边坡支护[1].ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章绪论,本章重点,（,1,）边坡失稳与滑坡 的定义,（,2,）,边坡形态与分类,（,3,）,边坡工程的地质勘探,1.1,概述,1.1.1,边坡失稳与滑坡,边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。作为全球性三大地质灾害,(,地震、洪水、崩塌滑坡泥石流,),之一的边坡失稳塌滑严重危及到国家财产和人们的生命安全。随着我国基础建设的大力发展，在矿山、水利、交通等部门都涉及到大量的边坡问题，因此对边坡的正确认识，合理地设 计、适当的治理，把边坡失稳造成的灾害降低到最低限度，是岩土工程界的学者和工程设计人员必须考虑的问题,。,边坡是否稳定受多种因数的影响，主要有：,(1),岩土性质的影响，包括岩土的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等；,(2),岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向坡角等；,(3),水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等；,(4),地貌因数，如边坡的高度、坡度和形态等；,(5),风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩土的强度，改变地下水的动态；,(6),气候作用的影响，气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化，同时引起地下水,(,降水,),作用的变化；,(7),地震作用除了使岩土体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩土体的强度的降低；另外人类活动的开挖、填筑和堆载等人为因数同样可能造成边坡的失稳。,边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要表现为滑坡、滑塌、崩塌和剥落。滑坡,(slides),是斜坡部分岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面，缓慢地整体向下移动，具有蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段，有时也具有高速急剧移动现象。滑塌,(slipslumps),是因开挖、填筑、堆载引起斜坡的滑动或塌落，一般较突然，粘性土类边坡有时也会出现一个变形发展过程。,崩塌,(fallslumps),是整个岩土体块脱离母体，突然从较陡的斜坡上崩落、翻转、跳跃、堆落在坡脚，规模巨大的称为山崩，规模较小的称为塌方。剥落,(falls),是斜坡岩土长期遭受风化、侵蚀，在冲刷和重力作用下，岩,(,土,),屑,(,块,),不断沿斜坡滚落堆积在坡脚。,边坡失稳破坏产生的滑坡、滑动、沉陷、泥石流、岩崩，这些在表面上看似斜坡岩土体运动的不同表现形式，但随时都有可能带来严重的破坏，甚至是灾难。,1.1.2,边坡形态与分类,在实际工程中，为满足不同工程用途的需要，边坡设计形态多种多样，边坡的分类通常有以下几种：,(1),按照边坡的成因可分为天然边坡和人工边坡。天然边坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。,(2),按照构成边坡坡体的岩土性质可分为粘性土类边坡、碎石类边坡、黄土类边坡和岩石类边坡。,(3),按照边坡的稳定性程度可分为稳定性边坡、基本稳定边坡、欠稳定边坡和不稳定边坡。这种分类方法一般根据边坡的稳定性系数的大小进行划分，但无严格的规定。,(4),按照边坡的高度分类，边坡高度大于,l5m,称为高边坡，小于,l5m,称为一般边坡。,(5),根据边坡的断面形式可分为直立式边坡、倾斜式边坡和台阶形边坡，如图,l.1,所示。根据这三种形式可构成复合形式的边坡，如图,l.2,所示。边坡横断面外形和各部位名称如图,1.3,所示。,(6),根据使用年限分为临时性边坡和永久性边坡。临时性边坡是指工作年限不超过两年的边坡；永久性边坡是指工作年限超过两年的边坡。,除了上述分类方法外，边坡还可以根据支护结构形式进行分类。,在实际工程中，由于设计或施工不当，或因地质条件的特殊复杂性难以预计，边坡中一部分坡体相对于另一部份坡体产生相对位移以至丧失原有稳定性，从而形成滑坡，其滑动形式可用图,l.4,表示。,复合边坡形态,牵引式滑坡主要是由于边坡开挖卸载，坡体内部应力释放，原有平衡状态被打破，在坡顶后缘一定位置处产生拉裂缝，随着边坡开挖深度的增加，裂缝逐渐向后发展，滑动面位置相应由浅部向深部发展。推移式滑坡主要是由于整个路堤,(,或堤坝、土堤等,),向下滑动，推动坡体变形或破坏，坡顶出现明显的下沉，并出现拉裂缝，形成台阶；坡脚附近的地面有较大的侧向位移并向上隆起。而整体式滑坡则是由于坡体开挖或填筑，破坏了整个古滑坡体的平衡状态，致使整个古滑坡体复活，在整个坡面上均出现大小不同的拉裂缝，坡脚产生明显的向上隆起。,边坡的安全等级的划分是根据边坡破坏后造成的损失的严重性、边坡的类型及坡高等因素确定的，它是边坡工程设计和施工中根据不同的地质环境条件及工程具体情况加以区别对待的重要标准。根据,建筑边坡支护技术规范,，边坡的安全等级划分为三级，如表,1.1,所示。,1.1.3,边坡稳定性研究的发展,边坡研究的基础理论是建立在土力学和岩石力学之上的，所以土力学和岩石力学的成就与发展决定了对边坡研究的完善程度。二次世界大战前后，边坡问题的研究尚属土力学的研究范畴，边坡稳定性分析方法主要借鉴土力学的研究成果，例如,l916,年由,Prantle,提出，,Felle,nius,和,Taylor(1922),发展的圆弧滑动法、,1955,年的,Bishop,条分法、,l954,年的,Janbu,条分法和,20,世纪,70,年代的王复来分析方法等形成极限平衡理论，是建立在刚塑性体模型基础上的破坏理论，是古典土力学解决土质边坡稳定性的核心。而现代土力学致力于土体真实破坏过程的理论研究，它的建立可能要运用到损伤力学、细观力学和分形理论等现代力学分支，最后要完成对边坡破坏过程的数学模拟。,进入,20,世纪,90,年代，边坡问题的研究将传统的边坡工程地质学、现代岩土力学和现代数学力学相结合，形成了所谓的现代边坡工程学；各种现代科学的新技术，如系统工程论、数量理论、信息理论、模糊数学、灰色理论、现代概率统计理论、耗散论、协同学、突变理论、混池理论、分形理论等不断用于边坡问题研究中，从而给边坡的稳定性研究提供了新理论、新方法。,综上所述，不难发现，目前边坡稳定性研究已有了相当的水平与规模。边坡作为一个系统工程，其发展过程可表述为,5,个阶段，即借助于古典土力学的稳定性分析阶段、,50,年代偏重于稳定性描述与分析的地质历史分析阶段、,60,年代考虑时效过程的稳定性分析阶段、,80,年代后期以数值模拟、模型试验为主的半定量分析阶段和,90,年代以后的现代边坡工程学阶段。,1.1.4,边坡处治技术的发展,边坡治理是一项技术复杂、施工困难的灾害防治工程。近年来，随着高速公路建设事业的迅速发展，以及大型重点工程项目的日益增多，边坡治理总是越来越突出。,在,20,世纪,90,年代，压力注浆加固手段及框架锚固结构越来越多地用于边坡处治，尤其是用于高边坡的处治防护工程中。它是一种边坡的深层加固处治技术，能解决边坡的深层加固及稳定性问题，达到根治边坡的目的，因而是一种极具广泛应用前景的高边坡处治技术。,目前可供采用的边坡加固措施很多，有削坡减载技术、排水与截水措施、锚固措施、混凝土抗剪结构措施、支挡措施、压坡措施以及植物框格护坡、护面等，在边坡治理工程中强调多措施综合治理的原则，以加强边坡的稳定性。然而随着工程建设规模的不断增大，边坡高度增高，复杂性增大，对边坡的处治技术要求也越来越高。如采矿边坡可达,300,500m,，在新西兰已达,1000m,；举世瞩目的长江三峡工程，其双线连续五级船闸是世界上规模最大的船闸，位于山顶劈岭下切的岩槽中，土石方开挖量达,3700,万立方米，形成的花岗岩体高边坡高度达,l70,多米，且下部为,50,60m,的直立岩墙，在边坡加固中仅锚杆用量就达,18,万多根。可以预见，随着科学技术的发展，边坡处治技术将得到进一步的发展，并逐步走向完善。,1.2,边坡工程的地质勘探,边坡工程的地质勘察主要目的是查明边坡的工程地质条件、确定边坡的类型和破坏模式、为边坡稳定性分析和设计计算提供必备的参数，同时给出不稳定边坡的整治建议措施。其具体内容包括地形地貌特征、地层结构特征、地质构造、地下水、地震、边坡岩土体的物理力学参数、边坡的稳定性现状及边坡邻近的建筑物情况。边坡勘察应根据不同的阶段布置不同的勘察工作；通常在初步勘察阶段要求在收集已有的地质资料的基础上，进行工程地质测绘、勘探和试验工作，通过分析边坡的变形机制，以达到初步评价边坡稳定性的目的。而详细勘察则是对经过初勘发现不稳定或稳定性差的边坡及其邻近地段进行工程地质测绘、勘探、测试和分析计算，提出边坡计算参数，作出边坡的稳定性评价。施工勘察主要是对前阶段勘察的补充。不同阶段勘察中采用的勘察手段所占工作量是不同的，应当符合相关规范的要求。,1.2.1,边坡勘察中的地质测绘,边坡工程地质测绘的主要任务是在图上如实反映出边坡的地形、地貌、地物特征以及结构面的产状和性质等。,边坡地形复杂，起伏高差大。边坡测绘时，应尽量以导线点作测站。当导线点作测站测绘范围受到限制时，可根据导线点用视距法或交会法设置独立地形转点。在地物、地貌复杂处，可连续设置第二个地形转点。,边坡测绘范围应超出工程处治范围一定距离，一般为,20m,。地形图所用比例尺一般不小于,1,：,500,。边坡横断面地形图测绘通常每隔,20m,一道。当地形复杂变化较大时，在地形变化特征点处应加测横断面地形图。横断面地形图所用比例尺通常不小于,l,：,200,。,1.2.2,边坡工程地质勘探手段,仅通过工程地质测绘是难于查明边坡的工程地质条件的，所以在边坡的工程地质勘察中必须采用地质勘探工作。边坡工程地质勘探工作的首要任务就是要全面查明边坡的工程地质条件，包括地质构造、地貌特征及其成因、滑动面形状特征以及水文地质条件，其次就是为测定边坡岩土的物理力学性质、地下水运动规律准备条件。勘探的主要手段有钻探、探井、探槽和物探等。,1),钻探,通过钻探，可揭示边坡各地层的厚度、位置、产状。根据钻孔取芯试样的分析，可进一步确定出各地层的物质成分、物理力学性质。为鉴别和划分地层，钻孔直径不宜过小，须满足试验对取样尺寸的要求。,2),探井,探井比钻探更直观、更能准确地揭示边坡各地层的厚度、位置、产状、结构组成情况。探井的深度受施工难易程度的限制，不及钻探所能达到的深度，成本也比钻探高得多。,3),探槽,在边坡顶部滑动面边缘附近下部剪出口附近，滑动面位置较浅，可利用槽探手段揭示滑动面在边缘或剪出口部位处的形态特征及相应地层的情况。,4),物探,物探,(,又称地球物理勘探,),应在工程地质测绘和钻探的相互配合下进行，可作为一种辅助性勘探手段。物探方法可根据工程要求、探测对象的地球物理特性和场地地形地质条件等因素确定。,选择物探方法时，应充分考虑边坡场地的地形起伏、表土层的均匀性和各向异性、场地附近有无对物探工作造成干扰的因素,(,如变电设备、高压电线、地下金属管道、机械振动,),等场地条件的适宜性。,1.2.3,边坡工程地质试验,测绘、勘探只能查明边坡中土石的结构和地下水位等问题，要定量地测定边坡中土石和地下水各种性能指标，则必须由室内实验和野外试验工作来完成。野外试验工作能在天然条件下测定边坡土石的各种性能，其所得资料比在实验室内用小块土石试样所得资料更符合实际情况，更能反映岩土体由于裂隙、软弱夹层及层理等的切割而造成的非均质性及各向异位，但是这类工作需要较大型设备，费时而且成本高昂，所以一般多在后期勘察阶段中采用，即主要应在详细勘察阶段进行，以便为详细设计计算提供指标。初步勘察阶段也要进行相当数量的这类工作，但所得数据主要是用于初步评价边坡的稳定性。在补充勘察阶段中，为了补充前一阶段工作之不足也进行一定量的实验室实验及野外试验工作。,工程地质勘察中常用的野外测试工作大致可分成,4,大类，亦即岩土力学性质的试验、岩体中应力测量、水文地质试验和改善岩石性能的试验等。土石力学性质野外测定包括疏松土和坚硬岩石的强度和变形性能的野外测定。岩体中应力测量不仅要测定岩体的原有应力状态，同时还要测定工程活动过程中应力的变化，一般对于大型边坡才进行。水文地质试验包括测定地下水的流动途径、渗水、钻孔注水、压水、抽水试验测定土石的渗透性等。,在一般边坡的治理工程中，对于边坡岩土体的试验通常仅考虑下列项目的试验。,1.2.4,边坡变形观测,边坡在坡体自重、震动或地震等外荷载作用下，常会产生开裂、沉降、位移甚至失稳破坏，因此有必要对边坡的变形情况进行观测，以便对边坡的稳定性进行预测及评价。,变形观测网的形式，应根据边坡的特征和地形地貌条件确定。当边坡的范围不大，其形状窄而长，主轴位置较明显时，可采用十字交叉状观测网；当地形开阔，边坡范围不大，在其四周有小山丘时，可采用放射状观测网；当边坡地形复杂，范围较大时，可采用任意方格观测网。,在进行观测点的布置时，主要观测线上的观测点，不得少于,5,个。水准点、置镜点、照准点及其两端的观测点，均应设置在边坡体的稳定地段上。观测站桩点的埋设应考虑观测线的通视要求。,边坡变形观测的次数，一般每月,l,2,次，遇降雨或变形速度加快时，应适当增加观测次数。每次的观测资料及时整理，当发现异常现象时，应及时分析处理。,1.2.5,边坡滑动面的地质勘探,边坡滑动面地质勘探的主要目的是查明滑动面的位置、形态、力学特征、滑体结构、各地层面物理力学性质、滑动的成因、稳定程度，并预测其发展趋势。,边坡滑动面勘探点、线的布置应以查明滑动面的位置和形态为原则，除应在滑动主轴线布置勘探线外，在其两侧宜布置一定数量的勘探点、线。勘探主轴线上的勘探点间距，一般不大于,30m,。在支挡构筑物位置处，应布置一条勘探线。在勘探点的总数中，宜有适量探井或探槽。,勘探孔的深度应超过最底层的滑动面，并应进入稳定地层一定深度；在抗滑桩位置处的勘探深度，应按其预计锚固深度确定。,勘探取样时，应从滑体前、中、后部的滑动带及其上下各主要土层中分别采取土样；当滑动面不明显时，应在预定的滑动带附近连续取样。,1.3,边坡设计的基本资料,1.3.1,设计基本资料,边坡设计开始之前，除了应掌握有关整个边坡的资料，包括工程地质、水文条件、地震烈度受国家颁发的有关设计规范外，应注意相关工程资料的搜集和分析，如公路边坡设计中应搜集路线平、纵、横断面设计资料及路基设计表，水工边坡中应搜集大坝、船闸等相关工程的有关资料。此外，还应重视土质调查试验资料，当地同类边坡工程的经验资料的搜集与分析。,1),工程地质勘察报告,这是对边坡进行稳定性分析与评价的主要资料，它包括边坡的地层结构，各地层的产状、构造、岩层的完整及破碎程度、风化程度等，覆盖层厚度及变化情况，可能破裂面,(,或滑动面,),的立置、形态及潜在变化，地形变化及地貌特征等。,2),水文条件,边坡设计时，应掌握边坡地段处地表水及地下水的情况，包括雨季及枯水季节的地下水位情况，设计标准年限内的最大降雨量等资料。,3),地震资料,边坡设计时，应查阅国家地震烈度区划图，当地震烈度低于,6,度时，可不考虑地震荷载；当地震烈度达到,6,度以上,(,含,6,度,),时，应计算地震荷载的影响。,4),土质调查试验报告,在进行边坡设计时，应掌握土层的类别及物理、力学性质，它是在进行工程地质勘测时通过调查、钻,(,挖,),孔采集各土层,(,地层,),的原状土,(,岩,),样，并以室内或原位试验方法取得的。各层土的物理力学性质指标有粒径级配、塑液限、天然含水量、土体天然容重、饱和容重、抗剪强度指标、渗透系数水力坡体、岩石天然状态及饱和状态下的单轴,(,无侧限,),抗压强度，以及土,(,岩,),样柱状剖面图等。,5),相关工程资料,边坡工程的设计应与相关工程相适应，尽量不影响相关工程的使用功能，因此，在设计前应搜集相关工程的总体平面布置图、纵断面及横断面设计图，对于公路边坡工程，还应搜集路基设计表。,6),同类边坡工程的经验资料,边坡设计时，在对当地的地质条件及降雨情况缺乏把握的情况下，对当地同类边坡工程的经验资料，包括边坡断面设,计形状、坡比、台阶高度、台阶宽度、防护结构形式等进行深入细致的分析研究显得尤为重要。,7),边坡工程环境资料,边坡工程设计应考虑边坡工程对周边环境的影响，以保护与美化环境，因此在边坡设计前必须收集与边坡工程有关的环境资料。,1.3.2,常用设计参数,边坡治理工程设计中，常用物理力学参数有边坡岩土体的物理力学参数以及结构面的抗剪强度指标参数。,1),土体物理力学指标,(1),土的天然容重,土的天然容重是指在天然状态下单位体积内的土体重力，是边坡稳定性分析荷载计算中常用的一个指标，用,y,表示，其表达式为,（,1.1,）,式中：,W,土体在天然状态下的重力，,kN,；,V,土体的体积，,m3,。,(2),土的饱和容重,土的饱和容重是指土体中的孔隙全部被水充满时，即饱和状态下单位体积内的土体重力，用表示，其表达式为,（,1.2,）,式中：,土颗粒的重，,kN,；,土体中孔隙的体积，,m3,；,水的容重，,kN,。,(3),土的浮容重,土体浮容重是指土体被水淹没，受到水的浮力作用时单位体积内的土体重力，以，表示，其表达式为：,（,1.3,）,式中：,土体中土颗粒的体积，,m3,。,(4),土的孔隙率,孔隙率是指土体中孔隙体积与总体积之比，用,n,表示，其表达式为：,（,1.4,）,(5),水头梯度,水头梯度是指地下水沿着水流方向,(,渗透方向,),单位长度上的水头差，用,i,表示，其表达式为：,（,1.5,）,式中：,沿水流方向,(,渗流方向,),相邻两点间的水头差，,m,；,沿水流方向,(,渗流方向,),相邻两点间的透径距离，,m,。,(6),土的粘结力,土的粘结力是指土体中颗粒间的连接力，又称内聚力，用,c,表示。,土的抗剪强度主要取决于粘结力,c,的大小。土的粘结力包括原始粘结力和固化粘结力。原始粘结力是指由于土粒间水膜与相邻土粒之间的分子引力所形成的粘结力。当土体被压缩时，土粒间的距离减小，原始粘结力随之增大。当土体的天然结构被破坏时，将丧失原始粘结力的一部分，但会随着时间而恢复其中的一部分。固化粘结力是指由于土中化合物的胶结作用而形成的粘结力。当土体的天然结构被破坏时，即丧失这一部份粘结力，而不能恢复,(7),土的内摩擦角,土的内摩擦角是反映土体颗粒之间摩擦特性的一个重要指标，用,表示。土的粘结力,c,与内摩擦角,可通过直剪试验或三轴试验测定。,2),岩石物理力学指标,岩石材料的物理性质指标主要是指岩石的密度、容重、空隙比、含水量、吸水性，力学指标主要有抗拉压强度，,C,、,值，以及变形参数等。,(1),岩石质量密度,岩石的质量密度是指单位体积岩石所含有的质量，设岩块的质量为,m,，自然体积为,V,，则天然状态下岩石的质量密度为,（,1.6,）,(2),容重,单位体积岩石的重力叫重力密度，简称为容重。由于天然体积包括孔隙体积，岩石的重力又可能包括其中含水的重力，因此，容重应有干容重、湿容重之分，天然状态下的容重应与湿容重相同，因此天然容重为,（,1.7,）,式中：,W,岩石自然状态下的重力，,kN,；,V,相应的岩石在自然状态下的体积，,m,3,。,干容重为,（,1.8,）,式中：,岩石试件完全烘干后的重力，,kN,；,V,岩石试件的体积，,m,3,，这里假定干燥过程中岩石试样的体积保持不变。,(3),岩石的孔隙性,岩石的孔隙性指岩石内的裂隙和空隙发育程度。在工程上常用孔隙比来表示孔隙性的大小。定义为孔隙体积与岩石实在固体体积之比，即,（,1.9,）,式中：,孔隙体积；,岩石内固体矿物颗粒的体积。,(4),岩石的吸水性与渗水性,岩石的吸水能力指标用吸水率表示。在一定的压力下，岩石于试样吸入水的重力与岩样干重力之比即为吸水率，吸水率常用,表示。即,（,1.10,）,式中：,在一个大气压力下试样吸入水的重力；,岩样的干重力。,岩石的渗水性是指在一定的试验条件下水渗入岩石透过试样的能力。由于透过岩石必须有连通的孔隙，透水性的大小不仅取决于孔隙比的大小。还与孔隙的大小和连通情况有关。,岩石渗水性指标用渗透系数,K,表示，渗透系数根据达西定律定义为,（,1.11,）,式中：,q,单位时间内的渗流重；,i,水力梯度；,F,过水面积；,K,透水性系数，其量钢为速度的量纲,。,一般地，完整性好密度大的岩石，渗透系数很低，常常小于,l0-7m,s,(5),岩石单轴抗压强度与抗拉强度,岩石单轴抗压强度反映了岩石在无侧限条件,(,即,=o),下承受单向压缩荷载的能力，用,Rc,表示，抗拉强度反映了岩石在无侧限条件,(,即,=o),下承受单向拉伸荷载的能力，用,Rt,表示。,(6),岩石的抗剪强度指标,岩石的抗剪强度指标是指岩石的粘结力,C,与内摩擦角,，它可以通过岩石的直剪试验和三轴试验获得,。,(7),岩石的变形基本指标,描述岩石变形性的基本指标有岩石的变形模量和泊松比，这两个指标可以根据应力一应变曲线求得。变形模量是指岩石在单轴压缩下轴向压应力与轴向应变之比。如果岩石的应力应变曲线是直线，岩石的变形为弹性变形，岩石的变形模量为一常数。岩石的泊松比是侧应变与轴应变之间比值，对于弹性体来也是一个常数。在实际工程中，常采用应力应变曲线上与应力为极限强度,50,的对应点的侧应变与轴应变来计算岩石的泊松比。,1.4,边坡设计的基本原则,1.4.1,边坡处治的常用措施,1),放缓边坡,放缓边坡是边坡处治的常用措施之一，通常为首选措施。它的优点是施工简便、经济、安全可靠。,边坡失稳破坏通常是由于边坡过高、坡度太陡所致。通过削坡，削掉一部份边坡不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定性提高,。,2),支挡,支挡,(,挡墙、抗滑桩等,),是边坡处治的基本措施。对于不稳定的边坡岩土体，使用支挡结构,(,挡墙、抗滑桩等,),对其进行支挡，是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题，达到根治的目的,。,3),加固,(1),注浆加固,当边坡坡体较破碎、节理裂隙较发育时，可采用压力注浆这一手段，对边坡坡体进行加固。灌浆液在压力的作用下，通过钻孔壁周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边坡岩土体起到胶结作用，形成整体；此外，砂浆柱对破碎边坡岩土体起到螺栓连接作用，达到提高坡体整体性及稳定性的目的。,注浆加固可对边坡进行深层加固。,(2),锚杆加固,当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固。锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。,锚杆加固为一种中浅层加固手段。,(3),土钉加固,对于软质岩石边坡或土质边坡，可向坡体内打入足够数量的土钉，对边坡起到加固作用。土钉加固边坡的机理类似于群锚的作用。,与锚杆相比，土钉加固具有“短”而“密”的特点，是一种浅层边坡加固技术。两者在设计计算理论上有所不同，但在施工工艺上是相似的。,(4),预应力锚索加固,当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面位置较深时，预应力锚索不失为一种较好的深层加固手段。目前，在高边坡的加固工程中，正逐渐发展成为一种趋势，被越来越多的人接受。,在高边坡加固工程中，与其他加固措施相比，预应力锚索具有：,受力主动、可靠；,作用力可均匀分布于需加固的边坡上，对地形、地质条件适应力强，施工条件易满足；,勿需放炮开挖，对坡体不产生扰动和破坏，能维持坡体本身的力学性能不变；,施工速度快等优点。,4),防护,边坡防护包括植物防护和工程防护。,(1),植物防护,植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发育，起到固土，防止水土流失的一种防护措施。这种防护措施一般适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。,(2),工程防护,砌体封闭防护,当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳性差时，可采用圬工砌体封闭防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌块石、浆砌条石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等。,喷射素混凝土防护,对于稳定性较好的岩质边坡，可在其表面喷射一层素混凝土，防止岩石继续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。这是一种表层防护处治措施。,挂网锚喷防护,对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡，可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等，向坡体内打入锚杆,(,或锚钉,),将网钩牢，向网上喷射一定厚度的素混凝土，对边坡进行封闭防护。,5),排水,(1),截水沟,为防止边坡以外的水流进入坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流。,(2),坡内排水沟,除在边坡外缘设置截水沟外，在边坡坡体内应设置必要的排水沟，使大气降雨能尽快排出坡体，避免对边坡稳定产生不利影响。,1.4.2,边坡工程设计的基本原则,1),边坡工程中的极限状态设计原则,边坡设计要解决的根本问题是在边坡的稳定与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最经济的途径使工程建筑物的边坡满足稳定性和可靠性的要求。边坡工程的可靠性是指边坡及其支护结构在规定的时间内，在规定的条件下，保持自身整体稳定的能力，它是边坡安全性、适用性和耐久性的总称。,安全性。边坡及其支护结构在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种荷载作用，以及在偶然时间发生时及发生后应能保持必须的整体稳定性。,适用性。边坡及其支护结构在正常使用时能满足预定的使用要求，如作为建筑物环境的边坡能保证主题建筑物的正常使用。,耐久性。边坡及其支护结构在正常维护下，随着时间的变化，仍能保持自身整体稳定，同时不会因边坡的变形而引起主体建筑物的正常使用。,2),边坡设计中的荷载效应原则,根据结构设计原理有永久荷载、可变荷载和偶然荷载。各种荷载的取值应根据不同极限状态的设计要求取不同的代表值，永久荷载一般以其标准值作为代表值，可变荷载一般以其标准值、组合值、准永久值作为代表值。,可变荷载的准永久值是按照正常使用极限状态长期效应组合设计时采用的荷载代表值，准永久值主要依据荷载出现的累计持续时间而定，即按照设计基准期内荷载超过该值的总持续时间与整个设计基准期的比值确定。可变荷载的组合值是当结构承受两种或两种以上的可变荷载时，按承载能力极限状态基本组合及正常使用极限状态短期组合设计时采用的荷载代表值。,各种荷载效应组合应根据有关国家现行规范，按照最不利原则进行。边坡工程设计中采用的荷载效应按照最不利原则进行组合。通常在下列情况下采用荷载效应组合应采用承载能力极限状态基本组合：,计算边坡与支挡结构的稳定性及滑坡推力时，其荷载分项系数应取,l.0,；,在确定锚杆、支护结构立柱、挡板、挡地墙截面尺寸、内力与配筋及相应的基底反力时，并用相应的荷载分项系数。,在计算锚杆变形和支护结构水平位移与垂直位移时，荷载效应组合应为正常使用极限状态准永久组合，但不计人风荷载和地震荷载作用。,承载能力极限状态下基本组合的荷载效应设计值按下式计算：,（,1.12,）,式中：,按永久荷载标准值,G,。计算的荷载效应值；,永久荷载分项系数；,可变荷载分项系数；,可变荷载组合系数。,在按锚杆承载力确定锚杆锚固段长度和按地基承载力确定支护结构立柱,(,肋柱或桩,),与挡墙基础底面积埋深时，采用荷载效应组合应采用正常使用极限状态标准组合；而在支护结构抗裂计算时，荷载效应组合采用正常使用极限状态的标准组合，并应考虑长期荷载影响。正常使用极限状态下荷载效应标准值按下式计算：,（,1.13,）,式中：,按永久荷载标准值计算的荷载效应值；,按可变荷载标准值计算的荷载效应值；,可变荷载组合系数；,各分项系数的取值应按照相关国家规范执行。,3),边坡工程设计中的设计计算原则,在边坡工程设计中必须进行下列验算：,支护结构强度计算，包括锚杆抗拉，立柱、挡板、挡墙及其基础的抗压、抗弯、抗剪及局部抗压承载力均应满足要求。,在锚杆挡墙设计中，必须锚杆抗拔承载力和立柱与挡墙基础的地基承载力验算。,当边坡位于滑坡地段或边坡的滑踏可能影响道周围的建筑物时，应对边坡工程进行支护结构整体或局部稳定性验算。,如果对边坡的变形有较高的要求时，应对边坡进行变形分析，并根据分析结果采取有效的措施控制变形量，使之满足规定要求。,4),边坡工程设计中的信息化设计原则,由于边坡岩土介质的复杂性、可变性和不确定性，地质勘察参数难以准确确定，加之设计理论和设计方法带有经验性和类比性。因此边坡工程的设计往往难以一次定型，需要根据施工中反馈的信息和监控资料不断效核、补充和完善设计，这是目前边坡工程处治设计中较为科学的动态设计方法，这种设计法要求提出特殊的施工方案和监控方案，以保证在施工过程中能获取对原设计进行效核、补充和完善的有效资料和数据。,5),边坡工程设计中的综合治理原则,厂在边坡工程设计，应根据边坡的具体情况，结合主体工程建筑物实施多措施综合治理原则。在保证边坡自身整体稳定的前提下，综合考虑主体建筑物、周边建筑物、周边环境以及整体美观、适用、经济等特点进行优化设计。,5),边坡工程设计中的综合治理原则,在边坡工程设计，应根据边坡的具体情况，结合主体工程建筑物实施多措施综合治理原则。在保证边坡自身整体稳定的前提下，综合考虑主体建筑物、周边建筑物、周边环境以及整体美观、适用、经济等特点进行优化设计。,1.4.3,边坡处治方案比选及优化,边坡处治方案主要取决于地层的工程性质、水文地质条件、荷载的特性、使用要求、原材料供应及施工技术条件等因素。方案选择的原则是：力争作到使用上安全可靠、施工技术上简便可行、经济上合理。因此，一般应作几个不同方案的比较，从中得出较为适宜而又合理的设计方案与施工方案。,对于高边坡，由于其稳定性较差，在边坡顶部常常产生平行于坡面的张性拉裂缝，表现为边坡中上部极易失稳破坏。高边坡一旦失稳，造成的后果是比较严重的。因此，在高边坡治理时，对于中上部应加大削坡减载的力度，放缓边坡，并采取必要的加固处理措施，确保一次根治，不留后患。,对于滑坡，由于是在一定的地形地质条件下，受地下水活动、河流冲刷、人工切坡、人工填筑、地震活动等因素的影响，使斜坡上的大量土体或岩体在重力作用下，沿地层中的某一软弱面,(,或带,),作整体的、缓慢的、间歇性的滑动。其对工程建设的危害是很大，在以往的工程实践中，有的由于缺乏经验，对自然界中暂时处于稳定状态的滑坡认识不足，工程建设开始后不久或建成以后发生了滑坡，有的已建成工程被滑坡摧毁，有的被迫迁移或改线，有的则耗费大量的整治费用。所以，在山区土木工程建设中，注意识别和防治滑坡，其治理原则要求方案可行、安全可靠、经济合理、一次根治、不留后患。,1.4.4,边坡处治设计的程序,边坡工程处治设计是在地质勘察分析资料的基础上，通过对边坡稳定性进行分析计算后，给出控制不稳定边坡的具体方案和措施的技术工作。设计内容包括边坡稳定性分析、边坡荷载效应分析或推力计算、治理方案的设计与优化、支护结构的设计与计算、施工设计图纸文件编制、施工方案、施工监测及长期监测方案的设计与制定等。其设计程序如下步骤：,(1),现场考察并分析边坡工程地质勘察资料。这是边坡设计人员熟悉现场和边坡性状的必不可少的重要步骤。,(2),在考察现场分析地勘资料的基础上，初步判断边坡的稳定状态，并根据边坡服务的工程情况和相关规范规定，确定边坡的稳定性系数。,(3),参照试验资料，对边坡的稳定性进行详细分析计算，对于大型复杂的边坡，往往还要辅以必要的数值分析；分析过程中可以采用反分析法对滑动面及滑动面参数进行分析计算，同时研究边坡稳定性对各影响参数的敏感性。,(4),分析边坡稳定性满足规定要求时的各种荷载效应，为支护结构的计算作好准备。,(5),按照边坡设计基本原则，拟定边坡处治方案，并进性各种方案的对比，选择最优方案。,(6),进行支护结构的设计计算。,(7),对边坡及支护结构进行局部和整体稳定性验算。,(8),编制并出版设计图纸文件。,(9),结合边坡设计制定施工、监测方案。,(10),在施工过程中，根据施工及监测的反馈信息不断对设计进行补充、优化和完善。,思考题：,（,1,）何谓边坡失稳,?,谈谈你对边坡失稳的认识和看法。,（,2,）谈谈地质测绘、地质试验 在边坡工程中的重要意义。,（,3,）在某地下水位以下的土层中，用体积为,72cm,的环刀取样，经测定，土样质量,129.5g,，烘干质量为,120g,，土粒密度为,2.7g/cm,，求该土样的含水量、天然密度、饱和密度、干密度、浮容重、试比较该土样在各种情况下的重度值有何区别。,（,4,）简述边坡工程设计的基本原则,