地灾防治(下)资料

地质灾难防治技术重庆工程职业技术学院地测学院黄治云教授级高工博士

TelQ-471668331一、抗滑桩概述1、抗滑桩通过穿过滑体稳定地层的基桩，来平衡滑坡推力的一种支挡措施。2、抗滑桩优点（1）抗滑实力大，支挡效果好；（2）对滑体扰动小，施工平安；（3）桩位灵敏，可在前中后设置；（4）能刚好增加抗滑力，保证滑坡稳定；（5）桩坑可验证滑面位置和方向。第五章抗滑桩加固

ξ1抗滑桩设计

3、抗滑桩的类型（1）按桩身材质钢管桩、钢筋混凝土桩等。（2）按桩身截面圆形桩、方形桩、矩形桩等。（3）按受力状态悬臂式和埋入式。（4）按桩体组合形式单排桩、双排桩等。（5）按约束条件分一般桩和锚索桩等。4、抗滑桩破坏形式（1）桩间距过大，桩间滑出；（2）桩抗剪强度不足被剪断；（3）抗抗弯实力不足被拉断；（4）桩埋深不足被推倒；（5）桩前岩土抗力不足，变形过大；（6）滑坡从桩顶以上部位剪出。（1）了解滑坡缘由、性质、范围、厚度及稳定状态。（2）计算滑坡推力及分布。（3）确定桩的位置和范围。（4）依据推力拟定桩长、深度、截面尺寸及桩间距。二、抗滑桩设计步骤

1、悬臂桩法

将抗滑桩看作下部锚固的悬臂结构，推力及桩前抗力作为荷载。2、弹性抗力模型将滑面以下桩作为弹性地基梁计算：

K=m（y0+y）n（1）当n=0时，为“K”法；（2）当n=1，y0=0时，为“m”法。式中K—地基系数：

m—地基系数的比例系数。三、抗滑桩计算模型四、桩身内力和变位计算

1、滑面以上桩内力和变位计算（2）土压力的分布形式(1)锚固段顶点弯矩和剪力（3）滑面以上桩身各点的弯矩和剪力（4）水平位移和转角(1)一般”K”法2、滑面以下桩身内力和变位(2)一般”m”法3、柱底支承条件计算模型

（1）固定支承(M法）

桩底为坚硬岩层，可按固定端处理，即：（2）铰支承(M法）

桩底岩层完整，嵌入不深时，可认为是铰支承，即：

（3）自由支承（略）五、横向地基强度校核1、对于较完整的岩层(1)横向地基强度(2)侧向应力2、对于土质地基(1)埋入式桩(2)悬臂式桩（略）（五）桩身变位限制（六）结构承载力设计1、正截面设计（1）正截面受弯承载力公式：（2）混凝土受压区高度按下式计算：（3）钢筋截面计算：（4）钢筋根数计算（钢筋直径接受25φ）：2、斜截面设计一、配筋1、纵向受拉钢筋应接受Ⅱ级以上带肋钢筋，直径大于16mm，净距应在200-250mm之间，配筋困难时可适当削减，但不得小于60mm。如用束筋时，每束不宜多于3根。如配置单排钢筋有困难时，可设置两排或三排，排距宜限制在120—200mm之内。钢筋笼的混凝土疼惜层应大于50mm。2、纵向受拉钢筋的截断点应在按计算不须要该钢筋的截面以外，其伸出长度应不小于表规定的数值。ξ2抗滑桩的构造

3、箍筋宜实行封闭式。肢数不宜超过4肢，其直径在10—16mm之间，间距应小于500mm。钢筋应接受焊接、螺纹或冷挤压连接。接头类型以对焊、帮条焊和搭接焊为主。当受条件限制，必需在孔内制作时，纵向受力钢筋应以对焊或螺纹连接为主。4、桩的两侧及受压边，应适当配置纵向受力钢筋，其间距宜为400—500mm，直径不宜小于12mm。桩的受压边两侧，应配置架立钢筋，直径不宜小于16mm。5、当桩身直径为300-1200mm时，截面配筋率可取0.65％—0.2％（小桩取高值，大桩取低值）。对受横向荷载特殊大的桩，抗拔桩和嵌岩端承桩依据计算确定配筋率。二、混凝土强度

混凝土强度不得低于C15，水下灌注不得低于C20。桩长与桩径比l/d（简称长径比）一般应下表要求。ξ3抗滑桩的施工

一、施工准备1、按工程要求进行备料，选用材料的型号、规格符合设计要求，有产品合格证和质检单。2、钢筋应特地建库堆放，避开污染和锈蚀。3、运用一般硅酸盐水泥。4、砂石料的杂质和有机质的含量应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）的有关规定。二、桩孔开挖1、开挖前应平整孔口，并做好施工区的地表截、排水及防渗工作。雨季施工时，孔口应加筑适当高度的围堰。2、接受间隔方式开挖，每次间隔1—2孔。3、按由浅至深、由两侧向中间的依次施工。4、松散层地段原则上以人工开挖为主，孔口做锁口处理，桩身作护壁处理。基岩或坚硬孤石段可接受少药量、多炮眼的松动爆破方式。但每次剥离厚度不宜大于30cm。开挖基本成型后再人工刻凿孔壁至设计尺寸。5、依据岩土体的自稳性、可能日生产进度和模板高度，经过计算确定一次最大开挖深度。一般自稳性较好的可塑—硬塑状粘性土、稍密以上的碎石土或基岩为1.0—1.2m；懦弱的粘性土或松散的、易垮塌的碎石层为0.5—0.6m；垮塌严峻段宜先注浆后开挖。6、每开挖一段应刚好进行岩性编录，细致核对滑面（带）状况，进行综合分析探讨。照实际位置与设计有较大出入时，应将发觉的异样刚好向建设单位和设计人员报告，刚好变更设计。实挖桩底高程会同设计、勘察等单位现场确定。7、弃渣可用卷扬机吊起。吊斗的活门应有双套防开保险装置。吊出后应立刻运走，不得堆放在滑坡体上，防止诱发次生灾难。三、地下水处理与护壁1、桩孔开挖过程中应刚好解除孔内积水。当滑体的富水性较差时，可接受坑内干脆排水；当富水性好，水量较大时，宜接受桩孔外管泵降排水。2、桩孔开挖过程中应刚好进行钢筋混凝土护壁，宜接受C20砼。护壁的单次高度依据一次最大开挖高度确定，一般每开挖1.0-1.5m，护壁一节。护壁厚度应满足设计要求，一般为10-20mm，应与围岩接触良好。护壁后的桩孔应保持垂直、光滑。四、钢筋笼制作与安装1、钢筋笼尽量在孔外预制成型，在孔内吊放竖筋并安装。孔内制作钢筋笼必需考虑焊接时的通风排烟。2、竖筋的接头接受双面搭接焊、对焊或冷挤压。接头点需错开。3、竖筋的搭接处不得放在土石分界和滑动面（带）处。4、井孔内渗水量过大时，应实行强行排水、降低地下水位的措施。五、混凝土灌注与养护1、桩芯混凝土灌注与养护应符合下列要求：（1）待灌注的桩孔应阅历收合格。（2）所准备的材料应满足单桩连续灌注。（3）当孔底积水进取度小于100mm时，可接受干法灌注，否则应进行处理。（4）接受干法灌注时，混凝土应通过串筒或导管注入桩孔，串筒或导管的下口与混凝土面的距离为1—3m。（5）桩身混凝土灌注应连续进行，一般不留施工缝。（6）桩身混凝土每连灌注0.5—0.7m时，应插入振动器振捣密实一次。（7）对出露地表的抗滑桩应刚好派专人用麻袋、草帘加以覆盖并浇清水进行养护。养护期应在7天以上。2、若孔内积水难以排干，则应接受水下灌注方法进行施工，并按下列要求进行：（1）为使隔水栓能顺当排出，导管底部至孔底的距离宜为250—500mm。（2）为满足导管初次埋置深度在0.8m以上，应有足够的超压力能使管内混凝土顺当下落并将管外混凝土顶升。（3）灌注起先后，应连续地进行，每根桩的灌注时间不应超过下表的规定。3、抗滑桩施工应符合下列平安规定：（1）监测应与施工同步进行，当滑坡出现险情，并危及施工人员平安时，应刚好通知人员撤离。（2）孔口必需设置围栏，用以防止地表水、雨水流入。严格限制非施工人员进入现场。人员上下可用卷扬机和吊斗等升降设施。同时应准备软梯和平安绳备用。孔内有重物起吊时，应有联系信号，统一指挥。升降设备应由专人操作。（3）井下人员必需戴平安帽，不宜超过2人。（4）每日开工前必需检测井下的有害气体。孔深超过10m后，或10m内有CO、CO2、NO、NO2、甲烷及瓦斯等有害气体，并且含量超标或氧气不足时，均应运用通风设施向作业面送风。井下爆破后，必需向井下通风，待炮烟粉尘全部解除后，方能下井作业。（5）井下照明必需接受36V平安电压。进入井内的电气设备必需接零接地，并装设漏电疼惜装置，防止漏电触电事故。（6）井内爆破前，必需经过设计计算，避开药量过多造成孔壁坍塌。须由已取得爆破作业证的特地技术人员负责。起爆装置宜用电雷管。若用导火索，其长度应能保证点炮人员平安撤离。一、历史和现状

第三章泥石流防治工程

1、城镇泥石流防治已有几百年的历史，如甘肃的武都县城、四川的西昌和汉源等县城就早在200多年前就修建了排导槽或导流挡墙等工程。2、铁路与马路交通的泥石流防治始于二十世纪五十年头初期，在宝（鸡）—成（都）铁路、成（都）—昆（明铁路、东川铁路支线及青藏铁路等的泥石流防治中，接受了明硐、隧道、渡槽、急流槽、重力拦挡坝及钢轨格栅坝等工程。3、厂矿泥石流防治始于二十世纪六十年头，如天水红山试验机械厂，自1966年至1969年用了三年时间对厂区内的何家堡沟泥石流进行了有效的治理。ξ1防治概述

分为工程措施和生物措施两大类：相应的治理工程有蓄水、引水工程，拦挡、支护工程，排导、引渡工程，停淤工程及改土护坡工程等二、泥石流防治措施

一、治水工程

2、拦沙坝类型（1）浆砌石重力坝（2）干砌石坝（3）混凝土及浆砌石拱坝（4）土坝（5）格栅坝（6）钢筋混凝土板支墩坝(一）拦沙坝的作用与类型1、拦沙坝的作用（1）可以限制或提高沟床局部地段的侵蚀基准面，稳定岸坡；（2）削减泥石流的下泄规模；（3）可以减小流体流速；（4）有利于下游输沙及排泄。ξ2治水与治土工程

2、拦沙坝荷载（1）单宽坝体自重(二）拦沙坝的布置及荷载1、拦沙坝的平面布置（１）最好布置在泥石流形成区的下部。（２）从地形上讲，拦沙坝应设置于沟床的颈部（３）设置在能较好限制主、支沟泥石流活动地段。（４）应设置在靠近沟岸倒塌滑坡活动的下游地段。（５）从下游起先，逐级向上游设置拦沙坝。（６）应设置在有大量漂砾分布及活动的沟谷下游。（７）坝轴线尽可能按直线布置，并与主流线垂直。

式中：Wb——单宽坝体自重（t）；

Vb——单宽坝体体积（m3）；

rb——为坝体材料的容重（t／m3）

（2）流体侧压力流体侧压力就是流体作用于坝体迎水面上的水平压力。对于稀性泥石流体：式中rds——干砂的容重（kg/m3)；rw——水的容重（kg/m3)；n——孔隙率；hs——稀性泥石流积累厚度（m）；φs——浮砂内摩擦角（°）。对于粘性泥石流体（略）（3）扬压力（4）泥石流冲击力（5）泥石流冲击力

式中：k——泥石流不匀整系数，其值为2.5—4.0之间rc——泥石流体的容重（kg/m3)）；Vc——泥石流体的流速（m/s)。（三）拦沙坝的结构设计与计算1、拦沙坝高度与间距（1）按工程运用期多年累计淤积库容确定坝高式中：ｎ——有效运用年数（a）；i——年序；Vsi——i年时的淤积量（m3/a）；Vsy——多年平均来沙量（m3/a）。（2）按预防一次或多次确定坝高（略）（3）依据坝高与库容关系曲线拐点法确定（4）按回淤长度或回淤纵坡及需压埋坡脚的泥沙厚度确定（略）（5）当单个坝库不能满足防治泥石流的要求时，则可接受梯级坝系。2、拦沙坝的结构设计（1）拦沙坝的断面型式当坝高H＜10m时：底宽Ｂ＝0.7Ｈ，上游面边坡n1＝0.5～0.6，下游面边坡n2=0.05～0.20。当10m＜H＜30m时（略）当坝高H＞30m时（略）（2）坝体其他尺寸限制（略）

3、重力坝拦沙坝的稳定性验算（1）抗滑稳定验算（略）（2）抗倾覆稳定验算（略）（3）坝体的强度计算垂直应力的计算（略）边缘主应力计算（略）边缘剪应力的计算（略）

4、拦沙坝消能防冲工程（1）副坝消能工程在主坝下游另建一座或几座低拦沙坝（称副坝），使主副坝之间形成一个消力池，限制冲刷坑向纵深发展。（2）潜坝工程在主坝下游沟床布设潜坝（或齿墙）稳定沟床基准面，限制主坝下游冲刷坑的发展。（3）拱基或桥式拱形基础工程（4）护坦工程二、治土工程

(一）拦碴坝类型和功能

1、泥石流拦碴坝类型

2、拦碴坝功能（1）拦碴滞流。（2）抬高河床，提高侵蚀基准面。（3）减缓坝上游河床纵坡，降低流速。(二)拦碴坝设计技术条件1、坝址与坝型选择（1）坝址选择应依据建坝的主要用途、坝址区的地形地质及周边环境、坝型、施工难度、建材以及经济技术条件，经综合分析比较而确定（略）。（2）坝型选择要考虑多种因素的组合条件，如泥石流的类型特点、地形地质条件、施工技术水平、建材产地、防护目标、社会经济效益以及综合利用的远景规划等等。2、坝高、坝距的确定（1）回淤坡度计算（以实测回淤坡度法为例）I0≈0.75I式中：I——泥石流沟原沟床自然坡度（‰）（2）拦碴坝坝距计算

L＝H／（I-I0）式中：L——坝间距离（ｍ）；

I——原沟床坡度（‰）；

I0——拦碴坝淤满后回淤成的稳定坡度（‰）。

3、拦碴坝溢流道（1）溢流道能通过的泥石流流量

（2）溢流道水深为

4、拦碴坝贮量计算（1）实测横断面法5、拦碴坝排水孔布设（1）尽量将排水孔布置在溢流道坝段；（2）排水孔应布置成梅花状交织排列；（3）一般单孔孔径可取过流中最大石块粒径的1～2倍；（4）设置排水孔有少而大的趋向；（5）最大排水孔（洞）可按不成灾的泥石流流量设计。式中：

A1

，A2

，…，An

——各横断面内的贮碴面积（m2）；

L1

，L2

，…，Ln-1——各横断面之间的距离（m）。（2）等高线法（略）（3）沟道纵断面法（略）（4）近似计算法（略）6、坝下防护（1）缩短坝距与加大下游坝高（2）副坝工程（3）护坦工程（4）变更坝基形式：如桥式拦碴坝等。（三）重力式拦碴坝设计（略）一、排导工程2、导流堤（1）束流堤：用于压缩河道，归顺流向。（2）顺流堤：常与流向平行修建，用于引流导向。(一）排导工程类型与功能1、排导槽（1）尖底槽：布设于积累区，防止泥石流淤积功能。（2）平底槽：多用于清水流的排洪道。（3）V型固床槽：用于形成区，引排上游清水区洪水。3、导流坝（1）顺流坝：用于改沟堵口，起截流、引流入槽（桥）之作用。（2）挑流坝：强制性变更流向，防止乱流、偏流。ξ3排导与停淤工程

式中：

τ0——泥石流浆体的静剪切强度（Pa）

HC——泥石流泥深（ｍ）；

φm——泥石流中土体的动摩擦角（o）；

γs——土体容重（t／m3）；

γy——泥石流体的容重（t／m3）；

Cv——泥石流中土体的体积浓度。(二）排导槽工程

1、纵横坡度（1）排导槽纵断面应大于该沟泥石流运动的最小坡度（粘性泥石流为例）

（2）应与流通段的沟床纵坡基本保持一样；（3）对应流速应小于或等于的防冲刷流速。（4）依据沟床冲淤基本平衡的原则进行类比。式中：脚标C、g、L分别代表泥石流、急流槽及流通区；

M——糙率

R——水力半径（m）。

2、断面形态（1）排导槽横断面通常接受流通段的形态特征与急流槽相对应的值进行类比确定。（2）排导槽深度式中：Hg——最大设计泥深（m）；Hs——槽内淤积总厚（m）；hs——平安超高（m）。式中3、排导槽工程设计技术要点（1）排导槽平面设计1）平面布置：应随纵坡的变缓，由上而下渐渐收缩槽宽，呈倒喇叭形。2）出口走向：应与下游大河主流方向斜交，交角一般小于60°；3）排导槽长度：排导槽上游要顺接沟槽，下游长度不宜过大；4）弯曲半径：排导槽平面布设要尽量顺直。（２）排导槽纵坡设计1）应设计成上缓下陡或一坡原委的志向坡度。2）坡度联结：宜用竖曲线连接。3）增坡设计：可在桥前设拦碴坝，提高泥石流位能；加大ｖ型槽横坡。4）ｖ型槽出入口设计：用曲线顺接沟槽两岸，出口设“一”字垂裙。5）排导槽槽顶一般应留有1.5～2.0m的净空。6）留意事项：禁止在排导槽出口设防冲消能措施。(四）明洞工程

泥石流明洞与渡槽类似，均属排导工程。当渡槽的宽度超过它的跨度后，往往被称为明洞。

(三）渡槽工程渡槽通常建于泥石流沟的流通段或流通～积累段，与山区铁路、马路、水渠、管道及其它线形设施形成立体交叉，是防治小型泥石流的一种常用排导措施。(一）停淤场的类型与布置１、停淤场的类型（１）沟道停淤场（２）积累扇停淤场（３）跨流域停淤场（４）围堰式停淤场二、停淤工程

２、停淤场的布置（１）布置在有足够停淤面积和停淤厚度的荒废凹地。（２）新停淤场应避开已建的公共设施。（３）停淤场需保证有足够的平安性。（４）对于沟道停淤场，应选择合适的引流口。（５）需按漫流停淤的方式对相关工程进行布置。（６）围堰式停淤场堤下土体的透水性不宜太强，土体的密实性和强度要求达到围堤基础的要求。（７）在布设跨流域停淤场时，使其能顺畅地流入预定的停淤场地。

3、停淤场停淤总量估算（略）（二）停淤场的工程结构物１、拦挡坝工程：拦截主沟部分或全部泥石流。２、引流口工程：位于拦砂坝的一侧或两侧，用于限制泥石流的流量与流向。３、围堤（堵截堤）工程用于拦截泥石流，限制其流淌范围４、分流口工程分流口布置在围堤的末端或其它部位，主要是将未停积的泥石流体排入下一道围堤范围内接着停淤。５、集流沟工程集流沟位于停淤场的末端，主要是将剩余的流体或水流汇合并排入主河。