边坡综合项目工程专业课程设计指导书.doc

《边坡工程》

课程设计指引书

叶四桥 编

重庆交通大学
2月

一、课程设计目
根据地质工程专业教学培养筹划规定，本课程设计目在于巩固和加深《边坡工程》课程教学所学知识，培养学生综合运用所学知识，解决实际工程问题能力，以及工程思维、规范应用、绘图、编制报告和实际操作动手能力。使学生掌握普通边坡支挡构造分析、计算、方案拟定、工程图绘制、工程量计算和施工组织设计等技能。

二、任务和规定
本本课程设计取材于巫山-巫溪公路改扩建工程，选取了一段边坡路段，为岩质深路堑边坡。为教学需要进行了恰当精简，规定学生在学完《边坡工程》课程后对该段边坡进行系统方案论证、比选和施工图设计。因学时关系，对于该边坡学生可选取单侧边坡进行设计，支挡方案选取一种做至施工图设计深度。
设计成果及提交文献：
1、最后设计报告及计算书。
2、边坡支挡设计方案平、立、剖面图。
3、排水、支挡构造设计图及必要大样图。

三、设计基本资料
1工程概况
拟建路段位于重庆市巫溪县安子平，位于既有公路左侧约38m，起止里程为K96+530～K96+690，全长160m，设计路面净宽7.50m，设计为二级公路，线路呈‘∽’，设计纵坡3.5%～4.4%，比既有公路坡度小，地面高程为753.0m～767.50m，设计起止路面高程为745.40m～752.165m，最大挖方高20.586m，最小挖方高 5.63m。
2工程地质条件
2.1地形地貌
本区属构造剥蚀中低山斜坡、陡坡地带，地势总体南高北低，地面高程为753.0m～767.50m，斜坡坡向320˚～330˚，坡度30˚～35˚，局部达40˚，斜坡顶部较缓，呈阶梯状平台，上部较缓，现被垦为旱地，区内基岩出露零星，拟建区植被发育。
2.2 地层岩性
拟建路段出露地层有第四系全新统残坡积层（Q4dl+el）及三叠系上统须家河组（T3xj）砂岩、碳质泥岩，现分述如下：
2.2.1碎石土（Q4dl+el）：黄褐色、灰褐色，松散，稍湿，重要由粉质粘土、碎石、块石不均匀混合构成，碎石含量约50%～60%，成分以砂岩为主，呈强风化状态，粒径普通2～8cm，棱角状，粉质粘土含量约40%～50%，呈可塑状，区内均有分布，层厚2.20m～5.90m。
2.2.2砂岩（T3xj）：重要由长石、石英构成，细粒构造，中厚层构造，按风化限度可分强弱风化两亚层，现分述如下：
1强风化砂岩：灰白色，节理裂隙发育，大某些原生矿物已被破坏，岩心破碎，区内仅在ZK69分布，层厚2.15m。
2弱风化砂岩：浅灰色，节理裂隙较发育，某些原生矿物已被破坏，岩心较完整，层厚1.95m。
3炭质泥岩（T3xj）：弱风化状态，灰黑色，重要由粘土矿物构成，泥质隐晶构造，薄层状构造，含碳量30%～40%，节理裂隙发育，裂面光滑平直，本次最大揭露厚度5.2m～16.40m。
2.2.3 地质构造
区内构造属朝阳--官阳背斜南翼，出露三叠系上统须家河组砂岩、炭质泥岩。区内基岩呈单斜产出，走向及倾向沿公路略有变化，产状为163°∠54°，重要发育二组节理，J1：产状354°∠76°，节理面粗糙，微张，充填泥质，间距1条/0.6m ，J2：产状为321°∠51°，节理面光滑平直，闭合，间距1条/0.8m，岩层受二组节理切割成“X”型。
2.4 水文地质条件
2.4.1地表水
经地表调查及民访，区内地表水类型为大气降水斜坡面流，雨季时斜坡面流沿坡面向低洼处排泄，受季节控制。
2.4.2地下水
区内地下水为第四系残坡积松散层孔隙水、基岩裂隙水，其补给来源重要为大气降水，受季节控制，区内属地下水补给区，本次勘察未揭露到地下水。
综上所述，场地内地表水类型为大气降水斜坡面流，地下水类型为第四系残坡积松散层孔隙水、基岩裂隙水，受季节控制，水文地质条件简朴。
3工程地质条件评价
3.1土层工程特性及岩石物理力学性质评价
拟建区上覆残坡积碎石土层厚2.2m～5.90m，无法取样做岩土测试，具备颗粒粗，孔隙率高，具压缩性、透水性好特点。下伏三叠系上统须家河组砂岩、碳质泥岩，强风化层较厚，岩层较破碎，无法采用样品测试，采用弱风化炭质泥岩做物理力学测试，测试成果为：弱风化炭质泥岩天然抗压强度12.41Mpa，饱和抗压强度8.66Mpa，软化系数0.71，属软化岩石、极软岩石。
3.2边坡稳定性评价
拟建路段属挖方段，最大挖方高20.586m，最小挖方高 5.63m。区内上覆碎石土层较厚，斜坡顶部土层较厚，向下逐渐变薄，斜坡现状处在稳定状态，拟建路段开挖到设计高程后，边坡形成上部形成2.0m～9.0m土质边坡，下部形成3～17m岩质边坡，依照公路路基设计规范JTGD30-边坡分类，该边坡属Ⅲ类边坡。边坡开挖后两侧边坡稳定性分述如下：
左侧边坡：边坡开挖后形成6～9m土质边坡，由于斜坡坡度较陡，受地表水冲刷作用斜坡土体易产生滑塌、错落现象；坡顶加载或斜坡开挖不断局部土体易产生坍塌现象。
右侧边坡：边坡开挖后形成2～5m土质边坡，斜坡坡度较缓，边坡高度小，因而公路开挖后对右侧形成土质边坡影响较小。
3.2.1岩层层面对边坡影响
拟建段基岩出露零星，公路开挖到设计标高后，下部形成3～17m岩质边坡，其中ZK68处开挖较深，受层面对两侧边坡影响现分述如下：
左侧边坡：边坡开挖后上部形成4～17m岩质边坡，坡向为334°，岩层产状163°∠54°，岩层层面与边坡呈大角度相交，形成内倾构造面，对边坡影响小。
右侧边坡：边坡开挖后上部形成2～7m岩质边坡，坡向154°，岩层产状163°∠54°，岩层层面与坡向呈小角度相交，形成顺向坡，边坡坡面形成外倾构造面，岩层较破碎，质软，开挖或受激烈震动时易沿层面产生顺层滑塌现象。
3.2.2构造面对边坡影响
左侧边坡：受节理J1 、J2切割影响，J1 、J2与斜坡呈小角度斜交，形成外倾构造面，边坡开挖后易沿交棱线产生楔形体破坏，但J1 、J2交棱线倾角不不大于开挖倾角，对边坡影响小。
右侧边坡：边坡开挖后，节理J1 、J2与边坡呈大角度相交，节理对右侧边坡影响小。
综上所述，拟建段右边坡受层面影响形成顺向坡，边坡开挖后易产生顺层滑塌现象，为不稳定边坡，建议进行支挡办法，左侧边坡受节理切割影响易形成楔形体破坏。
（坡面、节理面、岩层面空间关系祥见赤平面投影图）

3.2.3 路堑边坡建议支护方式
拟建路段为挖方段，边坡开挖后，依照两侧边坡稳定性分析，现对两侧边坡支护方式建议如下：左侧边坡上部形成土质边坡较高，开挖后易失稳，建议采用坡率法放坡，坡率选用1：1.5，并进行锚杆支护办法；下部形成岩质边坡较高，受节理裂隙切割易形成楔形体破坏，建议进行分级放坡解决，建议8m一级，边坡坡率选用1：0.8(沿J2放坡)，并进行混泥土护坡办法。
右侧边坡上部土体高度小，对边坡影响小，建议坡率法放坡，坡率选用1：1.5；下部形成岩质边坡受层面影响，易产生顺层滑塌现象，为不稳定边坡，建议进行1：0.7（沿层面放坡）坡率法放坡。各岩土设计参数建议值参见表1。
表1 边坡支挡设计参数建议值
岩石
名称
地基
容许
承载
力
MPa
岩石物理力学指标
岩体物理力学指标
重度
KN/m3
抗压强度
抗拉强度
MPa
重度
KN/m3
抗拉
强度
MPa
弹性
模量
MPa
泊桑比γ
基底摩擦系数
（µ）
天然
MPa
饱和
MPa
强风化砂岩
0.70
/
/
/
/
/
/
/
/
0.4
弱风化砂岩
2.00
25.47
24.8
20.60
1.22
20.37
1.09
/
/
0.6
强风化碳质泥岩
0.5

0.3
弱风化碳质泥岩
1.5
24.75
5.98
3.79

19.80
/
/
/
0.4
4结论及建议
4.1本次勘察工作办法及工作量均满足规范规定，报告可供设计使用。
4.2通过工程地质测绘及钻探揭露，未发现断层、滑坡等不良地质现象，场地较稳定。
4.3场地地震基本烈度VI，工程地质、水文地质条件简朴。
4.4挖方段开挖时应控制放炮装药量，禁止放大炮，建议采用人工开挖办法施工。
4.5堑坡顶界一定范畴内应设立截水沟，防止地表水渗入冲刷地表土体使土层失稳。
4.6挖方段开挖时宜采用自上而下施工办法，并即时作好边坡防护。

5 地质勘察平面图、剖面图及钻孔柱状图
基本图件缩略版见附图，设计计算此外提供电子版拷贝。

四、设计根据及关于参照资料
1.《重庆市地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-）；
2.《建筑地基基本设计规范》（GB 50007-）；
3.《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-）；
4.《室外排水设计技术规范》（GB 50108-）；
5.《砌体构造设计规范》（GB 50003-）；
6.《混凝土构造设计规范》（GB 50010-）；
7.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-）；
8.《公路路基设计规范》（JTG D30—）；
9. 有关教材、专著及手册。

五、设计程序及提示

1 结合地质资料及基本图件，进行边坡地质条件及形成机理分析。
重要对边坡工程地质条件，边坡稳定性影响因素，形成机理，失稳也许模式等进行进一步系统分析，以理解重要考虑因素，为稳定性分析和支挡方案做充分准备。
2 进行边坡稳定性计算及评价。
对于不同岩土介质、不同工程地质条件边坡选取不同稳定性分析办法有针对性稳定性分析，分析过程中应注意计算参数选取，和根据工程实际条件进行不同工况下稳定性分析与计算，并对计算成果进行稳定性评价，以拟定该边坡与否需要治理。
3 选取支挡构造位置，计算支挡构造设计荷载，拟定2-3个比选方案。
根据稳定性分析和工程地质条件选取恰当支挡位置，计算支挡位置荷载，作为支挡构造计算输入条件。
4 挑选一种方案进行构造设计计算、出图，做至施工图深度，并配恰当图中阐明。
根据荷载条件及选取构造型式进行构造计算，涉及构造内力、截面设计、配筋计算、锚固工程设计计算等，根据计算成果进行工程图绘制。
5 记录重要工程量。
重要涉及钢筋、混凝土、圬工、填挖方、排水等数量记录。
6完毕设计阐明及计算书。
计算书作为设计阐明附件浮现，建议提纲和目录如下：

设计阐明参照目录
1、前言
1.1工程地理位置、行政区划、坐标、交通条件
1.2设计根据
2、工程概况
2.1自然、地质环境条件
2.2边坡稳定性验证及结论
３、治理工程设计
3.1设计根据及原则
3.2支挡工程设计工况及参数拟定
3.3支挡工程详细方案设计及计算
3.4支挡工程方案比选
3.5支挡方案分项设计
4、施工组织设计
5.1施工条件
5.2料场选取与开采
5.3施工交通运送
5.4施工工序
5.5施工总进度
5、工程量登记表
6、施工总阐明

计算书参照目录
1 工程概况
2 计算根据
3 滑坡稳定性分析及推力计算
3.1 计算参数
3.2 计算工况
3.3 计算剖面
3.4 计算办法
3.5 计算成果
3.6 稳定性评价
4 抗滑构造计算
5 工程量计算
附图1：

附图2：

附图3：

附图4：

附图5：

附图6：