苏ICP备112451047180号-6
山水黔城高层四区26栋边坡稳定性分析和支护设计
摘 要
由于抗滑桩具有适应性强、特别适用于滑面较深的大型滑坡、对滑坡稳定性和地质环境干扰小、可多桩同时施工、工期较短、抗滑能力强等多方面的突出优点成为滑坡地质灾害治理中一种主要的方法。
本文根据山水黔城高层四区26栋边坡工程地质条件、结构特征及开挖方式，计算了场地各典型断面的稳定性，对边坡的整体稳定进行了分析与评价。在此基础上，结合边坡岩土组成特性及滑面特征，确定采用抗滑桩方案对开挖边坡进行支挡。根据最危险断面的数据，选定桩长及截面参数，计算了抗滑桩沿桩长的内力分布，并按桩身最大内力进行了配筋。最后建立了边坡开挖及支护的有限元分析模型，运用ADINA软件对抗滑桩支护进行了模拟，计算结果显示支护后边坡开挖面最大位移比没有支护时减小约40%，说明抗滑桩支护效果非常明显。
关键词：边坡稳定性；抗滑桩；支护；ADINA
Stability Analysis and Design Support of Slope of the 26th Building in the 4th Zone of Shan Shui Qian Cheng
Abstract
As the anti-slide pile has strong adaptability, especially to some big slope with deep sliding surface, less interference to slope stability and geological environments, constructed at the same time, needing short construction time and strong resistant sliding ability, it has become one of main methods to control geological disasters.
According to the engineering geological conditions, structure feature and excavation method of the slope of the 26th building in the 4th zone of Shan Shui Qian Cheng, the stability of several typical profiles is calculated, then a comprehensive analysis and evaluation is done. On this basis, combined with the component property of soil and rock as well as the feature of slip surface, a program called as anti-slide piles is determined to support and prevent the sliding body. According to the data of the most dangerous section, the parameters of pile length and cross section are selected, then the distribution of internal force along the length is calculated and with the maximum value the pile body is reinforced. Finally, a model with FEM is set up to simulate the excavation and support of slope, then ADINA software is used to analyze the problem. The results show that the maximum displacement of excavated surfaces decreases about 40% after supporting than before, which indicates the supporting effect of anti-slide piles is very obvious.
Keywords: the stability of slope, anti-slide piles; support of slope; ADINA
摘 要
由于抗滑桩具有适应性强、特别适用于滑面较深的大型滑坡、对滑坡稳定性和地质环境干扰小、可多桩同时施工、工期较短、抗滑能力强等多方面的突出优点成为滑坡地质灾害治理中一种主要的方法。
本文根据山水黔城高层四区26栋边坡工程地质条件、结构特征及开挖方式，计算了场地各典型断面的稳定性，对边坡的整体稳定进行了分析与评价。在此基础上，结合边坡岩土组成特性及滑面特征，确定采用抗滑桩方案对开挖边坡进行支挡。根据最危险断面的数据，选定桩长及截面参数，计算了抗滑桩沿桩长的内力分布，并按桩身最大内力进行了配筋。最后建立了边坡开挖及支护的有限元分析模型，运用ADINA软件对抗滑桩支护进行了模拟，计算结果显示支护后边坡开挖面最大位移比没有支护时减小约40%，说明抗滑桩支护效果非常明显。
关键词：边坡稳定性；抗滑桩；支护；ADINA
Stability Analysis and Design Support of Slope of the 26th Building in the 4th Zone of Shan Shui Qian Cheng
Abstract
As the anti-slide pile has strong adaptability, especially to some big slope with deep sliding surface, less interference to slope stability and geological environments, constructed at the same time, needing short construction time and strong resistant sliding ability, it has become one of main methods to control geological disasters.
According to the engineering geological conditions, structure feature and excavation method of the slope of the 26th building in the 4th zone of Shan Shui Qian Cheng, the stability of several typical profiles is calculated, then a comprehensive analysis and evaluation is done. On this basis, combined with the component property of soil and rock as well as the feature of slip surface, a program called as anti-slide piles is determined to support and prevent the sliding body. According to the data of the most dangerous section, the parameters of pile length and cross section are selected, then the distribution of internal force along the length is calculated and with the maximum value the pile body is reinforced. Finally, a model with FEM is set up to simulate the excavation and support of slope, then ADINA software is used to analyze the problem. The results show that the maximum displacement of excavated surfaces decreases about 40% after supporting than before, which indicates the supporting effect of anti-slide piles is very obvious.
Keywords: the stability of slope, anti-slide piles; support of slope; ADINA
目 录
摘 要 III
Abstract IV
第一章 工程概况 1
第二章 场区工程地质条件 2
2.1 自然地理 2
2.1.1山脉、山系 2
2.1.2地形、地貌 2
2.1.3气候 2
2.2场地工程地质条件 2
2.2.1场地地形、地貌 2
2.2.2不良地质现象 2
2.2.3地层、地质构造 3
2.2.4边坡岩土体、结构面类型 3
2.2.5场地水文地质条件 4
第三章 边坡开挖及参数 5
3.1边坡岩石物理力学指标 5
3.2岩土物理力学参数的确定 5
3.3边坡强风化泥岩岩体内摩擦角折减系数 5
3.4边坡稳定安全系数 6
3.5边坡参数 6
3.6建筑物荷载 6
3.7设计依据 6
第四章 边坡稳定性分析 7
4.1岩质边坡的破环形式 7
4.2滑动面的确定 8
4.3边坡稳定性验算 8
4.4边坡设计分析 14
第五章 边坡设计与支护 15
5.1抗滑桩的优点及适用性 15
5.2抗滑桩设计要求 15
5.3设计假定及其步骤 16
5.4剩余下滑力 18
5.5抗滑桩参数的选定 18
5.6抗滑桩的计算 19
5.7桩的结构设计 25
5.7.1受拉钢筋计算 26
5.7.2箍筋计算 27
第六章 边坡支护有限元分析 29
6.1几何模型 29
6.2网络模型 29
6.3结果分析 30
6.3.1位移比较 30
6.3.2应力比较 32
6.3.3应变比较 35
第七章 结论与建议 36
参考文献 37
附 录 39
第一章 工程概况
山水黔城位于贵阳市南明区四方河路1号，，距贵阳市中心6公里，地处南明河上游，自然环境得天独厚，是一座在自然山水环抱中的现代化高尚住宅社区。山水黔城占地面积1500，其中森林占地面积约600余亩，总建筑面积93万平方米，其中住宅83万平方米，公建、商业10万平方米。总户数9000户，总居住人口2-3万人。山水黔城容积率1.26，绿化率达到45%，背靠麒麟山，坐拥原生态龙、凤两山，环抱南明河水。
贵阳市南明区地处云贵高原东北部，东望长沙，南接南宁，北靠重庆，西连昆明，是贵州省会贵阳市的中心城区之一，省委办公所在地，全省、全市的政治、经济、文化、科技和教育中心，全省首批建设的经济十强县，全省、全市重要的交通枢纽、通信枢纽和旅游胜地。全区总面积209.34平方公里，辖4个乡和15个街道办事处，常住人口约75万人。
山水黔城交通便利，紧邻沙冲路、四方河路、黄河路、香江路等多条贵阳市主要交通干道，其中沙冲路、四方河路、黄河路均为双向六车道，40米宽路面，交通顺畅。另有珠江路、黔江路（30米宽路面），直达市中心区域，9路、11路、13路、21路、41路、42路、50路、57路、204路、242路等十余条公交巴士途经山水黔城。
场地位于山水黔城高层四区西北角。边坡为人工开挖组成的岩质边坡，按边坡位置分为上、下两段。上段（26栋拟建物北西侧）边坡：高30.0m，平均高28.0m；边坡宽约60.0m;下段（26栋拟建物南北侧）边坡：高8.0m，边坡宽约50.0m。岩层产状为：坡顶和坡脚及深部为顺坡向，倾角82°~86°。；浅部与坡向相反，倾角41°~48°（为岩层倒转所致），边坡中、下段为高层四区26栋场地；前缘为高层四区地库场地。
结论与建议
在滑坡治理工程中，抗滑桩作为一种支挡抗滑结构物而广泛应用于滑坡及边坡的稳定性治理中，本文从地质资料出发，计算了各个典型断面的稳定性，采用合适的方法对最危险断面进行支护设计，并用有限元方法验证了支护效果。具体可以得出以下结论：
（1）边坡由强风化和中风化泥岩组成，由于边坡存在明显的分界面，因此分界面为边坡最容易发生滑动的滑动面。
（2）根据岩质边坡稳定系数计算公式，计算了各个典型断面的安全系数，通过比较得出最危险断面为3-3′断面，因此选择3-3′断面进行支护设计。
（3）通过分析3-3′断面剩余下滑力，同时由于该边坡陡高，下部岩体较好，因此选用钢筋混凝土抗滑桩方案对不稳定边坡进行支挡。根据该断面剩余下滑力大的特点和边坡高度，采用桩的参数为：间距6m，截面2m×3m，桩长14m，其中锚固段长6m。通过设计计算，受拉钢筋选用20
25和10
36，箍筋选用选用Φ12@18，根据构造要求，架立钢筋用Φ20。
（4）通过有限元分析，采用抗滑桩支护后，边坡开挖面最大位移减小了近40%，说明支护取得了很好的效果。
（5）由于该边坡上部岩体破碎严重，可以采用土坡的稳定性分析方法进行计算；同时由于抗滑桩锚固段岩层为中风化泥岩，属于较软岩，应该进行抗滑桩的地基承载力验算。
参考文献
[1] 陈希哲. 土力学与地基基础[M] .北京: 清华大学出版社, 2000.
[2] 赵明阶, 何光春, 王多根. 边坡工程处治技术[M]. (第一版). 北京: 人民交通出版社, 2003.
[3] 郑恒祥, 袁志刚．滑坡分析与抗滑桩设计[M]. 北京: 人民交通出版社, 1998.
[4] 佴磊等著. 滑坡治理中的抗滑桩设计[J]. 吉林大学学报(地球科学版). 2002,32(2): 162-165.
[5] 叶涛. 抗滑桩在边坡治理中的应用[J]. 西部探矿工程. 2002,74(1): l13-116.
[6] GB50204—2002《混凝土结构工程质量验收规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
[7] GB50330—2002《建筑边坡工程技术规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
[8] 岩土工程手册编著委会.岩土工程手册[S]. 北京: 中国建筑出版社, 1994.
[9] GB50021-2001《岩土工程勘察规范》[S]. 北京: 中国建筑出版社, 1994.
[10] 卢廷浩. 土力学[M]. 河海大学出版社. 2002.
[11] GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2002.
第一章 工程概况
山水黔城位于贵阳市南明区四方河路1号，，距贵阳市中心6公里，地处南明河上游，自然环境得天独厚，是一座在自然山水环抱中的现代化高尚住宅社区。山水黔城占地面积1500，其中森林占地面积约600余亩，总建筑面积93万平方米，其中住宅83万平方米，公建、商业10万平方米。总户数9000户，总居住人口2-3万人。山水黔城容积率1.26，绿化率达到45%，背靠麒麟山，坐拥原生态龙、凤两山，环抱南明河水。
贵阳市南明区地处云贵高原东北部，东望长沙，南接南宁，北靠重庆，西连昆明，是贵州省会贵阳市的中心城区之一，省委办公所在地，全省、全市的政治、经济、文化、科技和教育中心，全省首批建设的经济十强县，全省、全市重要的交通枢纽、通信枢纽和旅游胜地。全区总面积209.34平方公里，辖4个乡和15个街道办事处，常住人口约75万人。
山水黔城交通便利，紧邻沙冲路、四方河路、黄河路、香江路等多条贵阳市主要交通干道，其中沙冲路、四方河路、黄河路均为双向六车道，40米宽路面，交通顺畅。另有珠江路、黔江路（30米宽路面），直达市中心区域，9路、11路、13路、21路、41路、42路、50路、57路、204路、242路等十余条公交巴士途经山水黔城。
场地位于山水黔城高层四区西北角。边坡为人工开挖组成的岩质边坡，按边坡位置分为上、下两段。上段（26栋拟建物北西侧）边坡：高30.0m，平均高28.0m；边坡宽约60.0m;下段（26栋拟建物南北侧）边坡：高8.0m，边坡宽约50.0m。岩层产状为：坡顶和坡脚及深部为顺坡向，倾角82°~86°。；浅部与坡向相反，倾角41°~48°（为岩层倒转所致），边坡中、下段为高层四区26栋场地；前缘为高层四区地库场地。
结论与建议
在滑坡治理工程中，抗滑桩作为一种支挡抗滑结构物而广泛应用于滑坡及边坡的稳定性治理中，本文从地质资料出发，计算了各个典型断面的稳定性，采用合适的方法对最危险断面进行支护设计，并用有限元方法验证了支护效果。具体可以得出以下结论：
（1）边坡由强风化和中风化泥岩组成，由于边坡存在明显的分界面，因此分界面为边坡最容易发生滑动的滑动面。
（2）根据岩质边坡稳定系数计算公式，计算了各个典型断面的安全系数，通过比较得出最危险断面为3-3′断面，因此选择3-3′断面进行支护设计。
（3）通过分析3-3′断面剩余下滑力，同时由于该边坡陡高，下部岩体较好，因此选用钢筋混凝土抗滑桩方案对不稳定边坡进行支挡。根据该断面剩余下滑力大的特点和边坡高度，采用桩的参数为：间距6m，截面2m×3m，桩长14m，其中锚固段长6m。通过设计计算，受拉钢筋选用20
25和1036，箍筋选用选用Φ12@18，根据构造要求，架立钢筋用Φ20。（4）通过有限元分析，采用抗滑桩支护后，边坡开挖面最大位移减小了近40%，说明支护取得了很好的效果。
（5）由于该边坡上部岩体破碎严重，可以采用土坡的稳定性分析方法进行计算；同时由于抗滑桩锚固段岩层为中风化泥岩，属于较软岩，应该进行抗滑桩的地基承载力验算。
参考文献
[1] 陈希哲. 土力学与地基基础[M] .北京: 清华大学出版社, 2000.
[2] 赵明阶, 何光春, 王多根. 边坡工程处治技术[M]. (第一版). 北京: 人民交通出版社, 2003.
[3] 郑恒祥, 袁志刚．滑坡分析与抗滑桩设计[M]. 北京: 人民交通出版社, 1998.
[4] 佴磊等著. 滑坡治理中的抗滑桩设计[J]. 吉林大学学报(地球科学版). 2002,32(2): 162-165.
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[7] GB50330—2002《建筑边坡工程技术规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
[8] 岩土工程手册编著委会.岩土工程手册[S]. 北京: 中国建筑出版社, 1994.
[9] GB50021-2001《岩土工程勘察规范》[S]. 北京: 中国建筑出版社, 1994.
[10] 卢廷浩. 土力学[M]. 河海大学出版社. 2002.
[11] GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2002.