《王恭先高边坡讲义》PPT课件.ppt

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1、高边坡设计与加固问题的讨论王 恭 先（中铁西北科学研究院）（中铁西北科学研究院）一、问题的提出 二、高边坡设计的特殊性 三、高边坡的调查、勘探和稳定性评价 四、高边坡设计的基本原则和方法一、问题的提出1、高边坡的含义、高边坡的含义 土质边坡20m，岩质边坡30m2、高边坡的类型高边坡的类型 （1）按边坡物质组成分 土质边坡、岩质边坡、二元结构边坡 （2）按坡体结构分 顺层边坡、切层边坡、碎裂结构边坡、块状结构边坡、类均质结构边坡 （3）按使用对象分 露天矿边坡、水电工程边坡、铁路公路边坡、城建边坡等3、高边坡发生的问题、高边坡发生的问题 （1）施工中发生变形 （2）施工后发生变形 （3）经济损

2、失、社会影响同江同江三亚高速公路八尺门互通区古滑坡复活三亚高速公路八尺门互通区古滑坡复活重庆市万州重庆市万州梁平高速公路梁平高速公路K47500砂泥岩顺层滑坡砂泥岩顺层滑坡兰州市白塔山碑林金城关边坡滑坡兰州市白塔山碑林金城关边坡滑坡秦岭某试验基地花岗岩高边坡变形秦岭某试验基地花岗岩高边坡变形某某试验基地滑坡后缘裂缝试验基地滑坡后缘裂缝京珠高速公路粤北段京珠高速公路粤北段K108高边坡变形高边坡变形徽杭徽杭高速公路高速公路K76滑坡滑坡甘肃天巉公路黄土滑坡甘肃天巉公路黄土滑坡青海某公路岩石高边坡青海某公路岩石高边坡二、高边坡设计的特殊性 1、高边坡是将地质体的一部分改造成为人为工、高边坡是将地质

3、体的一部分改造成为人为工程，其稳定性受控于地质条件和人为改造的程度。程，其稳定性受控于地质条件和人为改造的程度。坡体的地质条件是正确设计的基础。坡体的地质条件是正确设计的基础。2、高边坡设计是预测性设计。、高边坡设计是预测性设计。3、高边坡设计是风险设计。、高边坡设计是风险设计。4、高边坡设计是动态设计。、高边坡设计是动态设计。5、高边坡设计应对施工提出严格要求。、高边坡设计应对施工提出严格要求。三、高边坡的调查、勘探和稳定性评价 1、高边坡的变形类型坍塌坍塌滑坡滑坡崩塌崩塌错落错落倾倒倾倒 2、高边坡的调查与勘探 调查勘探是高边坡设计的依据，它包括：调查勘探是高边坡设计的依据，它包括：（1

4、1）收收集集边边坡坡所所在在地地段段的的地地层层岩岩性性、地地质质构构造造、降降雨雨、地地震震及及线线路路平平、纵纵、横横断断面面设设计资料等。计资料等。（2 2）边边坡坡所所在在山山坡坡的的走走向向、坡坡向向、坡坡高高，各各分分段段的的坡坡形形、坡坡率率、坡坡高高；有有无无剥剥蚀蚀平平台台；植植被被状状况况；河河流流、沟沟谷谷发发育育程程度度、分分布布密密度度、切切割割深深度度、走走向向、沟沟形形、沟沟岸岸稳稳定定状状况况；自然山坡上有无变形现象，其类型、规模和产生的部位。自然山坡上有无变形现象，其类型、规模和产生的部位。（3 3）线路在山坡上的位置、走向，欲开挖边坡的高度和形式。）线路在山

5、坡上的位置、走向，欲开挖边坡的高度和形式。（4 4）当地同类地层中已有人工边坡的形式和稳定状况。）当地同类地层中已有人工边坡的形式和稳定状况。（5 5）山坡和边坡上地下水出露位置，高程、流量变化。）山坡和边坡上地下水出露位置，高程、流量变化。（6 6）边边坡坡地地段段的的地地层层、岩岩性性、产产状状、风风化化程程度度、强强度度特特征征，不不同同地地层层在在边边坡坡上上的的分分布布位置，有无软弱夹层或接触面，其产状及其与边坡开挖面的关系。位置，有无软弱夹层或接触面，其产状及其与边坡开挖面的关系。（7 7）地地质质构构造造（主主要要是是小小构构造造）的的分分布布位位置置、产产状状、发发育育程程度度

6、、延延伸伸长长度度、充充填填物物、含水状况，及其与开挖面的关系。含水状况，及其与开挖面的关系。（8 8）坡坡体体结结构构类类型型，分分类类均均质质体体结结构构、近近水水平平层层状状结结构构、顺顺倾倾层层状状结结构构、反反倾倾层层状状结结构、碎裂状结构和块状结构。构、碎裂状结构和块状结构。（9 9）已开挖边坡的施工方法，包括施工季节、开挖顺序和开挖方式（如爆破等）。）已开挖边坡的施工方法，包括施工季节、开挖顺序和开挖方式（如爆破等）。（1010）边边坡坡变变形形历历史史过过程程，变变形形类类型型，发发生生时时间间、部部位位、裂裂缝缝分分布布、发发展展过过程程，及及其其与与施工和降雨等的关系。施工

7、和降雨等的关系。（1111）对地面调查尚不能查清的内容应布置必要的勘探（钻探、物探、坑槽探等综合手）对地面调查尚不能查清的内容应布置必要的勘探（钻探、物探、坑槽探等综合手段）、监测和试验（岩、土、水试验）予以查清。一般一段边坡至少布设一个控制性断段）、监测和试验（岩、土、水试验）予以查清。一般一段边坡至少布设一个控制性断面，主要了解地层界面、风化界面、软弱夹层及地下水分布情况。面，主要了解地层界面、风化界面、软弱夹层及地下水分布情况。3、边坡的稳定性评价 （1 1）边坡的稳定性划分）边坡的稳定性划分 一般分为稳定、基本稳定、欠稳定和不稳定，其特征如下表一般分为稳定、基本稳定、欠稳定和不稳定，其

8、特征如下表:分分 类类边坡稳定性分级边坡稳定性分级稳定系数稳定系数稳稳 定定边边 坡坡边坡的坡形坡率符合岩土体的强度条件，无倾向临空面边坡的坡形坡率符合岩土体的强度条件，无倾向临空面的不利结构面，无或少有地下水，整体或局部稳定系数的不利结构面，无或少有地下水，整体或局部稳定系数均符合要求。均符合要求。1.2基本稳基本稳定边坡定边坡边坡的坡形坡率符合岩土体的强度条件，无倾向临空面边坡的坡形坡率符合岩土体的强度条件，无倾向临空面的不利结构面，少有地下水，整体和局部均稳定，但坡的不利结构面，少有地下水，整体和局部均稳定，但坡面有冲沟、剥落、落石等。面有冲沟、剥落、落石等。1.11.2欠稳定欠稳定边边

9、 坡坡边坡整体稳定，但局部坡陡于岩土稳定角，或受地下水边坡整体稳定，但局部坡陡于岩土稳定角，或受地下水影响岩土强度降低，或有不利结构面倾向临空面，有局影响岩土强度降低，或有不利结构面倾向临空面，有局部坍、滑变形。部坍、滑变形。1.01.1不稳定不稳定边边 坡坡边坡坡形坡率不符合岩土强度条件，或在古老滑体上开边坡坡形坡率不符合岩土强度条件，或在古老滑体上开挖、堆载引起古老滑坡复活，或有发育的不利结构面倾挖、堆载引起古老滑坡复活，或有发育的不利结构面倾向临空面，岩体破碎，地下水发育，开挖后会产生整体向临空面，岩体破碎，地下水发育，开挖后会产生整体失稳。失稳。1.0（2）边坡稳定性的评价方法 人人们

10、们早早已已熟熟悉悉用用力力学学平平衡衡计计算算法法评评价价边边坡坡的的稳稳定定性性，它它可可以以得得出出稳稳定定系系数数的的定定量量数数据据，而而且且可可算算出出需需要要加加固固工工程程承承受受力力的的大大小小。但但是是对对于于复复杂杂的的高高边边坡坡稳稳定定性性计计算算，由由于于计计算算的的边边界界条条件件（范范围围）和和破破坏坏面面岩岩土土参参数数难难以以准准确确判判定定、试试验验和和选选取取，使使计计算算结结果果的的可可信信度度降降低低。作作者者认认为为应应以以工工程程地地质质分分析析对对比比法法为为基基础础辅辅以以力力学学计计算算两两者者结结合合较较为为合合理理，前前者者为为后后者者提

11、提供供变变形形类类型型、范范围围和和边边界界条条件件，后后者者则则可可得得出出稳稳定定系系数数和和作作用用力大小，力大小，为设计为设计提供依据。提供依据。工程地工程地质质分析分析对对比法从以下几方面分析比法从以下几方面分析对对比：比：a、从从自自然然极极限限稳稳定定坡坡的的坡坡形形坡坡率率坡坡高高与与人人工工边边坡坡的的平平均均坡坡率率和和坡坡高高对对比比中中评评价价其其稳稳定性；定性；b、从自然山坡已从自然山坡已发发生的生的变变形形类类型和型和规规模推断人工模推断人工边边坡可能坡可能发发生的生的变变形形类类型和型和规规模；模；c、从坡体从坡体结结构分析人工构分析人工边边坡可能坡可能发发生的生

12、的变变形形类类型及型及产产生的部位（整体或局部）；生的部位（整体或局部）；d、从从作作用用因因素素及及其其变变化化幅幅度度分分析析，主主要要是是开开挖挖引引起起坡坡体体松松弛弛，地地表表水水下下渗渗，岩岩土土（特（特别别是是软软弱弱带带）强强度降低分析可能度降低分析可能发发生的生的变变形形类类型及型及规规模；模；e、从已从已发发生的生的变变形分析其形分析其发发生机制并反演出破坏生机制并反演出破坏时时的岩土的岩土强强度参数。度参数。力学力学计计算法算法 力学计算法有多种，只有选择与调查确定的破坏类型及模式相一致的计算方法才力学计算法有多种，只有选择与调查确定的破坏类型及模式相一致的计算方法才能得

13、出正确的结果。其破坏范围主要是松弛范围，除顺层滑坡外，可用有限元计算开能得出正确的结果。其破坏范围主要是松弛范围，除顺层滑坡外，可用有限元计算开挖后边坡的应力场和位移场来确定。挖后边坡的应力场和位移场来确定。（四）高边坡设计的基本原则和方法 1、设计设计的基本原的基本原则则（1）高）高边边坡根据其使用年限和保坡根据其使用年限和保护对护对象的重要性，象的重要性，应应是安全可靠的。是安全可靠的。（2）高高度度40m以以下下的的边边坡坡原原则则上上以以放放稳稳定定坡坡率率为为主主，大大于于40m的的边边坡坡，放放缓缓边边坡坡可可能能增增加加大大量量弃弃方方，破破坏坏大大量量植植被被、增增大大征征地地

14、量量，于于环环保不利。保不利。应应采取采取较较陡的坡率增加支陡的坡率增加支挡挡加固工程以减小加固工程以减小边边坡高度。坡高度。（3）由由于于坡坡脚脚应应力力和和地地下下水水集集中中，加加固固工工程程应应贯贯彻彻“固固脚脚强强腰腰”的的原原则则，“固固脚脚”即即加加强强坡坡脚脚1、2或或3级级边边坡坡的的支支撑撑力力，“强强腰腰”则则是是防防止止高高边边坡的局部失坡的局部失稳稳。既要保整体。既要保整体稳稳定，也要保局部定，也要保局部稳稳定。定。（4）高高边边坡坡设设计计应应有有完完善善的的地地表表和和地地下下排排水水系系统统，减减少少水水对对边边坡坡稳稳定的影响。定的影响。（5）高边坡设计应充分

15、考虑环境保护，美化环境。）高边坡设计应充分考虑环境保护，美化环境。2、高边坡的设计方法高高边边坡坡设计设计目前尚无目前尚无统统一的方法，一般采用三种方法相一的方法，一般采用三种方法相结结合合：（1）工工程程地地质质比比拟拟法法从从自自然然稳稳定定坡坡的的调调查查中中寻寻找找可可供供比比拟拟的的坡坡形、坡率和坡高。形、坡率和坡高。（2）力力学学计计算算法法选选择择符符合合坡坡体体结结构构和和破破坏坏模模式式的的计计算算方方法法对对设设计计的的坡坡形形进进行行稳稳定定性性计计算算，调调整整坡坡形形或或增增加加支支挡挡工工程程以以达达到到合合理理的的设设计计。既保整体。既保整体稳稳定，又保局部定，又

16、保局部稳稳定。定。（3）经经验验对对比比法法以以类类似似地地质质条条件件下下稳稳定定的的人人工工边边坡坡作作参参考考设设计计新的新的边边坡。坡。加加固固工工程程目目前前广广泛泛采采用用的的有有预预应应力力锚锚索索框框架架（地地梁梁、墩墩）、预预应应力力锚锚索索桩桩、普通抗滑、普通抗滑桩桩和和挡挡土土墙墙等，等，应应据据实际实际条件条件选选用。用。以下举一些例子。以下举一些例子。抗滑桩（多用于坡脚软弱处）抗滑桩（多用于坡脚软弱处）锚索抗滑桩（多用于坡脚）锚索抗滑桩（多用于坡脚）锚索框架锚索框架锚索地梁锚索地梁锚索墩锚索墩锚杆框架锚杆框架仰斜排水孔仰斜排水孔抗滑桩与锚索地梁相结合抗滑桩与锚索地梁相结合锚索地梁加固锚索地梁加固兰州碑林金城关滑坡锚索地梁加固兰州碑林金城关滑坡锚索地梁加固谢谢！