《路堑边坡的边坡支护设计14000字（论文）》

路堑边坡的边坡支护设计目录TOC\o"1-2"\h\u13911路堑边坡的边坡支护设计 113853摘要 2156041绪论 344561.1研究目的及意义 399411.2国内外研究现状 313131.3发展趋势 6188622设计条件 7276852.1工程概况 7187112.2工程地质条件 7264112.3地质构造 9103412.4水文地质条件 1091582.5气候条件 11393设计依据及设计原则 1172763.1边坡工程设计技术依据 1173161、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）； 1186163、《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）； 11134297、《混凝土强度检验评定标准》（GBH107—87）； 11158429、《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22:90）； 11929311、《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011)； 11205803.1.2相关工程资料 12142843.2边坡支护设计原则 1224960表3.1边坡工程安全等级表 1271203、边坡支护设计需要满足的功能要求： 13267①应满足在各种设计荷载组合下支挡结构的稳定、坚固和耐久； 1396044边坡稳定性分析 13188254.1规范一般规定 13162204.2计算规范及计算过程 14137444.3计算结果 174858滑动圆心=(-14.218,21.692)(m) 179021滑动半径=25.936(m) 1732581滑动安全系数=0.830 17299914.4边坡稳定性评价 1892774.5剩余下滑力计算 1863274.5.1计算过程信息 19231114.5.2计算结果 203085五挡土墙设计 21227945.1设计基本资料 21148705.2挡土墙的选型 22128265.2.1重力式挡土墙特点及适用范围 23243285.3挡土墙尺寸的选择 2397235.3抗滑移稳定性验算 24475六生态护坡 25200386.1生态护坡设计 25128806.1.1生态护坡的功能 26117716.1.2护坡设计 2630866参考文献 26摘要边坡支护设计研究与人类工程经济活动息息相关，通过利用岩土体的改造和加固，以及应用工程地质分析原理的方法，从而获取岩土体的变形破坏特点和变形破坏机理等地质信息数据，为后来在防治地质灾害等人类工程提供技术支撑。经过许多实际边坡工程实践之后，我们发现边坡工程经常会出现损伤或者破坏，追其原因，就是因为施工人员对于边坡的性质不够了解却盲目开展实际工程所导致的，因此，在进行实际工程之前，我们需要用类似于理正等模拟软件对预施工场地进行边坡稳定性的模拟计算，从而使得工程项目更加经济以及拥有更长的使用寿命，此次河南郑州高速公路边坡支护设计课题其研究的目的在于以河南省国道G327官渡大桥附近段公路边坡为课程设计背景，进行公路边坡稳定性计算和支护措施设计，并为以后的边坡稳定性研究提供参考依据。此次设计选取的地点位于河南省原阳县阳阿乡东公路旁部分边坡，经过地质勘探研究以后确定边坡类型为土质边坡，路堑边坡的开挖会遇到不同的工程地质状况，可能有风化岩体，也可能有特殊土，如黄土、膨胀土、软土等。不同的岩土体，在路基施工过程中，路堑边坡开挖可能产生不同的稳定性问题，例如局部塌滑、散落、倾倒、弧形滑动、平面滑动、土体流动等。本设计根据特定边坡情况，首先进行边坡稳定性分析，然后基于边坡土体特性，进行挡土墙支护设计，满足稳定性要求。关键词：边坡支护设计，稳定性分析，挡土墙设计1绪论1.1研究目的及意义边坡防治与维护主要研究的是岩土体，岩土体是人类赖以生存的地质环境。岩土体在自然和人为因素作用下稳定性降低甚至出现失稳破坏，可能危及人民生命财产安全，造成社会经济和环境影响。造成边坡失稳破坏不仅与岩土体的物理性质、内外动力改造有关，而且还与工程活动方式有关。根据边坡的失稳又可以把边坡失稳分为自然边坡失稳和人工边坡失稳，自然边坡失稳是在各种自然或认为的内、外营力作用下，斜坡的外形、内部结构以及应力状态都不断发生变化。在斜坡过程中，可以出现不同形式、不同规模的变形与破坏。这种破坏主要包括（崩塌、斜坡、泥石流）。而人工边坡是在人类工程活动中，由于工程本身需要会形成各种边坡，如水利工程进口和出口高切坡，道路工程中的路埑边坡。近年来，随着经济的迅速发展和社会的不断进步，中国政府加大了基础设施建设的投资，其中，高等级公路的建设发展尤其迅速。公路线性多样化，公路穿越地形的复杂化，公路等级的提高等都使得公路建设面临的边坡问题越来越严重，并成为岩土工程中比较常见的技术难题。中国是个多山的国家，在山区修建公路，很多时候需要开挖原有稳定边坡从而形成新的人工边坡，因而，人工边坡的稳定性成为我们在公路工程中经常遇到并且需要解决的问题。由于地形、地质条件的复杂多变，不稳定的公路边坡很容易发生滑坡、崩塌等，形成新的地质灾害，严重影响交通交通运输安全和民众财产安全。因此，深入探讨和研究开挖边坡的稳定性及其防治方法，分析其作用机理，找到切实有效的治理措施，具有重大的实践和理论意义。所以，本课题主要研究的是试问边坡中计算出各种压力的大小，然后进行支护，在支护选择时着重考虑经济和生态环境保护两个方面。1.2国内外研究现状第一阶段（20世纪50年代以前），大量采用抗滑挡墙以及有些工程和支撑锚杆结合，对边坡的支撑和维护取得了一定的作用，但由于滑坡推力大，致使抗滑挡墙体积过大、墙身坡缓，墙基必须置于滑面以下一定深度，施工开挖对滑外力作用对坡体的稳定性产生了影响。第二阶段（20世纪60—70年代），我国边坡稳定性研究进入了重要的发展阶段，人们通过对边坡问题的深入研究，认识到边坡的演变是一个累进性变形破坏的过程，并且认识到，对于边坡的研究必须将地质分析与力学机制分析两者紧密结合起来；国外多采用钢筋混凝土钻孔桩和钢桩，用群桩加承台共同受力。抗滑桩因提供的抗力大，在滑坡推力大、滑动带深的情况下，能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难，设备简单，施工方便。但抗滑桩的受力复杂，其计算理论一计算方法随着对桩结构及土基的假定不同而不同。第三阶段（20世纪80年代以后），边坡稳定性研究的理论、方法及实践都得到不断深入发展和完善，边坡稳定性研究仍然是工程地质界、岩石力学界的研究热点。分析方法、分析手段得到长足发展，极限平衡分析方法得到不断完善，主要有：①预应力锚索地墩或地梁；②预应力锚索抗滑挡墙；③预应力锚索抗滑桩；④预应力锚索抗滑桩板墙；⑤预应力锚索格构。预应力锚索的应用大大地改善了抗滑结构的受力状态，降低了工程造价。二战结束后,西方各国开始发展经济,需要加强工程建设，从而增加了滑坡产生的可能性,抗滑桩因其施工方便、经济实用、对边坡土体扰动小等原因而被广泛应用。国外工程抗滑桩加固边坡的发展可分为三个阶段:第一个阶段大约为30年代到50年代,这一阶段为抗滑桩的初步使用时期,这一时期主要为抗滑桩的应用试验,抗滑桩的设计理论还未形成,抗滑挡土墙广泛使用;第二阶段大约是60年代到70年代中期,这一阶段为抗滑桩的发展时期,抗滑桩的设计理论在60年代初建立，这一时期抗滑桩的应用得到发展,但仍没有取代抗滑挡土墙的地位;第三阶段大致为70年代的中后期到现在,这一阶段为抗滑桩的广泛应用阶段,这一时期抗滑桩的设计理论得到进一步优化，这一时期多种结构型式的抗滑桩开始应用，以锚索抗滑桩为代表，计算机技术开始应用于抗滑桩的理论分析研究，抗滑桩进入了快速发展时期。在我国的边坡防护工程中，20世纪50年代宝鸡至成都铁路最早使用抗滑桩对边坡进行加固,我国的抗滑桩应用发展过程也可划分为三个阶段第一阶段是从50年代到60年代中期,这一阶段为抗滑桩的初期应用阶段，50年代在史家坝滑坡中应用抗滑桩对滑坡进行加固，应用几根长抗滑桩埋置于边坡内对滑坡进行加固;第二阶段为60年代后期到70年代中期,这一阶段为抗滑桩的发展阶段，在1966年的成昆铁路边坡防护施工过程中首次采用大截面挖孔、灌注排式单桩,并根据此工程案例初步形成了一套相应的抗滑桩设计与计算方法，这种形式的抗滑桩被认为是一种重大技术革新在路基工程中得到应用,并在边坡防护工程中推广使用,快速地改变了我国的滑坡治理技术，这一时期的抗滑桩主要在铁路工程的滑坡中使用;第三阶段为70年代后期到现在,这一阶段为抗滑桩的广泛使用阶段，这一时期抗滑桩的设计理论得到不断完善,出现了多种结构型式的抗滑桩，随着计算机技术的快速发展，有限元数值模拟方法开始应用于抗滑桩的设计研究与理论分析，这一时期抗滑桩的设计理论得到不断发展,错索抗滑桩及其他新结构型式抗滑桩开始得到应用,抗滑桩在边坡防护工程中快速发展。对抗滑桩加固边坡稳定性的分析，以前主要以模型试验和理论分析为主，另外还有少量的工程监测研究。随着计算机科学技术的快速发展，有限元数值模拟方法开始广泛应用于边坡稳定性的分析。许多学者均对抗滑桩加固边坡来让其稳定性得到提高展开了探究。但研究人员得到的研究结果也是各有利弊的，所以还需要持续展开探讨。抗滑桩设计追求的是合理和高效，需考虑的因素有很多，比如抗滑桩所处状态、桩位、桩间距、桩身抗力大小以及桩身长度等等。戴自航[9]以“m”法理论为出发点，提出使用有限差分法对抗滑桩的全桩内力进行计算，并编写程序反映该方法的计算与图形处理.夏元友[10]通过Matlab软件，在已有的抗滑桩优化设计研究成果基础上对抗滑桩进行设计优化，利用非线性优化理论对抗滑桩的优化设计建立了新模型。年延凯[11]以塑性极限下限定理为出发点，通过抗滑桩加固软土边坡得到了桩周土体横向容许承载力的下限，并计算了不同参数的组合，得到了桩周土体的主动和被动土压力系数。陈昌富[12]在统一强度理论的基础上,得出了桩侧土的容许抗力的计算公式并运用于抗滑桩的锚固段设计计算，并以半解析半数值加权残值法为基础计算抗滑桩锚固段所需的桩侧土抗力，进而为抗滑桩锚固深度的确立提供了一”种合理的分析方法。吴坤铭[13]以强度折减法为理论基础，研究了抗滑桩的锚固深度和抗滑桩加固工程可靠性与参数变异性的关系。黄诚[14]得出了一种新型数学模型对抗滑桩与边坡土体之间的相互作用进行研究,并采用龙格-库塔差分法对其进行求解，进而得出抗滑桩的内力与变形以及滑床产生的抗力。张晓曦[15]以极限上限定理为理论基础,对边坡使抗滑桩稳定时所需的最小抗力进行研究，并预测研究了次级滑动面形状和稳定性，对沉入式抗滑桩的位置和深度对边坡稳定性和抗力的影响进行分析。申永江[16]对抗滑桩的力学传递过程进行分析，得出计算公式以反应前后排桩承受的滑坡推力，进而得到悬臂式双排桩中滑坡推力的分配计算方法。赵明华[17]在现有的抗滑桩桩间土拱研究成果的基础上，建立了土拱计算模型，进而得出计算公式以确定圆形截面抗滑桩的合理桩间距。王培勇[18]以相邻土拱耦合机理分析为基础，通过材料力学相关理论得到拱脚三角形受压区的应力状态，并以三角形受压区强度作为控制条件结合摩尔-库伦强度准则，建立了桩间距下限的表达式，同时把土拱效应的消失作为确定桩间距上限值的依据，进而探讨了桩间距的合理取值。刘涛[19]通过新型三维多层滑坡体模型，对桩后土拱的形成过程与土拱演化的4个阶段进行分析，提出了适用于多层滑坡体的条分法。以改进后的条分法对最危险滑体进行计算和确定，比较准确地得出多层滑坡体桩后土拱的应力分布特征。提出了两种最小桩间计算方法以及两种相应的抗滑桩布设方案。李士超[19]通过分析滑坡滑动面的特征，得出了反算双层滑面力学参数的方法。以剩余下滑力的分布规律得出抗滑桩的设置方案。分别采用单排抗滑桩和双排抗滑桩进行边坡治理，同时对方案进行优化并进行经济技术的比选。1.3发展趋势近年来，随着科学技术的发展和人们关注意识的增强，边坡防护技术的研究已经取得了很大的进展，并在逐步的向前迈进，因此大胆预测，边坡支护技术的发展会朝着下面几个方向跟进:（1）在理论研究方面由原先的单学科专业、专一化的研究转变为多学科交叉综合研究，各类边沿学科也开始被应用到边坡防护技术的研究之中;由原先趋向于原有理论和文献资料进行主观分析的定性研究转变为注重实际调查结果和数据分析的定量研究转变。（2）在灾害的分布和图纸方面，逐渐开始完成对于重点灾害区滑坡分布以及灾害预测图的编制，因地制宜，根据不同和的地，质地貌制定不同的防护措施，逐渐开始建立专业化的防止防护评判标准，这样使得防护措施更有人性化和更加合理性，将各个地区的实际情况以一张张不同的蓝图。展现在我们的面前，清晰明了。（3）在技术层面上，防护技术沿着多样化的方向发展。经济的快速发展特别是高新技术的迅速发展，为我们的边坡防护问题带来了高科技元素，例如，目前的微型桩技术、可再张拉锚索技术、生态型土体改良技术等，就是高科技在边坡问题.上的应用，它作为一种新鲜的血液，被注入到边坡问题当中来，毫无疑问带来了更加光明的前景，将代表着解决边坡问题未来的发展方向。此外，地质雷达、GPS、TDR、以及光纤传感技术也都被应用到了解决边坡问题，人们可以更加准确地探明边坡的地质条件，监控和预警可能出现失稳的边坡地段，及时开展防治措施的反馈修正工作，因此提升辅助技术的水平也是边坡防治防护工作将来的发展方向，将对边坡问题起到强有力的推动作用。2设计条件2.1工程概况原阳县属于河南省新乡市，黄泛冲积平原路段（K0+000-K12+300、K18+500-K31+775）为黄河大桥外，地形变化较小，地势较为平坦，整体北低南高，地面标高一般在74.5~80.1m和81.2~84.3m左右。此次设计选取的地点位于河南省原阳县阳阿乡东公路旁某一边坡，边坡类型为土质边坡。图2.1项目地理位置图2.2工程地质条件2.2.1地形地貌地区为河南中北部，在地貌类型及区划中属黄河冲积平原区。黄河以北为黄河大冲积扇的北翼，地势由西南向东北微倾，该地区是黄河冲口泛滥和改道最频繁的地区之一，反映黄河变迁的地貌特征明显，故河道高地、洼地、河漫滩地、背河洼地等地貌形态分布较为普遍，这些自然特征集中表现在原阳县境内。2.2.2地层岩土特性项目区地表无基岩出露。受新华夏系构造运动控制，活动断裂发育，自晚第三纪以来以沉降为主，属渤海凹陷地块，东濮凹陷带，沉积了较厚的第四系地层，地层结构比较复杂，夹层较多，以层状结构为主。根据《河南省工程地质图》区域地质资料及官渡黄河公路大桥预丁可行地质资料及该区周围相关地质勘探资料，结合对桥位区工程地质调查并与第四系地层对比结果，桥区范围内主要岩性上部均为第四系地层所覆盖，覆盖厚度在250~300米以上。下伏为第三系地层，厚度变化较大，从几百米到数千米不等。表层为黄河冲积及黄河泛流堆积物，下层属黄河河相沉积和内陆湖泊相沉积，沉积厚度各处不一，层位常不连续，多透镜体。本区第三系和第四系地层可粗略划分如下：第三系(N)地层：本区第三系地层埋藏较深，厚度变化较大，总体上以河湖相沉积为主。岩性主要为红色砂质粘十岩，红棕色、浅棕色硬质粘土及黏土岩，浅棕色、红棕色粉砂质黏士岩与黏土质粉砂岩，透镜状灰黄、灰白色粉细砂岩及杂色砂砾岩夹玄武岩及角砾岩等。其中下第三系为湖泊—河流相黏土岩、砂岩夹少量泥钙质岩组成的次稳定型暗色及棕红色复陆屑建造，其岩性和厚度变化较大；上第三系为河湖相砂岩、黏土岩夹砾岩组成的红色及杂色复陆屑建造，岩性较稳定。第四系(Q)地层：项目区范围内第四系地层主要以河流相为主，为黄河冲积、冲湖积层及黄河泛流堆积物所组成，现简述如下：（1）下更新统(Q1岩性以红棕色～棕红色夹灰绿色厚层状黏土、粉质黏土、粉土为主，夹有薄层及中厚层细砂、粉细砂、中细砂，局部夹粗中砂及泥质卵石，含铁猛质结核。黏土细腻致密、坚实，硬塑～坚硬状，属内陆相冲—湖积层。（2）中更新统(Q2al+pl岩性为褐黄色～棕红色黏土、粉质黏土及粉土，硬塑～坚硬状，夹有薄层或中厚层细砂、粉细砂，粉质黏士中富含钙质结核及砂砾石透镜体，局部夹有钙质胶结粉细砂岩及泥岩薄层，属冲积、洪积层。（3）上更新统(Q3岩性为褐黄色、灰黄色、棕黄色、棕红色，夹灰色黏土、粉质黏土及粉土，硬塑，局部坚硬状，夹钙质结核及砂砾石透镜体，含铁猛氧化物及少量碎石，属黄河冲积、沉积层。（4）全新统(Q4岩性以浅黄色、灰黄色粉质黏上、粉土、粉砂为主，局部夹有淤泥质粉质黏上。含有云母碎片及黏土团块，局部含姜石，可见碎贝壳。黏性上大部软蹈～硬朔状。砂性土稍密、中密状。属黄河近代堆积物。2.2.2边坡结构边坡由第四系全新统(Q4al）岩性以浅黄色粉土为主，最大揭露10米，下部为3米厚细砂层，以下为10米厚的中更新统(图2.2坡体断面示意图表2.1坡的土层特征序号重度γ（kN/m3）内摩擦角Φ（°）粘聚力c（kPa）粉质粘土17623细砂18.5232粉质粘土1912252.3地质构造本区位于华北地台黄淮中断坳的开封地凹的西北部，太行山复背斜的南翼复式向斜的核部，系位于新华夏系与纬向构造带的复合部位。受新华夏系构造运动的控制，活动断裂发育。主要为一系列走向北北东或北东向的压扭性断裂带，中、新生代隆起和拗陷带及构造岩浆组成，以断裂为主，褶皱不甚发育，常见与东西向构造体系复合形成的联合弧构造，现分述如下:东濮凹陷：为新华夏系第二沉降带的次级构造，受北东向断裂控制，活动断裂发育。由于断裂的强烈活动，自晚第三纪以来以强烈下降为主。在北东向断裂控制下，其凹陷均为北东向延展。凹陷两侧的断裂为东大西小，或东断西连，形成半地堑式构造，凹陷为新生带槽地，沉降达数千米。断裂:本区活动断裂发育，主要以北东向、北北东向展布。受断裂影响的地层有白垩系、侏罗系、第三系，直至第四系。其主要断裂分述如下:（1）新乡-盘古寺断裂位于太行山南麓，西起克井盆地以西，向东经盘古寺，柏山以东成为隐伏断裂，直到新乡南郎公庙附近，全长约160km。该断裂距工程场址约6.5km。（2）黄河断裂位于长垣断裂与聊城一兰考深大断裂之间，省内长约100公里，属新华夏系，正断层。走向北北东，北段倾向东南，南段倾向北西，南段向南偏转。切穿老地层，直至第四系。（3）长垣大断裂带由山东进入河南，经瓦屋头—长垣一封丘，省内长达120公里，断距2000米。属新华夏系，正断层。走向北东40°，倾向南东，倾角30°--55°，向南偏转为南西西。切穿到下第三系，侏罗系、白垩系受其控制。（4）封丘—商丘大断裂带该断裂带西起延津塔铺，向东南经封丘、兰考、商丘夏邑延入安徽，省内长达250公里，断距800~2000米。压扭性，属豫中北西向构造带。走向300°，倾向南西。切割中生界侏罗系、白垩系，封丘以东切穿上第三系及第四系，影响范围较大。以上断层带是与拟建项目区相关的有代表性的主干断裂构造，与之平行、相交的大小断裂尚有多条，这些断裂相互限制、切错、包容、组合，构成本区复杂构造格局。上述断裂虽然发生的时间不同，断裂的规模不等，但由于断裂强烈活动，切割老地层，切穿第三系直至第四系。使各断裂间的断块强烈沉降，地震活动比较频繁，为河南省主要发震带之一，确定项目区区域地壳稳定性属基本稳定区Ⅱ，工程建设条件适宜，但需做抗震设计。2.4水文地质条件地区水文地质条件受地质构造条件控制，并和地形、地貌等条件密切相关,区内黄河以北为黄河流域天然文岩水系。区内河流受季节降水控制，具典型的干早半干早气候区河流特征。其水位埋深1.8~11.6m。该含水组以粉土含水层为主，层位稳定，富水性较强，地下水由黄河向两侧补给，水力坡度小，径流弱，主要受大气降水，河渠渗入补给，以蒸发和人工开采取水方式排泄。水质评价:根据本次水质分析结果，根据《公路工程地质勘察规范》规定，按Ⅱ类环境评价标准判别:综合评定场地地表水及地下水在长期浸水条件下对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性;在干湿交替下地表水具弱腐蚀性,地下水具微腐蚀性:土对钢结构具微腐蚀性。2.5气候条件地区城属暖温带大陆性季风性气候，属于东部季风区暖温带半湿润区，其主要特点是四季分明，干湿明显。春季干早多风沙，有时受大陆性气团爆发南下的影响，易造成寒流和晚霜冻;夏季炎热多雨;秋季凉爽，但如遇北方冷气团增强南下与暖空气相遇，往往造成连阴天和早霜冻;冬季干冷多风，雨雪稀少。3设计依据及设计原则3.1边坡工程设计技术依据3.1.1设计所采用的相关规范规程1、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）；2、《建筑地基基础技术规范》（GB50007—2002）；3、《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）；4、《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219—2006）；5、《地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-2004）；6、《混凝土结构工程质量验收规范》（GB50204—2002）；7、《混凝土强度检验评定标准》（GBH107—87）；8、《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）；9、《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22:90）；10、《总图制图标准》（GB/T50103—2001）等规范；11、《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011)；12、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)；13、《公路路基设计规范》(JTGD30—2015)；14、《公路工程技术标准》(JTGBO1-2014）；15、《公路拗测规范》(JTGC10-2007>；16、《公路工程抗震规范》(JTGB02-2013>；17、《公路土工试验规程》(JTGE40-2007)；18、《铁路工程水质分析规程》(TB10104-2003)；19、《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)；20、《建筑工程地质勘探与取样技术规程》(JGJ87-2012)等。3.1.2相关工程资料1、《F-1官渡黄河桥施工图设计基础资料》；2、路线工程地质平面图；3、现场勘察资料。3.2边坡支护设计原则1、设计方案是建立在确保边坡稳定的基础上，根据开挖范围，岩土工程条件，周边环境条件及边坡开挖高度等要求，采用先进技术、经济合理的设计方案，体现生态防护的思想。2、对于建筑工程边坡，按其损坏后可能造成的破坏后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会不良影响）的严重性、边坡类型和坡高等因素确定为一级、二级、三级，共三个安全等级，参见表3-1。表3.1边坡工程安全等级表Table3.1tableofsafetygradesforSlopeWorks边坡类型边坡高度H（m）破坏后果安全等级岩质边坡岩体类型为=1\*ROMANI类或=2\*ROMANII类H≤30很严重一级严重二级不严重三级岩体类型为=3\*ROMANIII类或=4\*ROMANIV类15＜H≤30很严重一级严重二级H≤15很严重一级严重二级不严重三级土质边坡10＜H≤15很严重一级严重二级H≤10很严重一级严重二级不严重三级注：1，一个边坡工程的各段可根据实际情况采用不同的安全等级。2对危害极严重、环境和地质情况复杂的特殊边坡支挡和锚固工程，其安全等级应根据工程情况适当提高。3、边坡支护设计需要满足的功能要求：①应满足在各种设计荷载组合下支挡结构的稳定、坚固和耐久；②结构类型选择及设置位置的确定应安全可靠、经济合理、便于施工养护，结构材料应符合耐久、耐腐蚀的要求；③必须查明边坡和地基的工程地质性质、水文地质条件，获取必要的岩土物理力学参数；④与已有结构协调,与周围环境协调；⑤符合环保及其他要求。4、工程结构设计方法经历了由安全系数法到概率极限状态设计法（可靠度设计)的发展过程。由于工程本身的复杂性，加上工程涉及到建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程等多个领域,各个行业部门工程特点不同,使得岩土支挡和锚固工程的设计目前处于工程类比法、安全系数法和概率极限状态设计法（可靠度设计)并存阶段。4边坡稳定性分析坡体稳定性计算的主要内容就是坡体推力的计算，目前，计算坡推力的方法比较多，应用较多的如瑞典条分法、毕肖普法、传递系数法、分块极限平衡法、詹布法等，其中圆弧滑动法是验算山区土层沿岩面滑动常用的边坡稳定验算方法。4.1规范一般规定不同设计安全等级的边坡，稳定系数取值不同。表4.1边坡稳定安全系数Table4.1safetyfactorofslopestability安全等级计算方法稳定安全系数安全等级计算方法一级边坡二级边坡三级边坡平面滑动法、折线滑动法1.351.301.25圆弧滑动法1.301.251.20设计的边坡高度为16.5m，属于二级边坡采用圆弧滑动法计算，所以边坡稳定安全系数取1.25。安全系数是结构和岩土工程里最早出现，也是使用范围最广的一种衡量安全度的指标。传统的安全系数定义为：K=4.2计算规范及计算过程基本工况：天然条件。自重：基本工况取饱和容重。地下水：基本工况下不考虑地下水。图4.1稳定性分析简图Figure4.1stabilityanalysisdiagram表4.2坡面信息表Table4.2slopeinformationtable坡面线号水平投影（m）竖直投影（m）超载数10.2901.160020.6812.724030.5292.117042.0000.0000512.2319.7850635.4273.3550表4.3不同区域土性信息表Table4.3soilpropertyinformationofdifferentregions区号重度γ（kN/m3）粘结强度（kPa）节点编号粘聚力c（kPa）内摩擦角Φ（°）1.粉质粘土17120（-4,-3,-2,1,-6,-5）6232.粉质粘土19120(0,2,3,4,5,-1)12253.细砂18.5120（5,1,-2,-1）232边坡稳定性分析的各种方法的计算精度、适用范围是一直受到普遍关注的问题。经过几十年的发展，学术界已有了比较一致的看法。1992年Duncan曾对各种传统边（滑）坡稳定分析方法的计算精度和适用范围作了论述，要点如下：传统瑞典法在平缓边坡高孔压力水情况进行有效应力分析是非常不准确的。毕肖普简化法在所有情况下都是精准的（除了遇到数值分析问题）。在这种情况下，瑞典法的结果比毕肖普法的结果好。4.2.1瑞典条分法土条自重：抗滑力矩：滑动力矩：边坡稳定性安全系数：式中：——土的容重——土条的断面面积L——土条底长(m)N——土条底部法向力(kN)T——土条底部切向力(kN)φ——土条底部内摩擦角(度)——第i个条块的粘聚力4.2.2毕肖普简化法式中：——第i个条块的计算系数——第i个条块底部的倾角——第i个条块的重量——第i个条块的粘聚力——第i个条块的长度——第i个孔隙水压力——第i个条块的有效内摩擦角——第i个条块所受的水平向作用力——第i个条块所受的法向条间力——滑面半径4.3计算结果由此通过理正软件可得出总的下滑力及抗滑力计算结果如下所示：滑动圆心=(-14.218,21.692)(m)滑动半径=25.936(m)滑动安全系数=0.830下面用瑞典条分法试算进行比较①当起始X=0.000m，终止X=0.290时下滑力抗滑力②当起始X=0.290m，终止X=0.971时下滑力抗滑力由此可见此下滑力远大于抗滑力，说明瑞典条分法误差过大，不采取此方法。下面用理正软件使用Bishop方法（毕肖普法）得出下滑力计算表表4.4下滑力计算表Table4.4calculationofslidingforce起始x（m）终止x（m）土条底部倾角α（°）土条底长li土条底部粘聚力Ci土条底部内摩擦角φi条石重（kN）下滑力（kN）抗滑力（kN）mθ0.0000.29033.6280.34812.00025.002.661.474.131.143930.2900.97134.9300.83112.00025.0026.6115.2418.031.141680.9711.50036.5750.65912.00025.0039.2623.3921.671.138011.5002.50038.7191.2828.63627.3581.3650.8943.341.170292.5003.50041.6121.3382.00032.0065.8443.7334.571.247853.5004.45244.5661.3372.00032.0053.0237.2028.231.240994.4525.40447.6021.4172.00032.0048.1535.5626.001.230505.4046.35650.8271.5075.25924.6042.0732.6122.931.059506.3567.30854.2941.6326.00023.0034.0527.6520.180.999107.3088.26058.0861.8016.00023.0023.2819.7616.200.962968.2609.21362.3422.0526.00023.008.547.5610.180.91739计算结果如下：总的下滑力：295.068KN总的抗滑力：245.456KN4.4边坡稳定性评价边坡稳定性状态分为稳定、基本稳定、欠稳定、和不稳定四种状态，可根据边坡稳定性系数按下表确定）。表4.5边坡稳定性状态划分Table4.5classificationofslopestabilitystate边坡稳定性系数FF1.00≤1.05≤F边坡稳定性状态不稳定欠稳定基本稳定稳定注：Fst表4.6边坡稳定性安全系数Table4.6safetyfactorofslopestability边坡工程安全等级边坡类型边坡稳定安全系数边坡工程安全等级边坡类型一级二级三级永久边坡一般工况1.351.301.25地震工况5临时边坡5注：地震工况时，安全系数仅适用于坍塌区内无重要建（构）筑物的边坡;边坡稳定性系数由于边坡稳定性系数Fs小于1.00为不稳定状态，4.5剩余下滑力计算为了后面进行挡土墙支护做准备，现进行剩余下滑力的计算。剩余下滑力计算依然采用理正软件，安全系数采用扩大自重（KT模型）的使用方法，剩余下滑力计算采用的安全系数为1.25，由于安全系数的计算采用了圆弧滑动法，计算剩余下滑力时将圆弧为条块计算，条块划分为11块。采用规范为通用方法，计算不考虑地下水与地震作用。4.5.1计算过程信息坡面信息与区域土性信息见表4.2、表4.3。表4.7滑面信息表Table4.7slidingsurfaceinformationtable滑动面线号水平投影（m）竖直投影（m）矢高（m）10.8370.573020.8370.623030.8370.678040.8370.738050.8370.807060.8370.884070.8370.974080.8371.081090.8371.2130图4.5剩余下滑力计算简图Figure4.5calculationdiagramofresidualslidingforce4.5.2计算结果表4.8剩余下滑力计算表1Table4.8calculationofresidualslidingforcetable1滑体（直线滑动面）第i块起始x（m）终止x（m）上块传递推力（kN）上块推力角度（°）滑面粘聚力（KPa）滑面摩擦角（°）总重（包括水）（KN）有效的滑动面长度（m）下滑力（KN）18.3759.2120.0000.0006.00023.0006.7301.8207.46827.5378.3750.00062.5966.00023.00018.5331.61719.81636.7007.5376.04158.8006.00023.00027.4751.47434.29545.8626.70018.67255.3856.00023.00034.2721.36852.5155.15.5665.86234.96752.2466.00023.00013.4270.45447.6485.25.0255.56640.44949.3162.00032.00026.1450.83049.31664.1875.02552.92049.3162.00032.00044.1271.21892.9037.13.5004.18769.91146.5512.00032.00038.7440.954103.4327.23.3503.50082.08143.9222.00032.0008.8540.20889.75882.5123.35085.35643.9222.00032.00056.1121.119131.6629.12.1552.512100.78741.4042.00032.00027.2570.460122.1309.21.6752.155105.30838.98112.00025.00039.6180.618136.46110.11.5001.675114.68638.98112.00025.00015.2770.218125.98610.20.9711.500115.46636.63812.00025.00039.2120.659144.71510.30.8380.971122.13036.63812.00025.0007.4250.166127.66911.10.2900.838122.89836.63812.00025.00019.1650.663136.32311.20.0000.290118.71134.36412.00025.0002.6450.351120.578表4.9剩余下滑力计算表2Table4.9calculationofresidualslidingforcetable2滑体（直线滑动面）第i块起始x（m）终止x（m）滑床反力（KN）滑面抗滑力（KN）粘聚力抗滑力（KN）剩余下滑力（KN）下滑力角度（°）18.3759.2123.0971.31510.9174.76462.59627.5378.3759.6014.0759.7006.04158.80036.7007.53715.9676.7788.84618.67255.38545.8626.70022.0069.3418.20734.96752.2465.15.5665.86210.5404.4742.72640.44949.3165.25.0255.56617.04410.6501.66152.92049.31664.1875.02532.89820.5572.43669.91146.5117.13.5004.18731.11419.4421.90982.08143.9227.23.3503.5006.3773.9850.41785.35643.92282.5123.35045.83728.6422.233100.78741.4049.12.1552.51225.45015.90309.919105.30838.9819.21.6752.15530.79814.3617.413114.68636.98110.11.5001.67516.9477.9032.618115.46636.63810.20.9711.50031.46414.6727.914122.13036.63810.30.8380.9715.9582.7781.993122.89836.63811.10.2900.83820.6959.6507.962118.71134.36411.20.0000.2902.1841.0184.213115.34734.364结论：条分五块得到的剩余下滑力为52.920KN，用理正软件进一步进行条分十块得到的剩余下滑力为122.898KN，条分十一块得出的剩余下滑力为115.347，可以看出条分块数越多，计算结果越精度误差越小，所以剩余下滑力取115KN。五挡土墙设计5.1设计基本资料挡土墙是土木建筑、水利水电、道路交通等工程建设中广泛应用的支挡结构之一，如房基侧的挡墙、路基两旁的挡墙、桥梁的桥台、河道两岸的护岸墙、边坡的挡墙等.其类型划分的方法较多，可按结构型式、建筑材料、施工条件及所处环境条件等进行划分.按断面的几何形状及其受力特点，常见的挡土墙型式可分为:重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、锚定板式、加筋土挡土墙、板桩式及地下连续墙等；按材料分可为:木质、砖、石砌、混凝土及钢筋混凝土、钢制的挡土墙结构；按所处环境条件分为:一般地区、浸水地区、地震地区的挡土墙等。各种类型的挡土墙其适用范围将取决于支挡位置的地形、工程地质条件、水文地质条件、水文资料、建筑材料、挡土墙的用途、施工方法、技术经济条件及当地的经验等因素。（1）安全系数的确定依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）有如下规定。抗滑移安全系数：Fs抗倾覆安全系数：Fℎ挡土墙地基承载力验算中，f＜p＜1.2f，其中f为持力层地基承载力特征值。根据《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）,挡土墙应进行墙身强度验算，毛石砌体抗压强度设计值如表5.1，抗剪强度设计值如表5.2，表5.1毛石砌体抗压强度设计值（摘录）（单位：Mpa）Table5.1designvalueofcompressivestrengthofrubblemasonry(excerpt)(unit:MPa)砌体强度等级砂浆强度等级MU30M7.5M5M2.500.690.610.530.18表5.2抗剪强度设计值（摘录）（单位：Mpa）Table5.2designvalueofshearstrength(excerpt)(unit:MPa)砂浆强度等级M5M2.5M1M10.070.04（2）设计工况及荷载工况：自重+饱和水；设计荷载：自重，土压力。各种设计参数荷载绘制如下表格：表5.3设计参数取值地基土容重γkN/地基土内摩擦角φ（°）墙后填土容重γ墙背与土体间摩擦角δ（°）承载力特征值f（kPa）18301817.51505.2挡土墙的选型因为该段地区是平原区的项目，地层和岩性都很单一整体高度较低，且边坡长度相对较长，所以重力式挡土墙为本次加固设计拟采用方案。重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。它是我国目前常用的一种挡土墙。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。它的优点是就地取材、施工方便、经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。同时由于重力式挡墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙太高，它耗费材料多,也不经济。当地基较好,挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡墙。此外重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜式、垂直式和俯斜式三种类型。按土压力理论，仰斜墙背的主动土压力最小，而且挡土墙修建时需要开挖,仰斜墙背可与开挖的边坡相结合。所以采用仰斜式挡土墙。5.2.1重力式挡土墙特点及适用范围1.依靠墙自重承受土压力，保持平衡；2.一般用浆砌片石砌筑,缺乏石料地区可用混凝土；3.形式简单,取材容易,施工简便,经济效果好；4.当地基承载力低时,可在墙底设钢筋混凝土板,可减薄墙身,减少开挖量适用于低墙,地质情况较好,有石料地区。5.3挡土墙尺寸的选择（1）挡土墙坡度确定：坡面坡度采用1:0.25。（2）挡土墙宽度确定：墙体宽度为2m。（3）实际工程中，挡土墙的破坏很多情况下都是由于基础不良引起的。由于挡土墙基底位于边坡顶部，应当注意挡土墙基础验算。（4）挡土墙设计中不考虑地下水与地震的影响。图5.1挡土墙尺寸图（单位：m）5.3抗滑移稳定性验算挡土墙抗滑移稳定性计算公式为：GnGtEanEat式中：EaFSGα——墙背与墙底水平投影的夹角，90°；αδ——墙背与岩体的摩擦角，可按表5.4选用；μ——挡土墙与地基土体的摩擦系数，宜由实验确定，也可按表5.5φ——土的内摩擦角,30°。表5.4土对挡土墙背的摩擦角δ挡土墙情况摩擦角δ墙背平滑，排水良好（0.00~0.33）φ墙背粗糙，排水良好（0.33~0.50）φ墙背很粗糙，排水良好（0.50~0.67）φ墙背与填土间不可能滑动（0.67~1.00）φ表5.5岩土与挡墙底面摩擦系数𝛍岩土类型摩擦系数μ粘性土可塑0.20~0.25硬塑0.25~0.30坚塑0.30~0.40粉土0.25~0.35中砂、粗砂、砾砂0.35~0.40碎石土0.40~0.50极软岩、软岩、较软岩0.40~0.60表面粗糙的坚硬岩、较硬岩0.65~0.75六生态护坡6.1生态护坡设计在设计重力式挡土墙传统支护后增加生态护坡，传统的边坡工程，对边坡的处理主要是强调其强度功效，却往往忽视了其对环境的破坏；生态护坡作为岩土工程与环境工程相结合的产物,它兼顾了防护与环境两方面的功效，是一种很有效的护坡、固坡手段。生态护坡是综合\t"/item/%E7%94%9F%E6%80%81%E6%8A%A4%E5%9D%A1/_blank"工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的护坡技术。开挖边坡形成以后，通过种植植物，利用植物与岩、土体的相互作用(根系锚固作用)对边坡表层进行防护、加固，使之既能满足对边坡表层稳定的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式，是一种有效的护坡、固坡手段。6.1.1生态护坡的功能（1）护坡功能：植被的深根有锚固作用、浅根有加筋作用；（2）防止水土流失：能降低坡体孔隙水压力、截留降雨、削弱溅蚀、控制土粒流失；（3）改善环境功能：植被能恢复被破坏的生态环境，降低噪音，减少环境污染，有利于促进有机污染物的降解，净化空气，调节气候。6.1.2护坡设计因为边坡坡脚位置重要，为了防止出现坡角岩土流失，同时为了美化坡面，在坡角段设置3m高浆砌块石护坡。根据规范采用底宽600mm,顶宽300mm浆砌块石护坡；浆砌块石护坡每隔20m设置伸缩缝，缝宽20mm，伸缩缝中填塞沥青作为弹性的防水材料，填塞深度150mm。护坡排水孔设置距边坡底部0.3m处，向下倾斜5%的角度。