黄思湾滑坡治理工程设计

黄思湾滑坡治理工程设计【摘要】本文以黄思湾后山滑坡勘察报告为依据，分析了滑坡的工程地质条件及基本特征。在此基础上研究了影响滑坡失稳的因素，包括内部因素和外部因素，进而分析了滑坡的成因机制。然后对滑坡的稳定性进行了定性评价，并采用传递系数法，计算出滑坡的稳定性系数和滑坡推力，对滑坡不同剖面稳定性进行了定量评价。在此基础上提出了两种治理方案，按照安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便、绿色环保为总的设计原则，从中选取了抗滑桩+排水工程+坡脚反压的治理方案，对该滑坡做了治理设计。【关键词】滑坡；稳定性分析；治理设计；抗滑桩；排水工程目录28491_WPSOffice_Level1第一章前言 430555_WPSOffice_Level21.1选题依据及其意义 416589_WPSOffice_Level21.2国内外研究现状 48453_WPSOffice_Level21.3设计思路 516589_WPSOffice_Level1第二掌滑坡区自然地理及工程地质条件 720713_WPSOffice_Level22.1自然地理条件 732007_WPSOffice_Level22.2滑坡概况与工程地质条件 730555_WPSOffice_Level32.2.1滑坡地形地貌 720713_WPSOffice_Level12.2.2滑坡空间形态特征 832007_WPSOffice_Level12.2.3地层与岩性 931999_WPSOffice_Level12.2.4区域地质构造与地震 925365_WPSOffice_Level22.3水文地质条件 1016589_WPSOffice_Level32.3.1含水层与隔水层 108453_WPSOffice_Level32.3.2地下水补径排特征 106812_WPSOffice_Level22.4滑坡基本特征 1120713_WPSOffice_Level32.4.1滑坡体结构特征 1132007_WPSOffice_Level32.4.2滑动面结构特征 1131999_WPSOffice_Level32.4.3滑床结构特征 122320_WPSOffice_Level32.4.4滑坡变形破坏特征 121380_WPSOffice_Level22.5滑坡成因机制分析 1213851_WPSOffice_Level32.5.1岩土体结构 127092_WPSOffice_Level32.5.2大气降雨 1217263_WPSOffice_Level32.5.3人类工程活动 1329728_WPSOffice_Level22.6形成机制与破坏形式分析 137092_WPSOffice_Level1第三章滑坡稳定性计算 1312579_WPSOffice_Level23.1分析方法 1323332_WPSOffice_Level23.2稳定性计算参数选取 141012_WPSOffice_Level23.3计算剖面选取 1530525_WPSOffice_Level23.4计算工况选取 1528074_WPSOffice_Level23.5稳定性计算 1517263_WPSOffice_Level1滑坡稳定性计算结果表 153383_WPSOffice_Level23.6稳定性综合评价 169877_WPSOffice_Level1第四章防治工程设计 162820_WPSOffice_Level24.1防治目标和原则 1612579_WPSOffice_Level34.1.1防治目标 1623332_WPSOffice_Level34.1.2防治原则 163445_WPSOffice_Level24.2设计工况、参数和标准的确定 171012_WPSOffice_Level34.2.1工程等级 1730525_WPSOffice_Level34.2.2设计工况和安全系数 187944_WPSOffice_Level24.3滑坡推力计算 1828074_WPSOffice_Level34.3.1滑坡推力计算原理 183383_WPSOffice_Level34.3.2滑坡推力计算结果 1814922_WPSOffice_Level24.4滑坡治理方案拟定 212820_WPSOffice_Level34.4.1滑坡治理方案分析 213445_WPSOffice_Level34.4.2滑坡治理方案拟定 217944_WPSOffice_Level34.4.3滑坡治理方案比选 2114922_WPSOffice_Level34.4.4滑坡治理抗滑桩设计 2226753_WPSOffice_Level24.5抗滑桩内力计算 2226753_WPSOffice_Level34.5.11-1´剖面计算 2219986_WPSOffice_Level34.5.23-3´剖面计算 2615409_WPSOffice_Level34.5.34-4´剖面计算 2819986_WPSOffice_Level24.6抗滑桩配筋计算 301808_WPSOffice_Level34.6.1A型抗滑桩配筋设计 3020907_WPSOffice_Level34.6.2B型抗滑桩配筋设计 3128520_WPSOffice_Level34.6.3C型抗滑桩配筋设计 3215409_WPSOffice_Level24.7排水工程 3424567_WPSOffice_Level34.7.1、地面排水工程设计原则及依据 3410662_WPSOffice_Level34.7.2、截（排）水沟结构设计 35590_WPSOffice_Level1第五章结论 351808_WPSOffice_Level25.1结论 3525365_WPSOffice_Level1致谢 36第一章前言1.1选题依据及其意义滑坡作为最为常见的地质灾害，给世界经济建设和人民生产安全造成了严重的损失。特别是20世纪以来，随着人们开采矿山，建筑道路，修建房屋，开挖边坡等活动，滑坡发生的越发频繁，人们的生命和财产受到了严重的威胁。为了减小滑坡给人类带来的损失，需要对滑坡的变形特征进行准确分析，掌握滑坡发展变化的规律，对滑坡稳定性进行分析，继而做出合理的，有效的设计。为了检验在校四年的学习成果，本次选取了黄思湾滑坡治理作为毕业设计。黄思湾后山滑坡位于黄石市西塞山区板岩山北东侧，地表覆盖层主要由5～35m崩积物组成，近年来由于强降雨等原因较多房屋、挡墙、路面发生开裂变形，甚至部分房屋已经倒塌，存在较大的安全隐患。2016年6月上旬至7月中旬，黄石地区遭遇多轮强降雨，加剧了黄思湾后山滑坡变形，严重威胁坡脚874户4160余人的生命财产安全，同时对下方街道、行政单位、学校、医院、道路安全生产及运营构成威胁。本课题需结合地质勘查报告等资料，分析研究滑坡稳定性，进行安全可靠、技术可行、经济合理的滑坡防治设计。1.2国内外研究现状滑坡是一种地质灾害，其产生条件、作用因素、运动机理具有多样性、多变性和复杂性，致使预测困难，治理费用也较昂贵，且一直是世界各国研究的重要地质工程问题之一。近20年来，特别是“国际减灾十年活动”开展以来，国际上研究和防治滑坡灾害空前活跃，各项研究进一步扩展和深入，防治工程措施也在完善已有措施的基础上向轻型化、小型化方向发展，随着机械、材料等领域的发展与科技进步，对滑坡体的加固措施向复合型、轻型化、小型化和机械化施工方向发展，土锚钉、加筋土、格构锚固等防治措施也相继应用于滑坡治理中，并取得了较好的效果。总体说来,滑坡的工程防治主要有三个途径:一是终止或减轻各种诱发因素的作用;二是改变坡体内部力学特征,增大抗滑强度而使变形终止;三是直接阻止滑坡的起动发生。滑坡治理措施主要有：抗滑挡土墙，抗滑桩，锚固工程。辅助措施有：排水工程，削坡减载、反压固脚，前缘护脚等。还可以采取绕避，岩土强度加固法，抗滑明洞，柔性防护工程等治理方法。1.3设计思路结合滑坡地勘报告，该滑坡的设计思路如下：（1）根据滑坡勘察报告，分析滑坡的工程地质条件和滑坡特征，在此基础上研究了影响滑坡失稳的因素，进而分析了滑坡的成因机制。（2）根据滑坡变形特征，对滑坡进行稳定性定性评价，通过计算，选择合适的计算方法对滑坡稳定性进行定量评价。（2）根据稳定性评价，初步拟定滑坡的治理方案。（3）按照“技术可行、安全可靠、经济合理、简单易实施”的设计原则，从中推荐一种方案。（4）对推荐方案进行设计计算。设计思路的流程图如下图1-1设计思路流程图第二掌滑坡区自然地理及工程地质条件2.1自然地理条件黄思湾位于板岩山北东侧，距离黄石大道约1.5km，交通较为便利，其行政区划属于黄石市西塞山区管辖，地理坐标为东经115°7′25"，北纬30°11′40"，见交通位置图2-1。2.2滑坡概况与工程地质条件2.2.1滑坡地形地貌勘查区属低山丘陵地貌，海拔37m～200m，相对高差为163m。滑坡总体走向为近南北向，地势西高东低，总体坡向94°，阶梯状地形，总体坡度30°～40°，其间多陡坎平台。滑坡中部前缘为街道、居民区、道路，后缘为阶地。滑坡上植被以乔木和灌木为主，植被覆盖率40%左右。滑坡平面形态呈舌状，走向近南北向，主滑方向为为94°。坡面整体呈台阶状，地表轴线剖面形态上呈现出近二级平台地形，一级平台高程102m～108m左右，二级平台高程58m～63m左右。滑坡在轴线两侧发育错落的小型平台地形，这种平台地形与滑坡多期次发育有关。滑坡东西横向长180～420m，南北纵向长250～560m，坡面面积约0.125km2，根据本次钻探揭露，第四系崩积物厚度一般5～35m，滑体平均厚度10m，滑坡总方量约为120.5×104m3，为大型土质滑坡。滑坡平面形态图见图2-2。图2-2滑坡平面形态图2.2.2滑坡空间形态特征通过对滑坡变形性质、变形特征的分析，对滑坡的边界分述如下：（1）后缘边界后缘高程108～134m，滑坡后缘呈多级台阶状，台阶宽度5～15m，高度2～3m，高程100m以下为陡坡，坡度40°～50°。根据现场勘查及TC2揭露的岩土体特征，该处为土岩分界线，出露二叠系下统茅口组灰岩，岩层产状280°∠42°。（2）南侧边界南侧出露中厚层状灰岩，边界即为与房屋、道路建设开挖所形成的陡坎，陡坎开挖断面上多处可见第四系堆积层和基岩，同时也为滑坡最可能的剪出口位置。（3）北侧边界根据TC1揭露的岩土体性质，滑坡北侧有明显的基岩出露，主要为薄层灰岩，灰黑色隐晶质结构，层状构造，中等风化，节理裂隙较发育，岩层产状为300°∠38°。同时该处密布有多条陡坎，地形变化较大，是滑坡的北侧边界。（4）前缘边界前缘出露中厚层状灰岩，边界为与房屋、道路建设开挖所形成的陡坎，陡坎开挖断面上多处可见第四系堆积层和基岩，同时也为滑坡最可能的剪出口位置。后缘、侧缘地表水多沿裂缝渗入至滑坡内，使下部滑体处于饱和状态。2.2.3地层与岩性根据区域地质资料及钻孔揭露情况，勘查区地层主要为第四系松散堆积层、二叠系上统龙潭组（P2l）、二叠系下统茅口组（P1m）。1、第四系松散堆积层按成因可以分为人工填土层、残坡积层、崩积层。（1）第四系人工填土层（Q4ml）该层主要有粘性土、碎石土，部分含有混凝土，土石比为8：2，呈黄褐色，结构松散，厚约0.5～5.9m。碎块石成分主要为灰岩，普遍分布于滑坡体中下部。（2）第四系全新统残坡积层（Q4edl）该层主要有碎石土、粉质粘土，土石比为6：4，呈黄褐色，厚约2.4～15.5m，局部厚度变化较大，碎石块径2～20mm，最大可达40mm。碎石成分主要为灰岩，分布于坡体下部的隐伏地层中。（3）第四系全新统崩积层（Q4col）该层主要为碎石土、粉质粘土，土石比为4：6，厚约2～17m，碎石块径10～40mm，最大可达50mm。碎石成分主要为灰岩，普遍分布于滑坡体。2、二叠系上统龙潭组（P2l）该层为含煤建造，岩性为砂页岩夹煤层。3、二叠系下统茅口组（P1m）该层下部为中厚层含生物屑灰岩、中部为中厚层燧石结核（或硅石条带）灰岩夹薄层硅质岩、上部为薄层粉砂岩夹薄层硅质岩，隐晶质结构，层状构造，深灰色，地表岩石节理裂隙较发育，中等风化，物理力学性质较高，岩层主要产状为280°∠42°、300°∠38°。2.2.4区域地质构造与地震1、地震黄石地区地壳活动相对稳定，黄石市城区历史上无4级以上的地震震中分布，但周围地区的强烈地震对本区所产生的影响亦有可能酿成地质灾害，对此应予以高度关注。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），勘查区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值水平加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，其相应的地震基本烈度为Ⅵ度区。2、地质构造勘查区位于淮阳地盾与江南地轴之间的下扬子台褶带西段，黄荆山向斜的北翼、桐梓堡背斜的核部，主要由黄荆山向斜和桐梓堡背斜及横向斜交和走向断裂构造组成。勘查区主要地质构造形态为黄荆山向斜和桐梓堡背斜褶曲构造组成，褶皱轴向西倾伏，其向背斜轴部均为灰岩出露。黄荆山向斜为一不对称向斜，轴面倾向南，轴面角75°左右，向斜在大路沟断层附近，出现封闭和抬高现象，形成由东向西开阔的马蹄形向斜构造，南部分布的地层较为完整。勘查区内岩层间揉皱十分发育，产生小褶曲，区内构造不发育。2.3水文地质条件按勘查区岩土体的水理性质、地下水赋存空间形态将勘查区划分为2个含水层和1个隔水层。2.3.1含水层与隔水层（1）二叠系下统茅口组岩溶裂隙含水层大部分隐伏于崩积层、残坡积层之下，茅口组下部主要为碳酸盐岩，赋水空间以溶洞为主；茅口组中部和上部分别为碳酸盐岩夹碎屑岩和碎屑岩夹碳酸盐岩，赋水空间主要为溶隙、裂隙。（2）第四系松散岩类孔隙含水层主要分布在本区沟坳及坡前地带，含水介质成因为残坡积、人工堆积及崩积，岩性为粉质粘土、粘土、碎石土，厚度一般为2～17m，区内有泉水出露。（3）二叠系上统龙潭组隔水层主要分布滑坡前缘，被第四系覆盖而未出露，厚度一般为10m左右。岩性为砂页岩，夹杂煤层，天然状态下隔水性良好，但因历史上的采煤工程地质作用而不起隔水作用。2.3.2地下水补径排特征勘查区的二叠系下统茅口组含水岩组与二叠系上统龙潭组隔水岩组的叠置关系形成了黄荆山向斜蓄水构造和桐梓堡背斜北翼单斜蓄水构造。此两个蓄水构造的地下水补给源主要为大气降雨。黄荆山向斜的地势西高东低，天然地下水位标高一般为100米左右，地下水在向斜核部富集后由西向东径流，因在板岩山以东地带北北东～北东向断裂构造破坏了向斜北翼隔水边界的完整性，故向斜蓄水构造的区域地下水向东运移至板岩山以东地带通过导水断裂向长江排泄。区内第四系松散岩类孔隙含水层具有一定的分布范围，部分直接裸露于地表，地层透水性良好，主要补给来源为大气降水、山体的侧向径流补给。第四系松散岩类孔隙水的排泄方式主要以地表径流形式向城市排水系统排泄。勘查区内有一泉水出露，位于第四系松散岩类孔隙含水层，流量较大，约630ml/s。2.4滑坡基本特征2.4.1滑坡体结构特征滑坡体主要由第四系松散工程地质岩组组成，其物质组成有人工填土、残坡积含碎石粉质粘土、崩积碎石夹粉质粘土。人工填土在整个滑坡的中下部均有出露，为房屋道路建设过程中人工边坡开挖过程中沿坡面堆积的土层，该层土体在横向上分布较连续，人工填土分布厚度0.5-5.9m，土石比为8：2，呈黄褐色，结构松散，碎块石一般块径10～40mm，最大者可达50mm。残坡积碎石土分布于滑坡体前缘，主要为残坡积含碎石土粉质粘土，呈黄褐色，土石比为6：4，碎石一般块径20～20mm，最大者可达40mm，呈硬塑状态。该层土体以含碎石粉质粘土为主，也是土体中的软弱土层，透水性强，物理力学性质较差。崩积碎石土普遍分布于滑坡体上，主要为崩积碎石夹粉质粘土，呈黄褐色，土石比为4:6，一般块径10～40mm，大者可达50mm，含量约60%。该土体顶面埋深与上覆含碎石粉质粘土底板基本一致，土体厚度2～17m，该层土层物理性质较差，易产生变形。2.4.2滑动面结构特征由滑坡变形的现状及钻孔资料可知，滑动面位于下伏基岩面（或块碎裂岩面）与上覆碎（块）石土接触带，为土岩界面，厚约0.3～0.6m，是由灰岩、页岩风化形成的基岩风化面，呈粘土状，抗剪强度较低。滑动面具有如下特征①含水量高，普遍呈饱和状；②塑性状态以软塑～流塑状为主；③土质软弱，局部有搓揉现象；主要由碎石土、粉质粘土组成，黄褐色，密实，潮湿至饱和，碎石一般块径2～20mm，大者可达40mm，以棱角状或次棱角状为主。另外，人工填土与崩积碎石土之间及碎石土体内也存在滑动面，主要由粉质粘土夹碎石组成，厚约0.3～0.5m。2.4.3滑床结构特征滑床为基岩，岩层为倾向北西的单斜岩层，中风化，其形态呈单斜状，坡度38～40°，在滑坡后缘及侧缘有出露。滑床物质以灰岩为主，属于二叠系下统茅口组灰岩地层，岩层产状280°∠42°、300°∠38°，与坡向近于正交，由灰岩组成的岩层节理裂隙较发育，较破碎，整体处于不稳定状态。其下为基岩，掩埋于崩积碎石夹粉质粘土之下，顶板埋深5～32m，主要为二叠系下统茅口组灰岩，深灰色，隐晶质结构，层状构造，空间分布和较稳定，岩层埋藏深度大，不易产生变形。同时ZK2钻孔揭示的地层可见二叠系上统龙潭组砂页岩，灰色或深黑色，主要矿物成分为黏土矿物、石英、长石，中等风化，硅质胶结，为含煤构造。2.4.4滑坡变形破坏特征据现场勘查，滑坡可见明显变形破坏的痕迹，主要表现在挡墙开裂、房屋开裂、地面开裂、局部垮塌等现象。该滑坡变形特征较为明显，变形主要表现为前缘的张开裂缝发育，侧部的剪切裂缝发育，后部变形区的张开裂缝发育。2.5滑坡成因机制分析根据滑坡的空间分布特征与近期变形破坏特点分析，影响该滑坡稳定性的主要因素可分为内部因素和外部因素两类。内部因素主要为坡体岩土体结构；外部因素主要是和大气降雨和人类工程活动，降低了坡体稳定性等，具体表现如下：2.5.1岩土体结构第四系覆盖层结构较松散，易渗水，其物质组成主要为碎石土、粘土、粉质粘土，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。2.5.2大气降雨降雨，特别是连续的暴雨后，由于滑体渗透系数较大，有利于雨水入渗，地下水位迅速升高，滑体饱水后致使土体重度增加，荷载增大，孔隙水压力升高，土体力学强度降低，不利于滑坡的稳定。2016年6月到七月，勘查区遭遇1998年以来持续时间最长，降雨量最大的降雨，变形破坏特征较明显，严重降低了滑坡的稳定性。2.5.3人类工程活动黄思湾滑坡后缘为黄思湾社区，其上有874户居民，这些居民建造房屋，会对滑坡产生巨大的影响，增加了滑坡体的自重，导致滑坡下滑力增大，另一方面增加了滑坡下部的剪应力集中程度。此外人类修建房屋势必会对原来的滑坡产生扰动，工程中不合理的开挖，会使坡脚压重不足；另外人类生活过程中产生的废水直接排入滑坡体会使滑体稳定性变差，减少滑坡体的抗滑力。这些因素都会导致滑坡稳定性变差，从而产生滑动。2.6形成机制与破坏形式分析坡体的失稳是各种自然和人为因素的综合结果，黄思湾后山滑坡除内部因素外，大气降雨及人类工程活动是重要的外部条件，人工切坡是其中一个诱发因素。该滑坡的覆盖层为碎石土、粘土、粉质粘土，结构相对松散，孔隙发育、透水性较强，基岩为碳酸盐岩及碎屑岩类，发育岩溶裂隙含水层，下部岩性较完整，为相对隔水层。在岩土接触面、人工填土与崩积层接触面，地下水富集后，抗剪强度降低，易形成软弱结构面。在2016年6月上旬至7月中旬的多轮暴雨下，地表雨水不断下渗，致使坡体地下水位逐步升高，土体重度增加，静水压力增大，从而导致坡体失稳，沿软弱结构面发生滑动。滑坡破坏机制为牵引式。根据本次勘查，分析滑坡结构特征、可能的剪出口情况，判断其变形破坏模式可能有两种。一种是沿着岩层与崩积碎石土界面产生滑动，可能在滑坡整体及局部形成剪出破坏；第二种是在软弱的人工填土层与崩积碎石土层分界面形成滑动面，而产生滑动，在滑坡前缘形成剪出破坏缘形成牵引式的剪出破坏。第三章滑坡稳定性计算3.1分析方法分析方法选用《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218-2006）推荐的传递系数法，以力矩平衡理论为基础的，将边坡按刚塑体考虑且滑动面的破坏服从Mohr-Coulomb破坏准则的极限平衡计算方法进行计算分析。刚体极限平衡分析法是岩土工程中分析边坡稳定时应用最广的一种方法，其基本思路是：假定岩土体破坏是由于滑体沿滑面滑动造成的，滑动体被看成刚体，不考虑其变形，滑面上岩土体处于极限平衡状态，并且满足摩尔一库仑准则。（1）稳定性计算公式：其中：式中EQEQEQ：3.2稳定性计算参数选取（1）滑体容重计算所采用的岩土参数取勘察报告的推荐值，如下：天然饱和Cd（Kpa）φd（°）γ（KN/m3）Cs（Kpa）φs（°）γs（KN/m3）数值201519.8161222.8（2）剖面分块及条块面积剖面块段的划分按滑面岩土体类型、坡度变化将滑体划分为相应的若干块段，各条块的面积按1:1000比例尺计算剖面在计算机上直接读取。（3）水对滑坡稳定性计算的影响据本次勘查可知，滑坡土体为强透水层，含水微弱。同时因变形体未发生整体滑移，滑面贯通性差，地下水不能在滑面上形成较强的流动水流，形成动水压力；且滑体多为粘性土，孔隙率及透水性差，即使在持续暴雨的情况下，滑体的给水能力差，不能形成有效的静水压力，所以在计算时，均不考虑水压力。3.3计算剖面选取根据地勘报告，选取1-1′、3-3′、4-4′剖面进行稳定性计算，计算剖面如下。3.4计算工况选取经综合分析本变形体岩土体特征及其各种荷载情况，本次选定如下两种计算方案计算评价滑坡稳定性。第一种 自重+地面荷载，即工况①第二种 自重+暴雨（50年一遇）+地面荷载，即工况②。工况1：仅仅考虑滑坡的自重，计算时采用滑面的天然状态下的c、φ值，采用坡体的天然容重。工况2：暴雨工况下，滑坡体大量充水，持续降雨状态下，滑体完全有可能全部饱水，所以计算时采用土体饱和状态下的c、φ值和饱水容重。3.5稳定性计算滑坡稳定性计算结果表计算剖面计算工况稳定性系数稳定情况1-1´剖面①号滑面工况11.225稳定工况20.922不稳定②号滑面工况13.313稳定工况22.495稳定3-3´剖面①号滑面工况11.255稳定工况20.959不稳定②号局部滑面工况11.871稳定工况21.373稳定③号局部滑面工况11.001欠稳定工况20.794不稳定4-4´剖面①号滑面工况11.17稳定工况20.897不稳定②号滑面工况11.61稳定工况21.22稳定③号局部滑面工况12.075稳定工况21.549稳定3.6稳定性综合评价本次对滑坡整体、局部稳定性进行计算分析，通过以上分析，按照有关规范对滑坡稳定性评价的分级标准，当稳定性系数K≥1.15时滑坡处于稳定状态；K=1.15～1.05时，滑坡处于基本稳定状态；K=1.00～1.05时，滑坡处于欠稳定状态；而当K<1.00时，滑坡处于不稳定状态。按照以上的评价原则，可得出以下结论：在天然工况下，滑坡的主要滑面的稳定性系数在1.17～1.61之间，处于稳定状态，存在局部滑面稳定性处于欠稳定状态。在暴雨工况下，滑坡的绝大多数主滑面稳定性系数低于1，处于不稳定状态，部分局部滑动面稳定性更低。说明该滑坡在暴雨工况下极有可能发生滑动。通过对滑坡主要滑动面的稳定性计算，再结合该滑坡的形成机制分析，该滑坡在天然条件下基本处于稳定状态，但暴雨工况下稳定性系数会下降很多，极有可能发生发生滑动。再结合勘察资料监测资料，2016年六月到七月多轮强降雨后，该滑坡最大地表位移量和平均位移速率有较明显的增大趋势，滑坡后缘居民区出现挡墙开裂、房屋开裂、地面开裂、局部垮塌等现象。说明滑坡稳定性计算结果是合理的。由于在暴雨工况下滑坡存在滑动的可能性，并且居民区已存在明显的滑坡开始变形的证据，为了保障坡脚874户4160余人的生命财产安全，治理该滑坡是十分必要的。第四章防治工程设计4.1防治目标和原则4.1.1防治目标本滑坡防治工程总目标为：通过综合防治，保证滑坡体稳定，避免大规模变形破坏，造成人员财产重大损失。4.1.2防治原则防治工程以安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便、绿色环保为总的原则，具体为：（1）根据滑坡危险性和危害性的大小，确定本防治工程为一般永久性工程，各级防治工程必须安全可靠，力求长治久安地确保滑坡整体稳定，安全运行年限不低于50年标准防治。（2）尽可能不破坏原有的良性的自然环境条件，尽量减少对坡体的扰动和对当地居民生产生活的影响，避免大挖大填进一步恶化滑坡环境地质条件。（3）防治方案要针对滑坡的特点，因地制宜，遵循各类工程配合使用、综合整治的原则，并尽可能缩短施工周期，以便防治工程尽早发挥功效。（4）防治工程应充分分析和考虑滑坡覆盖层自重、交通和建筑荷截、岩体风化程度等因素及其组合。（5）建设监测预警系统，合理布设监测网点，建立健全群测群防网络，以求实时跟踪掌握滑坡稳定性状况，在突发性灾害发生的情况下最大程度地减小人员伤亡和灾害损失。（6）在防治方案设计中贯彻绿色环保的理念，优先选用更有利于环境的防治措施，恢复生态环境，与周边村庄环境相结合。4.2设计工况、参数和标准的确定4.2.1工程等级参照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）中表3的规定（表5-1）。表4-1滑坡防治工程分级表级别IIIIII危害对象县级和县级以上城市主要集镇、或大型工矿企业、重要桥梁、国道专项设施一般集镇，县级或中型工矿企业，省道及一般专项设施受灾程度危害人数/人＞10001000～500＜500受灾程度直接经济损失/万元＞10001000～500＜500潜在经济损失/万元＞1000010000～5000＜5000施工难度复杂一般简单工程投资/万元＞10001000～500＜500该滑坡威胁黄思湾居民874户4160余人的生命财产安全，预估地质灾害体潜在经济损失达3.5亿元，确定本项目防治工程等级为Ⅰ级。4.2.2设计工况和安全系数由于黄石地区地震基本烈度Ⅵ度，地震荷载可不予考虑。根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219－2006），本项目防治工程等级属Ⅰ级，本次设计工况取最不利暴雨组合考虑，即按照自重+暴雨作为设计工况。根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219—2006）安全系数的标准（见表5-3），确定自重+暴雨工况下设计抗滑动安全系数1.15，抗倾倒安全系数1.5，抗剪断安全系数1.5。4.3滑坡推力计算4.3.1滑坡推力计算原理根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219－2006），滑坡推力计算公式为：（4——1）式中：4.3.2滑坡推力计算结果根据公式4-1，滑坡推力计算结果如下：1-1´剖面①号滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)1477.5527.4222054.352151.8932978.82954.3443441.013770.7453368.773858.2962983.793590.0171956.062695.2281428.992237.7691125.11973.8910788.541696.231-1´剖面②号滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)1303.2422.632577.16764.723252.68512.88407.7150060070080090010003-3´剖面①号滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)11840.641964.3323946.884192.9935845.786262.6546973.287603.7956257.727237.1465405.136597.474262.135670.6383457.735025.1692394.414133.43101237.212966.93-3´剖面②号局部滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)1190.11227.412235.43314.023164276.54485.63235.68514.08188.5560121.2870080090010003-3´剖面③号局部滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)133.1455.962411.83462.173401.6481.614286.92389.454-4´剖面①号滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)1223.36261.152367.49415.423708.29791.474822.95965.275932.521157.176967.291329.8571087.911547.9381285.381889.3991338.362036.15101120.91854.824-4´剖面②号滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)1326.91366.5121270.91357.9232128.012270.642308.942524.0251888.322214.561060.081567.717651.691283.2380659.1690232.6510004-4´剖面③号局部滑动面剩余下滑力计算结果（单位：kN/m)工况

滑块编号工况1（K=1.35)工况2（K=1.15)1-32.65-1.632057.38300.244005004.4滑坡治理方案拟定4.4.1滑坡治理方案分析由以上滑坡稳定性系数和滑坡剩余推力的计算可知，在暴雨工况下，1-1´剖面①号滑动面，3-3´剖面①号滑动面、③号局部滑动面，4-4´剖面①号滑动面稳定性系数均小于1，均有可能发生滑动。因此本次治理方案应以治理以上滑动面为重点。4.4.2滑坡治理方案拟定结合现场实际情况以及滑坡地形地貌和地层特征，初步拟定两种治理方案。方案一：预应力锚索+挡土墙+排水工程+削坡反压方案二：抗滑桩+排水工程+削坡反压方案一：使用预应力锚索对3个主要滑动面进行锚固，并在不同滑坡的坡脚用挡土墙进行加固。在滑坡后缘设置截排水沟工程对滑坡进行排水。并对4-4´剖面①号滑面进行反压坡脚处理。方案二：使用抗滑桩作为主要的抗滑措施，在1-1´剖面，3-3´剖面，4-4´剖面合适位置设置抗滑桩，在滑坡后缘设置截排水沟工程作为该滑坡的排水措施，并对4-4´剖面①号滑动面进行反压坡脚处理。4.4.3滑坡治理方案比选从经济上和技术上对两个方案的对比如下：这两个方案的相同点是：都以截排水沟作为滑坡的排水措施，都对4-4´剖面①号滑动面进行反压坡脚处理。不同点是：方案一以预应力锚索+挡土墙作为主要的抗滑措施，而方案二中采用抗滑桩作为主要的抗滑措施。从技术可行行上比较两种方案，由于地质条件的影响，滑体以下为破碎的中风化灰岩，岩石完整性程度极低，不能提供预应力锚索所需要的锚固力，而完整的岩石埋深程度很深，虽然能够提供所需要的锚固力，但是打入深层岩石难度极大，技术上不可行，经济上造成很大的浪费。且挡土墙作为地表抗滑结构，对深层滑动面所能起到的阻滑作用极小，不建议采用。而抗滑桩作为土层岩层通用的抗滑措施，具有阻滑效果好，施工技术成熟的特点，故采用方案二更可行。4.4.4滑坡治理抗滑桩设计1-1´剖面治理①号滑动面抗滑桩布置方案如下：将抗滑桩设置在1-1´剖面①号滑动面条分图第七个条块后面。该处抗滑桩桩长取11m,其中受荷段长度6.5m，嵌入滑床4.5m。桩截面尺寸2×3m，桩间距取5m。3-3´剖面治理①号主要滑动面抗滑桩布置方案如下：将抗滑桩布置在①号主要滑动面第8个条块后面。这样可以同时保证③号局部滑动面的稳定，该处抗滑桩桩长取25m，其中受荷段15m，锚固段10m，桩截面尺寸2×3m，桩间距取5m。4-4´剖面治理①号主滑面抗滑桩布置如下：将抗抗滑桩布置在①号主要滑动面第10个条块后。此处处于1级和2级平台交界处，既沿着一级平台布置抗滑桩，由于该处地形因素故设置为悬臂桩，将桩前悬空部分用填土填实，形成反压效果。该处抗滑桩桩长15m，其中打入滑床7m，悬臂段8m，桩截面尺寸2×3m，桩间距取6m。4.5抗滑桩内力计算4.5.11-1´剖面计算在滑块8号处设置钢筋混凝土抗滑桩，桩长10m，受荷段长度5.4m，锚固段长度4.6m，使用C30混凝土，。（1）判别抗滑桩的类型当时，抗滑桩属于刚性桩；当时，抗滑桩属于弹性桩。其中：——桩的变形系数，以m-1计，可按下式计算：（公式4-2）式中：（kPa/m2）。——桩的正面计算宽度（m）；=b+1；E——桩的弹性模量（kPa）；本次设计所有的抗滑桩采用C30混凝土。kPa.I——桩的截面惯性矩（），。（公式4-3）抗滑桩的截面尺寸为2×3，桩的计算宽度Bp=2+1=3m。桩的截面惯性矩，故按刚性桩计算。（2）受荷段桩身内力计算滑动面以上桩所受的外力为滑坡推力和桩前抗力之差H，内力计算按悬臂桩法计算。锚固段顶点桩身弯矩、剪力为；（公式4-4）式中：z——（m）。桩受荷段所受的外力按三角形分布，受荷段桩身各点的弯矩和剪力按下式计算。（公式4-5）（公式4-6）式中：y——h1——受荷段长度。（3）锚固段桩身内力计算桩两侧同深度处的弹性抗力系数相等，即A1=A2=A,锚固段桩身位移y0和锚固段桩身转角按下式计算，（公式4-7）（公式4-8）得到了y0和可求得锚固段的内力，计算公式如下，=1\*GB3①当时变位：Δx=（y-y）ΔΦ（公式4-9）桩侧应力：σy=（A1+my）(y0y)ΔΦ（公式4-10）剪力：ΔΦy(2yy)ΔΦy(3y2y)（公式4-11）弯矩：M=H（h0+y）BPA1ΔΦy2(3y0y)BPmΔΦy3(2y0y)（公式4-12）=2\*GB3②当时变位：Δx=（y-y）ΔΦ（公式4-13）桩侧应力：σy=（A1+my）(y0y)ΔΦ（公式4-14）剪力：mΔΦy2(3y0-2y)BPA1ΔΦ+BPA2ΔΦ(yy0)2（公式4-15）弯矩：M=H（h0+y）BPA1ΔΦy2(3y0y)+BPA2ΔΦ(yy0)+BPmΔΦy3(y2y0)（公式4-16）式中：A——滑面处的弹性抗力系数；m——比例系数；H——；h0——；y——滑面到计算点的距离。（4）桩侧支撑条件验算（公式4-17）式中：——地层土的容重，（KN/m3）；——（°）；C——地层土的内聚力（Kpa）；h——（m）。外力计算每根桩上承受的滑坡推力为：坡前土体的被动土压力：我们知道桩在该处的剩余抗滑力=255.23小于被动土压力，所以内力计算按照把剩余抗滑力作为桩前土堆桩的推力，采用三角形分布。所以由公式4-4可知受荷段剪力和弯矩表达式如下：==113.29受荷段内力计算表如下：锚固段内力计算由条件已知，，由公式4-7，公式4-8带入数据得到将以上数据分别带入公式4-9到公式4-16，可以得到当0时桩侧应力剪力弯矩当6.2时桩侧应力剪力弯矩当y=6.2时剪力最大，最大值为当y=1.9时弯矩最大，最大值当y=0时桩侧应力最大，最大值由公式4-17＜=362.70Kpa,故满足要求。计算结果4.5.23-3´剖面计算在滑体8号处设置钢筋混凝土抗滑桩，采用C50混凝土。桩长25m，受荷段长度15m，锚固段长度10m，使用C50混凝土，。（1）判别抗滑桩的类型当时，抗滑桩属于刚性桩；当时，抗滑桩属于弹性桩。其中：。（公式5—2）抗滑桩的截面尺寸为2×3，桩的计算宽度Bp=2+1=3m。桩的截面惯性矩，故按刚性桩计算。外力计算每根桩上承受的滑坡推力为：坡前土体的被动土压力：我们知道桩在该处的剩余抗滑力=1214.25小于被动土压力，所以内力计算按照把剩余抗滑力作为桩前土堆桩的推力，采用三角形分布。所以由公式4-4可知受荷段剪力和弯矩表达式如下：==27.944受荷段内力计算表如下：锚固段内力计算由条件已知，，由公式4-7，公式4-8带入数据得到将以上数据分别带入公式4-9到公式4-16，可以得到当0时桩侧应力剪力弯矩当6.2时桩侧应力剪力弯矩当y=6.2时剪力最大，最大值为当y=1.9时弯矩最大，最大值当y=0时桩侧应力最大，最大值由公式4-17＜=362.70Kpa,故满足要求。桩的剪力图，弯矩图如下4.5.34-4´剖面计算在滑体8号处设置钢筋混凝土抗滑桩，采用C30混凝土。桩长25m，受荷段长度15m，锚固段长度10m，使用C30混凝土，。（1）判别抗滑桩的类型当时，抗滑桩属于刚性桩；当时，抗滑桩属于弹性桩。其中：。（公式5—2）抗滑桩的截面尺寸为2×3，桩的计算宽度Bp=2+1=3m。桩的截面惯性矩，故按刚性桩计算。(2)外力计算每根桩上承受的滑坡推力为：坡前土体的被动土压力：我们知道桩在该处的剩余抗滑力=1214.25小于被动土压力，所以内力计算按照把剩余抗滑力作为桩前土堆桩的推力，采用三角形分布。所以由公式4-4可知受荷段剪力和弯矩表达式如下：==27.944受荷段内力计算表如下：(3)、锚固段内力计算由条件已知，，由公式4-7，公式4-8带入数据得到将以上数据分别带入公式4-9到公式4-16，可以得到当0时桩侧应力剪力弯矩当6.2时桩侧应力剪力弯矩当y=6.2时剪力最大，最大值为当y=1.9时弯矩最大，最大值当y=0时桩侧应力最大，最大值由公式4-17＜=362.70Kpa,故满足要求。桩的剪力图，弯矩图如下4.6抗滑桩配筋计算将1-1´剖面，3-3´剖面、4-4´剖面的抗滑桩分别称为A、B、C型抗滑桩，抗滑桩的类型表如下，按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）对抗滑桩进行配筋设计。4.6.1A型抗滑桩配筋设计A型抗滑桩材料及其所需的参数如下：抗滑桩采用C50混凝土，抗压强度设计值：C50混凝土抗拉强度设计值：；受力筋采用HRB400，强度设计值：；箍筋采用HRB235，强度设计值：1）纵向受力筋设计桩型A的截面尺寸为b=2000mm,h=3000mm，取保护层厚度为80mm；则桩截面的有效高度：h0=h-80=3000-80=2920mm；弯矩设计值KNm截面的抵抗矩系数：相对受压区高度：=0.5136<=0.5660.7432受拉区钢筋面积：纵向受拉钢筋实配选用9950，采用钢筋束，每束3根钢筋，三排布置。实际钢筋面积As＇=194386.5两侧构造筋选用318,架立筋采用518。钢筋布置参见附图。（2）箍筋设计剪力设计值KN=1\*GB3①复核截面尺寸故截面尺寸满足要求。=2\*GB3②验算可否按构造配箍故需按计算配箍。=3\*GB3③配置箍筋选用两肢箍，箍筋直径用16mm，可得：n=2，解得：结合计算结果及构造要求，取S=120mm。故实配箍筋为φ16@120。配筋图参见附图。4.6.2B型抗滑桩配筋设计B型抗滑桩材料及其所需的参数如下：抗滑桩采用C50混凝土，抗压强度设计值：C50混凝土抗拉强度设计值：；受力筋采用HRB400，强度设计值：；箍筋采用HRB235，强度设计值：1）纵向受力筋设计桩型A的截面尺寸为b=2000mm,h=3000mm，取保护层厚度为80mm；则桩截面的有效高度：h0=h-80=3000-80=2920mm；弯矩设计值KNm截面的抵抗矩系数：相对受压区高度：=0.5136<=0.5660.7432受拉区钢筋面积：纵向受拉钢筋实配选用9950，采用钢筋束，每束3根钢筋，三排布置。实际钢筋面积As＇=194386.5两侧构造筋选用318,架立筋采用518。钢筋布置参见附图。（2）箍筋设计剪力设计值KN=1\*GB3①复核截面尺寸故截面尺寸满足要求。=2\*GB3②验算可否按构造配箍故需按计算配箍。=3\*GB3③配置箍筋选用两肢箍，箍筋直径用16mm，可得：n=2，解得：结合计算结果及构造要求，取S=120mm。故实配箍筋为φ16@120。配筋图参见附图。4.6.3C型抗滑桩配筋设计C型抗滑桩材料及其所需的参数如下：抗滑桩采用C50混凝土，抗压强度设计值：C50混凝土抗拉强度设计值：；受力筋采用HRB400，强度设计值：；箍筋采用HRB235，强度设计值：(1)纵向受力筋设计桩型A的截面尺寸为b=2000mm,h=3000mm，取保护层厚度为80mm；则桩截面的有效高度：h0=h-80=3000-80=2920mm；弯矩设计值KNm截面的抵抗矩系数：相对受压区高度：=0.5136<=0.5660.7432受拉区钢筋面积：纵向受拉钢筋实配选用9950，采用钢筋束，每束3根钢筋，三排布置。