土方边坡计算

文章编号1009-0193200202-0097-05 沿河防洪堤滑坡处理、基础处理与稳定性分析 罗启北1，邹 爽1，罗世友2 1.贵州工业高校 土木建筑工程学院，贵州 贵阳 550003；2.贵州省水利机械化实业总公司，贵州贵阳 550002 摘 要介绍沿河城区防洪堤04400486段边坡病害概况及产生缘由，提出了边坡排水、清刷滑体和防护加固相结合的综合整治工程措施，并用条分法对该边坡进行了稳定验算。为满意防洪堤稳定性要求，对滑坡段基础实行了挖齿槽、打锚杆等措施，并对该基础进行了稳定性分析。 关键词工程滑坡；工程措施；稳定性分析；条分法 中图分类号TV87 文献标识码B 1 工程概况 沿河城区防洪堤（一期）工程位于乌江下游，是我省重点防洪工程，总长520 m，总投资2100万元，建基面岩层出露的平均高程为289 m，堤顶标高312 m，堤最高达29 m，为省内目前同类工程之最。堤身为M10砂浆砌块石，总方量7.8万m3，土方开挖6万m3，土方回填8万m3.工程于1998年11月动工修建。 2 滑坡变形态况及缘由 2.1 滑坡变形态况 从1999年4月4日起先，滑坡段开裂变形加剧，到4月8日，垂直位移达41 cm，水平位移21 cm.并于当晚发生深层滑动，座滑高度10-15 m，面积5070 m2，方量20000 m3，在滑坡后缘形成6 m的壁。造成房屋倒塌，基坑被埋。 2.2 滑坡产生缘由 2.2.1 地质构造 不良的地质基础是产生滑坡的一个重要缘由。该工程04400486段边坡是一个不均一的、结构较困难的土质边坡，稳定性较差。且基岩为奥陶系泥质灰岩，岩层倾向河床，倾斜度为3-9，即倾向与坡面大致平行，这对边坡稳定更为不利。 2.2.2 边坡施工开挖 边坡施工开挖乃触发该边坡滑坡的干脆诱因。因防洪堤的基坑开挖，该段开挖至基岩时，未刚好设置有效的支挡和加固措施，使边坡失去支撑，破坏了原平衡状态，进而牵引坡体后部产生变形和滑坍。 由此可见，地质环境及外界因素的共同作用，导致了该边坡滑坡的产生和发展。 3 滑坡整治措施 为了彻底根治病害，便于重新开挖基坑，结合本段的工程地质特点，实行了排水、卸载（放缓边坡）、支挡、坡面防护等相结合的处理方案。 3.1 排水 排水是边坡坍滑整治的首要工作，本段从排引地表水及地下水两方面实行了相应措施。为消退和减轻地表水的危害，在滑坡体边界修排水沟，并在坡体上设置树枝状排水明沟，以拦截、引排地表水，削减对坡面的冲刷，同时提高滑面土体的抗剪强度。 3.2 滑坡减载 减载是解决边坡稳定的关键。由于该滑坡体经验较大的滑动变形及破坏，表层滑体特别松散破裂。因此，按肯定的坡率进行削坡。 3.3 支挡 3.3.1 临时支挡 为防止滑坡体的进一步发展，对滑坡壁后缘适当削减倒悬、陡立的坡面，然后在坡壁后缘加打150根，长3 m的钢管作为临时支护。 3.3.2 挡墙 考虑到基础要重新开挖，放样确定出基坑位置，用进占法由0440向0486方向每次开挖5 m，用浆砌石刚好回填至294.28 m高程，作为临时挡墙，锁住坡脚。 4 边坡稳定性验算 边坡稳定性验算的方法按滑动面形式的不同，常用的有直线滑动面和圆弧滑动面两种模型。直线滑动面边坡稳定性验算的方法比较简洁。而圆弧滑动面的边坡稳定性验算的方法较多且比较困难。工程设计中较常用的有条分法和摩擦圆法，而常常用的是条分法。本文采纳条分法进行分析。 4.1 条分法 首先须要在已知的土体边坡的横断面图上，用4.5H法作图，设定一个或数个可能的滑动破坏面（圆弧型滑动面）的几何参数，再把圆弧滑动面上的土体垂直分为宽为b0.1R（R为滑动圆弧半径）的土条。在这些几何参数的基础上依次验算每一土条的稳定性，然后叠加得整个土体的稳定性。按此方法，对一系列设定的滑动圆弧求出相应的稳定性系数K值，然后绘图得出最小的稳定系数Kmin，以稳定性系数Kmin值相对应的圆弧滑动面为最危急滑动面，作为判定所设计的边坡是否稳定的依据。 边坡稳定性系数K值按下面公式计算 当土体由不同土质分层填筑时，各土条重应为该土条所包含的各土层重量的总和 Wi∑γisiγ2s2γnsn 式中Wi每一土条的重量（kN） αi每一土条的圆弧底边中心径向与垂线的夹角（） γi每一土条的湿容重（kN/m3） ci每一土条的粘聚力（kN/m2） Li每一土条的圆弧长（m） Si每一土条的面积（m2） φi每一土条的内摩檫角（） 此式不考虑土条两侧的推力，使计算的稳定平安系数偏低（即偏平安）。 4.2 稳定系数的计算 4.2.1 φ、c值的确定 依据滑坡实际状况采纳试验与滑坡反算相结合的综合方法，确定出c值为9.81 kN/m2，φ值为20. 4.2.2 稳定系数K值的计算 采纳条分法，计算图见图1. 如图1，在MO延长线上任作一点O1，作为第一次试算的滑弧中心，通过坡角作相应滑弧。并将滑动土体ABC分成若干土条，并对土条进行编号。 量出滑弧半径R38.8 m. 土条宽度取为滑弧半径的特别之一，即b0.1R. 量出各土条中心高hi，并列表计算（见表1） 量出滑弧中心角θ109，可用下面公式计算出滑弧长度 设该土坡为均质土坡，则（1）式变为 图1 条分法计算图 土的容重为γ17.66（kN/m3）. 把各参数带入（2）式（对于滑弧1），得 量出各土条中心高hi，并列表计算（见表1） 表1 土条号数 hi sinai cosai hisinai hi cosai -6 2.10 -0.6 0.800 -1.26 1.680 -5 5.94 -0.5 0.866 -2.97 5.144 -4 9.24 -0.4 0.916 -3.696 8.464 -3 12.01 -0.3 0.954 -3.603 11.458 -2 14.33 -0.2 0.980 -2.866 14.043 -1 16.23 -0.1 0.995 -1.623 16.149 0 17.77 0 1 0 17.77 1 18.83 0.1 0.995 1.883 18.736 2 19.54 0.2 0.980 3.905 19.149 3 19.82 0.3 0.954 5.946 18.908 4 19.64 0.4 0.916 7.856 17.990 5 18.66 0.5 0.866 9.330 16.160 6 16.14 0.6 0.800 9.846 13.128 7 12.99 0.7 0.715 9.093 9.288 8 8.39 0.8 0.600 6.688 5.034