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1、第三讲边坡工程防治综述,边坡防护技术讲义,3.1概述,处治对象,经稳定性分析后，不稳定或有潜在失稳可能的边坡。对于此类边坡，当其破坏会造成较大损失时，需采取防治措施来改善边坡的稳定性。边坡防治时，需综合考虑边坡岩土体的工程性质、环境因素、地质条件、植被完整性、地表水、地下水等因素，进行综合治理。,3.2边坡防治设计的基本原则,边坡防治的目的即为使边坡及其支护结构在规定的时间内，规定的条件下，保持自身的稳定。边坡防治要求边坡满足安全性、适用性和耐久性的要求。具体就是边坡防护设计时，要求满足：1)承载能力极限状态，主要是满足边坡及其结构的安全性 2)正常使用极限状态，主要是满足边坡及其结构的适用性
2、和耐久性。,边坡工程极限状态设计原则,3.2边坡防治设计的基本原则,一.承载能力极限状态 对应于支护结构达到承载力破坏、锚固系统失效或坡体失稳。表示为：二.正常使用极限状态 对应于支护结构和边坡的变形达到结构本身或邻近建筑物的正常使用，或者影响到结构耐久度。表示为：,边坡工程极限状态设计原则,3.2边坡防治设计的基本原则,一.边坡稳定性分析中涉及的主要荷载 边坡岩土体自重；边坡上各种建筑物及其他产生的附加荷载(超载)；地下水产生的静水压力、渗透压力的荷载；地震荷载等。二.荷载效应的组合 边坡工程设计时，应按照最不利原则进行组合而成荷载效应。一般包括：荷载效应的基本组合、标准组合、准永久组合等。
3、,边坡设计中的荷载效应原则,3.2边坡防治设计的基本原则,三.边坡稳定性分析中的采用荷载组合 1.正常使用极限状态的标准组合 按地基承载力确定支护结构的基础底面积和埋深时。简单说，就是进行地基基础设计时荷载效应组合采用正常使用极限状态的标准组合，相应的抗力采用地基承载力特征值。2.承载能力极限状态的基本组合 确定锚杆、支护结构立柱、挡板、挡墙等的截面尺寸、内力及配筋时。简单说，就是进行结构构件设计时荷载效应组合采用承载能力极限状态的基本组合。,边坡设计中的荷载效应原则,3.2边坡防治设计的基本原则,3.承载能力极限状态的基本组合，但荷载分项系数均取1.0 边坡及支护结构的稳定性验算和锚杆锚固体
4、与地层的锚固长度计算时；计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定性及滑坡推力时。简单说，就是进行边坡受力及稳定性验算时荷载效应组合采用承载能力极限状态的基本组合，但其荷载分项系数均取1.0。这是由于岩土类的特殊性，难以准确确定支护结构受力，此时计算往往采用引入安全系数的方式进行稳定性分析，因此各荷载分项系数取1.0。,边坡设计中的荷载效应原则,3.2边坡防治设计的基本原则,4.正常使用极限状态的准永久组合 计算锚杆变形和支护结构水平位移和垂直位移时。简单说，就是进行边坡变形验算时荷载效应组合采用正常使用极限状态的准永久组合。5.抗震设计的地震作用效应组合 地震作用下结构构件的地震作用效应和其他荷载效应
5、的基本组合。简单说，就是进行抗震验算时荷载效应组合采用抗震规范规定的地震作用效应组合。此时对应的截面验算表达式为：,边坡设计中的荷载效应原则,3.2边坡防治设计的基本原则,6.临时性边坡的荷载组合 对于设计年限在2年以内的边坡设计计算。简单说，就是进行基坑支护设计时荷载效应组合采用建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-99)的相应的荷载组合。7.正常使用极限状态的标准组合，并考虑长期作用影响 在进行构件抗裂设计时荷载效应组合采用正常使用极限状态的标准组合，同时考虑长期作用影响。,边坡设计中的荷载效应原则,3.2边坡防治设计的基本原则,一.边坡工程的设计内容 边坡工程的设计包括边坡稳定性分析；支
6、护结构的选型、计算和构造设计；并对施工、监测及质量验收提出要求。二.边坡工程的计算原则 因此边坡工程设计时，应进行下列计算：1.边坡稳定性分析。包括支护前及支护后的稳定性分析。2.支护结构的强度验算。包括立柱、面板挡墙及其基础的抗压、抗弯、抗剪、局压、锚杆抗拉承载力计算等。,边坡工程设计的计算原则,3.2边坡防治设计的基本原则,3.锚杆锚固段的抗拔承载力计算及立柱和挡墙基础的地基承载力验算。4.支护结构的整体和局部稳定性验算。5.必要时需要进行变形验算。,边坡工程设计的计算原则,3.2边坡防治设计的基本原则,随着科学技术的发展以及试验设备和技术的进步而逐渐采用的设计原则，亦称信息反馈法。这是由
7、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，加上边坡支护的设计理论(安全系数)和设计方法(诸多假定)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校核、补充和完善。即为信息反馈法。这种方法是较为科学的动态设计方法。,边坡工程设计的信息化原则,3.2边坡防治设计的基本原则,边坡支护设计时，应根据边坡的具体情况，结合主体工程，综合考虑边坡多个因素，采取综合措施。在保证边坡自身稳定的前提下，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。,边坡工程设计中的综合防治原则,边坡工程设计中的环境保护
8、原则,包括稳定边坡的坡面防护，支护后边坡的坡面防护，需要兼顾安全、美观、防水土流失、防风化等功能。,边坡之所以会发生失稳破坏，是由于势能产生的下滑趋势力大于坡体土（岩）自身强度产生的阻止坡体下滑的下滑抵抗力。因此可以采取一些措施，以减小下滑趋势力或增大下滑抵抗力，改善边坡的受力环境，从而使边坡重新达到应力平衡状态。这些采取的能够改善边坡受力环境的措施就是边坡防护技术，亦称边坡处治技术。因此，边坡防护工程按作用可分为减滑工程和抗滑工程两种。,边坡防护原理及分类,一.边坡防护的原理,3.3边坡防治常用措施,因此，边坡防护工程按作用可分为减滑工程和抗滑工程两种。1.减滑工程：减滑工程的目的在于不改变
9、滑坡的地形、土质、地下水等的状态，即通过改变滑坡体自然条件，减小下滑力，从而使滑坡运动得以停止或缓和。即为：不设置支护结构，仅对边坡自身采取措施来使边坡稳定的方法。减滑工程主要有排除地表水工程(水沟、防渗工程)、排除地下水工程、截断地下水工程、刷方减重、注浆加固、焙烧加固等工程措施。,边坡防护原理及分类,二.边坡防护按作用原理分类,3.3边坡防治常用措施,2.抗滑工程：抗滑工程则在于利用抗滑构筑物来支挡滑坡体运动的一部分或全部，使其附近及该地区的设施及人民生命财产等免受危害。即为：设置支护结构(抗滑构筑物)，并利用支护结构抵抗剩余下滑力，从而使边坡稳定的方法 抗滑工程主要有抗滑挡土墙、抗滑桩、
10、岩土锚固、格构加固、加筋边坡等工程措施。,3.3边坡防治常用措施,边坡防护原理及分类,根据前述边坡支护的原理和分类，边坡防护可采用：1.减滑工程(不设置支护结构)：具体方法为：1)改变边坡形态；如坡率法，刷方减重法等。2)加强边坡排水；如坡面截、排水法，坡内截、排水法等。3)改变边坡岩土性质；如注浆加固法，焙烧加固法，电化学加固法等。,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,一.边坡防护的方法,2.抗滑工程(设置支护结构)：具体方法为：1)设置支挡结构；如设置抗滑桩结构；设置挡土墙结构，含重力式、悬臂式、扶壁式、加筋土类、锚定板类挡土墙等。2)设置加固结构；如设置锚杆结构；锚索结构；土
11、钉墙结构；格构式加固结构等。3)设置复合结构；如设置桩+锚索的桩锚结构；桩+挡土墙的桩墙结构；以及下部桩墙结构，上部格构加固或锚杆结构等。,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,形态,排水,支挡,加固,滑动区搬出物质抗滑区增加物质减缓斜坡坡度,地表排水渗水材料坑道排水种植植物,挡土墙、桩、墩、支撑、扶壁、固定网,锚索土钉锚杆注浆种植植物,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,3.3边坡
12、防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,边坡防护的方法有很多，需要综合考虑对边坡的稳定性有影响的因素及对边坡的要求等，采取最合适的方法，从而即保证边坡的安全，也满足经济适用的原则。具体是根据边坡的高度、场地地质条件、边坡环境、边坡的安全等级等因素，来选定支护方法。选择支护方法时参见P149页表4-1。,二.边坡防护方法的适用范围,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,3.3边坡防治常用措施,边坡防护方法及适用范围,表4-1 边坡支挡结构常用形式,1.削坡减载（刷方减重）,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,方法：(1)外围截水沟(2)内部排水沟(3)坡面夯实防渗(4)盲沟(5)
13、排水沟,2.防渗排水,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,焙烧法加固化学灌浆,3.土质改良,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,挡土墙,抗滑桩,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,4.支挡结构,常用于浅层边坡的防治：挡土墙框架梁（格构）、钢筋混凝土连续梁抗滑桩,抗滑桩,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,常用于深层边坡的防治：抗滑排桩锚索、框架梁体系,门型钢架桩,排架抗滑桩,预应力锚索,5.加固结构,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,六棱砖植草防护,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,坡脚锚索桩、坡上
14、锚索地梁加固,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,6.复合结构,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,6.复合结构,坡面植草绿化罩面（喷砼、圬工、挂网）坡面植草绿化铺设土工合成材料,7.坡面防护,3.3边坡防治常用措施,常见的边坡防护方法,分析地质资料,确定支护方案,边坡稳定分析,支护结构计算,边坡防护设计步骤,出图、施工,监测,3.4边坡防治设计程序,边坡工程处治就是根据地质勘察资料，对边坡的稳定性进行计算分析，判断其稳定性，并对不稳定的边坡进行支护结构设计。因此，边坡工程支护设计首先就必须充分收集和了解有关边坡的资料，并对资料进行分析，以充分熟悉和了解整个边坡。需要了解和分析
15、的边坡的资料一般有以下内容：1.地质测绘资料 主要反映边坡的地形、地貌特征以及结构面的产状和性质等。包括边坡的坡角、坡高、坡顶、坡底等。,3.4边坡防治设计程序,分析地质资料,2.地质勘察报告 是边坡稳定性分析的主要资料。包括边坡的地层结构，各地层的产状、构造、岩层的完整性及破碎程度、风化程度等，以及可能的滑动面（破裂面）的位置、形态等。3.水文条件 应该掌握边坡地段处地表水及地下水的情况以及设计标准年限内的最大降雨量等。4.地震资料 当边坡所在地的地震设防烈度达到6度及6度以上时，应计算地震的影响。,3.4边坡防治设计程序,分析地质资料,5.土质试验报告 对地质勘察取的土进行试验，得到各层土
16、的类别及各层土的物理、力学性质。其中稳定性所必须的三个土参数为：边坡土的重度、抗剪强度指标 c(粘聚力)和(内摩擦角)。6.边坡的相关资料 边坡的使用功能以及边坡的环境资料。包括边坡的超载(边坡为公路波工程)、边坡周围环境等内容。,3.4边坡防治设计程序,分析地质资料,边坡稳定性分析就是对由势能产生的下滑推力与坡体自身强度产生的阻止坡体下滑的阻滑力进行比较。工程中采用边坡稳定安全系数K(或FS)来衡量。见表2.1所示。K(或FS)由公式 计算。式中R为坡体岩土提供的广义抗滑力(剪应力、抗滑力、抗滑力矩等)；式中S为坡体岩土的广义下滑力(剪应力、下滑力、滑动力矩等)。,3.4边坡防治设计程序,边
17、坡稳定性分析,2.1概述,上式中安全系数K取自P14的表2-1建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)。,表2.1建筑波安全系数规定值,计算方法,安全系数K,边坡安全等级,边坡稳定性分析,目前边坡稳定性分析常用的方法有传统的极限平衡理论和数值分析计算方法。边坡稳定性分析的详细内容见第二章。,应该根据边坡的地层的工程性质、水文地质条件、荷载特性、使用要求、原材料供应、施工技术条件等因素，来确定边坡的支护方案。如参照P149P150的表4-1选择支护方案。方案确定的原则是：使用上安全可靠、施工技术上简便可行、经济上合理。一般需要作几个不同方案的比较，从中得到较为适宜而又合理的设计方案与施工
18、方案。,3.4边坡防治设计程序,确定边坡支护方案,边坡支护设计，就是考虑如何“减小下滑推力(刷方减重、排水)增大阻滑力(支护、注浆、排水)”，以及增大或减小多少的问题。具体需要作的设计计算工作主要有：1.整体稳定性分析：将加固措施作用于不稳定边坡，与边坡一起重新进行稳定性分析(支护结构提供额外的阻滑力)，以保证支护结构可以提供足够的阻滑力，从而保证边坡的安全。据此确定加固结构的最小尺寸及埋深。,3.4边坡防治设计程序,支护结构设计计算,2.局部稳定性分析：将稳定性分析中得到的不稳定边坡的剩余下滑推力作用于支护结构上，验算支护结构的稳定性(如挡土墙抗滑移、抗倾覆)。3.支护结构作用效应：计算支护结构的作用效应，并按照验算内容计算出各种作用效应组合。4.支护结构截面设计：根据支护结构的作用效应组合，进行截面尺寸和配筋设计，以满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。,3.4边坡防治设计程序,支护结构设计计算,将前面的计算结果，用图纸及文件的形式表达出来，包括支护结构的布置、支护结构详图等。即绘制支护结构施工图。同时，根据设计文件及边坡实际，还需制定施工方案和监测方案。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。,3.4边坡防治设计程序,设计文件及监测,3.4边坡防治设计程序,设计实例,3.4边坡防治设计程序,设计实例,3.4边坡防治设计程序,设计实例,
