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1、交通运输学院课程设计目录一、边坡防护与加固的意义与目的1二、边坡稳定性概述11.路基边坡损坏形式及特点11.1 路基边坡破坏21.2路基边坡坍塌.22 边坡稳定性22.1边坡稳定性22.2 内力变化32.3影响边坡稳定性的因素33.边坡稳定性分析常用方法43.1 边坡的稳定性分析目的43.2 边坡稳定性的分析方法44 稳定边坡的措施54.1坡比与台高54.2防护与加固6三、路基边坡的防护与加固71.边坡防护与加固的基本要求72.坡面防护83.冲刷防护94. 挡土墙115. 边坡防水116. 锚杆加固12四、边坡防护整治工程实例分析131 .工程概况132 .边坡工程143.边坡稳定性分析评价1
2、44.加固方案与措施16五、结论20六、参考文献20边坡防护与加固原理及技术分析一、边坡防护与加固的意义与目的随着人口的增长和土地资源的开发，边坡问题己变成同地震和火山相并列的全球性三大地质灾害(源)之一。近年来，随着人类工程活动规模的不断扩大和场区工程地质条件的限制，因边坡失稳引起的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害给人们的生命和财产带来了巨大损失，边坡的稳定性问题日益突出。它涉及高层建筑基坑边坡、公路边坡、铁道边坡、水电工程边坡、矿山开采工程边坡。在工程施工过程中，边坡稳定与加固一直是影响工程质量与进度的关键因素，我国在边坡稳定性分析与评价、滑坡的预测预报以及边坡的工程治理技术等方面都取得很大的
3、进展，边坡工程理论研究作为解决工程问题的基础，我们应该给以极大的重视。保证边坡的安全，才能保证建筑工程的安全，所以，边坡加固意义重大。据报道，我国的滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害，正随着资源的开发而加剧，我国每年由此造成的损失近300亿元，对国民经济造成了不可估量的损失。近十年来，全国400多个市、县受到严重侵害，有近万人死亡，一半以上的地质灾害是人为因素造成的。我国社会主义经济建设的大规模发展，边坡研究、治理的作用与地位日益显得重要。在水电站工程、铁道工程、公路工程筹建设中，经常需要开挖边坡。边坡的稳定性分析与边坡治理常常是工程成败的关键技术，也是确保工程安全和降低建设费用的重要环节。二、边坡
4、稳定性概述1.路基边坡损坏形式及特点 1.1 路基边坡破坏 主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷，使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟，冲沟不断发展最终导致边坡破坏，进一步造成路面塌陷，直接影响了行车的安全。沿河路堤及修筑在河滩上滞洪区内的路堤，还要受到洪水的威胁，这种威胁表现为直接冲毁路堤坡脚，导致边坡破坏。边坡破坏还与路基填料的性质，路基高度，路基压实度有关。 一般来说，砂性土路基边坡较粘性土边坡易于遭受冲刷而破坏；较高的路基边坡比较低的路基边坡更容易遭受坡面流水冲刷；压实度较好的边坡比压实度差的边坡更耐冲刷。冲刷破坏一般发生在较缓的土质边坡
5、上，如砂型土边坡，亚粘性土边坡，黄土边坡等。 在日常大气降水和风化作用下，沿坡面径流方向形成许多水冲沟，如平常不注意养护或养护不到位，日积月累，逐年扩大。加上冬季积雪，造成坡脚湿软，路基强度降低，上部土体失去支撑，最终发生破坏。同时，高速公路行驶的汽车溅起的雨雪水，也会冲刷坡脚。因此，对土质路基来说，边坡坡脚是边坡的最薄弱环节，应加强养护。 1.2 路基边坡坍塌 一般分为三类；滑动型、落石型、流动型坍塌。这三类情况可单独存在，也可同时在一种情况中出现。 滑动型坍塌，在路基挖方段，尤其在深挖石质地段，由于岩层在外力的作用下剪断，沿层间软石发生顺层滑动，造成坍塌。施工爆破开挖破坏了原来岩体的稳定性
6、，当基岩上有岩屑层、岩堆等松散堆积物时，堆积物也易沿岩层的层理面、节理面或断面层发生坍塌。 落石型坍塌，一般指较陡的岩石边坡，易产生落石的岩石必然是节理、层里、断层影响下裂隙发育，被大小不一的裂面分割成软弱的短块。裂隙张开的程度，肉眼看不出来，在平常的养护中，也很难发现。由于渗水，反复冻融，造成长时间的微小移动，裂缝逐渐扩大。在夏季，雨水会经常充满裂缝，产生侧向静水压力作用。最终造成坍塌。一般裂隙发育岩体、硬岩下卧软弱层，更易发生落石现象，此类破坏形式，对行车安全构成很大威胁，必须严格控制。在日常养护中，应加强巡视，尽早发现，提前处置。 流动型坍塌，为砂、岩屑、页岩风化土等松散沉积土，由于大雨
7、冲刷，产生流动，造成坍塌。下雨造成的坍塌，多为这类坍塌，在日常养护中很容易发现，应及时处置。由上分析，在边坡防护设计中，既要做好坡面防护设计、排水防水设计、控制好水的问题，又要根据地质条件、岩体性质、岩层状况，边坡高度，做好边坡坡面设计。2 边坡稳定性2.1边坡稳定性 边坡稳定性是指在各类工程结构实体中，边坡受到对工程可靠度，安全度以及经济效益能产生的影响因素下，其稳定性发生的相应变化。工程结构实体由于表面倾斜，在自身重量及其它外力共同作用下，整个尸体结构都有从上向下滑动的趋势，如果实体结构体内部某一表面的滑动力超过结构实体抵抗滑动的能力，就会发生滑坡。12.2 内力变化 边坡在形成的过程中，
8、其内部原有的应力状态发生了变化，引起了应力集中和应力重分布等。为适应这种应力状态的变化，边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏，这是推动边坡演变的内在原因；各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化，这些条件是推动边坡演变的外部因素。2.3影响边坡稳定性的因素 日常生活中，边坡随处可见，在道路桥梁工程、矿山建设工程、 建筑工程、水利工程等众多工程领域中，均存在大量的边坡，其稳定性将对工程都有重大的影响。在三大自然灾害中，滑坡灾害同样严重地危及到国家财产和人们生命的安全，所以对工程实体的边坡进行稳定性分析研究是十分重要的。通过对边坡稳定性进行分析评价，总结变边坡稳定性的影
9、响因素，合理安排预防措施，将会大大避免滑坡等自然灾害造成的损失。下面是对影响因素的简要总结：（1）地质条件：岩土体的工程地质性质，地质构造。坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主；软弱岩石边坡失稳以应力控制型失稳为主。对其它因素给定的边坡，岩土体的工程地质性质越优良，边坡的稳定性越高。（2）水文地质条件；水文地质条件包括地下水的赋存、补给、径流和排泄条件。地下水的富集程度与气候条件、水文地质条件有关。由于岩土体的力学性质受水的影响很大，地下水富集程度的提高一方面增大坡体下滑力，另一方面降低软弱夹层和结构面的抗剪程度，引起孔隙水压力上升，降低滑动面上的有效正应力，导致滑动面的抗滑力减小。因
10、此，地下水富集程度的改变相应地引起边坡稳定性发生改变。（3）地貌因素；边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响是显而易见的，不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力，并引起张裂缝；在坡脚产生的强烈的剪应力，会形成剪切破坏带，这些作用极大地降低了边坡的稳定性。边坡面与地质结构面的不利组合还会导致边坡结构面控制型失稳。（4）气候因素；大气降雨是地下水的主要补给源。气候类型不同，大气降雨量也不同。由于不同地区的大气降雨量不同，即使其他条件相同，边坡的稳定性也不同。暴雨或长期降雨以及融雪过后，会出现边坡失稳增多的现象，这说明大气降雨等对边坡的稳定性有很大的影响。边坡稳定性会随着温差变化、 降雨雪及
11、冻融等因素的强度的变化而变化。季节变化导致的强降雨雪、冰冻将会影起水位的上升，将会产生边坡不稳定的趋势大气降雨、融雪的增加提高了地下水的补给量，一方面降低岩体的强度，增大孔隙水的压力，使边坡滑动面的抗滑能力降低；另一方面增大边坡的下滑力，两者结合起来极大地降低了边坡的稳弱，从而导致裂隙增加，扩大，影响边定性。（5）风化作用；风化作用使岩土的抗剪强度减弱，裂隙增加、扩大，影响边坡的形状和坡度，透水性增加，使地面水易于侵入，改变地下水的动态；沿裂隙风化时，可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌、堆积、滑移等。（6）人类的工程活动因素：削坡，不当的削坡往往使坡脚结构面或软弱夹层的覆盖层变薄或切穿，减小坡体滑动面
12、抗滑力，而边坡下滑力却没有相应减小，这样使边坡的稳定性降低。当结构面或软弱夹层的覆盖层被切穿时，结构面与边坡面构成不利组合，导致边坡产生结构面控制型失稳。坡顶加载：对边坡稳定性产生的不利影响表现在两方面：一是在增加坡体下滑力的同时，没有成比例地增加滑动面的抗滑力；二是加大了坡顶张应力和坡脚剪应力的集中程度，使边坡岩土体破坏，强度降低，因而引起边坡稳定性降低。当坡顶加载物为松散物时，情况就更为严重，因为松散加载物能减少大气降雨的地表径流，增加大气降雨的入渗量，也会降低边坡的稳定性。地下开挖：地下开挖引起的地表移动和边坡失稳具有先沉陷、后开裂、再滑动的活动规律。地下开挖首先引起边坡地表运动，当地表
13、移动到一定程度时，在边坡坡顶附近拉裂，并出现拉裂缝，坡脚附近出现剪切破坏带。当边坡岩土体破坏较严重时，拉裂缝与剪切破坏带贯通或近乎贯通，边坡滑动面的抗滑力急剧下降，边坡的稳定性显著降低，甚至失稳。3.边坡稳定性分析常用方法3.1 边坡的稳定性分析目的（1）验算所拟定的边坡是否安全、合理、经济，边坡过陡可能发生坍塌，过缓则使土方工程量加大，不经济。（2）根据给定的边坡高度、土的性质等已知条件设计出合理的边坡断面。（3）对自然边坡进行稳定性分析和安全评价。33.2 边坡稳定性的分析方法 大致可以分为俩类：定性分析方法和定量分析方法。1（1）定性分析方法：定性分析方法是一种定性的分析方法。通过工程地
14、质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳机制进行分析，评价出所检测边坡稳定性现状及其可能的发展趋势等。自然历史分析法是通过对所检测区域的自然历史状况结合现在的破坏迹象做出综合评价和预测，从而得出边坡稳定性的总和评价。工程类比法是通过结合自身工程结构实体的现状以及地质环境等，和与此具有同等或相似的地质环境的结构实体进行对比归类，而得出的边坡稳定性综合评价。由此方法得到的稳定性分析结果具有较大的工程可实践性，是现在利用的比较广泛的边坡稳定性分析方法。 （2）定量分析法 极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以及边
15、坡上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。其基本原理是：设边坡的稳定安全系数为F，则当边坡土体的抗剪参数(摩擦因素ta n和粘结力C ) 降低 F倍后，边坡内某一最危险滑面上的滑体将濒于失稳的极限平衡状态。在极限平衡分析中需要假定滑裂面，如果滑裂面为任意形状，则为了确定沿滑裂面的应力分布，需要将滑动土体分成若干垂直土条，通过分析作用于土条上的力来建立平衡方程，此及条分法。数值分析法是利用计算方法求出边坡的应力分布和变形情况研究岩体中应力和应变的变化过程，求得各点上的局部稳定系数，由此判断边坡的稳定性。 （3）有限单元法：有限单元法是目前应用最广泛的数值分析方法。该方法最早应用在边坡岩石土体的稳定性分析中。也是目前最广泛使用的一种数值分析方法。有限单元法的基本思想是将一个连续体离散化，变换成有限数量的有限大的单元集合，这些单元之间只通过结点来连接和制约，用变换后的结构系统代替实际的系统采用标准的结构分析来进行处理。有限单元法(FEM)的缺点是不能很好地求解大变形和位移不连续等问题，对于无限域、应力集中问题等的求解不甚理想。（4）边界单元法：边界单元法(BEM)是70年代发展起来的一种数值方法，其只需对研究区的边界进行离散化，具有输入数据少的特点。计算精度较高，在处理无限域方
