滑坡治理锚索设计Word格式文档下载.docx

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题B—（锚索设计）

1.滑坡基本特征

1.1地形地貌

该滑坡位于某地区某河左岸某村，海拔高程位于235~270m之间，相对高差35m，坡度变化较大，约5～30°

，呈阶梯状，前缘、后缘及台地之间交接部位较陡，发育多条“V”型冲沟，深度1~10m。

滑坡区纵向长约110m，横向宽约200m，面积约1.7×

104m2，平均厚度约10m，体积约17×

104m3。

设计基本地震加速度为0.10g（抗震设防烈度为7度）。

1.2气象水文

该区域属亚热带季风气候区，春早、夏热、秋雨绵、冬暖而多雾，无霜期长，气候温暖湿润，雨量充沛。

多年平均气温16.6℃～18.7℃，极端最低气温-4.5℃（1961年1月17日），极端最高温42℃（1961年7月24日），相对湿度80%左右；

年降雨量1149.3～1213.5mm，其中5～9月降雨量占全年降雨量的70%，9月份出现高峰值，占全年降雨量的15.6%，冬季（12月至次年2月）降雨量最少，仅占全年降雨量的4.2%，日最大雨量220.5mm（1982年7月11日），三日最大雨量357.7mm。

根据当地水文资料，设计暴雨强度为0.153mm/min。

1.3地层岩性

勘察区地层由坡积物、滑坡堆积物及侏罗系上统沙溪庙组（J2s）组成。

坡积物（Q4dl）：

厚约1～3m，为紫红色粉质粘土夹块碎石，块碎石直径0.1～0.5m，含量约15％～20％，主要分布于山间凹地、平台及斜坡坡脚地带。

滑坡堆积（Q4del）：

粘性土夹碎石或碎块石夹粘性土，厚度不均，约8~30m。

侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）砂岩：

青灰-灰绿色、灰白色、黄灰色，主要矿物成分为长石、石英，及少量白云母，细-中粒结构，中厚层-厚层状构造，较坚硬，

产状：

330°

∠5°

。

1.4滑坡边界

滑坡后缘以处于陡坡上部的平缓台地与田坎交界处为界，陡坡上部平缓处可见地面裂缝；

前缘直至坡脚；

两侧以冲沟为界。

滑坡范围内，田地里可见长度约50m，宽约3-5cm裂缝，走向185°

；

某居民住宅地坪可见裂缝长7.0m，宽宽1-3cm，走向175°

，地面下沉约2~10cm，该裂缝于2004年9月出现，以后逐年加宽；

某居民房屋可见拉张裂缝、地面裂缝等现象，裂缝走向约195°

1.5滑体物质组成

含碎块石粉质粘土：

表层为耕植土，含少量碎石及植物根系，褐黄色~褐红色，硬塑～~可塑状，结构略显松散，韧性干强度中等，刀切面稍有光泽，碎石主要成分为强风化砂岩，棱角状，粒径0.2~0.5cm，块石主要成分为砂岩，棱角状，直径0.3~3m不等。

该层土石比一般8:

2~7:

3，大重度平均值为19.68kN/m3。

块碎石土：

紫红色、褐色、灰色，块石主要成分为砂岩，偶见中风化泥岩，碎石主要成分为强风化砂岩，块碎石间充填有褐黄色~红棕色，粉质粘土呈可塑~硬塑状，结构较密实。

该层土石比一般4:

6~2:

8，大重度平均值为20.80kN/m3。

1.6滑带特征

滑带土为含碎石角砾粉质粘土，呈紫红色、褐黄色，褐灰色，厚0.1~0.3m。

粉质粘土以可塑状为主，局部呈软塑状，干强度中等，韧性中等，手捻滑感明显。

分布在滑体底部与基岩接触面之间。

其主要物理力学指标如下：

表1-1土体设计参数表

序号

项目

单位

滑带土

滑体土

1

重度

天然

kN/m3

-

19

饱和

20

2

抗剪强度

C

kPa

32

φ

度

16

17

24

13

3

地基承载力

300

4

基底摩擦系数

0.30

1.7滑床特征

滑床为侏罗系中统上沙溪庙组中风化砂岩，较完整，强风化层基本不可见。

砂岩天然重度23.23-25.19kN/m3。

表1-2岩石设计参数表

中风化砂岩

25

抗压强度

MPa

锚固体与砂岩粘结强度

1000

2.00

5

锚杆与砂浆粘结强度

砂浆标准抗压强度10%

6

地基系数（K）

MN/m3

150

7

岩石侧应力容许值[б]

3000

8

0.40

1.8危害人数与可能经济损失

危害人数为1010人，可能直接经济损失约1050万元。

2.治理工程总体设计

2.1等级划分、工况及安全系数

表2-1给出一般滑坡防治工程的分级方案，具体如下：

级别

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

危害对象

县级和县级以上城市

主要集镇。

或大型工矿企业、重要桥梁、国道专项设施

一般集镇。

县级或中型工矿企业，省道及一般专项设施

受灾程度

危害人数/人

>

1000~500

<

500

直接经济损失/万元

潜在经济损失/万元

10000

10000~5000

5000

施工难度

复杂

一般

简单

工程投资/万元

表2-1一般滑坡防治工程分级

由于该工程危害人数大于1000人，直接经济损失大于1000万元，所以该滑坡为Ⅰ级防治工程。

安全系数与防治级别、工况及安全系数类型有关，取值如下表2-2：

表2-2滑坡防治工程设计安全系数推荐表

安全系数类型

工程级别与工况

Ⅰ级防治工程

Ⅱ级防治工程

Ⅲ级防治工程

设计

校核

工况Ⅰ

工况Ⅱ

工况Ⅲ

工况Ⅳ

抗滑动

1.3~

1.4

1.2~

1.3

1.10~

1.15

1.25~

1.30

1.15~

1.05~

1.10

1.20

1.02~

1.05

抗倾倒

1.7~

2.0

1.5~

1.7

1.30~

1.50

1.6~

1.9

1.4~

1.6

1.20~

1.40

1.8

1.5

抗剪断

2.2~

2.5

1.9~

2.2

1.40~

2.1~

2.4

1.8~

2.1

2.0~

2.3

注：

工况Ⅰ—自重；

工况Ⅱ—自重+地下水；

工况Ⅲ—自重+暴雨+地下水；

工况Ⅳ—自重+地震+地下水。

为简化问题，三种工况下的安全系数按表2-3取得：

表2-3防治工程等级及安全系数说明表

工程等级

Ⅰ级

Ⅱ级

Ⅲ级

1.35

1.25

该工程安全系数类型为抗滑动安全系数，考虑到抗震设防烈度为7度，则各工况下安全系数取值如下：

工况Ⅰ：

自重，安全系数取1.35；

工况Ⅱ：

自重+暴雨，安全系数取1.25；

工况Ⅲ：

自重+地震，安全系数取1.15；

2.2设计依据规范及相关教材及参考书

《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218-2006）；

《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）；

《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；

《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）；

《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006）；

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；

《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；

《岩土支挡与锚固工程》（教材）。

2.3设计标准

（1）锚索的设计应充分研究该工程的安全性、经济性和施工可行性，与其他支挡结构作比较，选择最适宜的方案。

（2）该工程滑床滑体均无有机质土、淤泥质土等会使锚固体腐蚀破坏的土质出现，无液限wL＞50%的高塑性土层，也无相对密实度Dr＜0.3的松散地层，故可以设置永久性锚杆（索）。

（3）该工程的使用年限大于2年，故应按永久性锚杆（索）设计。

（4）该工程所在滑坡前缘、后缘及台地之间交接部位较陡，且发育多条“V”型冲沟，又根据当地水文资料，设计暴雨强度为0.153mm/min，故应使用预应力锚索。

计算滑坡预应力锚固力前，应对未施加预应力的滑坡稳定性系数进行计算，作为设计的依据，滑坡设计荷载包括：

滑坡体自重、静水压力、渗透压力、孔隙水压力、地震力等。

（5）预应力锚索设计锚固力的确定可分为两种情况：

岩质滑坡和堆积层（包括土质）滑坡。

该地区为后一种情况，应根据相应的方法——传递系数法而非极限平衡法进行计算。

（6）锚索上覆地层厚度不应小于4m，锚索间距不宜大于4m，但也不得小于1.5m，预应力锚索一般取4m—10m。

2.4设计参数

该工程区域内土体设计参数如下：

表2-4土体设计参数表

岩石相关参数如下：

表2-5岩石设计参数表

2.5稳定性计算

2.5.1计算剖面

图2-11-1剖面分块图

图2-22-2剖面分块图

2.5.2计算模型

对滑坡推力的计算，当前国内外普遍采用的做法是利用极限平衡理论计算没米宽滑动断断面的推力，同时假设断面两侧为内力而不计算侧向摩擦力。

在计算时，应根据边坡类型和可能的破坏形式采用相应的计算方法。

如果沿着滑面上的滑体的滑动力大于滑面上的抗滑力，就会发生滑坡，这是推力的计算结果可为所需设置的支挡结构提供设计荷载。

稳定性分析和滑坡推力计算的一种比较简单而实用的方法是条分法。

在该法中，将滑裂面以上土体分成若干垂直土条，对作用在各土条上的力进行力与力矩的平衡分析。

在本设计中，所采用的是在铁路部门、工业与民用建筑部门应用广泛的传递系数法。

2.5.3计算结果

见计算书。

2.6治理工程总体布置

2.6.1锚索平面布置

剖面1锚索支挡结构分布为9排设置，锚索分布间距为3m，符合结构要求，具体布置见平面布置图

剖面2锚索支挡结构分布为9排设置，锚索分布间距为3m，符合结构要求，具体布置见平面布置图

2.6.2锚索剖面布置

在设计中应该考虑自由段伸入滑动面长度不小于1m，本工程取为1.5m,符合要求，锚索的布置在滑坡的中前缘（具体见锚索剖面布置），在此位置以前的滑坡土体在自身条件下能自稳，锚索与滑动面相交处滑动面的倾角为17.53°

，自由段取分别取16m~19m，倾角确定为25°

相邻锚索不宜等长设计，可根据岩体强度和完整性交错布置，长短差在2～5m之间。

本工程取2m。

2.7治理工程分项设计

2.7.1分项工程设计

2.7.1.1锚索拉力设计

1-1剖面工况2的第7个条块潜在滑动面的设计剩余下滑力最大，为1129.37KN，该滑块面处于潜滑动状态，需要用锚索进行支护处理。

据现场场地的要求和各条块稳定性的分析，锚索开始布置的位置位于该条块以下的条块能自身稳定，取本条块的剩余下滑力为设计下滑力。

F=1129.37KN；

加固力T=1310.05KN；

每孔锚索设计锚固力为Nt=376.46KN。

2-2剖面工况2的第6个条块潜在滑动面的设计剩余下滑力最大，为2759.71KN，该滑动面处于潜滑动状态，需要用锚索进行支护处理。

F=2769.71KN；

加固力T=3208.36KN；

每孔锚索设计锚固力为Nt=1069.45KN。

2.7.1.2锚索截面积确定

根据规范和要求，锚杆安全系数取

每股钢绞线的截面积为139mm2。

2.7.1.3锚台设计

台座：

采用C25号以上现浇钢筋混凝土结构，宜为梯形段面。

表2-8外锚墩尺寸

级/kN

底面积/m2

顶面积/m2

高/m

备注

0.8×

0.8

0.4×

0.4

加二层钢筋网ф8@50

2000

1.0×

1.0

0.5×

0.5

加三层钢筋网ф8@50

1.2×

1.2

0.6×

0.6

加四层钢筋网ф8@50

根据以上参数，选择1000KN级的外锚墩尺寸。

具体见详图。

承压板：

采用高强度钢板，承压板必须与锚杆垂直。

紧固器（锚具）：

选择OVM锚具。

表2-9OVM锚具基本参数表（mm）

OVM锚具

钢绞线直径

钢绞线根数

锚垫板

边长×

厚度×

内径

锚板

直径×

厚度

波纹管

外径×

OVM15－6、7

15.2～15.7

6根、7根

200×

180×

140

135×

60

77×

70

OVM15－12

12根

270×

250×

190

175×

97×

90

OVM15—19

19根

320×

310×

240

217×

107×

100

根据上述锚索参数，可以选择OVM15－12

2.7.1.4锚头防腐设计

岩层中锚杆的使用寿命取决于锚具及杆体的耐久性，而影响其耐久性的最直接和最主要的因素就是腐蚀，所以对锚固工程中的锚杆特别是永久性锚杆必须进行防腐设计。

2.7.1.4.1锚固体防腐设

一般腐蚀环境中的永久性锚杆，其锚固段内杆体可以采用水泥浆或水泥砂浆封闭防腐，但杆体一定要使用对中定位器使其居中，保证杆体周围水泥砂浆保护层最小保护厚度不小于20mm。

本工程为一般腐蚀环境，所以采用20mm的水泥砂浆保护。

严重腐蚀环境中的永久锚杆，其锚固段内杆体宜用纹管外套，管内孔隙用环氧树脂水泥浆或水泥砂浆充填，套管周围保护层厚度不得小于1.0CM。

临时性锚杆锚固段杆体应采用水泥浆封闭防腐，杆体周围保护层厚度不得小于1.0CM。

2.7.1.4.2自由段防腐

防腐构造必须不影响锚杆杆体的自由伸长。

本工程为永久性锚杆，自由段内杆体可采用涂润滑油或防腐漆，然后再包裹塑料布，在塑料布上再涂润滑油或防腐漆，最后装入塑料套管中，形成双层防腐。

2.7.1.4.3锚头防腐

锚头部位使地表水进入锚杆内部的最危险通道，因此，除对锚头零部件进行防腐外，还应注意封堵和隔离地表水浸入锚杆。

本工程中的承压板涂敷沥青，一次灌浆硬化后承压板下部残留空隙，要再次充填水泥浆或润滑油。

2.7.2工程量

锚索主要工程量表

工程项目

数量参数

钻孔直径（mm）

110

钻孔深度（mm）

20.5

预留外锚段长度（m）

自由段长度（m）

18

锚固段长度（m）

锚索长度（m）

21

锚索根数/束数

每束3根，1束

M35水泥砂浆（m3）

波纹管（m）

扩张环（个）

9

外居中定位片

内居中定位片

15

8号铁丝紧箍环

0.49

φ22注浆管（m）

φ18注浆管（m）

27.5

26

每束8根，1束

岩土工程设计课程设计计算书

1.稳定性计算书

1.1滑坡推力

根据所给剖面图，以及所给的三种工况，分别计算出两个剖面的共六中情况，本次计算将剖面分成12个条块，采用传递系数法计算。

传递系数法又称不平衡推力法，该方法是我国铁路与工民建等部门在进行边坡稳定验算中经常使用的方法，计算不繁杂，具有方便适用的优点。

计算结果如下附表1-1至附表1-6所示：

该滑坡的滑坡推力采用传递系数法求得，计算式采用下列式子：

工况1:

自然状况

工况2；

自然+暴雨（剖面1和剖面2中的第一块与第二块之间的高分别为4.6m和6.5m）

工况3:

自然+地震

式中，，——第n块、第n-1块滑体的剩余下滑力；

——传递系数；

——滑坡推力安全系数；

——第n块滑体沿滑动面、垂直滑动面的分力；

——第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角标准值；

——第n块滑体沿滑动面土的粘聚力标准值；

——第n块滑体沿滑动面的长度。

附表1-11-1’剖面工况Ⅰ计算表

安全系数K

条块号

条块面积

容重γ

L滑面

αi

ci

φi

极限平衡下滑力

设计剩余下滑力

m2

KN/m3

m

°

KN/m2

KN

8.35

6.59

56.88

0.0

22.7

28.45

6.44

43.34

150.0

279.9

56.92

7.59

31.84

413.5

613.2

71.56

25.13

661.1

863.2

83.43

7.66

15.12

628.5

773.2

92.43

8.04

14.68

568.6

724.4

92.18

7.89

14.02

501.2

649.7

109.49

10.6

10.55

219.7

353.0

45.38

5.03

8.38

129.4

173.4

10

25.98

3.45

7.93

31.9

55.7

11

24.78

4.76

7.18

12

18.45

7.15

3.92

-219.3

-210.9

附表1-21-1’剖面工况Ⅱ计算表

6.77

41.74

315.66

432.14

651.83

801.97

954.47

1106.42

978.30

1087.11

1004.09

1121.21

1017.71

1129.37

835.24

935.48