1、你如果认识从前的我，也许会原谅现在的我。土木工程毕业设计论文摘 要 本篇毕业论文从土力学基本理论出发结合相关设计规范及工程实际对某边坡治理工程进行初步设计在设计中采用计算边坡推力的方法进行边坡稳定性分析并以滑坡推力的计算结果和地质勘测资料作为肋梁锚杆支护计算、设计的依据除了理论上的计算之外本文还论述了边坡治理的一些基本原则根据这些基本原则和计算结果给出了治理边坡的方案 关键词： 稳定性 锚杆 边坡治理Abstract This paper begins with basic theory of soil mechanicsconsidering the besigh criteria corr
2、elative and the engineering factors .In the designwe analyze stability of the landsliode by calculating the landslide thrust.With the calculate results and the data of geology surveywe can calculate and design anti-slide piles. This paper discusses some basic principles of landslide treatment as the
3、oretic calculate. Basing on the basic principles and the calculate results a project of the landslide treatment be provided.Key words: stability slide piles landslide treatment目 录1.工程区自然条件 12.工程地质概况 12.1地形地貌 12.2地层岩性与岩土工程地质特征 12.3地质构造 32.4水文地质条件 52.5人类工程活动 53.边坡特征 73.1边坡形态特征 73.2边坡物质组成 73.3边坡的水文地质条件
4、 84.边坡稳定性分析 104.1边坡类型及安全等级 104.2 影响边坡稳定性的因素 104.3 边坡稳定性分析 114.4 边坡破坏模式及控制条件 134.5 边坡岩石的物理力学性质 155.边坡稳定性计算 165.1按岩层层面滑动进行稳定性验算 165.2按岩体破裂面进行稳定性验算 175.3按裂隙面滑动进行稳定性验算 196.支护结构设计 216.1设计依据 216.2选择支护方案 216.2.1设计原则 216.2.2设计支护方案 226.3锚杆计算的理论基础 226.3.1锚杆的基本原理 236.3.2锚杆的力学作用 236.4锚杆计算成果整理 257.施工组织设计 287.1施工
5、工序 287.2施工监测 297.2.1 监测工作的任务和目的 297.2.2 监测设计方案主要技术依据及原则 297.3 监测工作设计 307.3.1监测工作布置 307.3.2观测方法 30参考文献 31结束语 32附图 331.工程区自然条件 忠县位于三峡工程库区中部县城上游距重庆市240km下游距长江三峡工程坝址约360km本边坡位于忠县县城上游、长江左岸距县城10km行政区划隶属重庆市水陆交通发达交通十分便利 忠县地处川东低山丘陵区属中纬度亚热带东南季风暖气候区四季分明气候温和湿热多雨雨量充沛年均气温18.2最高气温42.1最低气温-4.1年均降雨量1172.1mm最大降雨量1471
6、.1mm最小降雨量866.6mm长年主导东北风2.工程地质概况2.1地形地貌 边坡位于长江近岸谷坡地带地貌形态主要为坪状丘陵高程为206230m原始地形坡度为1030、局部大于30边坡的地形坡度为64坡高为18m坡下为居民安置点或规划的安置点周围建筑物较多2.2地层岩性与岩土工程地质特征 边坡区域分布有：第四系全新统人工堆积层(Qr)、第四系全新统坡积层(Q4dl)；基岩为侏罗系上统蓬莱镇组第2段（J3P2）各岩土层特征分述如下：（1）第四系 人工堆积层(Qr)：主要为边坡开挖形成的碎块石填土层紫红色稍密状主要由块石、碎石及粘土等组成碎块石呈棱角状粒径110cm含量30%分布于边坡外围厚度0.
7、51.5m堆填时间在三年以内残坡积层(Q4dl)：紫红色、灰黄色粉质粘土夹碎石碎石含量10%35%粒径13cm最大56cm碎石多为强风化状泥岩及砂岩粉质粘土呈可塑状土层结构稍密广泛分布于坡顶及其以上斜坡地带厚度0.51.5m（2）侏罗系 边坡区由侏罗系上统蓬莱镇组第2段（J3P2）基岩组成地层岩性见地层岩性简表2.1（地层柱状引用长江三峡水利枢纽库区忠县与石柱县迁建城镇新址地质论证报告）表2.1 岩 性 一 览 表系 统 组 段 大层 地层代号 岩性代号 厚度（m） 岩 性 描 述第四系 Q 0.51.5 坡积物（Qdl）：土夹碎石或碎石土；人工堆积物（Qr）：块石碎石夹土侏罗系 上统 蓬莱镇
8、组 第2段 第3大层 J3P2-3 Ss 3035.8 厚层浅紫灰色长石砂岩中部夹两层紫红色粉砂质泥岩第2大层 J3P2-2-3 St+Cr 7.8 薄层浅灰紫色泥质粉砂岩与紫红色粉砂质泥岩互层J3P2-2-2 St夹Cr 15.9 为中厚层灰紫色泥质粉砂岩夹极少量薄透镜状粉砂质泥岩J3P2-2-1 St+Cr 15 上部为薄层灰紫色泥质粉砂岩与紫红色粉砂质泥岩互层；中部为厚约34m的粉砂岩；底部为厚3m的紫红色粉砂质泥岩第1大层 J3P2-1-4 Ss 20 厚巨厚层浅灰色长石石英砂岩J3P2-1-3 St+Cr 8.6 薄中厚层粉砂岩夹紫红色粉砂质泥岩J3P2-1-2 Ss 45 浅灰色中
9、厚层砂岩J3P2-1-1 St+Cr 17.3 薄层粉砂岩与紫红色粉砂质泥岩互层粉砂质泥岩：紫红色泥钙质胶结较差层理不发育可见次圆状泥钙质粉砂岩团块粒径0.52cm抗风化能力差遇水易崩解等特点泥质粉砂岩：紫红色泥钙质胶结成分较均一局部夹粉砂质泥质条带或薄层层面略有起伏抗风化能力差长石石英砂岩：灰灰白色泥钙质胶结较好抗风化能力较强呈厚层、巨厚层状构造2.3地质构造(1）区域地质构造与地震 本区处于扬子准地台之次级构造单元-四川台坳（图2.1）基底主要由早元古代变质火山-碎屑岩及侵入其间的岩浆岩组成；区内沉积盖层出露齐全侏罗系末的燕山运动使盖层产生强烈褶皱断裂较为少见主要是因为沉积岩的高度柔塑性在
10、地应力作用下构造变位的表征是塑性流动褶皱成山断裂则少发生主要断裂与褶皱的形成密切相关即发生应力集中部位的背斜核部或偏翼部向斜内偶见小规模的断裂错动区内构造形迹的展布方向由NE向渐变为NEE向弧形宽阔平缓的屉状向斜与梳状紧闭的背斜相间排列构成隔档式构造区内主要褶皱有万县向斜、大池干井背斜、丰都忠县向斜、方斗山背斜与石柱向斜主要断层有楠木垭大垭口断层、横梁子断层、茨竹垭断层、齐岳山大断层、吊钟坝断层等分布于工程区外围图2.1 忠县及其周缘地区构造纲要图1: 背斜; 2: 向斜; 3: 一般断层; 4: 航磁推测大断裂; 5: 二级构造单元界线; 6: 边坡区根据中国地震动参数区划图（GB18306
11、-2001）该地区地震动基岩峰值加速度值为0.05g反应谱特征周期为0.35s相应地震基本烈度为度(2）边坡地质构造边坡内未见断裂发育层间剪切带不发育岩体均为裂隙切割裂隙一般发育在砂岩中裂隙短小；泥岩中微裂隙发育边坡区地层为单斜构造2.4水文地质条件边坡区为一向冲沟倾斜的斜坡该区降雨充沛大气降水大部分多沿斜坡向冲沟排泄仅有少部分降水渗入斜坡体的松散覆盖层及基岩裂隙内汇水面积0.0001km2该区内的地下水按其赋存条件可分为孔隙水和裂隙水孔隙水：主要分布于坡积层和人工堆积层内埋藏不深水量不丰受季节影响明显裂隙水：赋存于张开的基岩裂隙中水量不丰地下水主要靠大气降雨补给大部分降水沿斜坡快速向溪沟排泄
12、仅有很少部分雨水垂直下渗补给地下水该地段的松散堆积层中泥岩类和砂岩类地层中水量均不丰大多以渗水的方式排泄该边坡未见泉水出露地下水的水化学类型为HCO3 -Ca型水总体而言该区水文地质条件较为简单2.5人类工程活动边坡坡顶主要为农田和山地没有大的人类工程活动坡脚为居民自建房或规划建房的宅基地除规划建房处将来需进行建房施工外不会有大的人类工程活动 3.边坡特征3.1边坡形态特征边坡走向356倾向86坡角64多呈上缓下陡状坡顶高程为231m坡底高程为213.2215.6m坡面略有起伏坡面泥岩风化剥落凹进砂岩凸出坡长60m坡高18m3.2边坡物质组成（1）岩性基岩边坡的地层主要为蓬莱镇组第2段第二大层
13、J3P2-2地层岩性主要为中厚层灰紫色泥质粉砂岩、砂岩与夹少量紫红色粉砂质泥岩与薄层浅灰紫色泥质粉砂岩夹紫红色粉砂质泥岩互层第四系覆盖层分布于边坡坡顶及外围主要为坡积物和人工堆积物厚0.51.5m（2）岩体风化高边坡地段出露的基岩由于自身岩石矿物成份、成岩条件的不同其风化程度有明显的差异泥岩类抗风化能力弱其风化后多为碎石及碎石土；砂岩类一般抗风化能力相对较强风化后矿物变异岩石颜色变浅力学强度降低根据地表及人工边坡出露的基岩的风化特征按岩土工程勘察规范（GB50021-2001）中的岩石风化分带标准可将区内风化岩体分为强风化带、中等风化带和微风化带各风化带特征如下：强风化带：岩石结构大部分破坏颜
14、色变浅矿物变异岩石破碎部分手搓呈砂粒或泥状遇水容易松散中等风化带：岩石结构有轻微破坏原岩矿物轻度变异部分泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩浸水后容易破碎；砂岩仅沿裂隙、层面及所夹软岩有色变现象边坡上部或表层岩体多呈强风化状强风化厚度0.35.0m中风化岩体完整多出露于边坡中下部3.3边坡的水文地质条件（1）地表水迳流条件边坡区为一向冲沟倾斜的斜坡该区降雨充沛大气降水大部分多沿斜坡向冲沟排泄仅有少部分降水渗入斜坡体的松散覆盖层及基岩裂隙内汇水面积0.0001km2（2）地下水赋存条件该区内的地下水按其赋存条件可分为孔隙水和裂隙水孔隙水：主要分布于坡积层和人工堆积层内埋藏不深水量不丰受季节影响明显裂隙水
15、：赋存于张开的基岩裂隙中水量不丰（3）岩（土）体的透水性土体的透水性：区内土体透水性总体较弱仅表部人工填土透水性相对较强岩体的透水性：据忠县城区大量地质勘察资料揭示基岩中等风化带岩体透水率少部分为15Lu大部分小于1Lu类比可知该地段中等风化带岩体应属微透水岩体强风化岩体透水性也较弱（4）地下水补排形式地下水主要靠大气降雨补给大部分降水沿斜坡快速向溪沟排泄仅有很少部分雨水垂直下渗补给地下水该地段的松散堆积层中泥岩类和砂岩类地层中水量均不丰大多以渗水的方式排泄该边坡未见泉水出露（5）地下水化学成分本边坡区无地下水排泄点据邻近本边坡区的地下水的水化学分析成果显示水化学类型多为HCO3 -Ca型水（
16、6）地下水对工程的影响根据水质分析成果参照岩土工程勘察规范（GB50021-2001）相关标准判别地下水对混凝土无腐蚀性 4.边坡稳定性分析4.1边坡类型及安全等级根据国家标准建筑边坡工程技术规范GB50330-2002规定岩体较完整、中风化岩质边坡划为类边坡根据规范对安全等级划分的规定岩质边坡边坡高度1530m破坏后果严重边坡安全等级定为二级因此本边坡确定为：安全等级：二级;安全系数：K=1.30；边坡工程重要性系数： 0=1.104.2 影响边坡稳定性的因素岩质边坡主要控制因素一般是岩体的结构面(或层面)与坡面的关系以及结构面(或层面)的强度指标因此正确确定这些参数是边坡稳定分析和边坡设计
17、成败的关键边坡的稳定性分析评价应在确定边坡破坏模式的基础上进行不同的边坡有不同的破坏模式不同的破坏模式有不同的计算方法如果破坏模式选错计算就失去基础得不到正确的结果工程地质特征是判断边坡稳定与不稳定的主要内因包括以下几个方面：(1)地层岩性地层岩性及其组合是构成边坡的物质基础岩性决定岩石的强度抗风化能力岩体结构及所能保持的边坡高度(2)地质构造地质构造决定岩层的产状节理裂隙的性质及发育程度断层破裂带的性质等这些因素又决定了边坡的岩体结构受构造的影响边坡体上节理裂隙发育、岩体破碎将严重影响边坡的稳定性(3)边坡岩体的风化程度岩体风化以一方面破坏岩体的完整性另一方面是岩体物质成分发生变化导致岩石物
18、理力学性质的变化直接影响岩体的强度及构造特性进而影响边坡稳定风化程度一般分为四级即全风化、强风化、中风化、微风化不同的风化程度表示岩体受改造的程度及其力学属性的差异同时也预示着其变形特征及主要影响变形因素的改变如全风化呈砂土状岩体构成的边坡稳定性节理裂隙已不起作用其控制作用的是土状岩体的强度能否支撑设计的坡度、坡高；强风化碎裂结构岩体或风化呈碎石夹砂土状岩体由岩体强度、破裂程度及构造面的组合及其与临空面的关系等共同控制边坡稳定性；中微风化硬质岩石主要由结构、构造面组合及其与临空面的关系控制坡形、坡度的加固工程措施(4)水文地质条件水是造成边坡失稳的重要因素地下水软化岩土体降低其强度增大容重而增
19、大了下滑力产生静、动水压力引起边坡的失稳4.3 边坡稳定性分析本工程场区内考虑的因素有：各组裂隙面(或层面)产状坡面倾向岩体风化程度、覆盖层、水等的影响(1)岩性组合特征边坡的地层主要为蓬莱镇组第2段第二大层J3P2-2地层岩性主要为中厚层灰紫色泥质粉砂岩、砂岩与夹少量紫红色粉砂质泥岩与薄层浅灰紫色泥质粉砂岩夹紫红色粉砂质泥岩互层岩性软、硬岩相间由坡上至坡下风化强烈至中等(2)边坡与岩层关系边坡走向356倾向86倾角64坡度4264岩层倾向98倾角32边坡为顺向坡(3)裂隙发育特征边坡内未见发育断裂层间剪切带不发育岩体均为裂隙切割统计坡体面上发育的裂隙主要为如下三组裂隙：走向90倾向180倾角
20、65裂面平直宽15mm充填粘土可见长1.87.0m发育间距3.04.0m走向55倾向325倾角60裂面平直宽13mm充填粘土可见长1.58.0m发育间距4.05.0m走向358倾向88倾角50裂面平直宽13mm充填粘土可见长1.55.0m发育间距1.01.5m图4.1 边坡结构面极射赤平投影图由边坡岩体裂隙与岩层面和坡向绘制的赤平投影图(图4.1 )可知裂隙3受裂隙1与裂隙2的切割形成倾向坡外的块体倾角为50由其构成的不稳定块体沿裂隙面产生滑移破坏4.4 边坡破坏模式及控制条件边坡的破坏模式有平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动、倾倒、剥落等根据破坏控制条件岩质边坡的破坏形式分为：沿外倾结构面(或层面
21、)破坏、由岩体强度控制的破坏对无外倾结构面的边坡破坏形式为岩体强度控制的破坏对无软弱结构面有倾角大于40?的外倾硬性结构面的边坡破坏形式为沿外倾硬性结构面滑动或由岩体强度控制的破坏由相应侧向压力的较大值确定岩质边坡的稳定性受优势面控制(结构面、裂隙面等)边坡岩体各不连续面中及其组合构成了岩体的分离体和滑动边界边坡稳定性评价关键在裂隙面及坡面的组合关系的评价综合前述边坡岩土工程地质条件分析该边坡滑移存在三种失稳模式：(1)顺层滑移破坏在顺向坡中岩体中发育有顺坡向层面岩体在层面和结构面的切割下在边坡临空面上形成顺层块体块体在重力作用下产生滑移破坏解体其变形破坏模式演化过程见图4.2图4.2 顺层块
22、体滑移破坏模式演化图(2)岩体破裂面滑移破坏在边坡中在岩体的自重作用下沿破裂面产生滑移破坏解体其变形破坏模式演化过程见图4.3图4.3 岩体破裂面滑移破坏模式演化图(3)沿裂面滑移破坏在边坡中岩体发育外倾结构面岩体在外倾结构面与其它结构面的切割下在边坡临空面上沿裂隙面产生卸荷拉开块体在重力作用下产生滑移破坏解体其变形破坏模式演化过程见图4.4图4.4 沿裂面滑移破坏模式演化图4.5 边坡岩石的物理力学性质边坡岩石主要为：粉砂质泥岩泥质粉砂岩和砂岩依据岩石试验与经验类比提出边坡岩体(石)的力学参数建议值(见表4.1)表4.1 岩体物理力学参数建议值表岩性 风化分带 密度(g/cm3) 抗剪强度
23、抗压强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 变形模量E0(GPa) 泊松比 软化系数C(MPa) ? (度) 饱和 天然 砂 岩 强风化 2.5 0.100.12 24 4 8 1.2 0.30 中等风化 2.55 0.20.25 29 15 25 2.5 2.0 0.28 0.60.65泥质粉砂岩 强风化 2.53 0.080.10 23 3 5 1.0 0.30 中等风化 2.58 0.150.2 27 8 15 2 1.5 0.29 0.50.6粉砂质泥岩 强风化 2.55 0.050.08 22 2 4 0.6 0.35 中等风化 2.6 0.10.15 25 5 10 1.5 1.0 0
24、.30 0.40.5结构面 泥岩层面 0.050.1 1924 砂岩层面 0.10.15 2527 泥质粉砂岩裂隙面 0.010.02 20225.边坡稳定性计算5.1按岩层层面滑动进行稳定性验算考虑岩层层面为滑动面如图5.1所示图5.1 边坡稳定性平面滑动计算示意图岩坡中层面与垂直裂缝的组合面为ABC由它切割的边坡滑体为ABCD滑块的重量为WBC面倾角为?坡面倾角为?坡高为H(6-1)根据极限平衡条件边坡稳定性安全系数为：(6-2)式中：?-岩体的容重kN/m3；H-滑坡体高度m；L-滑动面长度L=(HZ)/sin?m；Z-坡顶垂直裂缝深度m；?-滑动面倾角度；?-坡面倾角度；C-滑动面上的
25、粘聚力kPa；?-滑动面上的内摩擦角度；W-为滑块的重量kN；U-为滑动面上垂直方向静水压力U=?wZwL/2kN；V-为滑动面上侧向静水压力V=?wZw2L/2kN；Zw-为坡顶裂缝中地下水位深度m；A-水平地震力AmakN；m-滑体质量kg；a-地震加速度6度地震区取0.05g即a=0.5m/s2边坡层面内摩擦角折减系数为0.8边坡稳定安全系数取值为1.30重要性系数为1.1由于岩层倾角为32?则?32?边坡坡角为?64?坡高18米不考虑地下水坡顶无垂直裂缝边坡岩体的力学参数建议值则：C=80kPa； ? =20?0.8=16?；? =25kN/m3；Z=0；L=H/sin32?=33.9
26、7m；W=0.525182sin(64?32?)/sin32?sin64?=4506.04kN；m=W/g=4506.04/10=450.6kg；A=ma=450.60.5=225.3kN；即边坡岩层层面安全系数为1.57大于规范要求的稳定值(1.30)5.2按岩体破裂面进行稳定性验算根据边坡岩体的力学参数建议值相关数值取值如下：?-岩体内摩擦角(度)?=230.8=18.40.8为折减系数；C-滑动面上岩体粘聚力(kPa)；取C=60kPa；-岩体的容重(kN/m3)取?=25kN/m3；-破裂角(度)=45+/2=45+18.4/2=54.2；-边坡开挖后边坡角(度)=64；H-坡体高度(
27、m)H=18m；根据图5.2计算如下：图5.2 按岩体破裂面进行稳定性验算示意图C=60kPa； ? =23?0.8=18.4?；? =25kN/m3；Z=0；L=H/sin54.2?=22.19m；W=0.525182sin(64?54.2?)/sin54.2?sin64?=945.64kN；m=W/g=945.64/10=94.56kg；A=ma=94.560.5=47.28kN； 即按岩体内抗剪强度指标进行稳定性验算结果表明岩体中剪应力最大面的安全系数为1.89远大于规范要求的稳定值(1.30)5.3按裂隙面滑动进行稳定性验算考虑块体沿裂隙3滑动裂隙3为滑动面如图5.3所示图5.3 沿裂
28、面滑动稳定性验算示意图边坡裂隙面内摩擦角折减系数为0.8边坡稳定安全系数取值为1.30重要性系数为1.1由于裂隙面倾角为50?则?50?边坡坡角为?64?坡高18米不考虑地下水坡顶无垂直裂缝根据边坡岩体的力学参数建议值则：C=30kPa； ? =22?0.8=17.6?；? =25kN/m3；Z=0；L=H/sin50?=23.5m；W=0.525182sin(64?50?)/sin50?sin64?=1423.04kN；m=W/g=1423.04/10=142.3kg；A=ma=142.30.5=71.15kN；即抗滑力977.87kN下滑力1135.84 kN若岩层内摩擦角不折减且不考虑地
29、震力则计算所得K0.99即边坡沿裂面滑动体安全系数为0.86远小于规范要求的稳定值(1.30)；即使不计地震作用内摩擦角不予折减沿裂面滑动体才刚刚接近极限平衡状态因此必须对滑动体进行加固 6.支护结构设计6.1设计依据(1)建筑边坡工程设计技术规范GB50330-2002；(2)锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)；(3)建筑地基基础设计规范(GBJ7-89)；(4)锚杆喷射混凝土支护技术规范(GBJ86-85) ；(5)岩土工程勘察规范(GB50021-2001)；(6)混凝土结构设计规范(GBJ-89)；(7)混凝土结构设计规范(GBJ-89 1996年局部修订条文)6.
30、2选择支护方案6.2.1设计原则根据前述边坡的坡面形态特征、坡体岩土结构及斜坡稳定验算结果与不良地质现象综合工程场区内建筑物特点边坡防护治理设计应遵循以下原则：(1)边坡防护工程应与工程场区地质环境、斜坡形态与结构特征及居民楼特点相适应；(2)根据居民楼的相互位置关系边坡防治尚需考虑可利用空间位置的大小匹配；(3)在达到防治目的的前提下边坡的防治要尽量做到施工简单、造价便宜、防护工程美观且与居民楼相得益彰6.2.2设计支护方案根据前述边坡的地形地质条件及稳定性分析成果以及上述设计原则结合工程现场实际情况确定本工程人工边坡支护方案为：截排水肋梁锚杆支护截排水：在边坡坡顶及坡面布置截排水系统以减少
31、雨水对坡面及坡体的冲刷、侵蚀肋梁锚杆：边坡整体加固及坡面治理防护考虑了两种方案：一种为普通锚杆结合片石肋梁支护方案；另一种为普通锚杆结合钢筋混凝土肋梁支护方案其中锚杆主要起整体加固作用肋梁主要起坡面加固作用同时兼作锚杆外锚头的锚固端由于工程场区内坡体结构主要为泥质粉砂岩、砂岩与粉砂质泥经过验算沿裂面滑动体存在滑移可能锚杆必须穿过滑动体进入稳定岩体选用锚杆结合钢筋混泥土肋梁方案采用锚杆对滑动体加固坡面采用混泥土肋梁做为锚杆的锚固体6.3锚杆计算的理论基础岩体和土层的锚固是一种把受力拉杆埋入地层的技术岩土锚固能充分发挥岩土能量调用和提高岩土的自身强度和自稳能力大大减轻结构自重节约工程材料并确保施工
32、安全和工程稳定具有明显的经济效益和社会效益因而世界各国都是在大力开发这门技术锚杆由锚头、杆体和锚固体三部分组成锚头位于锚杆的外露端通过它将锚固力传给结构物杆体连接锚头和锚固体通常利用其弹性变形的特性锚固体位于锚杆的根部把拉力从杆体传给地层6.3.1锚杆的基本原理岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定岩土锚固的主要功能是：(1)提供作用于结构物上以承受外荷的抗力其方向朝着与岩土相接触的点；(2)使被锚固地层产生压缩应力区或对通过的岩石起加筋作用；(3)加固并增加地层强度也相应地改善了地层的其它力学性能；(4)通过锚杆使结构与岩石连锁在一起形成
33、一种共同工作的复合结构使岩石能更有效地承受拉力和剪力锚杆的这些功能使互相补充的对某一特定的工程而言也并非每一个功能都发挥作用6.3.2锚杆的力学作用(1)抵抗竖向位移对于水池、车库、水库、船坞等坑洼式结构当地下水的上浮力大于结构物的重力时将导致结构物上漂、倾斜和破坏因此在设计上必须采用抵抗竖向位移的方法传统的方法是用压重法即加厚结构尺寸这会时结构进一步下沉从而又增加上浮力因而增大的结构自重又会被增大的体积所排开的水所抵消采用锚固结构抵抗竖向位移可大大减小结构的体积而且由于对锚固结构施加预应力当地下室产生的上浮力不大于预应力值时就不会出现竖向位移(2)抵抗倾倒对于坝工建筑坝体的稳定性常取决于作用
34、在结构物的绕转动边的正负弯矩的比值结构物的重力和该中心至基础转动边的距离直接影响着有利于稳定负弯矩水压力和上浮力则产生不利于稳定正弯矩若完全依赖坝体积即结构物重力来平衡产生倾覆的正弯矩不仅需要庞大的混凝土体积而且产生倾倒的力也难以根据混凝土体积来加以调整用锚固技术来抵抗倾覆其锚固力中心可以位于距转动点的最大距离处这就能以较小的锚固力产生较大的抗倾覆弯距对于深基坑工程采用护壁桩或连续墙维护其坑稳定也常出现倾倒危险采用锚索（杆）拉固护壁桩既能抵抗倾倒也有利于减小护壁桩的弯距(3)控制地下洞室围岩变形和阻止塌落地下开挖会扰动岩体原始的平衡状态导致岩石的变形、松散、破坏甚至塌落采用预应力锚固技术既能为
35、围岩提供径向抗力使开挖后的岩石尽快避免处于单轴或双轴应力状态进入三轴应力状态以保持围岩的固有强度又可改善围岩应力状态在锚固范围内形成压应力环进一步提高洞室稳定(4)阻止地层的剪切破坏在边坡工程中当潜在滑体沿剪切面的下滑力超过时即会出现沿剪切面的滑移和破坏在坚硬岩体中剪切面多发生在断层、节理、裂隙等软弱结构面上在土层中砂质土的滑移面多为平面粘性土的滑移面则呈现圆弧状有时也会出现上覆土和下卧岩层的临界面滑动的情况为了保持边坡的稳定一种方法是大量削坡直至达到稳定的边坡角；另一种办法室设置挡土墙结构在许多情况下这些办法往往不够经济或不可能实现(5)抵抗结构物基底的水平位移结构对水平位移的阻力在很多情况
36、下是由其自重决定的除自重外水平方向的稳定也依靠基础底平面的摩擦系数如果计算得出的安全系数不能满足要的方法求则可用把结构锚固于下卧层取代结构重力的方法这样就能大量节约工程材料和显著地降低工程造价6.4锚杆计算成果整理锚杆设计锚固长度为5.0m倾角为15?采用2? 28二级冷拉钢筋正方形布置间距3.0m沿坡高共布置6排钻孔? 110灌注砂浆M30锚杆锚固设计值计算如下：锚孔提供的锚固力设计值：Na1= La?1?Dfrb (7-1)式中Na1-锚孔提供的锚固力设计值(KN)；La-锚固长度(m)；La=5.0 mfrb-岩石与锚固体粘结长度特征值(kPa)取较硬岩下限550kPa；?1-锚固体与地
37、层粘结条件工作系数取1.00(永久锚杆)；D-钻孔直径(m)D=0.11 m将以上数值代入(7-1)式得：Na1 = La?1?Dfrb=51.003.140.11550=949.85 KN锚杆提供的锚固力设计值：Na2 = La?3n?dfb (7-2)式中Na2-锚杆提供的锚固力设计值(KN)；d-锚杆直径(m)d=0.028 m；n-锚杆根数等于2；fb-钢筋与砂浆之间粘结强度设计值(kPa)M30砂浆与螺纹钢筋取24000.71680kPa；?3-钢筋与砂浆之间粘结条件工作系数取0.60(永久锚杆)将以上数值代入(7-2)得：Na2 = La?3n?dfb=50.623.140.028
38、1680=886.23KN根据计算取Na1、Na2计算所得的较小值因此锚杆所能提供的轴向拉力设计值Na =886.23 kN锚杆轴向拉力标准值：Nak=Na/rQ (7-3)式中：rQ-何载分向系数rQ =1.3Nak=Na/rQ =886.231.3=681.72 KN锚杆水平拉力标准值：Htk= Nakcos(7-4)式中：-锚杆锚固倾斜角度(度)=15Htk= Nakcos=681.72cos15=658.5 KN锚杆提供的破裂面切向力：F = Htkcos=658.5cos50=423.28 KN锚杆提供的破裂面法向力：T = Htksin =658.5sin50=504.44kN锚杆
39、提供的锚固力：N=6F 3.0=846.56kN 加固后边坡稳定安全系数：K(抗滑力 N)下滑力=(977.87 846.56)1135.841.61.3因此边坡是稳定的即采用锚杆肋梁进行支护后由锚杆提供的水平支护力使边坡处于稳定状态达到规范的要求7.施工组织设计7.1施工工序本工程采用逆作法进行施工按下述顺序组织施工：上层土石方开挖坡面修整挡墙肋柱锚孔及锚孔放线定位锚孔施工安装锚筋注浆肋梁、面板钢筋制作支模板浇肋柱、面板养护下层土石方开挖由于该边坡岩体强风化层较厚且裂隙较发育施工要求严格按逆作法进行自上而下及时支护当上层结构强度达到70%以上方可进行下一层的施工开挖每层开挖深度不得超过5米严
40、禁爆破作业做好场区内临时排水封面处理保证场区内基本不受雨水影响主要工程量见表7.1表7.1 基本工程量汇总表编号 工程名称 单位 数量 备注一 肋柱锚杆 1 锚孔 m/孔 1028/110 2 钢筋 t 3 混凝土 m3 260 4 修整边坡 m2 900 二 排水沟 125m 1 浆砌石 m3 17.5 2 挖方 m3 23 7.2施工监测7.2.1 监测工作的任务和目的(1)监测工作的任务边坡及各部分移动方向、速度及裂缝的发展；支档结构承受的压力及位移；工程设施的位移；对可能出现的问题作出监测预报(2)监测工作目的根据边坡岩土特性及工程环境的关联性对边坡的变形进行监测以检验边坡岩土工程施工
41、、治理质量效果确保工程经济合理可靠及工程的正常运行7.2.2 监测设计方案主要技术依据及原则(1)监测设计方案主要技术依据及原则岩土工程勘察规范(GB50021-2002)、岩土工程试验监测手册、岩土工程安全监测手册.(2)监测设计方案原则监测方案采用经济、实用、方便、安全的原则同时注意以下的技术原则：整体性变形控制与解体性变形控制相结合的原则；宏观变形与微观变形相结合的原则；群众性监测与专业性监测相结合的原则；测量仪器选择与测量精度控制相结合的原则7.3 监测工作设计7.3.1监测工作布置监测工作的布置采用边坡体地表变形监测、支挡工程体系位移监测(1)边坡体地表监测系统布点、线：针对边坡体形
42、态特征及应力分布特征要求在边坡体中部安垂直主滑方向布置一条监测线观测时间要求：在边坡支护工程开始前至少要观测一次作为对比基数施工期间57天观测一次支护工程完工后1020天观测一次直至稳定遇暴雨后加密观测观测方法：采用视准线法在边坡两端相对稳定区域设工作基点(2)支挡工程系统监测布点、线：同边坡体监测方法分别对支挡结构体上布置23个点做一条视准线观测时间要求：在边坡支护工程开始时要观测一次作为对比基数施工期间随时观测支护工程完工后1020天观测一次直至稳定遇暴雨要有专人负责观测做好原始记录7.3.2观测方法观测方法：采用视准线法 参考文献1崔政权李宁编著边坡工程：理论与实践最新发展北京：中国水利水电出版
