工学某滑坡计算及治理方案选择实例.docx

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工学某滑坡计算及治理方案选择实例

4、某机关滑坡

4.1滑坡工程地质分析

4.1.1滑坡几何形态特征

该滑坡主滑方向20°左右，滑坡体长50m左右，宽83m左右，在平面上呈“似半圆形”。

斜坡地形坡度为33°～39°，为一凹形坡，坡高25-30m，该滑坡前缘由于修筑铁路、公路开挖坡脚形成近直立陡壁，高5-12m左右，后缘为机关职工住宅楼2#、5#、6#楼等，坡顶加载，坡脚卸载，破坏了原有斜坡的应力平衡状态，再加上坡面排水不畅，形成了该滑坡的不稳定状态。

4.1.2滑坡软弱结构面特征

该斜坡为一顺向坡，地层产状35°∠50°，而地形坡度为33°～39°，坡向40°，按地层倾角与坡角的相对关系来说属较稳定斜坡，但上部地层为坡残积层（粉质粘土混碎石层，厚0.3～4.6m）,较松散，易渗水，而下部地层为强～中等风化片麻岩，当地表水（生活污水、大气降水）下渗后，在松散的坡残积层与下部强风化片麻岩接触带附近易形成软弱结构面，可使上层土体沿此软弱面而滑动，在强风化片麻岩的节理裂隙密集带处，当遇水后其抗剪强度显著降低，构成软弱面。

该滑坡滑动面主要为坡残积层与强风化片麻岩接触面（土石分界面），埋深2.30～8.20m，平均5.08m，由于强风化片麻岩中局部软弱结构面向滑坡前缘临空方向缓慢剪切变形，再加上水对软弱结构面的润滑作用，应力释放后形成贯通的滑动面。

对Q1浅井施工中，当自粉质粘土进入强风化片麻岩时，可见沿接触带有少量地下水浸出，该地下水主要是2#楼和公共厕所的生活污水自地表下渗而形成。

4.1.3坡体岩土体结构类型

由坡体前沿陡壁和钻探岩芯揭露，坡体上覆地层为第四系坡残积粉质粘土混碎石，碎石含量35～40%，径一般2～10cm，棱角状，稳定性较差，在干燥状态下力学强度较高，在水的软化作用下，容易崩解和溃散；中部为强风化片麻岩，质软，风化裂隙发育，裂隙被粉质粘土充填，形成小块岩块，中上部岩土体为散体状结构类型，根据坡脚取样试验成果，强风化片麻岩风干容重为2.26g/cm3，单轴抗压强度的风干抗压强度为3.4MPa（垂直），饱和抗压强度为2.1MPa（垂直），软化系数为0.62，C=0.47MPa，相关系数r=0.999，φ=45º24′（风干垂直）；下部中等风化片麻岩，节理发育，结构面间距25～30cm，整体强度低，结构体呈层块状，为层状结构类型。

中等风化片麻岩风干容重为2.56g/cm3，单轴抗压强度的风干抗压强度为13.2MPa（轴向），饱和抗压强度为8.9MPa（轴向），软化系数为0.67。

整体强度较高，岩体基本稳定。

4.1.4滑坡地表变形迹象

该滑坡地表变形迹象主要表现为滑体后缘的地表拉张裂缝、挡墙裂缝及建筑物墙体变形等（见照片6-7）。

据访问，这些裂缝始于1995年8月17日的那场暴雨，2002年雨季裂缝有进一步发展的趋势，现将主要裂缝表述如下：

照片6位于机关5#楼北西侧楼梯上的（L2）地裂缝

L1：

见于2#和5#楼之间楼梯前缘，方向95°，裂缝长度5.0m，裂缝口宽6cm，一般3cm，可见深度30cm，呈“折线型”，裂面倾角79°。

L2：

见于2#楼北东侧围墙下，裂缝沿楼梯延伸，方向85°，长19.6m，裂缝口宽最宽8cm，一般为2cm，可见深度一般为20cm，呈直线型，在西端楼梯段呈“羽”字型分布，裂面倾角69°，两侧变形幅度（相对下沉量）3cm；

L3：

见于5#楼两侧墙上，楼房走向133°，裂缝方向55°，裂缝长度5.20m，裂缝口最宽5cm，一般3cm左右，可见深度5cm，大致呈台阶状，从第一层楼两间房子

照片7位于机关6#北侧过道上的（L4）地裂缝

墙脚向墙顶对角发育；

L4：

见于6#楼北侧拐角处，沿挡墙发育，方向为96°转122°，裂缝长度14.5m，裂缝口宽最宽10cm，一般2cm，可见深度一般15cm，呈不规则“之”字型，两侧变形幅度（相对位移量）2cm；

L5：

见于6#楼前坪上，方向130°，裂缝长15.0m，裂缝口最宽达7cm，一般3cm，可见深度20cm，近直线型，裂面倾角为75°。

滑坡体上部建筑除5#楼卧室及厨房墙壁上见裂缝外，未见其它变形迹象。

4.1.5滑坡变形破坏边界

该滑坡变形破坏边界的确定：

后缘以变形挡墙、变形建筑物为边界，侧缘东部按地裂缝L5发育端点及原斜坡挂网喷锚边缘点为边界；西部以厕所墙基垂直裂缝的发育方向为边界，前缘以斜坡中上部剪切口为滑坡边界，该滑坡在平面上呈“似半圆形”，滑体面积约2200m2。

4.1.6滑坡变形深度及其模式

滑坡变形深度综合地形、岩土体特征，钻探、槽探、浅井及物探资料等确定。

该滑坡前缘有一个约5～12m左右的陡壁，自西向东逐渐增高，陡壁岩性中下部为强风化片麻岩，上部为粉质粘土，滑动面即为该两套地层分界面，滑动面埋深2.30～8.20m，平均5.08m，经实地调查，未见岩石崩落现象，后缘多处见拉张裂缝，滑坡体方量约11200m3，按滑坡体体积来分，为一中型堆积层滑坡。

滑坡主滑方向20°左右。

其变形破坏模式为：

蠕动—拉裂—逐步解体。

4.1.7影响滑坡稳定性的因素分析

①人类工程活动：

坡顶盖房（2#、5#、6#住宅楼）加载，坡脚修路切割，破坏了斜坡原有应力平衡状态，有利于滑坡的形成。

②岩性：

该滑坡岩土体上部为松散的坡残积层（粉质粘土混碎石层），下部为强—中等风化片麻岩，节理裂隙发育，上部松散层易渗水，当水下渗后，在松散层与强风化片麻岩接触带附近及强风化片麻岩中节理裂隙密集带处形成软弱结构面，易诱发滑坡的发生。

③水的作用：

实际上，很多滑坡都是因为水的作用而形成，该滑坡水的作用主要表现为：

A、水的软化作用，水沿松散层下渗在坡残积层与强风化片麻岩接触带（土石分界面）附近及强风化片麻岩中节理裂隙密集带处形成软弱结构面，进而形成滑动面；在施工T2浅井时，其上部就可见厕所使用的排污水浸入地下并沿松散层渗出井内的现象。

B、动水压力，通过水点调查发现，在滑坡区西侧陡坡坡脚及防空洞中各见一处下降泉，两下降泉呈线状分布，间距90m左右，水位标高分别为97.25m和96.05m，在ZK8号孔中揭露的地下水水位标高为91.35，地下水在斜坡岩土体中渗流时由于水力梯度的作用，对斜坡产生动水压力，其方向与渗流方向一致，指向临空面，对斜坡稳定是不利的。

4.2滑坡稳定性评价

4.2.1滑坡稳定性计算

①计算断面

选取与主滑方向一致的工程地质剖面10-10′和11-11′为计算断面，计算滑坡的稳定系数和剩余下滑力，依据计算结果对滑体的稳定性作定量评价。

②计算参数

天然重度：

依潜在滑移体物质组成，选取滑体与各土层室内土工试验成果的算术平均值参与计算。

γ=18.7KN/m3。

抗剪强度：

依潜在滑移带的形成与否、贯通程度，选取潜在滑移带发育与组成的土层室内土工试验成果峰值的小值参与计算。

Cf=13.9kPa，φf=5.5°。

③附加力

滑床在地下水位以上，滑体内的裂隙不充水，前缘亦无地下水排出，因此不计水压力；滑体上分布有两幢职工住宅楼，附加荷载分别为300KPa和400KPa；XX县为6度烈度地震设防区，故不考虑地震力。

④计算公式的选用

机关滑坡潜在滑移面纵向上呈折线型，依滑移面形态，选取折线形滑移面公式进行稳定性计算：

Fs=

式中：

Fs—稳定系数;

Qi—第i块段所受的重力（kN/m）;

Ri—作用于第i块段的抗滑力（kN/m）；

Ni—第i块面滑动面的法向分力（kN/m）；

Φi—第i块段土的内摩擦角（º）；

Ci—第i块段土的内聚力（kPa）;

Li—第i块段滑动面长度（m）；

θi·θi+1—第i、i+1块段滑动面倾角（º）

Ti—作用于第i块段滑动面上的滑动分力（kN/m）；

j—第i块段剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数（j=i）；

Pi=Pi-1·ψj+Fst·Ti-Ri

式中：

Pi、Pi-1—分别为第i块，第i+1块滑体的剩余下滑力（kN/m）；

Fst—滑坡推力计算安全系数，计算时取Fst=1.15。

⑤计算结果

计算结果见插表4-1。

4.2.2滑坡稳定性评价

据稳定性计算结果：

该滑坡稳定系数Fs最小1.00，最大1.04，剩余下滑力P最小79.56KN/m，最大143.46KN/m。

表明滑坡处于极限平衡状态。

4.2.3滑坡稳定发展趋势分析

该滑坡尚未发生整体滑动，滑体上出现有不稳定迹象，主要是地裂缝及房屋变形开裂。

表明当前处于极限平衡—蠕动变形阶段，若断续发展，则有可能产生整体下滑，若遇地表水大量渗入，其当前稳定性将被破坏，极可能导致滑坡失稳。

机关滑坡稳定性计算结果表

插表：

4-1

计算断

面编号

计算参数

块段

编号

滑动面形态

稳定

系数

Fs

剩余

下滑力P（KN/m）

γ

（kN/m3）

Cf

（kPa）

φf

（°）

Cγ

（kPa）

φγ

（°）

α

（°）

L

（m）

10-10’

18.7

13.9

5.5

11.2

3.7

⑴

63

14.3

1.00

186.45

⑵

15

18.5

217.8

⑶

21

14.4

259.66

⑷

7.5

8.6

143.46

11-11’

18.7

13.9

5.5

11.2

3.7

⑴

47

8.5

1.04

433.46

⑵

14.5

16.2

468.9

⑶

-3

15.8

79.56

6.5.2机关滑坡治理方案选择

方案1：

预应力锚索工程治理方案

主要工程布置是在滑坡体的中下部采用预应力锚索框架梁形式进行处治。

该方案在工程完工的初期，能够起到较好的稳固坡体的作用，但由于该滑坡体上存在一定厚度的松散层—第四系人工堆积层（Qml），时间较长后，预应力可能因松散土体的微变形而丧失，达不到永久根治滑坡的作用。

显然存在工程安全问题，该方案不予采用。

方案2：

普通砂浆锚杆框架梁工程治理方案

主要工程布置是在滑坡体中部（8-8ˊ与9-9ˊ工程地质剖面之间）布设间距为3m×3m的200kN抗拔力的普通砂浆锚杆，孔径110mm，孔内灌注M20水泥砂浆，杆体采用长11m的2Φ32钢筋。

各锚杆间使用C25钢筋混凝土地梁（规格为30cm×50cm）连系，坡面植草面积约2500m2，并布设相应的截排水措施。

该方案的工程量统计详见插表6-6，工程费用概算见插表6-7。

机关滑坡治理工程方案2工程量统计表

插表：

6-6

序号

工程项目及主要材料

单位

工程量

备注

1

锚杆框架梁

M20砂浆锚杆

杆体（1Φ32钢筋）

t

37.330

锚杆采用11.0m长的2Φ32钢筋作为杆体，共296棵框架梁规格30cm×50cm

注浆

m3

76.23

钻孔总进尺

m

2929.00

钢筋砼框架梁

C25砼

m3

144.30

Ⅰ级钢筋

t

2.720

Ⅱ级钢筋

t

14.750

挖方

m3

86.58

2

截水沟

M7.5浆砌石

m3

76.00

挖方

m3

112.00

3

坡面植草绿化

m2

2500.00

4

弃土外运

m3

198.58

机关滑坡治理工程方案2工程费用概算表

插表：

6-7

序号

工程项目及主要材料

单位

工程量

单价

综合单价

小计（元）

一

建筑安装工程费

元

701835

1

锚杆框架梁及锚垫板

M20砂浆锚杆

杆体（1Φ32）

t

37.330

元/t

4200.0

156786

注浆

m3

76.23

元/m3

280.0

21344

钻孔总进尺

m3

2929.00

元/m3

125.0

366125

钢筋砼框架梁

C25砼

m3

144.30

元/m3

300.0

43290

Ⅰ级钢筋

t

2.720

元/t

3800.0

10336

Ⅱ级钢筋

t

14.750

元/t

4200.0

61950

挖方

m3

86.58

元/m3

30.0

2597

2

截水沟

M7.5浆砌石

m3

76.00

元/m3

185.0

14060

挖方

m3

112.00

元/m3

30.0

3360

3

坡面植草绿化

m2

2500.00

元/m2

8.0

20000

4

弃土外运

m3

198.58

元/m3

10.0

1986

二

建筑工程其它费用

元

108784

5

建筑单位管理费

元

3.50%

701835

24564

6

勘察费

元

7.00%

701835

49128

7

设计费

元

2.50%

701835

17546

8

工程监理费

元

2.50%

701835

17546

三

预备费

元

35092

11

施工预留费

元

5.00%

701835

35092

四

税费

元

31471

12

工程税费

元

3.41%

845711

31471

总造价

元

877182

方案3：

抗滑桩工程治理方案

即在滑坡体中部根据锚固地层物理力学性质及滑坡剩余下滑力，布置一排桩心距为6m，桩型为B（13m，1.5m×2.0m）、C（14m，1.5m×2.0m）两种的抗滑桩，共计13棵，能够有效稳固滑坡体；为防止地表水渗入滑床，在裂隙发育处布设7个灌浆孔，孔深5m，孔径130mm，灌注水泥浆，在滑坡周界根据已有建筑物和地形布置一条截水天沟，并在坡体凹处布置一条排水沟防止生活污水直接排在滑坡体上，工程布置详见图HKS02-06。

该方案的工程量统计详见插表6-8，工程费用概算见插表6-9。

机关滑坡治理工程方案3工程量统计表

插表：

6-8

序号

工程项目及主要材料

单位

工程量

备注

1

抗滑桩

桩身

C25砼

m3

519

抗滑桩共13棵，C型桩9棵，桩截面1.5m×2.0m，桩长13.0m，D型桩4棵，桩截面1.5m×2.0m，桩长14.0m。

Ⅱ级钢筋

t

25.920

护壁、锁口

C25砼

m3

289

钢筋

t

8.29

挖方

m3

808

2

灌浆孔

总进尺（φ130mm）

m3

30.00

共计6个孔，孔深5.0m。

灌浆量

m3

147.26

3

截水沟

M7.5浆砌石

m3

92.67

共189m长。

挖方

m3

136.57

4

弃土外运

m3

944.57

机关滑坡治理工程方案3工程费用概算表

插表：

6-9

序号

工程项目及主要材料

单位

工程量

单价

综合单价

小计（元）

一

建筑安装工程费

元

553320

1

抗滑桩

桩身

C25砼

m3

　519

元/m3

290.0

150510

Ⅱ级钢筋

t

25.920

元/t

4200.0

108864

护壁、锁口

C25砼

m3

289

元/m3

410.0

118490

钢筋

t

8.29

元/t

4200.0

34818

挖方

m3

808

元/m3

90.0

72720

2

灌浆孔

总进尺（φ130）

m

30.00

元/m

150.0

4500

灌浆量

m3

147.26

元/m3

280.0

41233

3

截水沟

M7.5浆砌石

m3

92.67

元/m3

185.0

17144

挖方

m3

136.57

元/m3

30.0

4097

4

弃土外运

m3

944.57

元/m3

10.0

9446

二

建筑工程其它费用

元

85764

5

建筑单位管理费

元

3.50%

553320

19366

6

勘察费

元

7.00%

553320

38732

7

设计费

元

2.50%

553320

13833

8

工程监理费

元

2.50%

553320

13833

三

预备费

元

27666

9

施工预留费

元

5.00%

553320

27666

四

税费

元

22736

10

工程税费

元

3.41%

666750

22736

总造价

元

689486

结合上述情况，2、3方案均有可行性，需进行进一步的综合比选（见插表6-14）。