土木工程本科畢業設計邊坡支擋結構

2021-07-12 20:37:37 字數 4081 閱讀 5146

1 總論

1.1 工程概況

該滑坡於焦柳線石門站以北k845+580至k580+800路塹地段。路線為公路線鐵路,線路經由滑坡所處山體的北面通過,縱斷面沿上行方向先是上坡,坡度大約為6‰,而後是一段平坡,然後是平緩下坡,坡度大約為2‰,線路左側為既有擋土牆。

2023年7月1日至10日石門地區連降暴雨,最大降雨量高達210mm。7月9日,線路前進方向右側山體下滑,滑坡體周界清晰完整,滑坡壁距線路中心最大距離約125公尺,錯台高2~3公尺。在k845+650至k845+720滑坡主軸部位,路塹擋土牆多處變形開裂,牆頂傾向路最大位移達600mm,牆後兩條橫向滲溝隆起開裂;右邊側溝擠壓破壞,線路隆起。

7月13日觀測到線路中心向左推移198公釐。在此段兩側雖然路線狀態尚未變化,但擋土牆明顯外移,已喪失支撐作用。

由於情況緊急,為預防滑坡繼續發展導致斷道的可能性,7月15日決定在滑坡主軸部位先設定5根抗滑樁作為抗洪搶險應急措施,樁距8公尺,樁長平均14公尺,截面2×2.5公尺。

1.地形地貌、底層構造概況

經過仔細研究分析《焦柳線大鏞段k845滑坡勘查報告》,現將滑坡的地層、地貌部分概況摘錄如下﹕該滑坡地段離焦柳線大鏞工務段管轄境內,位於湖南省石門縣東北方向9公里處。為低山丘陵地形,地表出露以第四系坡積層,殘積層,依沙土、亂石土為主,其下為白堊系地層為紫紅色,暗紫紅色泥質粉砂岩夾黃白色、灰白色砂岩、砂礫巖,組成單斜構造,地層傾角平緩10°~15°,傾向南東130°~150°。場地東西長325公尺,南北寬150公尺,地面標高60~99公尺,北高南低,地形坡度小於18°,與底層傾斜一致。

滑坡體由北向南滑動,滑坡周界清楚,成撮箕狀,屬牽引式滑坡,影響鐵路行車安全,主滑坡軸後緣形成高低不平的封閉洼池,滑坡壁錯臺高1.50~2.50公尺,其兩側錯台高0.

30~0.70公尺,北西側地表裂縫較多,寬10~15厘公尺,可見深度50~70厘公尺,連續性較好;滑坡體前緣也出現有連續性較差的小裂縫,擋牆開裂寬10~20厘公尺,滲溝水泥蓋板拱起開裂,在2k08鑽孔位置上見一條長10公尺,寬20厘公尺,高5厘公尺的滑坡埂,擋牆尚未發現裂縫痕跡。

2.滑坡的地質情況

該場地底層可分為第四系人工填築層,坡積層,殘積層,白堊系基岩。

﹙1﹚第四系人工填築層﹙qm1﹚

①填築土:黃褐色,暗紅色。有砂粘土和少量岩石碎塊,水泥灰沙組成,半乾硬~硬塑,中密,條縫築鐵路時人工堆積而成。

﹙2﹚第四系坡積層﹙qd1﹚

根據土的性質,結構分為兩層:

②砂粘土:磚紅色,黃白色,黃褐色,粘性較強,含少量砂粒,半乾硬,僅區域性分布,此外,該層頂部往往為0.50~1.40公尺厚的種植土。

③卵石土,含卵石砂粘土:以卵石土為主,磚紅色,黃白色,黃褐色,土質量於硬~硬塑,密實,區域性稍密,由卵石和粘土質組成,卵石含量一般佔40%~60%,區域性高達70%~80%,成分為石英岩、矽質巖、石英砂巖,其大小不一,磨圓度好,成渾圓狀,堅硬。粘土質充填的佔30%~60%,膠質緊密,區域性卵石較少,為含卵石砂粘土。

該層穩定,呈層狀分布,但厚度變化較大。

﹙3﹚第四系殘積層﹙qc1﹚

由白堊系地層粉砂岩、砂岩、砂礫巖風化較嚴重而成,呈土狀,區域性夾風化的殘留岩塊,呈透鏡狀,根據土的結構性質可分為兩層。

④砂粘土:淺紫紅色,紫紅色,粘性一般,含少量砂粒,一般以硬塑為主,軟塑次之,靠近滑面的為軟塑狀,該次往往夾有薄層透鏡體狀的粉、細沙土、次之粘性土、灰色、黃褐色,潮濕稍密~中密,手輕捏即散,此外,區域性夾風化嚴重殘留碎岩塊,呈透鏡體狀孤石。

⑤砂土、圓礫石、粘砂土、砂粘土:以砂土為主,淺灰色、黃褐色、灰白色、多為細砂,次稜角狀。潮濕飽和。

稍密~中密,手輕捏即散,含粘質土。粘砂土、砂粘土,軟塑為主、次為可塑。該層層位穩定,薄層狀分布,厚度變化極大,層底是滑面主要通過的位置。

﹙4﹚白堊系地層﹙k﹚

紫紅色,暗紫紅色,泥質砂岩為主,夾砂岩,砂礫層。泥質粉砂岩抗風化能力差,遇水易軟化,風吹日曬易產生列紋或開裂,屬軟質巖,強度較低。

⑥風化嚴重泥質粉砂岩:淺紫紅色,質軟。遇水易軟化,失水易開裂。

呈半岩半土狀,手可折斷,裂隙節理發育。裂隙常見黑色鐵錳質薄膜,巖蕊多呈短狀,失水易產生裂紋。該層位於風化嚴重巖帶之下,部分位於滑床位置之下。

⑧風化嚴重質粉砂岩夾砂岩或砂礫巖,暗紫紅色,粉砂質結構,塊狀構造。岩質半堅硬,巖蕊完整成柱狀,少數是短柱狀,產生裂紋。砂岩,砂礫巖,灰白色,褐紅色。

細一中粒結構,礫狀構造,灰白色、褐紅色。細~中粒結構。礫狀結構,塊狀結構,堅硬,區域性夾透鏡體狀的較軟的泥質粉砂岩,岩芯為碎塊狀,該層區域性地質為滑床位置。

3.地下水情況

該地位於山坡上,地面坡度小於19°,主軸坡軸後緣為一封角窪地高低不平。第四系軟石土,粉砂、細砂、圓礫土透水性好,為含水屬空隙潛水;白堊系及沿主要為泥質粉砂岩,微弱好水層,風化嚴重基岩相對含水較好。均為裂隙水。

地下水主要靠大氣降雨和附近水體滲透補給。勘察期間正是乾旱季節,據部分鑽孔測得靜止水位深度量2.60~5.

96公尺,標高58.14~62.31公尺水位變化幅較大,同時測得現場施工抗滑基坑水位分別為5.

20和5.90公尺,根基底層地貌特點,場地的地下水貧乏,估計日出水量小於15噸。

4.結論

﹙1﹚滑坡範圍周界清楚,呈撮箕狀牽引式滑坡。住滑坡軸後緣形成高低不平的封面洼池,裂縫較多,滑坡壁錯臺高1.50~13.

90公尺,一般為4~8公尺,主軸滑坡斷面及其兩側斷面平均厚度為7.43公尺,主要土層均取土樣,據試驗結果抗剪強度偏高,物理化學性質表1.1。

﹙3﹚滑動面:主要為砂土、圓礫土、粉砂土、區域性分化嚴重,滑動面與地形坡向傾向一致。開挖路塹,產生臨空面,破壞了土體平衡;在水的作用下,是土體抗剪強度大大降低;加上震動作用,沿軟硬接觸面滑動。

根據土質斷面可知,其滑面呈波狀,傾角5~10°,西部起伏較大,傾角15~20°與下滑坡壁﹙裂縫﹚連線傾角陡,一般為21~50°。

1.2設計原則和主要依據

1.設計原則

﹙1﹚為預防滑坡繼續發展導致斷道的可能性,7月15日決定在滑坡主軸部位先設定5根抗滑樁作為防洪搶險應急措施。由於滑坡體較厚,所以確定選用抗滑樁之當下滑土體是可行的。因各原因土樣試驗結果抗剪強度偏高,為準確的計算土體下滑推力,設計樁基尺寸大小、數量。

應在現場做剪下試驗,已取得較為符合實際的 с ,φ值。

﹙2﹚主滑坡軸後緣形成了封閉洼池,裂縫發育。即使蓄水場所,又是滲水的通道,原有排水溝以破壞,地表水徑流紊亂。為了徹底**滑坡災害。

建議在滑坡周圍界外側,封閉洼池重新修建排水溝,對已有排水溝應修復。地表裂縫應填塞夯實。

2.依據資料

﹙1﹚《焦柳線大鏞段k845滑坡勘察報告》含平縱橫斷面地質資料,平縱斷面圖。

﹙2﹚《懷化分局焦柳線北段防洪搶險會議紀要》

﹙3﹚ 土工試驗見表1.1

表1.1 焦柳線北段地質土工試驗表

2 抗滑樁設計

2.1 計算各樁的設計荷載

一滑面с ,φ值的確定

1.實驗值彙總及分析﹙見表1.1﹚

分析:該抗滑剪強度實驗值偏高

原因:﹙1﹚由於滑動帶在滑動過程中其原狀土已經遭到破壞,原狀土不易取,在採樣品時原狀土又遭到破壞,但只對抗剪強度峰值有影響,對殘餘抗剪強度無影響。

﹙2﹚含水量對土的峰值強度和殘餘強度的影響很明顯,尤其以粘性土為主要成分的滑帶土,其強度明顯隨含水量的增加而降低,本滑坡帶主要由砂粘土、粘砂土組成,故含水量對抗剪強度有較大影響,具體在實驗過程中,含水量減少,抗剪強度增大。所以使實驗值偏高。

2.經驗參考值

c=0 φ=12°~19° γ=1.9~2.0t/m2

3.綜合c、φ法計算值

﹙1﹚綜合分析滑坡體地質情況,尤其是滑面的地質情況,滑帶土主要由砂粘土粘砂土組成。都屬於軟弱土層,抗剪強度很低,尤其開挖路塹,產生臨空面,破壞了原來平衡。在水作用下,抗剪強度更低,由於滑面基本上處於同一層中,故去滑帶土的抗剪強度指標c=0情況下,利用極限平衡狀態下反覆試驗,到該斷面最後分塊剩餘下滑力趨近於零時,即可確定滑帶土的φ值。

﹙2﹚具體方法:

①選取乙個滑區段面﹙如k845+625﹚來進行手算

根據實驗,調查資料,選取整個滑動面的綜合c、ψ值,按式(2~1)依次計算各條塊的剩餘下滑力。並要求滑坡前緣出口的剩餘下滑力趨近於零。如果不為零則調整c、ψ值,重複計算,直至趨近於零時為止。

對計算結果進行分析,個斷面的綜合值符合實驗值及經驗值的範圍要求,且各斷面最後一塊的滑坡推理也符合要求,故對計算中的、值可取。=0時,取表2.2

4.決定最後所取得的、值

③列表計算如表2.1

表2.1 k845+625斷面計算表

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