连云港内河道疏浚工程二区岸坡稳定性分析和护岸挡墙初步设计

本科生毕业论文（设计）题目连云港内河道疏浚工程二区岸坡稳定性分析和护岸挡墙初步设计姓名XXX学号2006院（系）专业工程指导教师职称评阅人职称二0一0年六月本科生毕业论文（设计）原创声明本人以信誉声明所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作所取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出处，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包括他人成果及为获得中国地质大学或其他教育结构的学位证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中做出可明确说明并表示了感谢。毕业论文作者签字签字日期年月日摘要连云港港是长三角主要港口和江苏最大海港,是苏北和中西部最经济便捷的出海口、新亚欧大陆桥东桥头堡，是以腹地内集装箱运输为主并承担亚欧大陆间国际集装箱水陆联运的重要中转港口。随着经济的发展，连云港的航运事业将会有更大的发展，在这一过程中，河道疏浚成为一个不得不面对的问题。河道疏浚要考虑方方面面的因素，本文主要集中讨论河道清理后的岸坡工程设计。本文在开篇讲了连云港的地理位置，自然地理条件，气象水文，对本工程在连云港河道疏浚工程中的重要性做了简略介绍。然后讲了本工程护岸部分地形地貌，区域地质构造，地层，水文地质等工程地质条件，以便为下一步的工作打好基础。在第四章里，讨论了护岸部分的岩土特性，对护岸部分岩土进行了分层描述，初步讨论了护岸部分的全新统海陆交互相地层结构特征，通过对户岸部分的岩土特性讨论，厘清了本护岸存在的工程地质问题，明确了后面几章要解决的问题。从第五章，开始进入护岸工程的设计，讲了护岸工程设计的条件，包括护岸工程设计的依据规范和护岸工程设计的使用数据。鉴于在护岸工程设计中，岸坡稳定性分析的重要性，本文单独分出第六章，对岸坡稳定性进行了专门讨论，采用毕肖普条分法分析了岸坡稳定性，然后重点分析了影响岸坡稳定性的因素。第七章的重点是讨论挡土墙的设计，首先根据勘察资料讨论了挡土墙的型式，所用材料，再采用理正软件进行挡土墙设计，然后在用理论公式做了一系列验算，验算结果全部符合要求，最后给出了沉降缝和排水设施的设计。本文的核心部分是通过对护岸部分工程地质条件的论述，提出了在河道疏浚时岸坡的稳定性问题，以及由此引发的一系列工程地质问题，随后对这些问题中的主要部分做了集中分析和解决。本文的稳定性分析和挡土墙设计均采用理论计算和理正软件计算相结合的方式。关键词河道疏浚护岸工程岸坡稳定性毕肖普条分法迭代实现理正软件挡土墙设计ABSTRACTLIANYUNGANGPORTISDELTAMAINPORTSANDJIANGSULARGESTSEAPORT,ITISTHEMOSTECONOMICALANDCONVENIENTINNORTHANDMIDWESTTOTHESEA,THENEWEURASIANCONTINENTALBRIDGEBRIDGEHEAD,ISAHINTERLANDCONTAINERTRANSPORTBETWEENASIAANDEUROPEBASEDANDASSUMEANIMPORTANTINTERNATIONALCONTAINERTRANSITPORTLANDANDWATERTRANSPORTWITHECONOMICDEVELOPMENT,THESHIPPINGINDUSTRYINLIANYUNGANG,WILLHAVEGREATEREVELOPMENTINTHISPROCESS,CHANNELDREDGINGWILLBEAPROBLEMTHATWEHAVETOFACERIVERDREDGINGMUSTCONSIDERALLASPECTSOFTHEFACTORSTHISARTICLEFOCUSESMAINLYONRIVERCLEANUPOFTHEBANKSLOPEENGINEERINGTHISARTICLEBEGINSWITHTALKOFTHELIANYUNGANGLOCATION,GEOGRAPHY,METEOROLOGYANDHYDROLOGY,ONTHEPROJECTINLIANYUNGANG,THEIMPORTANCEOFRIVERDREDGINGDONEINTHEBRIEFINTRODUCTIONTHENTALKEDABOUTSOMEOFTHEBANKPROTECTIONWORKSTOPOGRAPHY,REGIONALGEOLOGICALSTRUCTURE,STRATIGRAPHY,HYDROGEOLOGY,ENGINEERINGGEOLOGICALCONDITIONS,ETC,INORDERTOLAYTHEFOUNDATIONFORFURTHERWORKINTHEFOURTHCHAPTER,DISCUSSESONSOMEOFTHEGEOTECHNICALCHARACTERISTICSOFBANKPROTECTIONONTHEPARTOFTHEROCKREVETMENTWASLAYEREDDESCRIPTION,APRELIMINARYDISCUSSIONOFSOMEOFTHENEWREVETMENTANDSEADELIVERYSYSTEMSTRUCTURALCHARACTERISTICSOFEACHSTRATUMONSHOREPARTOFTHEGEOTECHNICALCHARACTERISTICSOFHOUSEHOLDSTODISCUSSANDCLARIFYTHEEXISTENCEOFTHEBANKPROTECTIONENGINEERINGGEOLOGICALPROBLEMS,SPECIFICALLYTHELATERCHAPTERSTOSOLVETHEPROBLEMFROMTHEFIFTHCHAPTER,WEENTEREDDESIGNOFBANKPROTECTIONWORKS,TALKINGABOUTTHEDESIGNOFBANKPROTECTIONWORKS,INCLUDINGANENGINEERINGDESIGNBASEDONREVETMENTBANKPROTECTIONENGINEERINGDESIGNSPECIFICATIONSANDUSEOFDATAVIEWOFTHEREVETMENTSLOPESTABILITYANALYSISINTHEIMPORTANCEOFENGINEERINGDESIGN,CHAPTERVIOFTHISPAPERARELISTEDINASEPARATESLOPESTABILITYWASDEVOTED,BYBISHOPSLICEMETHODSLOPESTABILITYANALYSIS,ANDTHENANALYZEDTHEFACTORSTHATAFFECTSLOPESTABILITYCHAPTERVIIOFTHEDISCUSSIONFOCUSEDONTHEDESIGNOFRETAININGWALLS,FIRSTDISCUSSEDTHERETAININGWALLACCORDINGTOSURVEYDATAOFTHETYPE,MATERIALSUSED,MORE,IUSESOFTWARETODESIGNRETAININGWALLSANDTHENDOASERIESWITHTHETHEORETICALFORMULACHECKING,CHECKINGALLTHERESULTSMEETTHEREQUIREMENTSFINALLY,THEDESIGNOFTHESETTLEMENTJOINTANDDRAINAGEFACILITIESWASGIVENCOREPARTOFTHISARTICLEISPARTOFTHEPROJECTTHROUGHTHEREVETMENTDISCUSSESTHEGEOLOGICALCONDITIONS,WHENTHEPROPOSEDDREDGINGTHERIVERBANKSLOPESTABILITYPROBLEMS,ANDTRIGGEREDASERIESOFENGINEERINGGEOLOGICALPROBLEMS,THENTHESEQUESTIONSDOFOCUSONTHEMAINPARTOFTHEANALYSISANDSOLUTIONTHISSTABILITYANALYSISANDDESIGNOFRETAININGWALLSAREUSEDTHEORETICALCALCULATIONSANDTHEREASONSAREACOMBINATIONOFSOFTWAREKEYWORDSCHANNELDREDGINGBANKPROTECTIONWORKSBANKSTABILITYBISHOPSLICEMETHODRETAININGWALLITERATION目录第一章绪论1第二章自然地理条件1第一节地理位置2第二节气象、水文2第三章护岸部分工程地质条件4第一节地形地貌4第二节区域地质构造及地震4第三节地层5第四节水文地质条件6第五节特殊性岩土6第六节不良地质作用7第四章护岸部分16号横剖面所在位置的岩土特性9第五章护岸工程方案的设计条件11第六章岸坡稳定性分析13第二节护岸上的作用分析14第三节毕肖普条分法的原理及其实现14第四节影响岸坡稳定的因素分析21第五节护岸防治措施23第七章挡土墙设计24第一节挡土墙采用理正软件设计24第二节挡土墙设计人工验算30第三节排水设施33第四节沉降缝和仲缩缝34致谢35参考文献36附图1本工程地质平面图兼布孔图附图2河道地质横剖图附图3河道地质横剖图加挡土墙示意图附图4河道地质纵剖面图第一章绪论连云港港位于江苏省东北隅、海州湾南岸，北邻山东，与韩国、日本等国家的主要港口相距在500海里的近海扇面内，是全国25个主枢纽港之一，是长三角主要港口和江苏最大海港，是苏北和中西部最经济便捷的出海口、新亚欧大陆桥东桥头堡，是以腹地内集装箱运输为主并承担亚欧大陆间国际集装箱水陆联运的重要中转港口，集商贸、仓储、保税、信息等服务于一体的综合性大型沿海商港。连云港港疏港航道北起烧香河老闸以西600M处（中云台物流园区规划东边界），沿烧香河向西南至云善河交汇处进入云善河向南至云善河闸处向西南至善南闸进入盐河向南流经灌云县城穿过新沂河至灌南县盐灌船闸引航道与盐河交汊处，航道工程全线长69546KM，所经河流均属淮河水系包括三级航道疏浚里程69546KM，新建护岸8785KM；改建、新建桥梁13座；新建通航船闸4座，闸室有效尺度为230234M；新建运盐河地涵1座，地涵尺寸为137273M；永久征地7899亩，临时征地11152亩；拆迁房屋1917885M2，修建服务区1个（陆域配套设施由地方配套建设），布设航道标志以及进行航道绿化等。连云港港疏港航道全线采用三级航道通航标准建设，设计最大船舶吨级为1000吨。航道建设标准航道底宽45M；通航水深32M；航道弯曲半径480M。桥梁建设标准新建桥梁净高不小于70M，净宽不小于60M，原则上要求一跨过河。善后河枢纽、新沂河枢纽建设标准按III级水工建筑物三级航道通航要求建设，单线1000T船闸，船闸有效尺度为230234M。运盐河地涵建设标准运盐河地涵尺度137273M（长净宽净高），设计流量729M3/S，过涵落差015M。受江苏省交通厅航道局委托，中交第二航务工程勘察设计院有限公司负责航道工程（K0K2605，K34900K54997，K61593K69546）、运盐河地涵工程及张店盐河桥至仲集桥之间的6座桥梁地质勘察工作，剩余204国道桥至烧香河大桥之间7座桥梁、新建通航船闸4座等另由航道局委托中交水运规划设计院有限公司、江苏省交通规划设计院有限公司进行地质勘察工作。本人于2009年9月份有幸在此项目中实习，对本工程段的各方面情况有基本的了解，认识到本工程的最终目的是河道疏浚，也了解到在对待护岸工程的方案上，大家各有不同的倾向，从不同的角度来看，各种方案都有其合理性。本人仅有20余天的实习经历，做太高难度的护岸方案，显得有些不切实际。因此在护岸工程的方案选取上，本人毫不犹豫的选择了挡土墙。“天下大事，必作于细；天下难事，必作于易”，护岸挡墙的设计并不显眼，与石笼柔性挡墙和生态护岸相比，甚至显得有些落后，但是通过护岸挡墙的设计，本人再一次深刻的体会到了要做工程地质领域的工程师所必须具备的专业知识和社会责任。第二章自然地理条件第一节地理位置本项目所经区域隶属于江苏省连云港市辖区，连云港市位于江苏省东北部，东濒黄海，与朝鲜、韩国、日本隔海相望；北与山东郯城、临沭、莒南、日照等县市接壤；西与徐州新沂市、淮阴市沐阳县毗邻；南与淮阴市涟水、盐城市响水县相连,东西长公里，南北宽约公里，土地总面积平方公里，水域面积。平方公里。地理位置介于东经1182411948，北纬34003507之间（详见下图1本工程项目地理位置图）。图1工程项目地理位置图第二节气象、水文221气象拟建工程地处北半球的中纬度，属暖温带和北亚热带的过渡区，气候具有明显的季风性、不稳定性、过渡性特征。春季雨量偏少，有寒流。春夏之交时有冰雹，夏季多暴雨，夏秋有台风。冬季多偏北风，气候寒冷干燥，正常年景少雨雪。七、八、九三个月盛行东南季风，常风向以东北风为主，受台风影响79月多暴雨。气象特征如下222水文连云港港疏港航道北起烧香河老闸以西600M处（中云台物流园区规划东边界），沿烧香河向西南至云善河交汇处进入云善河向南至云善河闸处向西南至善南闸进入盐河向南流经灌云县城穿过新沂河至灌南县盐灌船闸引航道与盐河交汊处，航道工程全线长69546KM，所经河流均属淮河水系绝大多数河流呈东西流向，汇入黄海；唯盐河、云善河呈南北走向，沟通其它各河道。连云港港疏港航道区域水系图见图2图2连云港港疏港航道区域水系图第三章护岸部分工程地质条件本工程航道二、三、七标段兴建护岸结构。二标起点位于板桥镇烧香河大桥西侧（桩号K3219），终点位于穿心桥东侧（桩号K12300），长9081KM，本标段护岸结构主要采用灌砌块石重力式结构，局部岸段采用干砌块石护坡种植芦苇的型式，采用换填碎石和水泥搅拌桩两种地基处理方式。三标起点位于小王庄附近（桩号K12300），终点位于水厂北约100M处（桩号K19500），长72KM，本标段护岸结构为金属网孔积装箱金属网护垫结构（CST11型）、灌砌块石挡墙金属网护垫结构（CST12型）及金属网孔积装箱生态袋加筋结构（CST21型）、灌砌块石挡墙生态袋加筋结构（CST22型），地基处理采用开山石换填地基处理方式。七标位于灌云县城北侧，是盐河的一部分，起点位于刘墩河口（桩号K43460），终点位于新沟河口（桩号K47580），长412KM，本标段主要采用灌砌块石重力式结构，对利用的原护岸采用钢筋砼方桩加固，基础处理分两种方式，即钢筋砼小方桩、水泥搅拌桩。第一节地形地貌本工程二、三标位于连云港板桥镇，七标位于灌云县伊山镇，地貌特征总体以平原为主，丘陵次之，地势低平，呈西高东低趋势。区内人口较为稠密，人类活动迹象频繁，除城镇附近交通较为便利外,其它位置公河较少，交通不甚方便。沿河两岸芦苇发育,河道宽窄不一,水深较浅，地貌上归属黄淮冲积平原。第二节区域地质构造及地震321区域地质构造受地质构造控制，连云港地区的山体一般为西北角翘起，东南坡平缓，山体岩性基本上由变质岩组成。连云港的云台山是横亘我国东西的秦岭大别云台山超高压变质岩带的端点，这条超高压变质岩带不仅在亚洲最长，而且是我国南北两大板块的碰撞带，这条地壳深处的南北缝合线，正好也是地上南北景观分界线，即秦岭淮河云台山以北是我国北方，以南是我国南方，地面上的南北分界线，基本上是地下的南北基底分界线的投影。由元古界海州群含磷变质岩系构成的褶皱基底，在漫长的地质历史时刻一直处于隆起剥蚀状态，直到中生代晚侏罗世才开始局部下降接受沉积。区内主要断裂构造有盱眙响水断裂（北东向），及海州泗阳断裂（北东向）。据盐连高速公河工程场地地震安全性评价报告，该断裂最新活动时代为上更新世早期。根据已有区域地质资料，区内地块构造已处于相对稳定状态，区域稳定性良好，活动性断裂构造不发育，区域场地稳定性良好，适宜一般性工程项目建设。322地震本区区域上位于一级大地构造单元秦岭造山带武当大别隆起区的东延部分苏胶隆起之上。基岩为古老而坚硬的变质岩系，总厚度在5000M以上，新生代以来地壳较为稳定，区域稳定性条件较好根据地震历史资料，本区未曾发生过五级以上地震，1668年7月25日郯城85级强震曾波及连云港市。根据国家标准建筑抗震设计规范（GB500112001）及中国地震动参数区划图（GB183062001），勘区的地震动反应谱特征周期为045S，地震动峰值加速度为01G，设计分组为第三组，按该标准附录D“关于地震基本烈度向地震动参数过渡的说明”，本区的地震动参数对应的地震基本烈度为度。根据本次勘察成果以及区域地质资料，本工程航道沿线软土、软弱土发育，属抗震不利地段。依照水运工程抗震设计规范（JTJ22598），应按规范要求并结合当地有关规定采用相应的抗震措施。第三节地层从钻探揭露的地层来看，本工程具有全新统海陆交互相地层结构特征；其上部地层以海相成因的淤泥及淤泥质粉质粘土为主，中部为河湖相冲积成因的粘性土层，下部为侏罗系片麻岩。为了与详勘单元土层编号一致，勘区分布的单元土层编号呈不连续状，部分层号缺失，从上至下依次分布的主要层位为粉质粘土及粘土、淤泥、粘土及粉质粘土、粘土及粉质粘土及花岗片麻岩。该区各工程地质层及亚层的土性特征分述如下粉质粘土及粘土（Q4AL）黄褐色、褐色，湿饱和，一般呈可塑状态，局部硬塑，混砂，含云母及铁锰氧化物，较多植物根系及腐植质，高压缩性，低强度，广泛分布于勘区表层，为地表硬壳层，分布较稳定。淤泥（Q4ALM）灰褐灰色，局部灰黑色，饱和，流塑状态，无臭味或少许臭味，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团。具高含水量，高压缩性。1粉质粘土（Q4AL）灰褐灰色，局部灰黑色，饱和，流塑状态，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团。具高含水量，高压缩性。粘土及粉质粘土（Q4AL）灰色、灰黄色、灰绿色，饱和，一般呈软塑可塑状态，局部硬塑，混砂不均，含云母，少量铁锰结核及钙质胶结。1粉细砂（Q4AL）灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，松散密实状态，土质不均，含云母，局部混少量粘性土。2中粗砾砂（Q4AL）灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，呈中密，含云母，少量钙质胶结块。3粉土（Q4AL）灰色，湿稍湿，松散中密状态，土质较均匀，混砂较多且不均4淤泥质粘土（Q4ALM）灰色，饱和，呈流塑状态，混砂不均，含云母及贝壳屑，高含水量，高压缩性。粘土及粉质粘土（Q4AL）褐黄色混灰绿色，含云母、铁锰质结核及钙质胶结块，刀切较光滑，一般呈硬塑可塑状态。1强风化花岗片麻岩J23灰绿色灰黄色，夹杂色，含未风化岩块，见灰白色石英岩脉,结构构造仍清淅可辨，原岩风化较为剧烈，岩芯呈细柱状,局部呈砂土状，手掰易散。第四节水文地质条件勘区附近海域为不正规半日潮，在自然条件下，河道的感潮河段较长，农田受海水倒灌的影响，大多为盐碱地，但兴修水利工程后，一般情况下已不受海水倒灌的影响，河道水位基本上受制于人工调节，水面与岸坡顶部的高差基本上维持在0。5米之间。河内水流平稳，水位变幅小，大部分时间基本处于平水状态。勘区地下水主要为松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙水按埋藏条件及水力性质分为松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水两大类，其中松散岩类孔隙潜水分布覆盖整个工程区内，含水地层组为上部的全新统地层，埋深一般在050150M，水位标高基本与地表水面一致，透水性较差。水位变化受大气降水控制，季节性影响明显。孔隙承压水主要埋藏于勘区中、下部，全更新统砂性土地层，其含水受水层厚度和河流水位控制；据地区水文资料介绍，勘区承压水水源丰富。这两类地下水对工程建设影响的主要是松散岩类孔隙潜水，具有埋深浅，水量丰富、水位变幅小等特征，且孔隙潜水与地表水呈互补关系，与航道河水的水力联系较为密切；排泄方式为地表径流排泄、蒸发和补给航道河水及地表水系。该含水层与航道河水相通，两者之间水力联系密切。勘区地处北半球的中纬度，属暖温带和北亚热带的过渡区，冬季河流结冰厚度有限，一般不会对航行产生影响。根据详勘对地表水及地下水的腐蚀性评价，结论为对混凝土结构不具腐蚀性；长期浸水对钢砼结构中的钢筋不具腐蚀性；干湿交替对钢砼结构中的钢筋具弱中等腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。第五节特殊性岩土勘区特殊性岩土主要为软土，本次钻探揭示的软土见下表21表21勘区软土层分布、特征表序号单元土体名称及编号岩土层特征分布情况1淤泥具有典型软土特征，呈流塑状态，强度低，高压缩性，高灵敏度，工程性质差该土层普遍分布于勘区，一般分布于浅层，呈厚层巨厚层状24淤泥质粘土具有典型软土特征，呈流塑状态，强度低，工程性质差零星分布，仅ZK56、ZK60、ZK82、ZK83、ZK84孔有揭示,层厚为1130米,，层顶埋深183米航道沿线软土分布按埋藏深度分为浅层和中深层两种，其中淤泥属勘区浅层软土层，一般分布在地表下10137米内，层厚一般为082O3米,呈流塑状，土质甚软。该类土层结构松散、粘结力差，其主要危害不仅表现在承载力不足和地基的不均匀沉降，造成建筑物的开裂、变形等问题，尤其在航道中波浪的冲蚀作用下，极易引起边岸再造，从而导致护堤淘空、坍塌、陷落滑移等，并威胁航道两岸建筑物的稳定。此类土层一般不宜直接做为建构筑物基础针对本次勘探揭示的软土情况，上部软土层宜采用石灰桩、水泥搅拌桩加固处理，改善其结构及均匀性后可作为复合地基,作为护岸工程浅基础的持力层。另外，对于零星分布于本工程航道沿线范围的水塘、水田、沟渠内的表层软土，施工时应予以清除中深层软土为4淤泥质粘土，仅ZK56、ZK60、ZK82、ZK83、ZK84孔有揭示，层厚为1130米，层顶埋深183米呈透镜状分布，层厚较薄对本航道护岸工程来讲，影响较小，对于桩基础，则无需进行专门的地基处理，但桩身应穿过该土层。第六节不良地质作用本勘区航道沿线上部地层大部由第四纪全新统新近沉积物组成，河岸两侧表层普遍分布有淤泥质软土、填土。根据本次勘察地质调查发现，航道沿线的不良地质作用主要有坍塌、不均匀沉降、地震效应等，分述如下361坍塌据航道沿线的地质调查发现，本段航道沿线两岸植被较为发育，部分航段岸边发育有较多的芦苇，在植被不发育的局部航段，岸坡存在坍塌现象，规模相对较小，长度在300米以内，范围分布在自然土坡堤岸的沿线，坍塌类型主要有船行波淘蚀作用、船舶作业撞击作用、人类活动使上部荷载压载损毁等，产生坍塌现象的主要原因，是由于自然土坡堤岸未进行岸坡护理，组成岸坡的土体强度太弱，抗冲能力差造成的。详细坍塌地段见表22表22航道沿线自然岸坡发生坍塌地段标段里程（米）长度（米）类型K6100350右岸250人类活动破坏，局部失稳K7850K8100左岸250船行坡淘浊，局部岸坡坍塌K8300K8600左岸300船行坡淘浊，局部岸坡坍塌K10400600右岸200船行坡淘浊，局部岸坡坍塌K13500610左岸110船行坡淘浊，局部岸坡坍塌362不均匀沉降本工程七标岸坡工程施工时发生坍塌，另据调查发现，在部分航道段附近的建筑物及局部护岸，有不均匀沉降现象，主要表现为构筑物沉降裂缝，但程度较轻，未发现明显的沉降塌陷，究其原因，主要由于基础底部土层强度低、压缩性高、结构不均匀所致。363地震效应勘区抗震设防基本烈度度，设计基本地震加速度值为010G,设计地震分组为第三组，根据水运工程抗震设计规范（JTJ22598），结合场区地质条件分析，场地内覆盖层厚度多在300米以上，场地类别为类建筑场地，本工程航道沿线软土、软弱土发育，属抗震不利地段。本次钻探揭示，由地表至地面下20M以内，局部地段存在薄层粉土，根据颗粒分析度验结果，其粘粒含量大于10，在7度地震力下可不考虑砂土液化的影响。勘区内第层淤泥为高压缩性、低强度、高灵敏度、具流变性的软土，在7度地震力下易产生震陷，在设计中应采取必要的抗震陷措施。由以上介绍可知，本工程地段的工程地质条件并不十分恶劣，但是坍塌，崩岸等工程地质灾害时有发生，有必要对本区段采取适当的防护措施。第四章护岸部分16号横剖图所在位置的岩土特性从钻探揭露的地层来看，本区段具有全新统海陆交互相地层结构特征；其上部地层以海相成因的淤泥及淤泥质粉质粘土为主，中部为河湖相冲积成因的粘性土层，下部为侏罗系片麻岩。为了与详勘单元土层编号一致，勘区分布的单元土层编号呈不连续状，部分层号缺失，从上至下依次分布的大致层位为粉质粘土及粘土、淤泥、粘土及粉质粘土、粘土及粉质粘土及花岗片麻岩。16号横剖图所在位置的地质层及亚层的土性特征分述如下粉质粘土及粘土（Q4AL）黄褐色、褐色，湿饱和，一般呈可塑状态，局部硬塑，混砂，含云母及铁锰氧化物，较多植物根系及腐植质，高压缩性，低强度，为地表硬壳层，分布较稳定层厚一般为1057米，平均层厚163米。淤泥（Q4ALM）灰褐灰色，局部灰黑色，饱和，流塑状态，无臭味或少许臭味，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团具高含水量，高压缩性。该层埋深较浅，平均埋深314米，下伏于单元土层之下，分布连续层厚一般为0883米，平均层厚565米，为勘区主要软土层。1粉质粘土（Q4AL）灰褐灰色，局部灰黑色，饱和，流塑状态，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团具高含水量，高压缩性埋深9101395米，平均层厚470米，零星分布，为软土层粘土及粉质粘土（Q4AL）灰色、灰黄色、灰绿色，饱和，一般呈软塑可塑状态，局部硬塑，混砂不均，含云母，少量铁锰结核及钙质胶结，中等压缩性，层位较稳定，埋深11501660米，平均埋深1300米，分布较为连续，层厚差别较大，为021440米,平均层厚385米。1粉细砂（Q4AL）灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，松散密实状态，土质不均，含云母，局部混少量粘性土层厚一般为04550米，平均层厚185米，呈薄层状及透镜体状分布于之下平均标准贯入击数N16（434）击。2中粗砾砂（Q4AL）灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，呈中密，含云母，少量钙质胶结块揭示层厚300370米，平均层厚335米，呈透镜体状分布于之下，仅ZK60、ZK61及ZK71三孔有揭示平均标准贯入击数N19（327）击。3粉土（Q4AL）灰色，湿稍湿，松散中密状态，土质较均匀，混砂较多且不均层厚一般为0745米，平均层厚189米，呈透镜体状分布于的上部或下部，分布不甚稳定平均标准贯入击数N10（317）击。4淤泥质粘土（Q4ALM）灰色，饱和，呈流塑状态，混砂不均，含云母及贝壳屑，高含水量，高压缩性,仅ZK50、ZK56、ZK60孔有揭示,平均层厚为137米，层顶埋深150189米。粘土及粉质粘土（Q4AL）褐黄色混灰绿色，含云母、铁锰质结核及钙质胶结块，刀切较光滑，一般呈硬塑可塑状态，中等压缩性分布连续及稳定，平均埋深1144米，揭示平均层厚483米，大部分钻孔该层未揭穿。1强风化花岗片麻岩J23灰绿色灰黄色，夹杂色，含未风化岩块，见灰白色石英岩脉,结构构造仍清淅可辨，原岩风化较为剧烈，岩芯呈细柱状,局部呈砂土状，手掰易散岩面埋深197米，岩面标高2144米，揭示层厚35米，层底未予揭穿标准贯入击数N150击。附图四工程地质纵剖图详细地描述了本工程段的岩土特性。从以上叙述可知，本工程段的岩土性质偏土性特征，承载力不够高。在河道疏浚的大背景下，开挖清淤的频率是很大的，单靠岩土体自身的性质很难保证崩塌不发生。本工程段时有发生的崩塌和局部失稳即表明了进行岸坡防护的重要性。第五章护岸工程方案的设计条件第一节设计依据（1）航道整治工程技术规范（JTJ3122003）；（2）建筑地基处理技术规范（JGJ792002）；（3）连云港工程地质勘察报告（4）366311JTJ3002000港口及航道护岸工程设计与施工规范42设计参数粉质粘土及粘土物理力学特性指标统计值快剪固快含水率重度孔隙比塑性指数液性指数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角压缩系数压缩模量EIPILCCA12ES指标名称KN/M3KPA度KPA度MPA1MPA平均值38541831082196048126551514055336频数4543444545161614121617最大值46019212827008620162623092550最小值30913008819100206469029190标准值38731781202330501051211063299淤泥及淤泥质粉质粘土物理力学特性指标统计值快剪固快含水率重度孔隙比塑性指数液性指数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角压缩系数压缩模量无侧限抗压强度十字板剪切强度比贯入阻力EIPILCCA12QUQUCUPS指标名称KN/M3KPA度KPA度MPA1KPAKPAKPAMPA平均值68916118803011265391016817313244042频数2512542512572579392102101161164624048463最大值8441912302423192138191925331025425104最小值465127117715310111350571105161005标准值69616019003061334389172169122367041粘土及粉质粘土物理力学特性指标统计值快剪固快含水率重度孔隙比塑性指数液性指数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角压缩系数压缩模量无侧限抗压强度EIPILCCA12ESQU指标名称KN/M3KPA度KPA度MPA1MPAKPA平均值27131930741631053221612118031587888频数13713413414013740404846636425最大值37002110952810093462841290589801703最小值21001330573700034778012180304标准值2771970766172050191419170325517283第六章岸坡稳定性分析本工程段岸坡具体情况有很多差别，现在选择本工程段16号土坡横剖面的情况来分析。因为16号土坡横剖面所在位置相对于所有的横剖面位置而言，工程地质条件中等，极具代表性。第一节岸坡稳定性验算参数勘区航道沿线的护岸在不同程度上均有破坏、损毁，其主要原因除为人类活动、船行波、软土地基以外，护岸基底土体抗冲能力较差，在船行波冲刷淘蚀作用下，易发生岸坡崩塌及浅层滑坡等不良物理地质现象，特别是护岸基础施工时对边坡稳定有不利影响,故须进行边坡稳定性验算，并视需要采取一定护坡措施在进行边坡稳定性验算时，建议采用下表推荐值边坡稳定性验算土性指标推荐值快剪固剪单元土体名称及编号天然重度（KN/M3）CKPA度CKPA度粉质粘土及粘土1801661213淤泥及淤泥质粉质粘土163631171粉质粘砂192/2510283粉土198/粘土及粉质粘土196301337151粉细砂200/3粉土2031024/4淤泥质粉质粘土187/I区粘土及粉质粘土19345124015粉质粘土及粘泥及淤泥质粉质粘土17293981粉质粘砂190526628粘土及粉质粘土194321124141粉细砂201/6332中粗砾砂216/3粉土19812256274淤泥质粉质粘土1832071514区粘土及粉质粘土19736152217粉质粘土及粘土1881381614淤泥及淤泥质粉质粘土172103118粘土及粉质粘土197401320161粉细砂201/3粉土202/4淤泥质粉质粘土189/区粘土及粉质粘土19840152815第二节护岸上的作用分类护岸上的作用可分为下列三类1永久作用自重力、土重力、静水压力、浮托力、由永久作用引起的土压力和剩余水压力等2可变作用装卸和运输机械荷载、人群荷载、堆货荷载、波浪力、水流力、渗流力、冰压力以及由可变作用引起的土压力和施工荷载等本护岸有一定的车辆荷载。3偶然作用地震作用等。第三节毕肖普条分法的原理及其实现为了准确把握拟建岸坡工程后土体的稳定性及土压力情况，首先要对岸坡进行稳定性分析岸坡的概化模型如下图所示粘性土由于粘聚力的存在，粘性土坡不像无粘性土坡一样仅沿坡面表面滑动。研究表明，均质粘性土坡的滑动面为对数螺线曲面，形状近似于圆柱面，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。建立在这一假定基础上的土坡稳定分析方法称为圆弧滑动法。均质的粘性土坡失去稳定是由于滑动土体绕圆心发生转动。把滑动土体当成一个刚体，滑动土体的重量W，将使土体绕圆心O旋转，滑动力矩为MSWD。抗滑力矩由两部分组成一是滑动面AC上粘聚力产生的抗滑力矩；另一项是土体的支承反力所产生的抗滑力矩，支承反力的大小和方向与土的内摩擦角值有关。但是滑动面上反力的分布无法确定，因此对于0的土，必须采用条分法分析，才能求得摩擦力所产生的抗滑力矩。对于饱和粘土，在不排水条件下，U0，FCU时，滑动面是一个光滑面，反力的方向必垂直于滑动面，即通过圆心O，不产生力矩。这时安全系数可用下式定义WDRACCMFUSRS滑动力矩抗滑力矩为了将圆弧滑动法应用于O的粘性土，通常采用条分法条分法就是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求土坡的稳定安全系数静力平衡方程0,0IZIXIMF和极限平衡方程SIIIILCNTTAN已知量PI、HI、HI未知量PI1、HI1、HI1、NI和TI未知数和方程如果滑动土体分成N个条块，则条块间的分界面有N1个土条界面上力的未知量为3N1，滑动面上力的未知量为2N，加上待求的安全系数FS，总计未知量个数为5N2可以建立的静力平衡方程和极限平衡方程为4N个待求未知量与方程数之差为N2一般条分法计算中，N在10以上，因此是一个高次的超静定问题问题求解要使问题得解，必须建立新的条件方程有两个可能的途径一、是抛弃刚体平衡的概念，把土当成变形体，通过有限元法对土坡进行应力变形分析，计算滑动面上的应力分布，从而分析土坡的稳定性二、以条分法为基础，但对条块间作用力进行简化假定，以减少未知量或增加方程数目前有许多种不同的条分法，其差别都在于采用不同的简化假定上各种简化假定，大体上分为三种类型1不考虑条块间作用力或仅考虑其中的一个（瑞典条分法和简化毕肖甫法）；2假定条间力的作用方向或规定PI和H的比值（折线滑动面分析方法）；3假定条块间力的作用位置，即规定HI的大小，如等于侧面高度的1/2或L/3（普遍条分法）由于毕肖普条分法计算精度较高，现在以毕肖普条分法进行稳定性分析毕肖普法是条分法的一种，假定滑动面是一个圆弧面，考虑土条侧面的作用力，并假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同，即等于整个沿动面的平均安全系数若土条处于静力平衡状态，根据竖向力平衡条件FZ0，应有IIIIITHWNSNCOS根据满足安全系数为FS时的极限平衡条件整理可得SIIISIIIIFNLCFCTTANTAN考虑整个滑动土体的整体力矩平衡条件，各土条的作用力对圆心力矩之和为零这时条间力PI和HI成对出现大小相等，方向相反，相互抵消，对圆心不产生力矩。滑动面上的正压力NI；通过圆心，也不产生力矩。因此，只有重力WI和滑动面上的切向力TI又对圆心产生力矩由整体力矩平衡得简化后得RTDWIILCFRIIISIITAN1SN这就是毕肖甫法的土坡稳定一般计算公式式中HHI1HI仍然是未知量毕肖甫进一步假定H0，实际上也就是认为条块间只有水平作用力PI而不存在切向力HI,于是上式进一步简化为IIIIIISWBCMSNTA1BISHOP法计算过程如下（1）每一分段的滑动弧曲线可近似取直线，将各段图形简化为梯形或三角形，分段计算面积，其中包括荷载换算成土柱部分的面积在内。（2）计算稳定系数根据迭代法计算，首先假定一个值算出M，代入公式算出一个SF值，这个FS与设定值相比较如小于所设值的百分之一就可确定所设值为此的SFSFSSF边坡稳定性值。其中SSIIIIFMTANCOSIIISQWK以下为用BISHOP条分法所做的岸坡稳定性分析表格计算，假设155SF12345678910111213IMIK土条编号土条宽MI河堤部分面积地基部分面积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求得滑动安全系数162IIISFS1,现在我们需要进一步修正的假定值，假设1575410562SFSF12345678910111213IMIK土条编号土条宽MI河堤部分面积地基部分面积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求得滑动安全系数156，IIISFS1300地基土摩擦系数0500地基土层水平向滑移力102909KN抗滑力152383KN地基土层水平向滑移验算满足KC214811300二倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂ZW1953M相对于墙趾点，EY的力臂ZX3208M相对于墙趾点，EX的力臂ZY1311M验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩204758KNM抗倾覆力矩726732KNM倾覆验算满足K035491500三地基应力及偏心距验算基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距作用于基础底的总竖向力291536KN作用于墙趾下点的总弯矩521973KNM基础底面宽度B3686M偏心距E0073M基础底面合力作用点距离基础趾点的距离ZN1790M基底压应力趾部85868踵部72310KPA最大应力与最小应力之比85868/723101187作用于基底的合力偏心距验算满足E00731300安全系数最不利为组合1一般情况抗滑力87461KN,滑移力33583KN地基土层水平向滑移验算满足KC214811300二倾覆验算安全系数最不利为组合1一般情况抗倾覆力矩726732KNM,倾覆力矩204758KNM倾覆验算满足K035491500三地基验算作用于基底的合力偏心距验算最不利为组合1一般情况作用于基底的合力偏心距验算满足E0053025036860922M墙趾处地基承载力验算最不利为组合1一般情况墙趾处地基承载力验算满足压应力85868360000KPA墙踵处地基承载力验算最不利为组合1一般情况墙踵处地基承载力验算满足压应力72310390000KPA地基平均承载力验算最不利为组合1一般情况地基平均承载力验算满足压应力114089130000KPA四基础验算不做强度计算五墙底截面强度验算容许应力法截面上偏心距验算最不利为组合1一般情况截面上偏心距验算满足E10071030034701041M压应力验算最不利为组合1一般情况压应力验算满足计算值1006302100000KPA拉应力验算最不利为组合1一般情况拉应力验算满足计算值0000250000KPA剪应力验算最不利为组合1一般情况剪应力验算满足计算值11118110000KPA六台顶截面强度验算容许应力法截面上偏心距验算最不利为组合1一般情况截面上偏心距验算满足E10034030029100873M应力验算最不利为组合1一般情况压应力验算满足计算值783892100000KPA拉应力验算最不利为组合1一般情况拉应力验算满足计算值0000250000KPA剪应力验算最不利为组合1一般情况剪应力验算满足计算值12102110000KPA第二节挡土墙设计人工验算挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。挡墙的验算方法有二种一种是采用分项安全系数的极限状态法，另一种是总安全系数的容许应力法。目前国内多数应用容许应力法设计挡土墙。下面是采用容许应力法进行挡土墙验算的简介。721、基本参数墙面高度MH15墙背坡度,N02墙面坡度M035墙顶宽度MB106墙趾宽度MDB0