摘 要

本设计题目为西冲沟边坡治理工程设计。西冲沟边坡位于湖北省团风县，总体走向呈南北向，山坡呈上陡下缓形态，地面坡度约20-25度。

本设计主要研究边坡在天然和天然 暴雨两种工况下的滑坡稳定性。根据西冲沟边坡稳定性评价结果，在天然状态下，虽然西冲沟边坡整体处于基本稳定状态，但安全储备较低；在天然状态下，考虑五十年一遇暴雨时，整体处于极限稳定状态。因此，西冲沟边坡必须进行治理。根据西冲沟边坡的具体特征，该滑坡的治理采用抗滑桩，在桩上布置重力式挡墙，并布置地表排水系统。

研究结果表明，根据西冲沟边坡的具体特点，采用抗滑桩、抗滑挡墙、地表排水系统对西冲沟边坡进行综合治理。该治理方案在经济上合理、工程技术上可行，并具有良好的社会和经济效益。

关键词：西冲沟边坡；抗滑桩；治理工程；设计

Abstract

The topic for the design is the Xichonggou landslide prevention design .The Xichonggou landslide locate at the Tuanfeng county in Hubei province .The general trend is to the south and north,the slope is in a steep downward slope and the ground slope is about 20-25 degrees.

This design mainly studies the landslide stability under two conditions of natural and natural rainstorm.According to the evaluation results of the Xichongou landslide stability ,the whole Xichonggou landslide is basically stable in the natural state,but the safety reserve is a little low.In the natural state, the whole Xichonggou landslide is in a state of ultimate stability in the case of a rainstorm in 50 years. Therefore, the Xichonggou landslide must be carried out.According to the specific characteristics of the Xichonggou landslide,the landslide is treated with anti-slide pile and the gravity retaining wall,which is arranged on the pile.In addition,the surface drainage system is arranged.

The findings indicated that, according to the specific characteristics of landslides, we can use the anti-slide pile, the anti-slippery retaining wall, the surface drainage system to carry on the comprehensive program of treating the Xichonggou landslide.

The comprehensive management project is technically feasible and economically reaso—nally,with better social and economic benefits.

Key Word:Xichonggou landslide；anti-slide pile；control works；design

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 西冲沟边坡概况 2

2.1 西冲沟边坡基本特征 2

2.2 自然条件及区域地质条件 3

2.2.1 自然条件 3

2.2.2 区域地层及岩性 3

2.2.3 区域地质构造 3

2.2.4 不良地质现象 3

2.2.5 地震 4

2.3 不稳定斜坡工程地质特征 4

2.3.1 地形地貌 4

2.3.2不稳定斜坡地层岩性分布 4

2.3.3 地质构造 4

2.3.4 水文地质特征 5

2.3.5 不稳定斜坡体现状特征 5

2.3.6 不稳定斜坡的危害 6

2.3.7 不稳定斜坡工程安全等级 6

2.4 边坡形成机理分析 6

第3章 西冲沟边坡稳定性计算与评价 7

3.1 西冲沟边坡稳定性计算剖面选择 7

3.2 西冲沟边坡稳定性计算工况的确定 8

3.3 西冲沟边坡稳定性分析方法 8

3.4 西冲沟边坡稳定性计算参数的确定 9

3.5 西冲沟边坡稳定性极限平衡法的计算与评价 9

第4章 西冲沟边坡治理工程设计 15

4.1 西冲沟边坡治理工程设计依据 15

4.2 西冲沟边坡治理工程设计标准 15

4.3 西冲沟边坡治理工程设计原则 15

4.4 西冲沟边坡治理方案比选 16

第5章 西冲沟边坡抗滑桩工程设计 17

5.1 西冲沟边坡推力计算 17

5.2 抗滑桩设计 19

5.2.1 抗滑桩的布设 19

5.2.2 桩型选择 20

5.2.3 抗滑桩类型判别 20

5.2.4 外力计算 21

5.2.5 受荷段桩身内力计算 22

5.2.6 锚固段桩侧应力和桩身内力计算 22

5.2.7抗滑桩的结构设计 24

第6章 抗滑挡墙设计 27

6.1 挡土墙类型选择 27

6.2 挡土墙断面选择 27

6.3 挡土墙计算 27

6.3.1 主动土压力计算 27

6.3.2 重力式挡墙的抗滑移稳定性验算 28

6.3.3 重力式挡土墙的抗倾覆稳定性验算 28

6.4 挡墙结构设计 29

6.5 挡墙施工设计 29

6.5.1 挡墙基坑开挖 29

6.5.2 泄水孔及伸缩缝 29

6.5.3 主体工程施工 29

第7章 地表排水工程设计 30

7.1 设计标准 30

7.2 设计原则 30

7.3 排水沟断面形状选择 30

7.4 水力分析计算 31

7.5 排水沟结构设计 31

7.6 排水工程施工设计 31

第8章 结论 33

参考文献 34

致谢 35

第1章 绪论

这次毕业设计是我在大学进行的的最后一次系统全面的设计，在这个边坡治理工程设计的过程中，我把大学四年所学习的材料力学、岩石力学、土力学与基础工程、结构力学、 Autocad软件、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、施工组织原理、工程地质等相关专业课程运用到设计中去，加以巩固，以求掌握所学的知识。通过这次毕业设计，综合性地运用大学这四年内所学的相关知识去对具体的边坡工程实例进行分析与解决。在作毕业设计的过程中，我将所学的知识进行复习、整理和运用，这既是一种实践，也是一种提升。在作完毕业设计后，我的动手实践能力、动笔能力和具体问题分析能力得到锻炼，增强了自己的核心竞争力，建立了信心。初步掌握边坡治理工程设计工作的流程和方法，可以受到土木工程师的基本训练，从而具备独立完成边坡治理工程设计的全过程，而且在分析、设计、计算、绘图、编写设计文件等方面得到较全面的锻炼和提高，特别是在使用电脑办公软件提高设计效率和质量方面的训练。此外毕业设计还能培养我们实事求是、谦虚谨慎、刻苦钻研、勇于创新的科研态度和大胆假设、小心验证的科学精神。这次设计也可以看作是走向工作岗位前的一次很好的适应性训练，以使我们进入工作岗位后，可以较快的适应工作。

通过此次毕业设计，我填补了大学时代的许多空白，学习到很多课堂里所没有的东西。由于毕业设计所涉及的东西都是具体工程实例，与课堂上的理论知识相辅相成，加深了对理论知识的理解与印象。除此以外，通过对边坡治理工程中地质剖面图、配筋图、挡墙及排水沟结构图的绘制，我使用CAD绘制建筑工程图纸的能力得到了很大提升。我不仅提高了自己的绘图熟练度，而且对如何规范美观地绘制工程图纸有了进一步的认识，包括各种线条的宽度、边框的选择、字体和数字的大小。这些东西不通过亲身的实践是无法体会的。在设计期间，我查阅了大量外文资料及相关规范，分类整理并学习了很多边坡治理的相关知识，同时积极与老师同学交流，提升了个人交际能力和团队协作能力，为以后的学习工作打下了良好的基础。

通过综合分析边坡所处地理环境，对边坡形成机理进行分析。利用区域自然环境及水文地质情况，采用极限平衡法对边坡稳定性进行计算与评价。然后利用传递系数法对边坡推力进行计算。算出所需物理量后，对抗滑桩的桩位、桩距及桩型进行选择。再计算出抗滑桩的内力，并进行配筋。最后完成挡墙与地表排水的设计。

本次毕业设计中需要重点解决的问题主要是：边坡稳定性计算与评价、抗滑桩设计、挡墙设计、地表排水系统设计。

第2章 西冲沟边坡概况

2.1 西冲沟边坡基本特征

大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡位于团风县贾庙乡西冲村西侧山体，总体走向呈南北向，山坡呈上陡下缓形态，地面坡度约20-25度。该不稳定斜坡体平面上呈扇形分布，其分布标高约345m～430m。不稳定斜坡两侧以地表小型冲沟为界。不稳定斜坡体后缘（西侧）为花岗片麻岩山体陡崖，不稳定斜坡体前缘为西冲村山沟。不稳定斜坡体全长约180m，宽约230m，不稳定斜坡体厚度7.8-12.7m，平均厚度9.5m，体积约为39.33万立方米。该边坡属中厚中型不稳定斜坡，成份主要为含碎石粉质粘土，土石比6：4。工程地质剖面形态为折线型。其工程地质平面示意图见图2.1所示。

图2.1 不稳定斜坡工程地质平面示意图

不稳定斜坡不仅威胁到公路行车安全，而且斜坡体前缘西冲村居民的生命财产安全也得不到保障。若不稳定斜坡失稳必将造成严重的经济损失和社会影响。

2.2 自然条件及区域地质条件

2.2.1 自然条件

大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡位于团风县贾庙乡西冲村。该区域地处武英高速、大广高速及S206省道之间，位置优越，交通便利。

2.2.2 区域地层及岩性

不稳定斜坡区地貌单元属剥蚀低山丘陵区，区内最低点海拔 155m，最高点海拔 805m，相对高差约650m。

线路区域地层结构较复杂，上覆地层为人工堆积填土层（Q^ml）、冲洪积（Q₄^{al pl}）淤泥质粘性土，中部分布残坡积（Q₃^{el dl}）粘性土层，下伏基岩为元古界（Pt）风化花岗片麻岩。

根据场区岩土体的物理力学性质和结构特征，将场地土从上至下划分为3个工程地质岩组。

（1）松散软弱高压缩性的素填土及软塑粘性土工程地质岩组

包括表层素填土、耕植土、淤泥质土。本组主要分布于线路经过的山地表层，冲沟处，工程地质特性表现为：具有较高的压缩性，承载力较低，属对工程建设不利的岩组。

（2）硬塑状中等偏低压缩性残积土工程地质岩组

本岩组主要指分布于线路经过的山坡表层残积粘性土层。工程地质特性表现为：具有中-低压缩性，承载力较高，物理力学性质较好。

（3）较硬岩工程地质岩组

本岩组主要指下伏基岩为元古界（Pt）花岗片麻岩，强风化-中风化，块状构造，节理裂隙较发育，岩体较完整，承载力高，埋深不大，分布稳定。

2.2.3 区域地质构造

场区位于梁子湖凹陷以东，南以双港口断裂与咸宁台褶束分界，大地构造属于二级构造单元扬子准地台（Ⅱ）下扬子台坪（Ⅱ3）大冶台褶带（Ⅱ3¹）太子庙台褶束（Ⅱ3^1-3）区。褶皱束最突出的特点是燕山期的岩浆活动非常强烈，褶皱束由震旦系（或侏罗系）的褶皱组成，总体呈北西西向延伸。区内经多次构造运动，变形变质较强烈，地质构造较复杂。新构造运动时期以来，没有区域性新断裂形成，现阶段断裂无明显的活动迹象，场区新构造运动处在基本稳定的地质环境中，总体区域稳定状况较好。

2.2.4 不良地质现象

该不稳定斜坡体周边地质环境条件简单，未见其它滑坡、泥石流、地表沉降等地质灾害，仅在旅游公路K9 700路段见一处危岩体）。该危岩体位于旅游公路上方约12-20m处，岩性为花岗片麻岩，危岩体主要由3块岩块组成，可见两条明显裂隙发育，裂隙面张开、无充填。危岩体高度约8m，宽度5m，体积约470m³。危岩体崩塌方向为方位135度，若危岩体失稳，将直接威胁旅游公路行车安全。对该危岩体，建议及时爆破清除。

2.2.5 地震

根据国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），本地区地震基本烈度Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。

2.3 不稳定斜坡工程地质特征

2.3.1 地形地貌

大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段位于团风县贾庙乡西冲村西侧山体，该路段公路共有4个回头弯组成，路面高程由338m至410m，相对高差约72m。

该路段所属山体走向总体呈南北向，旅游线路位于山体东侧山坡，山坡呈上陡下缓形态，地面坡度约20-25度，地表植被发育，生长有松树、桦树等乔木及其它灌木。

2.3.2不稳定斜坡地层岩性分布

不稳定斜坡岩土层划分为三层：自上而下为第四系含碎石粉质粘土、元古界花岗片麻岩强风化层及中风化层。各岩土层特征描述如下：

第①层含碎石粉质粘土(Q₄^del)：

黄褐色，稍湿，由粉质粘土夹花岗片麻岩碎石组成。粘土一般呈可塑-硬塑状态，切面较粗糙；碎石多呈棱角状，块度一般2-10cm不等，多呈强-弱风化。土石比6：4，局部地段碎石块度大于20cm。该层出露于地表，厚度7.8-12.7m，平均厚度9.56m。

第②强风化片麻岩(Pt)：

岩性为花岗片麻岩，灰褐色，粒状结构，片麻状构造，矿物成分主要为石英、长石，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩芯呈3-6cm碎块状、土状。该层埋深7.8-12.7m，厚度2.8-6.9m。

第③中风化花岗片麻岩(Pt)：

岩性为花岗片麻岩，灰褐色，粒状结构，片麻状构造，矿物成分主要为石英、长石。岩体较完整，属较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。岩芯呈柱状，节长一般10-25cm，RQD=70%。该层埋深12.8-15.9m，钻孔揭露厚度1.9-9.4m。

2.3.3 地质构造

区域未见明显断裂及褶皱构造通过。

该路段出露基岩地层为花岗片麻岩，层理产状155°∠46°。主要发育2组裂隙，①5-35°∠67-74°，②300-335°∠80-83°。裂隙密度1～2条/m，裂隙长度一般2～5m，宽度3～5mm，张开无充填。

2.3.4 水文地质特征

场区地表水主要为灌溉沟渠、水塘里的水，主要受大气降水及地表排水的影响，水位随季节及降雨影响，变化较大。

地下水主要是表土所含的上层滞水和下伏基岩的基岩裂隙水。根据含水介质特点、赋存条件、水动力特征及其富水性和透水性性能，将勘察区地下水类型分为两类：松散岩类上层滞水、基岩裂隙水。

（1）松散岩类上层滞水

松散岩类上层滞水主要分布在山坡表层填土、粘土层中，富水性中等，透水性一般，受大气降水影响，地下水动态变化大，在低洼处往往与冲沟溪水成互补关系。

（2）基岩裂隙水

主要分布于基岩裂隙中，水量不大，受同一含水层和上一含水层的渗透补给，在山坡地段基岩出露处水量较小，接受大气降水的渗流补给，沿线未见泉水出露。

结合区域水文地质调查评价结果及邻近场地水、土壤的腐蚀性分析资料可判定：场地范围内无污染源，其水质基本为天然水质，场地地下水和土壤对混凝土、混凝土中的钢筋具微腐蚀性。

2.3.5 不稳定斜坡体现状特征

（1）不稳定斜坡体空间形态

该不稳定斜坡体平面上呈扇形分布，其分布标高约345m～430m。不稳定斜坡体全长约180m，宽约230m，平均厚度9.5m，主滑方向N81°E，体积约为39.33万立方米。不稳定斜坡体物质成份主要为含碎石粉质粘土，土石比6：4。根据本次勘察所施工的钻孔揭露，不稳定斜坡体厚度7.8-12.7m，平均厚度9.56m。

大崎山旅游公路自南至北穿越整个不稳定斜坡体，不稳定斜坡两侧以地表小型冲沟为界。该不稳定斜坡体后缘（西侧）为花岗片麻岩山体陡崖，不稳定斜坡体前缘为西冲村山沟，分布约20户民房，为当地居民聚集区。不稳定斜坡体路段大部分被第四系粘土、碎块石土覆盖，基岩零星出露。

（2）不稳定斜坡体变形特征

目前该不稳定斜坡局部地段变形明显，地表少量植被出现倾覆现象、旅游公路地表形成较大裂缝，局部路段有松散岩体坍塌至路面，严重威胁公路行车安全。

根据现场调查、钻探施工情况来看，该不稳定斜坡体物质组成主要为含碎石粉质粘土、碎块石组成，以蠕滑变形为主，不稳定斜坡类型属于堆积层变形体。

2.3.6 不稳定斜坡的危害

大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡为一中型不稳定斜坡，斜坡一旦发生失稳，其危害将十分严重。具体表现有两个方面：

（1）不稳定斜坡将直接危害其前缘西冲村山沟20余户居民及其约5000m²房屋安全。

（2）不稳定斜坡失稳将直接影响大崎山旅游公路的通行，间接损失难以估量。

大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡失稳一旦发生不仅将造成的巨大经济损失，而且将造成严重的不良社会影响。

2.3.7 不稳定斜坡工程安全等级

依据大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡区周围环境、失稳危害程度（危及人生命财产、造成经济损失和产生社会不良影响的严重性）、公路等级及其工程重要性等方面，大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡工程安全等级划分为Ⅱ级，其防治工程安全等级为Ⅱ级。

2.4 边坡形成机理分析

通过对西冲沟边坡进行地质水文勘查，分析西冲沟边坡基本特征及区域地层岩性，我发现降雨是影响西冲沟边坡稳定性的决定性因素。因为该不稳定边坡的变形从去年就已经开始了，但是经过今年夏季雨季之后变形开始加剧，大量的降雨使得岩层的C、φ值均发生了不同程度的降低，继续让边坡继续变形下去必然会引起失稳，从而造成严重的后果。除此以外，由于西冲沟边坡横跨大崎山旅游公路，公路两旁的土方挖填也是影响西冲沟边坡稳定性的重要因素。

第3章 西冲沟边坡稳定性计算与评价

在工程地质分析与定性评价基础上，运用数学力学手段对不稳定斜坡稳定性进行定量评价。本次选择极限平衡法对大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡在各种工况条件下的稳定性进行了计算，以便较全面客观地评价其稳定状况。

3.1 西冲沟边坡稳定性计算剖面选择

根据大崎山旅游公路K8 300～K9 100路段不稳定斜坡的地质勘察资料，确定不稳定斜坡稳定性计算的工程地质剖面为A-A′剖面、B-B′剖面和C-C′剖面共3条，其工程地质剖面示意图见图3.1、图3.2和图3.3。

图3.1 A-A′工程地质剖面示意图