4四合土：水泥：石灰：砂子：炉渣1:3:6:9 石灰：粘土：砂子：炉渣1:2.5:5:9施工注意事项a.捶面前：清除坡面浮石、松土，嵌补凹坑，有裂隙时均应勾缝。在土质边坡上，为使护面贴紧，可挖成台阶或锯齿。b.施工时：先洒石灰水浸润，捶面时夯拍要均匀，提浆要及时，提浆后2-3小时进行洒水养护3-5天。c.养护时如发现开裂和脱落应及时修补。d.寒冷地区不宜冬季施工。,5.喷浆及喷射混凝土,表面形成一种岩石，混凝土组合结构，起到固结强化作用，但不起支撑作用。适用条件a.易风化但未遭受严重风化的岩石边坡，坡面较为干燥。b.对高而陡的边坡，上部岩层较破碎而下部岩层完整的边坡以及需大面积防护的边坡，采用此类型更为经济。c.成岩作用差的粘土岩边坡不宜采用。,结构材料a.厚度：喷浆不大于5cm，喷混凝土以8cm为宜（分2-3次喷射）。b.周边与未防护坡面的衔接与抹面相同，坡脚应作1-2m高的浆砌片石护坡。c.材料：水泥：=425号普通硅酸岩水泥。 石灰：新出炉烧透之块灰。 砂：重力喷浆采用纯净的细砂，粒径为0.1-0.25mm；机械喷浆和喷射混凝土采用纯净的中粗砂（0.25-0.5mm）；含土量不超过5%，含水率以4-6 %为宜。 混凝土粗骨料：纯净碎石或砾石，最大粒径25mm，大于15mm的颗粒控制在20 %以下，片状及针状颗粒含量按重量计不超过15 % 。 速凝剂：红星一型或上海782型等。,材料配合比：水泥砂浆：1:4（重量比） 水泥石灰砂浆：1:1:6 混凝土：(水泥：粗骨料：细骨料)：1:2:2或1:2:3施工注意事项a.施工前，应先将坡面浮土、碎石清除，并用清水冲洗。b.机械喷射作业前，应进行试喷，以调节适中之水灰比，使喷射体呈粘糊状，表面光泽平整，骨料分布均匀，回弹量少。c.自上而下分层喷射，整体初凝后，立即洒水养护，持续7-10天。d.严禁在结水季节和大雨中进行喷射作业。,6.锚杆铁丝网喷浆及锚杆铁丝喷射混凝土（喷锚支护）NATM,适用条件a.适于喷浆和喷混凝土防护的岩石边坡，当坡面岩体较破碎，为加强防护稳定性时而采用。b.坡面应较为平整，起伏太大时，需加块石填平，但这样费用大。结构、材料a.锚杆深度及铁丝网孔密度视边坡岩石性质及风化程度而定。一般锚固深0.5-1.0m，铁丝网间距20-25cm；b.锚孔深度比锚杆深度深20cm；c.锚杆用1:3水泥砂浆固定；d.结构示意图如下页：e.其它要求同“喷浆及喷射混凝土防护”。,7.干砌片石防护,适用条件a.易受地表水冲刷或常有地下水渗出而产生小型溜坍的土质边坡b.土质边坡下部局部嵌补c.边坡坡度不大于1:1.25（缓）结构、材料a.干砌片石厚度一般为0.3m，其下设不小于0.1m厚的碎石或砂砾垫层b.基础应选用较大石块砌筑，其埋深至侧沟底，基础与侧沟相联时，采用50号浆砌片石砌筑。（如下页图）c.自下而上砌筑石块，彼此镶紧，接缝要错开，缝隙间用小石块填满塞紧。,8.浆砌片石（使用最普遍）,适用条件：a.各种易风化的岩石、土质边坡b.坡度不大于1:1结构、材料a.浆砌片石护坡一般采用等截面，其厚度视坡高和陡度而定，一般30-40cm。边坡过高时应分级设平台，每级高度不宜超过20cm，平台宽视上级护坡基础的稳固要求而定，一般不小于1m。,b.当护坡面积较大，且边坡较陡时，为增加护坡稳定性，可采用肋式护坡（见下页图），形式有： 外肋：用于岩层破碎，但不易挖槽的岩石边坡； 内肋：用于土质和软岩边坡； 柱肋：用于表层发生过溜坍，经刷方修整后的土坡。c.大面积防护时，应在坡面适当位置设台阶形踏步，以利维修和养护。d.砂浆级别：M5，即50号水泥砂浆。,9.浆砌四合土砖护坡,四合土：水泥、石灰、砂子、炉渣适用条件：与浆砌片石、捶面相同注：a.为施工方便，可将捶面护坡改为浆砌四合土砖护坡；b.若当地石料来源困难，可用四合土砖护坡代替浆砌片石护坡。结构、材料a.浆砌四合土砖护坡周边嵌入坡面内，并与相邻坡面平顺。b.坡脚设1-2m高的浆砌片石护坡。c.自下而上平铺坡面，用M5砂浆，当坡度大于1:1且防护高度较高时，每隔3-5m高将四合土砖立砌两层，并嵌入边坡内。d.四合土砖常用规格：49 2910cm或291910cm,10.浆砌片石骨架护坡,适用条件坡面受冲刷严重或边坡潮湿的土质边坡和极严重风化岩石边坡。注：骨架起加强作用，骨架内可根据边坡土质，坡度及当地材料来源情况选用铺草皮、捶面或载砌卵石。结构及材料a.浆砌片石骨架一般采用方格型，间距3-5m，与边坡水平线成45度角，护坡的顶部0.5m及坡脚1m，用M5浆砌片石镶边。b.骨架应嵌入坡面一定深度，其表面与草皮或捶面平顺，当降雨量大且集中的地区，骨架上可做成截水沟式，以分流排除地表水。,c.浆砌片石骨架也可采用拱型，主骨架间距4-6m，拱高4-6m，视岩层的软硬程度和坡面变形等情况而定。d.浆砌片石骨架还可用人字型。施工注意事项a.施工前应清除坡面浮土碎石，填补坑凹。b.骨架内草皮或捶面应与坡面和骨架紧贴，以防地表水渗入。c.骨架内捶面或载砌卵石应在浆砌片石强度达到70%后进行。,11.浆砌片石护墙,适用条件a.坡面变形比较严重的各类土质边坡和易风化剥落的岩石边坡b.坡度不大于1:0.5结构、材料结构上主要有三种类型：（1）实体护墙：一般土质边坡及破碎岩石边坡采用（2）孔窗式护墙：边坡小于1:0.75时可采用（缓）（3）拱式护墙：边坡下部岩层较完整而上部需防护时采用。,实体护墙分为等截面护墙和变截面护