杜儿坪别墅区滑坡初步设计说明书.doc

杜儿坪别墅区滑坡初步设计说明书1 工程区概况1.1 工程区位置滑坡山体位于太原市万柏林区杜关公路，坡脚下两座别墅为受灾体，滑坡体上部通行条件较差，两侧只有小路可以通到山坡上。1.2 气象水文该区属温带半干旱大陆性季风气候，四季分明。春季干旱多风；夏季较热，降雨集中；秋季气候凉爽；冬季干燥寒冷。据省气象局资料，多年平均气温9-10，一月份较冷，月平均气温-5.88；七月份较热，月平均气温2324.2。无霜期150190天。多年平均蒸发量1821.3mm。11月份冰冻，来年3月份解冻，冻土最深59cm。风向夏季以东南风为主，冬季以西北风为主，年平均风速1.6m/s。降水量年际变化很大，多年平均降水量459.5mm（19572008年），汛期（69月）降水量占全年降雨量的5585%。最大年降雨量985.6mm（梅洞沟站，1996年），最小年降雨量231.9mm（寨上站，1999年），相差达4倍多。历年月最大降水量314mm(1996年8月)，历年日最大降水量279mm(1996年8月4日)，历年时最大降水量78.8mm（1991年），历年十分钟最大降水量29.1mm（1991年）。多年平均蒸发量大于年降水量。该区地表水系不发育，距评估区最近的河流为虎峪河，距评估区南约0.5km。虎峪河发源于石千峰东坡下，上段为杜儿坪沟及武科沟，由西向东经杜儿坪、小虎峪、大虎峪、南寒、下元，于迎泽大桥南汇入汾河，全长约21.8km。河龙湾以上长约12.3km，汇水面积41.47km2。牛头咀以上，沟底较窄，坡度较大，河床纵坡降40.4，呈“V”字形；牛头咀以下，沟底逐渐变宽平，河床纵坡降26.2，并有冲积物出现。虎峪沟之较大支沟由西向东有偏桥沟、神底沟、老西沟等，其中以老神沟最大，神底沟主沟长7.1km，集水面积10.8km2，河床纵坡降40.1。虎峪沟上游有少量溪水，中下游大多干枯断流，暴雨过后有短暂洪流。据调查，虎峪沟历史上曾发生过多次洪灾。1922年7月4日，大虎峪洪水流量623m3/s；1928年7月历31日，南寒实测流量396 m3/s；1929年7月、1933年7月、1938年7月、1996年8月4日，河龙湾洪峰流量分别为1360 m3/s、1080 m3/s、540 m3/s和385 m3/s。距评估区北约1km为玉门河，小西铭以上流域面积20.98km2，沟长9.7km，河床纵坡降46.4。平时断流无水，只有大雨过后有短时径流，最大洪峰流量约300m3/s。1996年8月4日，由强降雨诱发，太原西山九院沟、虎峪沟、玉门沟及风峪沟发生特大泥石流地质灾害，造成迎泽西大街被淹，中断交通62h；迎泽大街北侧的太原半导体厂厂区平方、宿舍被淹。泥石流的类型为暴雨型泥石流。1.3 地形地貌斜坡区地处构造剥蚀低山、深丘区，地形的相对高差约250m。山体由砂岩、砾岩、泥岩构成。周围是高达50余米的陡峻斜坡区。1.4 影响地质灾害体稳定性的主要因素影响别墅区滑坡稳定性的因素主要包括地形地貌、地层岩性、地震作用、水的作用及人类工程活动等。（1）地形地貌滑坡地处中低山之间相夹持的河谷斜坡地带，地形总体西高东低，斜坡坡度较大，为滑坡发育提供了有利的条件。（2）地层岩性第四系覆盖层结构较松散，易渗水，其物质组成主要为含碎石、粉质粘土组成的碎石土，其强度较低，当其含水量较大时，抗剪强度将进一步降低，易沿与第四系残坡积覆盖层和基岩之间存在的力学性质差异性面产生滑移。斜坡下覆基岩主要为泥岩和砂质泥岩，遇水易软化，抗剪强度低，可能沿强风化岩层面上下的不同结构岩层之间存在的力学性质差异性面产生滑移。（3）地震作用地震使得斜坡体表层覆盖层更加松散，有利于滑坡进一步变形破坏。（4）水的作用水是产生滑坡的重要因素，暴雨或持续降雨将造成滑体岩土体饱水，增大岩土体重度，降低岩土体的抗剪强度，导致坡体稳定性降低；同时静、动水压力对坡体的稳定性影响很大，可能导致坡体的失稳破坏。（5）人类工程活动滑坡体前缘在别墅区的建设前期，开挖改变了坡体的原始地形形成不稳定边坡，对坡体前缘卸荷，减小了滑体阻滑力，从而降低滑坡的稳定性。2 设计依据文件1、滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZ0240-2004）；2、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；3、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；4、建筑桩基技术规范（JGJ94-94）；5、滑坡防治工程勘查规范（征求意见稿）；6、建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）；7、土层锚杆设计与施工规范（CECS22：90）；8、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）；9、岩土工程勘察规范（GB500021-2002）；10、计算软件采用理正计算软件；11、滑坡治理勘查报告；12、其他有关调查报告及资料。3. 计算剖面确定3. 1计算工况及荷载根据滑坡防治工程设计与施工技术规范，滑坡等级II级，暴雨工况以20年一遇（5%频率）暴雨考虑；工作区处于度区，地震加速度为0.20g考虑。滑坡稳定性及各滑块的剩余下滑力验算, 采用以下工况： 工况1：自重+地表荷载工况2：自重+地表荷载+暴雨工况3：自重+地表荷载+地震3. 2 计算方法计算方法采用不平衡推力传递法。按折线滑动面将土体分成条块，假定条间力的合力与上一条土条底面平行，然后根据各分条力的平衡条件，逐条向下推求，直至最后一条土条。假定土壤孔隙水压力按线性分布时：式中：推力传递系数；：第个条块末端的滑坡推力（kN/m）;：抗滑稳定安全系数：第个条块地下水位线以上土体天然重量（kN/m）；：第个条块地下水位线以上土体天然重量（kN/m）；：第个条块土体两侧静水压力的合力 ：第个条块土体底部孔隙水压力 ；：第个条块所在滑动面上的内摩擦角（）；：第个条块所在滑动面上的倾角（）；：第个条块所在滑动面上的单位粘聚力；：第个条块所在滑动面上的长度；3.4假定计算成果滑坡变形体稳定性计算剖面滑动模式有以下三种：模式一：变形体整体沿岩土界面滑动C剪出口剪出破坏，为整体滑动破坏。模式二：变形体中前部从滑体土层最薄B剪出口剪出破坏，为局部滑动破坏。模式三：变形体中前部从滑体土层最薄处A剪出口剪出破坏，为局部滑动破坏。滑坡变形体剖面滑动模式示意图滑坡右侧前缘未崩滑斜坡目前整体处于稳定状态，只是表层松散体易发生落石掉块，为不稳定。滑坡处于地震度区，地震对滑坡稳定非常不利，但前部滑坡区的不断溜滑将使得后部变形区（变形体）前缘卸荷，进一步发展将有可能有失稳危险。4 治理工程设计4.1 工程等级、设计荷载组合、参数与设计标准4.1.1 工程等级根据滑坡防治工程设计与施工技术规范中滑坡危害程度等级划分表，滑坡体一旦滑动，根据目前的保护对象分布情况，粗略计算其造成的直接经济损失将达500万元，危害人数70人300人，但其威胁到国道（二级公路），故地质灾害危害程度分级为级。4.1.2 设计荷载根据滑坡防治工程设计与施工技术规范和滑坡的灾害等级，作用在灾害体上的荷载组合如下：工况1：自重+地表荷载+暴雨； 工况2：自重+地表荷载+地震；工况3：自重+地表荷载+暴雨+地震。4.1.3.设计标准（1）工程安全运行模数防治工程结构设计基准期为50年。（2）安全系数该滑坡治理工程等级为级，安全系数为1.20。4.2工程总体布置滑坡推荐方案可采用清坡工程+挡墙工程+排水工程。（1）对滑坡区进行清坡处理，清除号滑坡的残留滑坡体，松散堆积体按1：1.25进行清坡，同时清除斜坡表层松散块体和已崩滑上部边界处松散层，松散层也按1：1.25进行清坡。（2）挡土墙布置挡墙布置在别墅内侧斜坡底部和东部道路旁，号滑坡挡土墙位于别墅区西部斜坡，挡墙长度约200m，号滑坡挡土墙位于别墅区东部道路斜坡，挡墙长度约100m。（3）截排水沟布置滑坡挡土墙设置两条截排水沟，即截水沟1和截水沟2。截水沟1和截水沟2大致沿着变形区边界布置，长度约为300m。排水沟3布置在变形体中部，长度约为200m，截排水沟总长度为500m。4.3分项工程设计4.3.1挡土墙设计（1）挡土墙的布设在别墅内侧斜坡底部设置桩板式挡墙以拦挡崩滑松散体的进一步崩滑和表层的落石、滚石现象发生，即沿别墅内侧斜坡底部附近设置号滑坡重力式挡土墙，长200m。号滑坡挡土墙位于别墅区东部道路斜坡，挡墙长度约100m。挡墙的设置同时防止不断溜滑将使得后部变形区（变形体）前缘卸荷，进一步发展将有可能有失稳危险。（2）挡土墙材料：墙身和基础均采用M10浆砌块石。（3）挡土墙设计依据建筑地基基础规范(GBJ50007-2002) 规定：挡土墙的稳定验算中，安全系数取值为：考虑下滑推力时：抗滑安全系数Ks=1.0，抗倾覆安全系数：Kt=1.3；考虑库仑土压力时：抗滑安全系数Ks=1.3；抗倾覆安全系数：Kt=1.6挡土墙地基承载力的验算中，地基平均应力：Pf ，地基最大应力：Pmax1.2f，其中f为持力层地基承载力设计值。基底合力偏心矩e0.25b，其中b为基础宽度。依据砌体结构设计规范(GBJ500032001)，挡土墙应进行墙身抗压抗剪验算，抗压采用偏心受压计算，保证墙身最大压应力不大于墙身抗压强度。抗剪采用无筋砌体构件受剪计算，保证最大剪应力不大于砌体抗剪强度。（5）初步设计结果号滑坡挡土墙：挡土墙选型为俯斜式，挡土墙后应回填值较大、透水性较好的砂性土或碎条石土，不能回填淤泥、耕填土、膨胀性粘土，并不应夹杂腐生物或有机质，挡土墙布置排水孔，墙背后设0.3m宽砂砾石反滤层，以利排水。挡墙长度共约200m。挡墙基础深0.5m，墙体高8m，顶宽0.8m，底宽3m，墙背坡比10.1，墙面坡比10.3，回填高度3m。挡墙采用浆砌块石砌筑。成果见附图。号滑坡挡土墙：挡土墙选型为俯斜式，挡土墙后应回填值较大、透水性较好的砂性土或碎条石土，不能回填淤泥、耕填土、膨胀性粘土，并不应夹杂腐生物或有机质，挡土墙布置排水孔，墙背后设0.3m宽砂砾石反滤层，以利排水。挡墙长度约100m。挡墙基础深0.5m，墙体高5m，顶宽0.8m，底宽2.5m，墙背坡比10.1，墙面坡比10.2，回填高度2m。挡墙采用浆砌块石砌筑。4.3.2 地表排水设计(1)排水系统布置地表排水的目的是拦截滑坡地段以外的地表水，不使水流入滑坡区内，并尽快排除滑坡范围内的雨水，引导地表水在滑坡体外的稳定山坡处排走。地表排水系统包括截水沟、排水明沟等，沿滑坡后缘布置截水沟，尽量截住或减少滑坡体外来水流入滑坡体内；在滑坡体表面设置纵、横向排水明沟，将降水排除滑坡外。根据滑坡的地形条件，对号滑坡滑坡共布置了两条截水沟和一条排水沟。即截水沟1、截水沟2和排水沟3。 (2)截、排水沟结构截、排水沟采用梯形截面，浆砌块石护砌，在陡坎或者落差相对较大处采取多级跌水坎结构形式。(3)主要特征参数滑坡截、排水沟长度共计约500m，截、排水沟截面尺寸依据冲沟汇流面积和当地水文资料，估算排水流量，确定排水系统规模。计算公式采用暴雨推理法。地表排水流量按以下公式计算。排水沟面积的确定采用明渠均匀流公式计算 式中：设计地表水汇流量()；设计暴雨强度径流系数，0.7；汇水面积。将汇雨面积和设计暴雨强度代入以上公式，可计算出设计地表水汇流量，然后利用明渠均匀流公式可确定排水沟截面尺寸。排水系统的设计断面尺寸均取相同断面：宽0.5m、深0.6m。排水沟采用浆砌块石衬砌，衬砌厚25cm。4.4工程量概算只对治理的工程量进行大致估算，未包括治理后的绿化、美化工程，见下表治理工程量与费用概算表序号项目名称单位工程量市场单价备注一坡面截排水工程1截水沟m3003502排水沟m200二重力式挡土墙工程1号滑坡挡土墙m345604002号滑坡挡土墙m31650三清坡工程1土方开挖m32000018推至公路外侧陡坡下2弃土推土机外运m320000概算总价=求和（市场单价工程量）5 工程监测方案设计5.1 监测工作的任务和目的滑坡是一种复杂的地质灾害，由于现有勘察手段、经费、时间等因素的限制，对滑坡这一复杂的地质体的认识和评价存在一定的局限性。通过监测来了解滑坡体的演变过程，为滑坡的预测预报及工程治理提供可靠的资料和科学依据。通过滑坡监测，可以掌握滑坡的变形特征和变形规律及滑坡的规模、边界、滑动方向和失稳方式，为判断滑坡的发生时间及滑坡的危害程度提供重要信息，同时为避免和减轻滑坡灾害损失提供决策依据。该滑坡防治工程监测的主要目的是，了解边坡在施工期和运行期其变形活动特征，判断滑坡稳定状态，保证施工的安全，并对防治效果进行检验，为今后的边坡防治提供经验。5.2 监测设计方案主要技术依据及原则监测设计依据的技术依据有：国家水准测量规范大地变形测量规范岩土工程手册监测设计的主要原则是：立足现有监测手段，建立系统的监测网。监测应作到目的明确、重点突出。监测工作应贯穿整个工程的开始到结束。滑坡监测手段以布设监测点为主，同时辅以现场巡视，监测点的布设一般遵循以下总的原则：（1）监测点的布置一般按断面(也称剖面)布置，断面一般选在地质条件差、变形大、可能产生破坏的部位，如布设在断层、裂缝、地质结构变化的部位，或选在斜坡坡度陡、稳定性差的部位，也可选在作过模型试验或者分析计算的典型部位。（2）对于面积大且需要重点监测的斜坡，可布置多个断面，但断面的布置应有主次之分，主次断面的选择一般根据地质条件的好坏、边坡坡度的高低及结构上的代表性等方面的因素加以考虑。（3）主要断面布置的监测项目和使用的仪器应比次要断面多，而且主要断面使用的仪器精度和自动化程度也应比次要断面高。（4）同一监测项目应考虑平行布置，如监测滑坡的水平位移时，可将大地测量仪器、钻孔倾斜仪及地表倾斜仪盘同时布置，有利于各类仪器的观测成果相互印证，从而保证了观测结果的可靠性。（5）为了提高监测点的使用效率，监测点的布置可在原有的观测结果及巡视检查的基础上分期布置，这样可使监测点的布置具有针对性和代表性。（6）当主滑坡上有若干个次生滑坡时，监测的重点应放在变形及危害性大的次生滑坡上。至于其它次生滑坡也应有所兼顾。5.3 监测工作方案该滑坡受降雨入渗的影响，因而监测工作主要为变形监测和地下水位监测，同时进行相应的水文、气象观测和现场的巡视检查。5.3.1 变形监测滑坡区位移监测主要是了解施工期和运行期滑坡体位移量、位移变形速度、滑坡体活动范围，为滑坡安全和检验防治工程效果提供可靠的信息。滑坡区位移监测系统由地表位移监测和深部位移监测两部分组成。地表位移观测即观测平面位移量又观测垂直方向（即高程）的位移量。观测方法很多，可根据具体情况因地制宜地使用