邊坡抗你滑樁計算

1、地質災害理論與制課程設計報告學院名稱 河海學院 專業(yè)班級 地質一班 學生姓名 蒲春林 學 號 10480120 指導老師 葉四橋 起訖日期 2013年6月15日6月30日 目錄1.工程概況31.1工程概況31.2 場地條件31.2.1 氣象水文31.2.2 地形地貌31.2.3 地層巖性31.2.4 地質構造41.2.5 水文地質條件41.2.6 人類工程活動42計算依據(jù)52.1 計算參數(shù)52.2 計算工況及安全系數(shù)確定53.滑坡穩(wěn)定性及滑坡推力計算53.1 計算剖面53.2 計算方法53. 3 計算結果63.4 穩(wěn)定性評價84.抗滑樁結構設計84.1 抗滑樁擬定84.2 抗滑樁參數(shù)計算84.

2、3 抗滑樁計算模式選取94.4 受荷段內(nèi)力計算94.5 錨固段內(nèi)力計算104.5.1 計算轉動中心的深度及轉角104.5.2 求錨固段內(nèi)力及側向應力104.6樁側應力驗算124.7抗滑樁配筋計算134.7.1正截面受彎計算134.7.2斜截面受剪計算144.7.3 縱筋的截斷設計155.抗滑樁間擋土板設計155.1 擋土板的擬定155.2 荷載確定165.3 板墻配筋設計176.排水工程186.1 排水溝設計187工程量統(tǒng)計表197.1 材料用量197.2 挖方量計算197.3 填方量計算207.4 模板的方量計算201.工程概況1.1工程概況 該邊坡體位于重慶市巫溪縣安子平k96+030k9

3、6+155段公路的斜坡體上，滑坡體段的公路路基已填筑至高程727m左右。該路段為早期修建的鄉(xiāng)村機耕道路，先為經(jīng)濟發(fā)展需要將公路拓寬至7m,使邊坡的穩(wěn)定性降低，需針對其可能誘發(fā)滑坡而對其治理。1.2 場地條件1.2.1 氣象水文本區(qū)屬中亞熱帶季風氣候。月平均氣溫最高是8月，平均氣溫為28.5，最低氣溫為零下1.8。多年平均相對濕度為79%。年平均降雨量1082mm，降雨多集中在59月，尤其是68月多暴雨，日最大降雨量達192.9mm，小時最大降雨量超過65mm。雨季，尤其是暴雨期往往是滑坡的活動期。據(jù)工程地質調(diào)查，斜坡坡頂、坡腳無塘、田、水庫、河流等地表水體分布1.2.2 地形地貌本區(qū)屬構造侵蝕

4、中山斜坡地貌，地勢總體東南高西北低，地面高程為720.846m741.70m，設計線路左側地形較平緩，為階梯狀旱地，斜坡坡向310320，坡角1020，局部達25，斜坡由上至下坡度變緩，區(qū)內(nèi)見少量雜草灌木。1.2.3 地層巖性擬建段出露地層有第四系全新統(tǒng)筑填土層（q4me）、殘坡積層（q4dl+el）及三疊系中統(tǒng)巴東組（t2b）泥巖、灰?guī)r，現(xiàn)分述如下：筑填土層（q4me）：灰褐色、灰黑色，松散，稍濕，主要由碎石，粉粒、粘粒及少量生活垃圾組成，土石比3：2，該層僅在zk64附近有分布，層厚2.50m。含碎石粉質粘土（q4dl+el）：黃褐色、土黃色，稍濕，稍密，主要由粉質粘土、碎石及風化巖屑不均

5、勻混合組成，粉質粘土含量約8090%，可塑狀，碎石含量約1020%，成分以泥巖為主，呈強風化狀態(tài)，粒徑25，棱角狀，區(qū)內(nèi)有分布，層厚4.25m。泥巖（t2b）：主要由粘土礦物組成，網(wǎng)狀方解石脈發(fā)育，泥質細粒結構，薄層狀構造，按風化程度可分強弱風化兩亞層，現(xiàn)分述如下：強風化泥巖：青灰色，節(jié)理裂隙發(fā)育，大部分原生結構已被風化破壞，表面可見鐵錳質氧化膜，層厚2.20m。弱風化泥巖：青灰色，節(jié)理裂隙發(fā)育，部分原生結構已被風化破壞，節(jié)理裂隙光滑平直，本次勘察最大揭露厚度0.70m。1.2.4 地質構造區(qū)內(nèi)構造屬朝陽官陽背斜南翼，出露三疊系中統(tǒng)巴東組泥巖。區(qū)內(nèi)基巖呈單斜產(chǎn)出，走向及傾向沿公路略有變化，產(chǎn)狀

6、為161°41°，主要發(fā)育二組節(jié)理，l1：產(chǎn)狀319°51°，節(jié)理面光滑平直，張開度12，充填泥質，延伸1.006.00m，穿層，密度1條/0.8m；l2：產(chǎn)狀為185°53°，節(jié)理面粗糙，閉合，密度1條/0.6m。1.2.5 水文地質條件場地地層具松散土層與下伏基巖的雙層結構，區(qū)內(nèi)水文地質條件簡單，地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。該類地下水主要賦存于第四系土層中，區(qū)內(nèi)地下水主要受大氣降雨補給。場地斜坡坡度較陡，大氣降雨主要運移方式為順坡向下以地表水形式排泄，部分地表水下滲至第四系土層以分散潛流方式運移向低處排泄。區(qū)內(nèi)分布

7、的紫紅色泥巖為區(qū)域性相對隔水層。簡易水位觀測：勘察期間對勘探孔作簡易水文觀測，所有鉆孔中均未見地下水，在勘察深度范圍內(nèi)地下水貧乏，場地水文地質條件簡單。但在雨季第四系土層可能存在松散堆積層孔隙水，基巖中存在少量風化裂隙水。綜上所述，場地內(nèi)地表水類型為大氣降水斜坡面流，地下水類型為第四系殘坡積松散層孔隙水、基巖裂隙水，受季節(jié)控制。 1.2.6 人類工程活動 場地主要人類工程活動為修建道路，由于公路拓寬斜坡堆載，對坡體土體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，是誘發(fā)該滑坡的主要因素之一。區(qū)內(nèi)及周邊人工切坡及堆填最大高度約5.0010.00m，破壞地質環(huán)境的人類工程活動中等強烈。2計算依據(jù)2.1 計算參數(shù)(1)土的主

8、要物理力學指標 天然重度（）：20.00kn/m3；天然狀態(tài)：c=36kpa，=18.6°； 飽和重度（）：21.00kn/m3；飽和狀態(tài)：c=29kpa，=15.5° (2) 巖石的主要物理力學指標強風化泥巖: 承載力基本容許值 =600 kpa 中風化泥巖：弱風化泥巖天然抗壓強度標準值24.00 mpa，飽和抗壓強度標 準值17.30 mpa ，承載力基本容許值 =1600 kpa2.2 計算工況及安全系數(shù)確定根據(jù)地質災害防治工程勘察規(guī)范（db50/143-2003）：該滑坡防治工程等級為二級，其穩(wěn)定性安全系數(shù)取1.15。計算工況如下：工況：正常情況工況：暴雨或久雨狀態(tài)

9、飽和情況3.滑坡穩(wěn)定性及滑坡推力計算 3.1 計算剖面根據(jù)k96+030k96+155工程地質詳細勘察報告及圖件，本次計算以滑坡剖面為計算剖面，對其進行了穩(wěn)定性計算，以分析其剖面的穩(wěn)定狀態(tài)。3.2 計算方法滑動面呈折線型，滑坡穩(wěn)定性計算適宜采用傳遞系數(shù)法。按折線滑動面將土體分成條塊，假定條間力的合力與上一條土條底面平行，然后根據(jù)各分條力的平衡條件，逐條向下推求，直至最后一條土條。根據(jù)滑坡體地質條件情況，水作用效應僅考慮對巖土強度參數(shù)的削弱?？够Γ?下滑力： 剩余下滑力： 傳遞系數(shù)公式： 穩(wěn)定系數(shù)：推力傳遞系數(shù)；：第個條塊末端的滑坡推力（kn/m）;：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：第個條塊地下水位線以上土

10、體天然量（kn/m）； ：第個條塊所在滑動面上的內(nèi)摩擦角（°）；：第個條塊所在滑動面上的傾角（°）；：第個條塊所在滑動面上的單位粘聚力；：第個條塊所在滑動面上的長度； 3. 3 計算結果滑坡體穩(wěn)定性計算，以剖面的滑動模式有以下兩種：模式一：填筑土體沿填筑界面滑動破壞；模式二：填筑土體和坡積土體沿巖土界面整體滑動破壞；滑坡體穩(wěn)定性計算簡圖見下圖（圖1） 圖1 計算簡圖 （在填筑土體與坡積體整體穩(wěn)定性情況下）按填筑土體與坡積土體界面滑動、坡積土體與巖層界面滑動情況，分別在天然工況、暴雨工況下計算得到四種相應的結果。(詳盡計算結果參見附表計算表)穩(wěn)定性計算結果如下表1，填筑土體與

11、坡積土體整體在暴雨工況下為不穩(wěn)定，穩(wěn)定系數(shù)最小。 表1 滑坡穩(wěn)定系數(shù) 天然工況暴雨工況填筑體的穩(wěn)定性1.4201.128填筑體與坡積土體穩(wěn)定性1.2120.988設計工況下剩余下滑力計算計算結果見表2表2 設計工況下的條塊剩余下滑力 滑塊編號暴雨工況填筑體條塊的剩余下滑力滑塊編號暴雨工況填筑體與坡積體整體條塊的剩余下滑力1 -51.431 17.882 -195.072 -28.283 -201.553 -11.684 285.384 103.885265.735205.976382.656192.03732.767306.238252.738416.299105.829502.303.4 穩(wěn)

12、定性評價 由上兩表看出：填筑土體穩(wěn)定，不會沿填土界面發(fā)生滑移失穩(wěn)。填筑土體與坡積土體整體不穩(wěn)定，會沿巖土界面發(fā)生滑移失穩(wěn)。因此斜坡可能在暴雨狀態(tài)下誘發(fā)沿巖土界面發(fā)生滑坡災害發(fā)生，需要利用其最不利狀態(tài)設計防護措施。 4.抗滑樁結構設計4.1 抗滑樁擬定參考重慶市地質災害防治工程設計規(guī)范（db50/5029-2004）抗滑樁設計要求，進行抗滑樁擬定設計。在剖面的第9個條塊處設置鋼筋混凝土抗滑樁，采用c30 混凝土，查資料得，其彈性模量= pa抗滑樁截面為矩形，斷面尺寸b×a =2m×3m抗滑樁樁長：=8m，其中受荷段=9.23m，錨固段=5m；樁間距（中至中）：l=5m4.2

13、抗滑樁參數(shù)計算樁截面的慣性矩： 4.5 m4樁截面模量：3 m3樁的抗彎剛度：ei0.85ei11.475×m2 樁的計算寬度：bp=b+1=3m地基系數(shù)計算： 受荷段的地基系數(shù)： 根據(jù)巖性及地層情況，由于在滑面以上還存在有筑填土層（q4me）和含碎石粉質粘土（q4dl+el）層厚約為9.23m，取該土層的抗滑地基系數(shù)的比例系數(shù)為m=7000kn/，則滑面處的地基系數(shù)采用 a=7000×9.23=64610kn/ 錨固段的地基系數(shù)： 泥巖（t2b）由強風化泥巖厚為2.20m和弱風化泥巖厚為0.70m組成,樁的埋長為5m。強風化泥巖取抗滑地基系數(shù)為m=80000kn/，弱風化

14、泥巖取抗滑地基系數(shù)m=100000kn/。根據(jù)多層土的地基系數(shù)的比例系數(shù)的取值可得4.3 抗滑樁計算模式選取 樁的變形系數(shù)= 0.368樁的換算深度為= 0.347×6= 2.21 < 2.5 故按剛性樁計算。4.4 受荷段內(nèi)力計算 樁后荷載：滑坡推力=502 .3 kn/m， 主動土壓力=434.50 kn/m (計算過程見5.2) 樁前荷載：剩余抗滑力=0 kn/m 抗滑樁樁懸臂端作用的力系僅滑坡推力 則作用在每根樁上的力： 樁承受的水平向推力： 垂直推力不考慮（有利效應且力較小） 作用在滑坡的水平推力按矩形分布,如下荷載分布圖（圖2） 滑動面以上樁按懸臂梁計算： 滑面處的

15、剪力：q0=2257.32 kn 滑面處彎矩： m0=2257.32×9.23/2=10417.53 kn.m圖2 荷載分布圖4.5 錨固段內(nèi)力計算4.5.1 計算轉動中心的深度及轉角 轉動中心的深度： =3.37m 轉角：=0.00232 rad4.5.2 求錨固段內(nèi)力及側向應力 側向應力： =（3.37-y)(64610+96128y)0.00232 滑動面以下深度y處樁截面的彎矩和剪力，取y處上部為分離體，由m=0及x=0求得： 當y<y0時： 當yy0時： 由上面的函數(shù)關系式求得不同錨固段處的彎矩、剪力、樁側應力，用excel繪制內(nèi)力圖（圖三）如下： 當埋深y=1.25

16、m時，側向彈性抗力（側應力）為最大 最大側應力：= 908.77 kpa 側應力為0的一點即為剪力最大點，求得當埋深：y=3.37m時=0最大剪力：= 4453.84 kn 剪力為0的一點即為彎矩最大點，求得當埋深：y=1.0 m時=0最大彎矩：= 11672.05 kn.m4.6樁側應力驗算滑床中、上部主要為三疊系中統(tǒng)巴東組（t2b）青灰色泥巖組成，巖層產(chǎn)狀為161°41°，強風化帶厚度約為2.2 m，其下為中等微風化。巖石的單軸抗壓強度為r=24 mpa。屬于完整的巖質、半巖質地層。 錨固段地層為比較完整的巖質地層，樁身對地層的側壓應力應符合下列條件： 巖層產(chǎn)狀傾角大小

17、決定，根據(jù)巖層構造取0.5； 取決巖石的裂隙、風化及軟化程度，取0.3； 圍巖單軸抗壓極限強度，r24000kpa。 樁側各點應力都滿足，即錨固長度滿足設計要求。4.7抗滑樁配筋計算 樁身需要配縱向受力鋼筋以抵消彎矩，配置箍筋以抵抗剪力。樁身結構設計計算參考混凝土結構設計規(guī)范（gb500102002)。根據(jù)5.5.2樁身內(nèi)力計算，最大彎矩= 11672.05 kn.m，最大剪力：= 4453.84 kn。4.7.1正截面受彎計算 取樁的永久作用分項系數(shù)： 取樁結構重要性系數(shù)： 則： 取c30混凝土，混凝土軸心抗壓強度設計值，混凝土強度等級不高于c50，取1.0。取選用hrb335 鋼筋，鋼筋抗

18、壓強度設計值考慮到可能需要雙排配筋，故取保護層厚度c=70mm。h值取為3000mm，則=2930mm。由力矩平衡條件得 為防止出現(xiàn)超筋破壞，應滿足 即滿足要求由力的平衡條件得 為防止出現(xiàn)少筋破壞，應滿足 即滿足要求 選用用23根32等間距單排布置，布置在樁的受拉區(qū)。 根據(jù)dz0240-2004_滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范，樁的兩側及受壓邊，應適當配置縱向構造鋼筋，間距取400mm，直徑取16mm。樁的受壓邊兩側，應配置架立鋼筋，直徑取20mm。4.7.2斜截面受剪計算 取樁的永久作用分項系數(shù)： 取樁結構重要性系數(shù)： 則： 當時， 即滿足要求，不會出現(xiàn)斜壓破壞 斜截面受剪承載力的計算： 承

19、載力不滿足則需滿足選用hrb33525鋼筋，箍筋做成封閉式。 ，為單肢箍筋的截面面積根據(jù)混凝土結構設計規(guī)范（gb500102002)，箍筋的最大間距，最小直徑不低于8mm。箍筋的最小配筋率要求： 箍筋的配筋率需滿足： 則箍筋間距取s=300mm因此選用25300的雙肢箍筋。4.7.3 縱筋的截斷設計根據(jù)混凝土結構設計規(guī)范，采用彎矩包絡圖進行鋼筋截斷，本設計僅截斷兩處以減少鋼筋數(shù)量。每根鋼筋所抵抗的彎矩可近似地按該根鋼筋的面積與鋼筋總面積的比值乘總的抵抗彎矩，即。現(xiàn)截斷九根縱向受力鋼筋，每根鋼筋面積為804.2，則截斷鋼筋的抵抗彎矩： 如圖4所示，滑面上2.53m處以上和滑面下3.3m處以下可截

20、斷9根縱向受力鋼筋，截斷鋼筋符合截斷構造要求。圖4 簡略抵抗彎矩圖根據(jù)配筋設計和構造配筋，截面由最大彎矩控制，在抗滑樁滑面以上2.53m和滑面以下3.3范圍內(nèi)。截面由剩余鋼筋彎矩控制，在滑面上2.53m處以上和滑面下3.3m處?？够瑯独L制抗滑樁截面配筋圖，如圖5所示：5.抗滑樁間擋土板設計5.1 擋土板的擬定 擋土板材料及施工：采用c30混凝土，選用hrb335級鋼筋，現(xiàn)場預制 板墻尺寸：截面為矩形，截面 尺寸b×h =1000×250 ，板長a=3600,如圖5所示圖6 板墻尺寸5.2 荷載確定 當土體為粘性土時，建筑地基基礎設計規(guī)范（gb50007-2002）對邊坡支擋

21、結構土壓力計算提出如下規(guī)定，計算支擋結構的土壓力時，可按主動土壓力計算。由板墻測土地質條件，按庫倫主動土壓力計算：滑面處的庫倫土壓力則總庫倫土壓力：取最大庫倫土壓應力均勻作用在單跨板上進行設計 則板跨最大彎矩為5.3 板墻配筋設計 取樁的永久作用分項系數(shù)： 取樁結構重要性系數(shù)： 則： 取c30混凝土，混凝土軸心抗壓強度設計值，取選用hrb335 級鋼筋，鋼筋抗壓強度設計值。保護層厚度c=30mm，h值取為250mm，則=210mm。由力矩平衡條件得 為防止出現(xiàn)超筋破壞，應滿足 即滿足要求由力的平衡條件得 為防止出現(xiàn)少筋破壞，應滿足 即滿足要求 選用用1020100單排布置，在沿板跨度方向截面受

22、拉一側布置。 根據(jù)dz0240-2004_滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范，分布鋼筋選用直徑12mm,布置與受力鋼筋垂直方向，間距200mm，板墻配筋圖見圖6。圖7 板墻配筋圖6.排水工程 該區(qū)域屬中亞熱帶季風氣候，年平均降雨量1082mm，降雨多集中在59月，尤其是68月多暴雨，日最大降雨量達192.9mm，小時最大降雨量超過65mm。根據(jù)k96+030k96+155工程地質詳細勘察報告，斜坡坡頂、坡腳無塘、田、水庫、河流等地表水體分布?；碌刭|條件簡單，滑體厚度和滑坡規(guī)模都較小，綜合考慮僅需簡單按區(qū)域性進行排水溝設置。 6.1 排水溝設計排水溝材料：采用漿砌條石排水溝布置：在公路內(nèi)側布置，延

23、伸出滑坡周界5m按重慶市區(qū)域常用排水溝截面設計區(qū)間取值，截面尺寸見圖8。圖8 排水溝截面尺寸 7工程量統(tǒng)計表7.1 材料用量7.1.1鋼筋用量表 抗滑樁的鋼筋用量表如下表所示： 單根抗滑樁鋼筋用量表鋼筋用途等級代號直徑（mm）根數(shù)單根長度（m）理論質量(kg/m)總長(m）總量（kg)抗彎鋼筋hrb335323374.832311115.73抗彎鋼筋hrb335282294.83154743.82箍筋hrb33525469.42.47432.41068.03架立筋hrb3352525143.853501347.5 擋土板鋼筋用量表如下表所示： 單塊擋土板墻鋼筋用量表鋼筋用途等級代號直徑（mm）根數(shù)單根長度（m）理論質量(kg/m)總長(m）總量（kg)受力鋼筋hrb3352894.64.8341.4199.96分布鋼筋hpb335122310.8882320.424 本設計共布樁8根，擋土板墻48塊，hrb335鋼筋總用量為：43892kg。7.1.2混凝土用量計算表 混凝土