【《边坡加固设计计算过程案例》3000字】

边坡加固设计计算过程案例边坡加固设计包括计算了挡墙抗倾覆力、抗滑档摩擦力、加固前后边坡受力；利用注浆法计算了排桩的孔隙率、注浆量；依据锚杆喷射混凝土支护技术规范，计算了锚索的高度和长度等。设计流程结束后，还需进行两方面的稳定性验算：边坡稳定性验算、整体稳定性验算。验算是否合乎规范，若不符合应重新设计直到合乎规范，安全可靠为止。1.1侧向岩土压力计算静止岩石侧压力系数按下式计算：为岩石的泊松比。当边坡的坡面为倾斜、坡顶水平、无超载时，如图，土压力的合力可按下列公式计算。式中：——水平土压力合力；——水平土压力系数；、——填土的重度与内摩擦角；——墙背和竖直线之间的倾角，以竖直线为准，逆时针为正，称为俯斜墙背，顺时针为负，称为仰斜倾角（o）；——填土面与水平面之间的倾角（o）；——墙背与填土之间的摩擦角（o）。坡面倾斜时的主动土压力折减系数可按下式计算：式中：——主动土压力折减系数；——土钉墙坡面与水平面的夹角（o）；——基坑底部以上各土层按土层厚度加权的内摩擦角平均值（o）。1.2锚索的布置与设计依据《岩土锚杆（索）技术规程》进行设计，依据地勘报告，锚杆以灰岩及页岩为嵌固端。轴向拉力设计值按下式进行计算：式中：——相应于作用的标准组合时锚杆所受轴向拉力（kN）——锚杆的水平拉力标准值（kN）——锚杆倾角（°）锚杆的截面面积：式中：——锚杆钢筋或预应力锚索截面面积（m2）；——普通钢筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值（kPa）；——锚杆杆体抗拉安全系数，应按表1.1取值。表1.1锚杆杆体抗拉安全系数边坡工程安全等级安全系数临时性锚杆永久性锚杆一级1.82.2二级1.62.0三级1.41.8锚杆锚固体与岩土层之间的长度应满足下式要求：式中：——锚杆锚固体抗拔安全系数，应按表1.2取值；——锚杆锚固段长度（m）尚应满足规范要求；——岩土层与锚固体极限粘结强度标准值（kPa），应通过实验确定；当无试验资料时，可按表1.3和表1.4取值；——锚杆锚固段钻孔直径（mm）表1.2岩土锚杆锚固体抗拔安全系数边坡工程安全等级安全系数临时性锚杆永久性锚杆一级2.02.6二级1.82.4三级1.62.2表1.3岩石与锚固.体极限粘结强度标准值岩石类别值（kPa）极软岩270-360软岩360-760较软岩760-1200硬软岩1200-1800坚硬岩1800-2600表1.4土体与锚固体极限粘结强度标准值土层种类土的状态值（kPa）粘性土坚硬应诉可塑软塑65-10050-6540-5020-40砂土稍密中密密实100-140140-200200-280碎石土稍密中密密实120-160160-220220-300注：1适用于.注浆强度等级为M30；2仅适用于初步设计，施工时应通过.实验检验。锚杆杆体与锚固砂浆长度应满足下式要求：式中：——锚筋与砂浆间的锚固长度（m）；——锚筋直径（m）；——杆体根数；——钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，应有试验确定，当缺乏试验资料时可按表1.5取值。表1.5钢筋、钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值锚杆类型水泥浆或水泥砂浆强度等级M25M30M35水泥砂浆与螺纹钢筋间的粘结强度设计值2.102.402.70水泥砂浆与钢绞线、高强钢丝间的粘结强度设计值2.752.951.401.3边坡土压力计算各层土层的主动土压力水平分力标准值计算主动土压力系数：其中β=0，δ=0.5φ=0.5×35o=17.5o，φ=35o，α=-36o。代入得。设土压力零点处到B点的垂直距离为xm根据几何关系可得x=21.4mAB段土压力合力为：当坡面为垂直时，侧向岩土压力合力的水平分力标准值：坡面倾斜时的主动土压力折减系数：=0.25边坡侧向岩土压力合力的标准值：考虑到锚杆（索）的约束作用，边坡土压力分布：乘以安全系数1.2，最终结果：锚杆布置设计数据：锚杆横向间距取5m，横向布置19根锚杆，两端各留5m间距。锚杆竖向总共布置2排锚杆，最下端锚杆距坡脚处垂直高度2.5m，最上端距坡顶1.5m。锚杆倾角为。（1）第一道锚索设计根据边坡土压力分布图，可知第一道锚索处土层主动土压力为：第一道锚索水平拉力标准值：第一道锚索轴向拉力标准值：取1×5股钢绞线，公称直径15.2mm，公称截面面积173mm2，抗拉强度设计值锚索钢筋截面面积需满足以下条件：因此为安全起见，单孔锚索钢绞线取3根，实配420mm2。根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086—2015，锚杆自由段应穿过潜在滑裂面，长度不应小于9m，锚杆自由段长不应小于12.0m。因此取第一道锚杆自由段12m。取锚杆锚固段钻孔直径为110mm，岩土层与锚固体极限粘结强度为360kPa，锚固体抗拔安全系数为2.6。水泥砂浆强度取M30等级，钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值取2.95kPa。按锚固体与孔壁的抗剪强度得出的锚固体与岩体间层的长度为： 按水泥砂浆与锚杆杆体的粘结强度得出的锚固长度为：锚索的锚固段长度应取与中的较大值1.59m，规范规定岩石锚杆的锚固长度不应小于3m，且不大于10m，所以根据规范要求取8m。锚杆总长度20m（2）第二道锚索设计根据AB段边坡土压力分布图，可知第二道锚索处土层主动土压力为第二道锚索水平拉力标准值：第二道锚索轴向拉力标准值：取1×5股钢绞线，公称直径15.2mm，公称截面面积140mm2，抗拉强度设计值锚索钢筋截面面积需满足以下条件：因此为安全起见，单孔锚索钢绞线取4根，实配560mm2。根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086—2015，锚杆自由段应穿过潜在滑裂面，长度不应小于9m，锚杆自由段长不应小于12.0m。因此取第二道锚杆自由段12.0m。取锚杆锚固段钻孔直径为110mm，岩土层与锚固体极限粘结强度为360kPa，锚固体抗拔安全系数为2.6。水泥砂浆强度取M30等级，钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值取2.95kPa。按锚固体与孔壁的抗剪强度得出的锚固体与岩体间层的长度为 按水泥砂浆与锚杆杆体的粘结强度得出的锚固长度为锚索的锚固段长度应取与中的较大值9.6m，规范规定岩石锚杆的锚固长度不应小于3m，且不大于10m，所以根据规范要求取10m。锚杆总长度22m。其中AB段的锚杆设计采用理正软件设计，在附录查看。1.4坡顶平台注浆设计在坡顶平台的边缘处向下垂直钻孔注浆，固结坡体内部松散块体以形成内挡墙。布孔方式：在预均化堆场与边坡面的交线处向内3m处钻孔。北段边坡面与预均化堆场交线向南3m，东段边坡面与预均化堆场交线向西3m，两者的交点即为第一个注浆孔的位置。设计注浆孔深为17m，孔径110mm，孔间距8~12m（视注浆渗入情况调整孔距），钻孔方向竖直向下，此排注浆孔共4个。考虑到边坡内部多为散体结构，故在钻孔过程中可以采用跟管钻进的方式（钻孔方式下同）。注浆参数：采用自下而上的注浆方式。根据钻孔过程中的边坡地质情况确定注浆方式和浆材——根据钻孔时边坡内部地质情况，如果边坡内部岩体特别破碎时采用充填式注浆，浆材选用水灰比0.5~1.5水泥浆。注浆孔深度需根据现场实际情况确定最终的深度。由于原边坡基岩呈梯形状，故当注浆孔深度未达17m已到达基岩时，需停止打钻，此时孔深即为实际注浆孔深；当压浆孔深度已达17m而未达到基岩面时，也应停止，孔深按17m计。坡顶平台注浆施工时应该从最靠近挡墙混凝土部分和浆砌片石结构交线处的注浆孔开始施工，以形成一个内在的帷幕，阻止浆液在边坡内部向边坡的南侧扩散过多，造成浆液的浪费。空隙率计算：边坡体内部的松散块石空隙率可由下式计算求得：（3-1）其中：表示边坡体松散岩块的堆积密度（g/cm3），取1.7g/cm3；表示边坡体岩块的表观密度（g/cm3），取2.5g/cm3。计算得出：空隙率=32%。注浆量计算：注浆量V注浆可以考虑成需加固的边坡空隙部分均需要完