水利水电工程边坡设计规范

水利水电工程边坡 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 规范 中华人民共和国水利行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 水利水电工程边坡设计规范发布实施中华人民共和国水利部发布 中华人民共和国水利部关于批准发布水利行业标准的公告年第号中华人民共和国水利部批准以下项标准为水利行业标准现予以公布二七年七月十四日 序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施日期水资源监控管理数据库表结构及标识符标准水利水电工程施工质量检验与评定规程水利水电工程启闭机制造安装及验收规范水利水电工程清污机型式基本参数技术条件河道演变勘测调查规范水位观测平台技术标准水文数据分类编码标准水利水电工程边坡设计规范 前言根据水利部水利水电规划设计管理局水总局科号文按照水利技术标准编写规定的要求制定本标准本标准共章节条和个附录主要技术内容包括边坡设计的基本规定边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定边坡的计算和分析边坡治理和加固措施以及安全监测设计本标准批准部门中华人民共和国水利部本标准主持机构水利部水利水电规划设计总院本标准解释单位水利部水利水电规划设计总院本标准主编单位黄河勘测规划设计有限公司本标准参编单位中国水利水电科学研究院本标准出版发行单位中国水利水电出版社本标准主要起草人孙胜利赵洪岭潘家铨邹铁华刘丰收陈祖煜李治明王跃李海河王新奇吴长征汪小刚韩秋茸贾志欣本标准审查会议技术负责人刘志明本标准体例格式审查人陈登毅 目次总则主要术语基本规定基本资料边坡级别确定边坡运用条件划分抗滑稳定安全系数标准边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定一般规定破坏模式和稳定性判别岩体抗剪强度指标的取值方法土体抗剪强度指标的取值方法边坡的计算和分析渗流计算稳定计算应力和变形计算边坡治理和加固一般规定减载边坡开挖和压坡排水和防渗坡面防护非预应力锚杆预应力锚杆支挡结构抗滑洞塞安全监测设计 一般规定安全监测项目设置和设施布置安全监测资料的整编与分析附录边坡失稳模式判别附录岩质边坡稳定性初步判别附录土质边坡抗剪强度确定附录抗滑稳定计算附录预应力锚杆锚固段长度确定附录抗滑桩计算标准用词说明 总则为了规范水利水电工程边坡设计使之达到安全可靠技术可行经济合理特制定本标准本规范适用于大中型水利水电工程中的级边坡的设计但有标准明确规定的除外永久冻土区的边坡设计应进行专门研究水利水电工程边坡应根据水文气象地形地质条件并考虑工程总体布置和建筑物运用对边坡的要求等进行设计应重视施工期地质和安全监测的反馈资料分析结合实际情况的变化修正设计水利水电工程边坡设计应综合利用工程实践经验和科学研究成果并积极慎重地采用国内外先进技术水利水电工程边坡设计除应符合本规范外尚应符合国家现行的有关技术标准的规定 主要术语水利水电工程边坡修建水利水电工程形成的因修建水利水电工程有可能影响其稳定的以及对水利水电工程安全有影响的边坡统称为水利水电工程边坡开挖边坡因修建水工建筑物和水利水电工程场区内其他建筑物开挖形成的边坡自然边坡天然存在的由自然营力形成的边坡包括滑坡倾倒变形体边坡临时边坡仅在短时间或工程施工期处于临空状态修建建筑物后边坡不再处于临空状态的边坡永久边坡长期处于临空状态的边坡稳定边坡未出现明显的变形裂缝和其他失稳迹象处于稳定状态的边坡失稳边坡发生滑动溃屈倾倒崩塌坍塌拉裂和流动的现象称为失稳失稳边坡处于正在滑动溃屈倾倒崩塌坍塌拉裂或流动的边坡已失稳边坡 已经发生了滑动溃屈倾倒崩塌坍塌拉裂或流动的边坡潜在滑动面具有特定的物理力学和几何条件可能成为边坡稳定体与滑动体分离的界面减载采用从边坡顶部开挖削坡的方法减少边坡自身荷载提高边坡稳定性的措施锚杆由锚固体锚杆体外锚头组成的将拉 力传递到岩土体的锚固体系预应力锚杆对锚杆杆体的自由段施加张拉力使之弹性伸长而施加预应力的锚杆非预应力锚杆不施加预应力的锚杆拉力型锚杆对锚杆施加预应力时锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆压力型锚杆对锚杆施加预应力时锚固段注浆体处于受压状态的锚杆拉力分散型锚杆锚固段沿锚杆体分散设置的拉力型锚杆压力分散型锚杆锚固段沿锚杆体分散设置的压力型锚杆锚固段预应力锚杆张拉过程中由胶结材料或机械装置与被锚固体稳定介质形成整体的内部持力区段自由段 预应力锚杆张拉过程中依靠锚杆材料本身的弹性可以自由伸长的部分抗滑洞塞岩质边坡坡体内用混凝土回填起抗滑作用的洞塞称抗滑洞塞 基本规定基本资料水利水电工程边坡设计所需的基本资料应包括水文气象地形地质施工条件和与边坡有关的工程设计资料水文气象资料应包括下列内容降雨包括降雨强度和降雨过程对边坡安全有影响的集水面积及地面径流最高最低气温和最热最冷月平均气温在寒冷和严寒地区还应包括最大冻土深度地质资料应包括工程地质水文地质和地震等并应满足第章的要求边坡级别确定水利水电工程边坡级别确定应考虑下列因素对建筑物安全和正常运用的影响程度对人身和财产安全的影响程度边坡失事后的损失大小边坡规模大小边坡所处位置临时边坡还是永久边坡社会和环境因素边坡的级别应根据相关水工建筑物的级别及边坡与水工建筑物的相互间关系并对边坡破坏造成的影响进行论证后按表的规定确定若边坡的破坏与两座及其以上水工建筑物安全有关应分别按照条的规定确定边坡级别并以最高的边坡级别为准 表边坡的级别与水工建筑物级别的对照关系对水工建筑物的危害程度建筑物级别严重较严重不严重较轻边坡级别注严重相关水工建筑物完全破坏或功能完全丧失注较严重相关水工建筑物遭到较大的破坏或功能受到比较大的影响需进行专门的除险加固后才能投入正常运用注不严重相关水工建筑物遭到一些破坏或功能受到一些影响及时修复后仍能使用注较轻相关水工建筑物仅受到很小的影响或间接地受到影响对于长度大的边坡应根据不同区段与水工建筑物的关系和各段建筑物的重要性分区段按条的规定分别确定边坡级别对仅施工期临空当相关水工建筑物建成后没有发生破坏或超常变形的边界条件的临时边坡其级别最低可定为级对于与水工建筑物安全和运用不相关的水利水电工程边坡应考虑水利水电工程的特点进行技术经济比较论证后确定边坡级别边坡运用条件划分边坡的运用条件应根据其工作状况作用力出现的几率和持续时间的长短分为正常运用条件非常运用条件和非常运用条件三种正常运用条件应包括以下工况临水边坡应符合以下规定水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位及其经常性降落 除宣泄校核洪水以外各种情况下的水库下游水位及其经常性降落水道边坡的正常高水位与最低水位之间的各种水位及其经常性降落不临水边坡工程投入运用后经常发生或持续时间长的情况非常运用条件应包括以下工况施工期临水边坡的水位非常降落校核洪水位及其水位降落由于降雨泄水雨雾和其他原因引起的边坡体饱和及相应的地下水位变化正常运用条件下边坡体排水失效非常运用条件应为正常运用条件下遭遇地震抗滑稳定安全系数标准水利水电工程边坡的最小安全系数应综合考虑边坡的级别运用条件治理和加固费用等因素在本标准规定的范围内选定采用节规定的极限平衡方法计算的边坡抗滑稳定最小安全系数应满足表的规定经论证破坏后给社会经济和环境带来重大影响的级边坡在正常运用条件下的抗滑稳定安全系数可取表抗滑稳定安全系数标准边坡级别运用条件正常运用条件非常运用条件非常运用条件 若边坡仅发生变形而未失稳就可能导致建筑物的破坏或功能 丧失采用的抗滑稳定最小安全系数应取表规定范围内的大值若采取加固措施对抗滑稳定安全系数增加不敏感使得增加加固措施不经济时采用的抗滑稳定最小安全系数可取表规定范围内的小值若边坡的破坏风险或其他不确定因素的难以确定和查明采用的抗滑稳定最小安全系数应取表规定范围内的大值反之可取小值 边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定一般规定水利水电工程边坡应按照水利水电工程地质勘察规范的要求与相应建筑物一起进行地质勘察必要时应进行专门的工程地质勘察边坡地质勘察应收集和分析工程区的工程地质水文地质和地震等资料对边坡的历史进行调查分析边坡当前的稳定性状和人类活动对边坡稳定的影响水利水电工程边坡设计宜根据地形地貌工程地质条件以及工程布置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 等分区段分析评价边坡的稳定性论证治理加固的必要性对于大型水利水电工程中地质条件复杂稳定性较差且对工程安全有影响的级级边坡宜在勘察初期即开始进行变形和地下水监测破坏模式和稳定性判别水利水电工程边坡的地质条件至少应包含下列地质信息边坡类型边坡的形状规模地形地貌和岩土体的性质结构面性状分布及其组合边坡水文地质条件及其动态特征变化规律边坡当前的稳定状态边坡的可能失稳模式可能的剪出口的位置边坡可能的失稳模式判别宜按照附录的规定执行受降雨和泄水雨雾影响的边坡应确定受影响的范围和 地下水位变化或上层滞水情况以及岩土体的饱和状态并判定其失稳模式对于级级边坡沿可能滑动方向的典型剖面不宜少于个其中主剖面应代表最危险的滑动面或通过滑动面最深的位置垂直滑动方向的剖面不宜少于个当滑坡体分为多个区段时每个区段至少应有个剖面对处于自然状态下或施工中的边坡应分别进行失稳可能性的初步判别下列边坡应进行失稳可能性的初步判别工程区和水库库区内对人身和财产安全有重大影响的边坡工程区和水库库区对主要建筑物安全和正常运用有影响的边坡工程区和水库库区内对环境有重大影响的边坡因修建水利水电工程对河道有重大影响的边坡存在下列一种或多种情况的边坡可初步判别为有可能失稳的边坡顺坡向卸荷裂隙发育的边坡已发生倾倒变形或蠕变的边坡已发生张裂变形的下软上硬的双层或多层结构边坡在碎裂结构岩体中和散体结构岩体中开挖的边坡存在有倾向坡外的结构面且结构面的倾角小于坡角并大于其内摩擦角的岩质边坡坡面上出现平行边坡走向的张裂缝或环形裂缝的边坡分布有巨厚层崩积物的边坡坡脚被水淹没或被开挖的新老滑坡体崩塌体和土质边坡坡脚受水流淘刷的土质边坡有迹象表明边坡有可能失稳或曾经失稳的边坡边坡稳定性的初步判别宜采用极射赤平投影法工程地质类比法进行判别当采用极射赤平投影法时宜采用附录 规定的方法岩体抗剪强度指标的取值方法边坡岩体抗剪强度指标的确定应遵守下列规定级边坡宜采用现场试验室内试验反演分析和工程地质类比等方法综合分析确定抗剪强度指标级边坡可采用室内试验反演分析和工程地质类比等方法综合分析确定抗剪强度指标级边坡可采用反演分析和工程地质类比法确定岩体抗剪强度指标必要时可进行室内试验试验样品应具有代表性试验荷载的大小应与边坡的实际受力情况一致或接近应根据边坡岩层性质进行岩层概化对性质不同的主要岩层应分层取样级和级边坡每一主要岩层的抗剪强度试验组数不宜少于组代表性结构面不宜少于组边坡岩体的抗剪强度应按式计算式中抗剪强度有效凝聚力法向有效应力有效内摩擦角岩质边坡中不同性质的结构面抗剪强度指标取值应符合下列规定硬质结构面应取峰值强度的小值平均值软弱夹层及软弱结构面应取屈服强度泥化夹层应取残余强度概化为同一岩层的岩体抗剪强度指标宜按式和式计算 式中岩体的凝聚力和内摩擦角岩块的凝 聚力和内摩擦角结构面的凝聚力和内摩擦角岩块和不连续结构面在潜在滑动面上所占的比例级边坡宜根据地质测量结果综合分析确定其它级别的边坡可根据工程类比确定土体抗剪强度指标的取值方法对级级边坡应同时采用试验工程地质类比或反演分析等方法综合分析确定土体抗剪强度指标级及其以下边坡的土体抗剪强度指标可采用工程地质类比反演分析等方法确定边坡土体的抗剪强度宜采用式计算对黏性土边坡在水位降落和边坡开挖情况下土体的抗剪强度也可采用计算对填筑施工期的黏性土填筑边坡土体的抗剪强度也可采用式计算式中法向总应力水位降落前或边坡开挖前的法向有效应力孔隙压力土体固结不排水剪总强度指标凝聚力和内摩擦角土体不排水剪总强度指标凝聚力和内摩擦角 对于非饱和的级黄土边坡应对其总应力指标和有效应力指标及其使用进行专门研究必要时对于级非饱和黄土边坡也应进行专门研究采用试验方法测定土体抗剪强度指标时可将性质相近的土层概化为一层土概化后的各土层均应取样级边坡主要土层的抗剪强度试验组数不宜少于组非填筑边坡土体的试样应采用原状土样由于挡水降雨或泄水雨雾等原因可能导致边坡土体饱和时应将试样饱和后再进行试验土体抗剪强度指标宜采用三轴压缩试验测定确实有困难时对于级及其以下等级边坡也可采用直剪试验或无侧限抗压强度试验测定试验应按土工试验规程进行试验荷载的大小和加荷方式应与边坡施工和运用的实际情况相一致膨胀土边坡的残余抗剪强度指标宜采用反复剪切试验测定天然土体抗剪强度取值应考虑土体裂隙含水率变化等因素的影响对已滑移的滑坡其滑动面的抗剪强度指标宜取残余强度值或取反分析强度值测定的抗剪强度指标应按照附录的规定整理和采用 边坡的计算和分析渗流计算边坡天然地下水的分布状况应按照第章的规定通过勘察确定必要时宜通过反演分析确定渗流计算应求出地下水水面线等势线渗透比降和渗流量等成果级级边坡的渗流计算宜采用数值分析方法级及其以下级别的边坡可采用 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算渗流计算参数宜根据现场试验室内试验和工程类比等方法确定对于地质条件复杂的边坡还宜采用反演分析方法复核和修正当边坡体设置排水时渗流计算应分别考虑边坡体排水措施有效和失效对渗流场的影响渗流计算时对渗透系数相差倍以内的相邻薄土层可视为一层采用加权平均渗透系数作为计算依据渗流计算时应考虑材料渗透系数的各向异性对易受降雨和泄水雨雾影响的边坡宜考虑其对地下渗流场的影响土质边坡和散体结构发育有软弱夹层和破碎带的岩质边坡等均应进行渗透变形形式判别判别方法应按的规定执行在没有反滤保护的情况下边坡的渗透出逸比降应小于材料的允许渗透比降稳定计算经稳定性初步判别有可能失稳的边坡均形榷扑愠醪脚斜鹉岩匀范ㄎ榷ㄐ宰吹谋咂乱灿形榷扑? 对可能发生滑动破坏的边坡应按照本节的规定进行抗滑稳定计算对可能发生其他破坏形式的边坡宜参照类似边坡进行专门研究进行稳定计算时应根据边坡的地形地貌工程地质条件以及工程布置方案等分区段选择有代表性的剖面若某一种运用条件下存在多种工况应首先分析选定最危险工况对于同一运用条件应计算出最危险工况的稳定安全系数当最危险工况难以确定时应对同一运用条件下的不同工况分别进行稳定计算对于临水边坡宜通过试算求出不利水位对处于设计地震加速度及其以上地区的级级边坡和处于及其以上地区的级边坡应按拟静力法进行抗震稳定计算计算方法应符合附录的规定抗滑稳定计算应以极限平衡方法为基本计算方法对于级边坡可同时采用强度指标折减的有限元法验算其抗滑稳定性对于土质边坡和呈碎裂结构散体结构的岩质边坡当滑动面呈圆弧形时宜采用简化毕肖普法和摩根斯顿普赖斯法进行抗滑稳定 计算当滑动面呈非圆弧形时宜采用摩根斯顿普赖斯法和不平衡推力传递法进行抗滑稳定计算对于呈块体结构和层状结构的岩质边坡宜采用萨尔玛法和不平衡推力传递法进行抗滑稳定计算对由两组及其以上节理裂隙等结构面切割形成楔形潜在滑体的边坡宜采用楔体法进行抗滑稳定计算对级级边坡宜采用上述合适的多种方法进行抗滑稳定计算综合判断取值抗滑稳定计算方法的公式荷载计算及其各种假定应符合附录的规定对三维效应明显的级级边坡还宜采用三维稳定 分析方法验算其稳定性进行边坡抗滑稳定计算时应采用优化方法搜索稳定安全系数的极小值边坡的抗滑稳定最小安全系数应满足节的规定如有条件对于级边坡可采用基于抗滑稳定安全系数的方法进行可靠度分析采用的可靠度分析方法应符合附录的规定应力和变形计算下列级边坡宜采用数值分析方法计算边坡的应力和变形边坡变形对建筑物应力变形有影响的边坡因开挖卸荷导致边坡变形破坏的边坡对于设计地震加速度及其以上地区需要进行应力和变形计算的级边坡必要时还宜进行动力分析应力和变形计算宜采用有限单元法等数值分析方法计算采用的岩土物理力学参数宜由试验测定并结合工程类比选定对于断层裂隙密集带和软弱夹层等地质构造应采用专门的力学单元进行模拟有限元计算宜按照地形改变荷载变化和强度变化等情况模拟边坡施工的分期加载和卸载过程必要时宜计入构造应力作用确定岩体初始应力并应分析计算岩体次生应力和变形等有限元等数值分析方法的计算结果应包括边坡体的应力和变形塑性区拉力区裂缝和超常变形等内容应在对其结果合理性分析的基础上对边坡和相邻建筑物进行安全评价 边坡治理和加固一般规定边坡的治理和加固设计应遵循下列原则经多方案的技术经济比较后选定应综合考虑边坡的地形地质条件施工技术水平及难易程度等因素与建筑物相关的边坡还应考虑建筑物与边坡的相互关系若需要采用多种措施进行边坡治理和加固应综合考虑各种措施的技术特点和用途使其形成有机的治理和加固体系应优先考虑采用治理措施若仍不能满足要求或难以实施再考虑采取加固措施应根据施工期揭露的地质条件变化和安全监测反馈的有关信息完善和修正设计应论证采用新技术新结构新材料新工艺的技术可行性和经济合理性对于与新建建筑物相关的边坡在满足建筑物布置的前提下开挖边坡的走向形状应根据地形地质条件的特点以及边坡稳定的需要确定若开挖边坡的走向形状与相关建筑物布置相矛盾在建筑物布置允许的前提下宜调整建筑物的布置边坡的治理和加固可采用下列一种或多种措施减载边坡开挖和压坡排水和防渗排水包括坡面坡顶以上地面排水截水和边坡体排水坡面防护包括用于土坡的各种形式的护砌和人工植被用于岩坡的喷混凝土喷纤维混凝土挂网喷混凝土以及柔性主动支护土工合成材料防护等措施 边坡锚固包括各种锚杆抗滑洞塞等支挡结构包括各种形式的挡土墙抗滑桩土钉柔性被动支护措施等进行边坡治理和加固时宜设置完善的地面截水排水系统若边坡的稳定安全性状对地表水下渗引起的岩土体饱和和地下水升高敏感还应做好坡面防渗和坡面附近的地面防渗当需要采取锚固措施加固边坡时应研究以下几种锚固与支挡结构组合的技术可行性和经济合理性锚杆与挡土墙锚杆与抗滑桩锚杆与混凝土格构锚杆与混凝土塞或混凝土板边坡的治理和加固应考虑环境保护并应与周围建筑物和环境相协调减载边坡开挖和压坡减载措施可采用坡顶开挖削坡等方式减载措施宜用于松动变形和可能发生滑动倾倒崩塌等破坏情况下潜在滑动面上陡下缓且滑体厚的边坡治理当场地条件允许时边坡开挖减载和压坡措施宜配合使用采用减载方法治理边坡应根据潜在滑动面的形状位置范围确定减载方式并避免因减载开挖引起新的边坡失 稳边坡马道的间距宽度和纵向坡度等应根据边坡岩土体性质地质构造特征并应考虑边坡稳定坡面排水防护维修及安全监测等需要综合确定马道的最小宽度不宜小于在边坡的平均坡度满足抗滑稳定要求的前提下黄土边坡宜开挖成陡坡宽马道的形式马道间的高度为时两马道之间的开挖坡度可陡于边坡总高度大于时可在坡高的?稍高处设置宽平台平台宽度应根据边 坡的整体稳定和局部稳定要求经计算确定对于含有膨胀性岩土的边坡治理可根据地质情况采取预留开挖保护层盖压砌护封闭保湿和置换等措施压坡体的高度长度和坡度等应经压坡局部稳定和边坡整体稳定计算确定压坡材料宜与边坡坡体材料的变形性能相协调当采用土料和堆石料填筑岩质边坡的压坡时对于需要严格限制变形的边坡压坡体提供的抗力应按主动土压力计排水和防渗边坡的排水和防渗系统应包括排除地表水地下水和减少地表水下渗等措施地表排水地下排水与防渗措施宜统一考虑使之形成相辅相成的防渗排水体系地表排水系统应包括边坡坡面及其以外集水面积内的截水排水和防渗等设施地表排水系统应根据集水面积降雨强度历时和径流方向等进行整体规划和布置潜在滑动体范围内外的地表排水系统宜分开布置自成体系地表排水和截水沟的位置数量和断面尺寸应根据降雨强度历时分区汇水面积等经计算确定坡面排水沟尺寸的确定除考虑坡面径流量外还应计入坡体内渗出的水量对于天然滑坡体范围内的地表排水主排水沟方向应有利于快速排除地表水排水沟可选择梯形或矩形断面可采用混凝土现浇或块石预制混凝土件砌筑接缝面应设置止水措施当边坡受降雨泄流雨雾或其他原因影响其稳定时除应作好地表排水外还应研究是否需要进行防渗处理边坡坡体内排水可采用下列一种或多种措施坡面排水孔排水洞及其排水孔 网状排水带和排水盲沟贴坡排水坡面排水孔宜采用梅花形布置孔排距宜不大于孔径可为孔向宜与边坡走向正交并倾向坡外倾角可为在岩质边坡中孔向宜与主要发育裂隙倾向呈较大角度布置排水洞应布置在潜在滑动面以下的稳定岩土层内设置多条排水洞时应形成完整的排水体系排水主洞走向宜与边坡走向一致或接近排水洞内的排水孔的深度方向和孔位布置应根据裂隙发育情况产状地下水分布特点等确定排水孔的孔排距不宜大于孔径可为在土质边坡散体结构的岩质边坡和断层裂隙密集带等部位以及排水孔穿过泥化夹层等时排水孔内应设置排水管并应做好反滤保护对于地质条件较好的岩质边坡其排水孔可仅设孔口管挡土墙的排水设计应按照水工挡土墙设计规范的有关规定执行采用压坡措施进行边坡治理时压坡体的排水设计可参照碾压式土石坝设计规范有关规定执行当边坡体内的地下水位降低可能对周围环境造成不利影响时应研究地下水位降低的幅度是否适度或能否采取其他替代措施对级临水边坡当坡面排水孔位于水位变动区时宜在排水孔孔口设置带有逆止阀的单向排水管坡面防护当边坡岩体易风化剥落或有浅层崩塌滑落及掉块等影响边坡耐久性或正常运用或可能威胁到人身和财产安全时应进行坡面防护坡面防护可选用下列材料进行护砌 干砌石土工网石笼和钢筋石笼浆砌石预制现浇混凝土和钢筋混凝土板或块浆砌石和钢筋混凝土格构喷砂浆喷混凝土挂网喷混凝土喷钢纤维混凝土喷合成纤维混凝土和主动柔性防护网草皮以及其他植物护坡其它新型材料包括生态环保型柔性材料坡面防护的材料及结构的选择应根据地形地质运用条件及材料来源情况并应考虑下列因素经技术经济比较确定雨水冲刷波浪淘刷作用冻胀干裂作用漂浮物和冰层的撞击和挤压作用坡面风化作用坡面防渗植生效果环境效应坡面防护措施应能保持自身的稳定若坡面防护与锚固支挡等措施联合使用可一并进行计算寒冷和严寒地区的坡面防护设计应考虑冻融冻胀作用 对临水边坡应考虑冰压力对坡面防护的影响有关设计应按照水工建筑物抗冰冻设计规范的规定执行当坡面防护材料与边坡体材料不能满足反滤要求时护面下应按反滤要求设置垫层临水边坡采用干砌石预制混凝土或钢筋混凝土板或块防护时可按照附录规定的方法计算护坡石料应质地致密坚硬并满足抗水和抗风化性能要求现浇混凝土或钢筋混凝土板或块的混凝土强度等级不宜低于 喷砂浆厚度不宜小于喷素混凝土喷钢纤维混凝土厚度不宜小于单层挂网喷混凝土厚度不宜小于喷混凝土的强度等级不宜低于浆砌石和钢筋混凝土格构可选择方形菱形人字形城门洞形和弧形等形式格构应设变形缝缝间距不宜大于不同形式格构的间距可按下列规定选用浆砌石格构间距不宜大于现浇钢筋混凝土格构间距不宜大于若格构同时作为预应力锚杆外锚头时应采用钢筋混凝土格构其形式和尺寸应按锚杆布置形式和间距确定初步选定格构的断面尺寸时可按下列规定选用浆砌石格构的断面高度可为宽度可为现浇混凝土和钢筋混凝土格构断面高度可为宽度可为若与预应力锚杆外锚头结合时外锚头可按条的规定执行若边坡岩土体有可能发生风化剥落浅层滑动或蠕滑且又不易清理或清理不经济时可采用主动柔性防护措施主动柔性防护系统应通过锚杆和支撑绳将金属网张紧覆盖于坡面构成表层的连续支撑防护系统非预应力锚杆下列情况下的边坡加固宜采用非预应力锚杆支护节理裂隙发育风化严重的岩质边坡的浅层锚固碎裂和散体结构岩质边坡的浅层锚固边坡的松动岩块锚固土质边坡的锚固固定边坡坡面防护结构或构件的锚固非预应力锚杆的锚固形式选择宜符合下列规定机械式锚固宜用于需要快速加固的硬岩临时边坡锚固 形式可采用楔缝式倒楔式和胀壳式全长黏结式锚固可用于变形不大的各种类型边坡黏结材料可采用水泥浆水泥砂浆和树脂锚固剂摩擦式锚固宜用于需要快速加固的软弱破碎塑性流变和受动载作用的岩质临时边坡锚固形式可采用缝管式楔管式和水胀式锚杆材料直径防护技术要求应按照锚杆喷射混凝土支护技术规范的有关规定执行应根据岩体节理裂隙的发育程度产状块体规模等布置系统锚杆平面布置形式可采用梅花形或方形对于系统锚杆不能兼顾的坡面随机不稳定块体应布置随机锚杆非预应力锚杆作为系统锚杆时长度可为锚杆最大间距宜小于且不大于锚杆长度的?岩质边坡的非预应力系统锚杆的孔向宜与主要结构面垂直或呈较大夹角预应力锚杆预应力锚杆按锚固段与周围介质的连接形式可分为机械式和黏结式机械式预应力锚杆宜用于需要快速加固和对防腐要求较低的硬质岩质边坡黏结式预应力锚杆按锚固段胶结材料的受力情况可分为拉力集中型压力集中型拉力分散型和压力分散型种形式拉力集中型预应力锚杆用于软岩和土坡时单根锚固力不宜过大对具有强侵蚀性环境中的边坡当单根锚杆的锚固力不大时宜采用压力集中型预应力锚杆对要求单根锚杆的锚固力大的软岩或土质边坡宜采用拉力分散型预应力锚杆但当其环境对锚杆有侵蚀性时宜采用压力分散型预应力锚杆对于不同的边坡破坏模式预应力锚杆的安设部位宜参 照下列规定确定见图当边坡失稳模式为滑动破坏时应将预应力锚杆布置在潜在滑动体的下中部当边坡失稳模式为倾倒破坏时应将预应力锚杆布置在潜在倾倒体的中上部当存在软岩层或风化带可能导致边坡变形破坏时预应力锚杆应穿过软岩层或风化带安设并采用混凝土锚固墩封闭图预应力锚杆安设部位示意图平面滑动模式倾倒破坏模式圆弧滑动模式锚杆与混凝土共同加固软弱风化带预应力锚杆间距应根据总设计锚固力单根锚杆的锚固力锚杆长度和边坡地层岩性确定并应符合下列规定预应力锚杆宜长短相间布置锚杆体相互平行布置时间距可为锚杆体相互不平行布置时锚固段最小间距应大于确定预应力锚杆截 面尺寸时预应力钢丝钢绞线和精 轧螺纹钢筋等材料在设计张拉力设计工作荷载作用下的强度利用系数可采用单根预应力锚杆的锚固力确定应考虑下列因素边坡需要施加的总锚固力大小边坡地质条件类似工程经验预应力锚杆的类型锚固体结构型式及其制作技术水平预应力张拉设备的能力单根预应力锚杆的锁定锚固力应根据相关建筑物位移控制要求和边坡地质条件确定预应力锚杆安设角度宜采用最优锚固角实际采用的安设角度可根据潜在滑动体的实际情况和施工条件调整仰角或俯角宜大于最优锚固角可按式计算式中最优锚固角为预应力锚杆与水平面夹角正值为仰角负值为俯角滑动面倾角滑动面内摩擦角预应力锚杆的锚固段应锚固在潜在滑动面以外的稳定岩土体内锚固段长度可根据附录确定预应力锚杆自由段的长度不宜小于预应力锚杆外锚头的传力结构宜根据计算确定传力结构形式可按照下列规定选择块状层状结构的岩质边坡可采用四棱台形混凝土台座也可选用其他材料的台座碎裂状散体结构的岩质边坡可采用混凝土台座间加联系梁结构对于下部分布有软岩层的岩质边坡软岩层处的传力结构可采用混凝土塞或混凝土格构 土质边坡土石混合边坡可采用混凝土格构当同时采用支挡结构和预应力锚杆加固边坡时预应力锚杆的传力结构宜与支挡结构相结合支挡结构抗滑桩宜用于潜在滑动面明确对边坡变形控制要求不高的土质边坡土石混合边坡和碎裂状散体结构的岩质边坡抗滑桩宜布置在滑坡体下部且滑面较平缓的地段当滑动面长滑坡推力大时可与其他加固措施配合使用或可沿滑动方向布置多排抗滑桩多排抗滑桩宜按梅花型布置群桩或排桩的桩间距应根据边坡地质条件以及桩的结构承载能力等经技术经济比较确定确定的桩间距应使岩土体不致从桩间挤出初步选定时桩的中心距可为且宜大于桩的横截面短边或直径的倍抗滑桩的横断面形状可采用矩形或圆形当滑坡体滑动方向明确时可采用矩形断面其短边宜与滑动方向正交当滑动方向难以准确确定时宜采用圆形断面抗滑桩的断面尺寸应根据单桩承担的推力大小锚固段地层横向容许承载力和桩间距等因素确定初步选定时矩形断面的短边边长可为长边边长不宜小于短边的倍圆形断面的直径可为对于可能产生塑流破坏地下水较发育且处于移动状态的滑坡体抗滑桩宜按下列两种方法进行技术经济比较后设置采用小间距小断面的抗滑桩在抗滑桩之间设置连接板或联系梁稳定计算时应核算抗滑戏降谋咂绿迨欠窕嵩焦セ霾?Σ扇?嘤Υ胧?够潭斡淘谇痹诨嬉韵碌奈榷ǖ夭隳谇也挥碌纳畈慊醪窖《ㄊ泵? 固段长度可为桩长的??最终应根据计算确定抗滑桩宜采用普通钢筋混凝土必要时也可采用预应力钢筋混凝土抗滑桩计算应按附录的规定执行挡土墙宜布置在潜在滑坡体前部潜在滑动面缓的部位根据稳定要求可设一道或多道挡土墙挡土墙的底部应在潜在滑动面以下埋置深度经计算确定当采用挡土墙或抗滑桩与锚固措施联合加固方案时应按两者联合受力进行计算挡土墙或抗滑桩的变形应与锚杆变形相协调对土质及破碎软弱岩质边坡可采用土钉墙进行加固根据地形地质条件当边坡总高度较高时宜设多级土钉墙多级土钉墙上下级之间应设平台适用的土钉墙总高度和单级高度应根据工程类比确定土钉宜采用直径为的级钢筋初步选定时长度可为墙高的倍间距可为土钉与水平面夹角可为土钉应与挂钢筋网的喷混凝土面层连接牢固若边坡表层岩块有可能发生崩塌滚落且又不易清理或清理不经济时可采用被动柔性防护结构被动柔性防护结构应由钢丝绳网钢柱支撑绳及其拉锚绳减压环等构成钢丝绳网孔边长可为被动柔性防护结构的防护能力应根据落石动能计算确定钢丝绳强度不宜低于热镀锌等级不宜低于级并应符合重要用途钢丝绳?的有关规定抗滑洞塞若边 坡滑动面位置明确且滑动面上下岩体相对完整可采用抗滑洞塞进行加固 洞轴线沿潜在滑动面走向布置的抗滑洞塞应符合下列规定抗滑洞塞应切断边坡主滑动面洞的利用段高度或锚固高度应满足滑动面不绕过抗滑洞塞的要求抗滑洞塞宜水平布置洞轴线与潜在滑动面走向垂直或呈较大角度布置的抗滑洞塞在稳定岩体内的锚固长度宜大于洞径的倍 安全监测设计一般规定水利水电工程边坡应根据其级别类型高度结构型式地形和地质条件以及与水工建筑物的关系设置必要的安全监测项目和设施安全监测设计应符合下列要求监视边坡在施工期运行期的工作状态和安全性状指导施工检验设计为科学研究提供资料安全监测设计应遵循下列原则稳定监测应以整体为主兼顾局部稳定监测对加固措施应进行重点监测监测项目应统筹安排配合设置应有针对性地设置监测项目布设监测仪器和设施监测断面的选择应有代表性主要监测断面的主要项目宜采用两种以上的监测手段关键部位的关键仪器宜设备份施工期和运行期的测点宜结合布置测点布置应突出重点安全监测设施布置应符合下列规定仪器和电缆应有可靠的保护措施应统筹安排观测站的布设观测站宜有良好的交通照明和防潮条件安全监测仪器的选择应符合下列规定应长期稳定可靠并应能在恶劣环境中正常工作应与要求的量程和精度相适应应便于操作和维护对于级级边坡宜提出主要监测项目的测值预计变 动范围安全监测设计应提出监测设施安装埋设监测方法初始值获取观测频次观测精度监测资料整编与分析等技术要求安全监测设计除应满足本规范要求外还宜参照土石坝安全监测技术规范土石坝安全监测资料整编规程混凝土大坝安全监测技术规范和大坝安全自动监测系统设备基本技术条件的有关规定执行对于级边坡可设置具有数据自动采集和数据管理分析功能的自动化监测系统但应进行专项设计采用自动化监测时还应具备人工监测条件对于级边坡必要和具备条件时可设置边坡安全预警系统安全监测项目设置和设施布置级级和级边坡监测项目设置应符合表的规定表边坡仪器监测项目设置边坡级别序号监测项目表面位移内部位移变形监测倾斜裂缝地下水位渗流监测孔隙压力渗流量强震监测地震动加速度地震反应爆破影响监测质点速度地应力监测应力注为应设项目为宜设项目为可设项目 库河水位降雨量和气温等环境量监测宜与水工建筑物统筹考虑边坡应按区段设置监测断面和测点并应符合下列规定级边坡宜布设个监测断面级级边坡不应少于个监测断面每个监测断面上的表面位移测点不宜少于个其他监测项目的测点不宜少于个但对于地下水位高的级边坡每个断面的地下水位测点不宜少于个地质条件复杂的边坡宜增设监测断面或测点表面位移工作基点宜布设在边坡附近边坡变形影响的范围之外且不受外界干扰交通方便的部位表面水平位移测点宜按照准直线法或前方交会法的监测要求布设也可按照边角网法或收敛法布设级岩质边坡可同时按照垂线法布设监测工作基点宜与外部基准点组成边角网级天然滑坡也可按照法布设块状层状和碎裂结构的岩质边坡内部位移宜采用多点位移计监测采用多点位移计监测内部位移应符合以下规定钻孔宜穿过断层节理裂隙密集带夹泥层和岩石破碎带钻孔底部的测点宜锚固在相对稳定的岩体内否则应在孔口附近增设个表面水平位移测点采用钻孔测斜仪监测内部位移应符合以下规定钻孔宜布设在马道上孔口附近宜布设个表面水平位移测点钻孔宜为竖直向布置底部宜深入潜在滑动面以下钻孔测斜仪可采用活动式或固定式倾斜监测应符合下列规定宜采用倾斜仪也可采用水准仪测点宜布设在马道上 倾斜仪应和边坡牢固结合并设保护装置裂缝监测应符合下列规定裂缝宜采用电测测缝计也可采用机械式测缝计伸缩仪或千分卡尺等测缝计宜设在有 代表性的裂缝部位渗流监测应符合下列规定地下水位可采用渗压计或测压管监测土质边坡孔隙压力监测宜采用渗压计渗流量宜分区量测级级和级边坡的加固措施监测项目设置应符合表的规定表边坡加固措施的监测项目设置边坡级别序号加固措施监测项目预应力锚杆锚固力非预应力锚杆应力水平位移抗滑桩应力侧向压力应力抗滑洞塞岩土压力注为应设项目为宜设项目为可设项目边坡加固措施监测应符合下列规定预应力锚杆的锚固力监测宜采用锚杆测力计预应力锚固力的锚杆监测数量应不小于预应力锚杆总数的级级边坡预应力锚杆监测数量不宜少于根应重点布设在地质复杂部位非预应力锚杆应力监测宜采用锚杆测力计或点焊式应变计其监测数量可根据边坡的具体情况确定 抗滑桩的水平位移应力侧向压力监测数量可根据边坡的具体情况确定挡土墙的监测应按照执行抗滑洞塞的应力岩土压力监测数量可根据边坡的具体情况确定安全监测资料的整编与分析安全监测设计应对监测资料的整编与分析提出下列要求监测仪器安装埋设完成后应及时取得各监测项目的初始值对施工期取得的监测资料应进行快速整理分析并及时反馈安全监测资料及其整编和分析成果应及时移交给工程管理单位根据监测资料分析边坡安全性状时宜以变形监测作为主要控制指标并应按照累计位移变形速率加速度等变化情况并结合其他监测资料综合评价边坡安全性状 附录边坡失稳模式判别岩质边坡可能的失稳模式可按照表进行判别表不同类型的岩质边坡可能的失稳模式岩体可能的失稳模式类型亚类整体状结构多沿某一结构面或复合结构面滑动块状结构块状结构节理或节理组易形成楔形体滑动发育陡倾结构面时易形成崩塌次块状结构层面或软弱夹层易形成滑动面坡脚切断后易产生滑动倾角较陡时易产生溃屈或倾倒层状同向结构倾角较缓时坡体易产生倾倒变形节理或节理组易形成楔形体滑动稳定性受坡角与岩层倾角组合岩层厚度顺坡向软弱结构面的发育程度及抗剪强度所控制岩层较陡或存在有陡倾结构面时易产生倾倒弯曲松动变形坡脚有软层时上部易拉裂或局部崩塌滑动层状反向结构层状结构节理或节理组易形成楔形体滑动稳定性受坡角与岩层倾角组合岩层厚度层间结合能力及反倾结构面发育与否所控制易形成层面与节理组成的楔形体滑动或崩塌层状斜向结构节理或节理组易形成楔形体滑动层面与坡面走向夹角越小滑动的可能性越高存在有陡倾节理时易形成崩塌节理或节理组易形成楔形体滑动层状平叠结构在坡底有软弱夹层时在孔隙水压力或卸荷作用下易产生向临空面的滑动镶嵌碎裂结构边坡稳定性差坡度取决于岩块间的镶嵌情况和碎裂结构岩块间的咬合力失稳类型多以圆弧状滑动为主碎裂结构边坡稳定性差坡度取决于岩体的抗剪强度呈散体结构圆弧状滑动 土质边坡可能的失稳模式可按照表进行判别表不同类型的土质边坡可能的失稳模式影响稳定的可能的主要变形与水利水电边坡类型主要特征主要因素破坏形式工程关系以黏粒为主一般干时坚硬裂隙性黏土遇水膨胀崩解作为水库或常沿光滑裂隙面某些黏土具大孔渠道边坡因蓄矿物成分形成滑面含膨隙性如山西南水输水可能引特别是亲水膨胀性亲水矿物黏部的黏土某些起部分黏土边坡胀溶滤性矿物土易产生滑坡黏土甚坚固如变形滑动注意黏性土含量巨厚层半成岩黏南方网纹红土库岸大范围黏土边坡节理裂隙的土高边坡因坡某些黏土呈半成边坡滑动带来不发育状况脚蠕变可导致高岩状但含可溶利影响水的作用速滑坡盐量高如黄河寒冷地区工冻融作用因冻融产生上游的黏土某程边坡因冻融剥剥落些黏土具水平层落而破坏坍塌理如淮河下游的黏土在高地震烈度区的渠道边坡颗粒成分及以砂粒为主结饱和均质砂或其他建筑物边均匀程度构较疏松凝聚性土边坡在振坡地震时产生含水情况砂 性土力低为其特点动力作用下易液化滑坡振动边坡透水性较大包产生液化滑坡机械震动也外水及地下括厚层全风化花管涌流土可能出现局部滑水作用及密实程岗岩残积层坍塌和剥落坡度基坑排水时易出现破坏渠道边坡因通水可能出现滑以粉粒为主坡库岸边坡因质地均一一般库水浸泡可能坍含钙量高无层崩塌主要是水的作岸或滑动黄土理但柱状节理张裂用因水湿陷塬上灌溉使地下发育天然含水湿陷黄土边坡或水对边坡浸泡水位抬高可出量低干时坚硬高或超高边水下渗使下垫隔现黄土湿陷谷部分黄土遇水湿坡可能出现高速水黏土层泥化等坡开裂崩塌半陷有时呈固结滑坡成岩黄土区深切状有时呈多元河谷可出现高速结构滑坡因湿化引起古滑坡复活 表续影响稳定的可能的主要变形与水利水电边坡类型主要特征主要因素破坏形式工程关系土性软弱渠道通过软土以淤泥泥炭低抗剪强度高压滑坡地区因塑流变形淤泥质土等抗剪缩性塑流变形特塑流变形而不能成形坡软土边坡强度极低的土为性坍滑边坡脚有软土层时主塑流变形外力作用难以成形因软土流变挤出严重振动使边坡坐塌具有特殊物理边坡开挖后因力学特性因富自然条件变化膨胀土含蒙脱石等易膨干湿变化浅层滑坡表层膨胀崩解边坡胀矿物内摩擦水的作用浅层崩解引起连续滑动或角很小干湿效坍塌应明显属中塑性土及粉质黏土类含低含盐量环冲蚀孔洞一定量钠蒙脱石境水堤坝和渠道边孔道易被水冲蚀尤孔隙水溶液坡在施工和运行分散性土管涌崩陷其遇低含盐量水中钠离子含量较中随机发生变形边坡和溶蚀孔洞表面土粒依次脱高介质高碱性破坏或有潜在坍滑崩塌落呈悬液或土土体裸露危机性滑坡粒被流动的水带水土接触走迅速分散因施工切挖导由坚硬岩石碎黏土颗粒的致局部坍塌作块和砂土颗粒或含量及分布特征为库岸边坡因水碎石土砾质土组成的边坡体含水土体滑坡库蓄水可导致局边坡坡可分为堆积情况坍塌部坍滑或上部坡残坡积混合结构下伏基岩面体开裂库水骤多元结构产状降易引起滑坡叠置型岩土混边坡上部为土土层沿下伏合边坡基岩面与层下部为岩层下伏基岩面基岩面滑动边坡同向且倾角岩土混合或上部为岩层产状土层局部坍较大时蓄水边坡下部为土层全水对土层浸滑暴雨后或振动时风化岩石多层泡水渗入土体上部岩体沿易沿基岩面产生叠置土层蠕动或错落滑动不同失稳模式的破坏特征机制和破坏面形态可按照表确定 表边坡失稳特性和破坏机制失稳模式失稳特征破坏机制破坏面形态边坡局部岩体松动拉裂破坏岩体存崩塌脱落主要运动形式为在临空面在结合力自由落体或滚动小于重力时发生崩塌剪切滑移破坏边坡岩体沿某一结构层面或贯结构面临空坡脚岩平面形面整体向下滑动折线通性结构面层被切断或坡脚岩形滑动面形成滑动面层挤压剪切散体结构碎裂结构滑动剪切滑移破坏的岩质边坡或土坡沿曲圆弧形滑曲面形内磨擦角偏低坡高面滑动面滑动坡脚动面坡角偏大隆起结构面组合的楔形体剪切滑移破坏两个以上楔形体沿滑动面交线方向滑动结构面临空滑动面组合层状反向结构的边坡弯曲拉裂破坏沿软弱层表部岩层逐渐向外弯曲劈楔由于层面密度面与反倾向弯曲倾倒倾倒等现象少数层状大强度低表部岩节理面追踪同向边坡也可出现弯曲层在风化及重力作用形成倾倒下产生弯矩层状结构顺层边坡滑移弯曲破坏岩层倾角与坡角大致相顺坡向剪力过大层似上部坡体沿软弱面面间的结合力偏小层面拉裂溃屈蠕滑由于下部受阻而上部坡体软弱面蠕滑局部滑移发生岩层鼓起拉裂等由于下部受阻而发生现象纵向弯曲边坡岩体沿平缓面向塑流拉裂破坏临空方向产生蠕变滑移重力作用下软岩变软岩中变拉裂局部拉应力集中而发生形流动使上部岩体形带拉裂扩展移动等失稳现象在重力作用下崩塌碎屑类堆积向坡脚或峡流动破坏碎屑体碎屑体内流动谷内流动形 成碎屑流饱水后在重力作用下流动无明滑坡多发生在具有较产生流动显滑动面大自然坡降的峡谷地区 附录岩质边坡稳定性初步判别采用极射赤平投影法初步判别岩质边坡稳定性时可采用下半球等面积投影法进行滑动破坏判别时可采用大圆分析法或极点分析法进行倾倒破坏判别时可采用极点分析法若边坡体存在多组结构面应对结构面进蟹肿樵俳形榷ㄐ耘斜鸩捎么笤卜治龇ㄊ币税聪铝胁街枳龀黾涑嗥酵队巴技冀峁姑孀楸嗪?滑动区结构面组的交点?稳定区坡面大圆?稳定区?摩擦圆北南西东四个方向图采用大圆分析法初步判别岩质边坡失稳可能性的极射赤平投影图按坡面的倾向倾角绘出边坡面大圆按岩体结构面的摩擦角绘出摩擦圆 按的原则绘出可能的滑动区按结构面的产状绘出结构面大圆任意两组结构面大圆的交点落入图所示的滑动区则应认为边坡可能失稳对于单组结构面宜按下列步骤进行边坡稳定性判别见图按坡面的倾向倾角绘出边坡面大圆绘出边坡的倾向线在倾向线两侧绘出的倾斜线按岩体结构面的摩擦角绘出摩擦圆由的倾斜线摩擦圆和坡面大圆围成的区域就是可能的滑动区按结构面的产状绘出结构面大圆和倾向线当结构面大圆和倾向线落入阴影区域时则应认为边坡可能失稳图大圆分析法初步判别存在单组结构面的岩质边坡失稳可能性的极射赤平投影图采用极点分析法初步判别岩质边坡稳定性时宜按下列步骤进行判别见图按坡面的倾向倾角绘出边坡面大圆按岩体结构面的摩擦角绘出摩擦圆 按坡面的倾向线和视倾角绘出边坡可能的滑动区绘出可能的倾倒区绘出结构面及其交线的极点若结构面极点或两组结构面交线极点落入图所示的滑动区或倾倒区则认为边坡可能滑动或倾倒图采用极点分析法初步判别岩质边坡失稳可能性的极射赤平投影图 附录土质边坡抗剪强度确定对黏性土边坡抗剪强度指标的测定和应用方法可按表选用表黏性土边坡抗剪强度指标的测定和应用工况抗剪强度指标试验仪器试验方法与代号固结不排水剪三轴仪有效应力指标测孔隙压力施工开挖和直剪仪慢剪水位降落三轴仪固结不排水剪总应力指标直剪仪固结快剪三轴仪固结排水剪有效应力指标稳定渗流直剪仪慢剪三轴仪不排水剪总应力指标填筑施工期直剪仪快剪图强度包线的组合有效强度包线固结不排水剪总强度包线或不排水剪强度包线在施工开挖和水位降落工况下宜采用有效应力法和总 应力法同时计算抗剪强度以计算较小的稳定安全系数为准抗剪强度指标采用总应力法计算时施工开挖和水位降落期应采用图中的和的下包线填筑施工期应采用图中的直线抗剪强度指标宜取小值平均值对三轴试验应作应力圆直径和圆心均采用小值平均值 附录抗滑稳定计算稳定计算当采用简化毕肖普法见图计算抗滑稳定安全系数时应按式计算图简化毕肖普法计算简图滑体典型条块????式中第条块重量第条块垂直向地震惯性力向上取向下取作用于第条块的外力不含坡外水压力第条块底面的单位孔隙压力第条块宽度第条块底面与水平面的夹角以水平线为起始线逆时针为正角顺时针为负角第条块的外力与水平线的夹角以水平线为 起始线顺时针为正角逆时针为负角第条块底面的有效凝聚力和内摩擦角第条块水平向地震惯性力对圆心的力矩第条块水平向地震惯性力方向与边坡滑动方向一致时取反之取第条块的外力水平方向分力对圆心的力臂滑动面圆弧半径抗滑稳定安全系数当采用摩根斯顿普赖斯法计算抗滑稳定安全系数时应按下列改进方法计算改进方法见图应按式式计算图摩根斯顿普赖斯法改进方法计算简图滑体典型条块 式中条块宽度条块底面上的有效凝聚力和内摩擦角条块底面上折减后的有效凝聚力和内摩擦角条块重量条块顶部的垂直均布荷载各条块水平地震惯性力对条块底部中点力矩之和各条块加固力的水平分力对条 块底部中点力矩之和条块的水平向和垂直向地震惯性力方向与边 坡滑动方向一致时取反之取向上取向下取作用于条块的外力不含坡外水压力作用于条块底面的单位孔隙压力条块底面与水平面的夹角以水平线为起始线逆时针为正角顺时针为负角条块侧面的合力与水平方向的夹角以水平线为起始线逆时针为正角顺时针为负角相对于上一条块的条块侧面合力与水平方向的夹角的增量确定值的待定系数值在方向上的分布形状可取外力与水平方向的夹角以水平线为起始线顺时针为正角逆时针为负角水平地震惯性力到条块底面中点的垂直距离外力的水平分力到条块底面中点的垂直距离改进方法见图应按式式计算当时 图摩根斯顿普赖斯法改进方法计算简图滑体典型条块当时 式中水平地震惯性力影响系数第条块底面与水平面的夹角以水平线为起始线逆时针为正角顺时针为负角第条块外力与竖直方向夹角以铅垂线为起始线逆时针为正角顺时针为负角第条块和第条块间的条间力矩第条块和第条块间的条间力至条块侧面底的距离第条块高度第条块底面水压力的合力第滑动条块底面的有效内摩擦角作用于第条块的左右两边条块间的法向力第条块与第条块间的剪切力为条块间法向力与剪切力的比值函数在该分条位置数值第条块与第条块间的剪切力为条块间法向力与剪切力的比值函数在该分条位置数值条块间法向力与剪切力比值函数的比例系数条间力函数可采用相当于法或半正弦函数第条块和第条块底面抗滑力的合力第条块和第条块底面滑动力的合力不平衡推力传递法见图应按式式计算 图不平衡推力传递法计算简图滑体典型条块?作用于条块侧面上的推力按式计算?式中第滑动条块侧面的推力传递系数第滑动条块底面的孔隙压力 第滑动条块作用于第滑动条块的推力第滑动条块对第滑动条块侧面的反作用力与第滑动条块的推力大小相等方向相反当采用法时应按下列公式计算法见图应按式式计算图法计算简图滑体典型条块 ??????作用于第条块左侧面上的推力按下式计算式中第条块底面上的有效凝聚力和内摩擦角第条块底面上折减后的有效凝聚力和内摩擦角第条块第侧面上的有效凝聚力和内摩擦角第条块第侧面上折减后的有效凝聚力和内摩擦角第条块第侧面上的有效凝聚力和内摩擦角第条块第侧面上折减后的有效凝聚力 和内摩擦角第侧面第侧面上的孔隙压力第条块底面上的孔隙压力作用于第条块上的加固力第条块第侧面和第侧面的倾角以铅垂线为起始线顺时针为正逆时针为负第条块右侧面总的正压力一般情况下第条块左侧面总的正压力一般情况下临界水平地震加速度改进法见图应按式式计算图改进法计算简图 式中第个条块底面的单位孔隙压力第个侧面的单位孔隙压力第条块第侧面的长度第个侧面左侧和右侧条块底面的有效内摩擦角第个侧面的有效内摩擦角第个侧面左侧和右侧条块底面的倾角第个侧面右侧条块相对左侧条块和的增量的计算分别见式式采用楔体法见图当滑动方向沿时应按式计算??? 图楔形体法计算简图??? 式中滑动面的面积有效凝聚力和内摩擦角滑动面的面积有效凝聚力和内摩擦角滑动面的倾角和倾向滑动面的倾角和倾向张裂缝面的倾角和倾向锚杆加固力的倾角和倾向滑动面交线的倾角和倾向滑动面上的孔隙压力滑动面上的孔隙压力张裂缝面上的孔隙压力楔形体重量锚杆加固力稳定计算中有关力的规定采用本规范规定的方法进行抗滑稳定计算计算公式中有关力的计算应符合本节的规定进行抗震稳定计算时级边坡设计地震加速度宜与相应建筑物设计地震加速度取值一致级及其以下级别的边坡设计地震加速度可与场地地震加速度取值一致设计地震加速度为及其以上的级和级边坡宜同时计入水平向和竖直向地震惯性力计算某质点地震惯性力时应按式和式计算 ?式中质点的水平向 地震惯性力质点的垂直向地震惯性力设计地震加速度折减系数取质点的重量质点的动态分布系数可取对于级级边坡参照水工建筑物抗震设计规范的有关规定经论证后也可自边坡底部向上进行放大重力加速度边坡岩土体的自重计算应符合下列规定在浸润线以上采用湿容重在浸润线以下采用饱和容重当坡外有水时可将作用在坡面上的水压力按下列方式作等效置换置换后不应再计坡外水位产生的水压力将坡外水位延伸到坡内直到与滑动面相交见图中将该延伸线以下的滑体重量减去同体积的水重在稳定渗流期应将该延伸线以下滑动面上的孔隙压力用代替为坡体内浸润线在滑动面上引起的孔隙压力为水容重为坡外水位引起的水头在水位降落和边坡开挖情况下应采用降落后的水位按本条第款和第款对坡外水位进行处理当采用总应力指标计算稳定时应令相应的孔隙压力填筑边坡施工期当采用总应力指标计算稳定时应令相应的孔隙压力根据岩质边坡中地下水位线对滑坡体某点的孔隙压力 进行估算时可视岩体性质结构面的发育及其连通程度参照类似工程经验对其水头进行适当折减对降雨和泄水雨雾造成边坡坡体表层一定深度形成暂态饱和的情况在计算孔隙压力时宜进行折减加固措施提供的外力计算应符合下列规定预应力锚杆提供的锚固力可施加在其穿过的滑动面那一点所处条块的底面上其他条块上抗滑桩提供的外力应施加在抗滑桩所处的条块上其他条块上沿滑动方向布置的抗滑洞塞提供的外力所施加的方法同预应力锚杆沿滑动面布置的抗滑洞塞提供的外力施加方法可参照本条第款的规定挡土墙提供的外力施加的方法同本条第款的规定若抗滑桩挡土墙等与预应力锚杆联合运用所提供外力施加的方法应分别按照抗滑桩挡土墙等和预应力锚杆分别施加基于稳定安全系数的可靠度分析边坡稳定可靠度分析的功能函数应采用下列公式之一定义式中抗滑稳定安全系数代表岩土材料性能和其他荷载的自变量对于概化为同一地质单元的岩土体的容重和抗剪强度指标等参数应按照下列规定确定其最大可能的最大值最小值和平均值按照第章规定的取值方法综合分析确定最大可能的最大值最小值将最大可能的最大值最小值以及介于两者之间的参 数进行统计分析确定平均值上述岩土体参数的标准差可按式或式进行计算式中标准差统计参数的平均值统计参数的样本总数式中统计参数的最大可能的最大值统计参数的最大可能的最小值不同工况下孔隙压力最大可能的最大值最小值和平均值可参照条和条规定的方法确定边坡加固提供的外力的随机变量参数应参照相应的现行标准确定如无相应资料时也可采用设计值按常量代入稳定计算公式计算均值稳定安全系数及其标准差和可靠指标可按本节规定的方法计算条件具备时也可同时采用蒙特卡洛法一次二阶矩法和其他改进方法计算各种工况下可将岩土体的容重抗剪强度指标孔隙压力和边坡提供的外力等参数的平均值应按节规定的抗滑稳定计算方法计算相应工况下的均值抗滑稳定安全系数各种工况下应将岩土体的容重抗剪强度指标孔隙压力等个参数的平均值逐一加上和减去相应的标准差代入抗滑稳定计算公式计算对相应工况下的抗滑稳定安全系数再按式计算均值稳定安全系数的标准差 式中均值稳定安全系数的标准差岩土材料的有关参数的平均值加减其标准差计算出的两个安全系数之差均值稳定安全系数的变异系数可按式计算式中均值稳定安全系数的变异系数均值稳定安全系数均值稳定安全系数的可靠指标可按式或式式计算当安全系数按正态分布时当安全系数按对数正态分布时式中均值稳定安全系数的可靠指标边坡的可靠指标应满足水利水电工程结构可靠度统一标准的要求可靠度和失效概率可根据可靠指标按下列方法计算可靠度可按式计算式中可靠度可靠概率可靠指标均值稳定安全系数小 于的失效概率为小于失效概率也可根据均值稳定安全系数及其变异系数直接查表确定 表均值稳定安全系数与其小于的概率的关系安全系数的变异系数 对于选定的均值抗滑稳定安全系数可采用式评价其合理性式中加固后失效概率的降低值边坡破坏造成的经济损失元加固增加的费用元当式左边等于或稍小于该式右边时可认为选定的均值抗滑稳定安全系数是合理的当式左边小于该式右边很多时可认为选择的均值抗滑稳定安全系数偏大当式左边大于该式右边时可认为选择的均值抗滑稳定安全系数偏小 附录预应力锚杆锚固段长度确定锚固段长度可根据计算和类比法确定对级级边坡应同时采用现场拉拔试验验证当需要的锚固段长度大于时宜采取改善锚固段岩体质量改变锚头结构或扩大锚固段直径等技术措施提高黏结式锚固段的锚固力预应力锚杆采用黏结式锚固体时锚杆及单元锚杆的锚固段长度可分别按式和式计算并取两者中的大值式中锚固段长度锚杆的设计轴向拉力值安全系数可按表选取锚固段钻孔直径单根钢筋或单股钢绞线直径钢绞线股数或钢筋的根数灌浆结石体与岩土孔壁间的黏结强度宜通过试验确定灌浆结石体与钢绞线或钢筋间的黏结强度宜通过试验确定采用两股根及其以上钢绞线或钢筋时钢材与灌浆结石体间黏结强度降低系数取股根数多时取小值股根数少时取大值 表预应力锚杆锚固体最小抗拔安全系数最小抗拔安全系数边坡级别临时锚杆永久锚杆服务年限不大于年服务年限大于年 附录抗滑桩计算荷载计算作用于抗滑桩的荷载应包括滑坡体推力抗滑桩所处位置下块滑坡体滑动面以上的抗力锚固段地基抗力桩侧与岩土间的摩阻力凝聚力桩体变位引起的竖向反力桩体自重和桩底反力均可不计作用于每根抗滑桩上的滑坡体推力应按以下规定计算采用附录的方法计算单位宽度滑坡体作用于抗滑桩上的推力按的水平分量乘以桩间距计取作用于每根抗滑桩上的滑坡体推力作用于每根抗滑桩上的抗力应按以下规定计算采用附录的方法计算无抗滑桩情况下单位宽度滑坡体作用于抗滑桩上的推力取的水平分量与作用在抗滑桩上的被动土压力两者之小值作为单位宽度的抗力按单位宽度的抗力乘以桩间距计取作用于每根抗滑桩的抗力根据滑坡体性质厚度和抗滑桩所处位置上块滑坡体上下部变位或蠕动速度的差异等情况滑坡体推力的分布图形可分别采用矩形三角形或梯形等抗力的分布图形可采用与滑坡体推力相同的分布图形或根据具体情况采用其它图形锚固段地基抗力可按照地基弹性抗力计算其大小应根据岩土体的性质桩的锚固段深度锚固段桩体的变位等情况确定 锚固段地基弹性抗力系数应根据其岩土体性质和抗滑桩的锚固段深度等情况按下列条件确定当地基为较完整的岩体和坚硬黏性土时其水平向弹性抗力系数宜通过试验确定取为常数采用矩形分布图形当地基弹性抗力系数随深度变化时其水平向弹性抗力系数宜按式计算式中滑动面以下某深度处的地基水平向弹性抗力系数?宜通过试验确定地基水平向弹性抗力系数随深度变化的比例系数?宜通过试验确定锚固段的地基抗力系数分布曲线在滑动面以上延长至为零点的高度是与岩土类别有关的常数滑动面以下计算位置距滑动面的深度计算指数当滑动面以下为土基或松散体随深度呈线性变化时宜取当随深度呈外凸的抛物线变化时宜取当随深度呈内凸的抛物线变化时宜取抗滑桩锚固段长度和结构计算抗滑桩锚固段的深度主要应根据其岩土体的横向容许承载力确定当要求控制抗滑桩的变位时应使其最大变位不超过容许值抗滑桩对锚固段岩土体的横向压应力应小于或等于锚固段岩土体的横向容许承载力抗滑桩滑动面以上的桩体内力应根据滑坡体推力滑动面以上滑坡体抗力计算滑动面以下的桩体变位和内力应根据滑动面处桩截面的弯距剪力和锚固段地基抗力进 行计算 抗滑桩桩底约束条件可根据锚固段深度及其岩土体性质等作下列假定当桩底可能产生变位和转动时桩底可假定为自由端当桩底可能仅产生转动而不产生变位时桩底可假定为铰支端抗滑桩结构内力计算应首先按照式或式计算其变形系数并应根据变形系数判别其属于刚性桩还是弹性桩按法计算??按法计算??式中按法计算时的抗滑桩的变形系数抗滑桩正面计算宽度矩形桩圆形桩为矩形抗滑桩的正面宽度为圆形桩的直径抗滑桩的弹性模量抗滑桩的截面惯性矩按法计算时的抗滑桩的变形系数地基弹性抗力系数随深度呈线性变化的比例系数?当时或当时抗滑桩属刚性桩否则属弹性桩为抗滑桩的锚固长度按法或法计算抗滑桩内力时锚固段的换算长度应分别取为或抗滑桩桩体结构可按照受弯构件设计对级及其以下等级边坡当无特殊要求时可不作变形抗裂挠度等项验算 标准用词说明标准用词在特殊情况下的等效表述要求严格程度应有必要要求要只有才允许要求不应不允许不许可不要宜推荐建议推荐不宜不推荐不建议可允许许可准许允许不必不需要不要求 中华人民共和国水利行业标准水利水电工程边坡设计规范条文说明 目次总则基本规定边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定边坡的计算和分析边坡治理和加固安全监测设计 总则自世纪年代以后随着大中型水利水电工程的大量修建边坡安全的重要性越来越受到工程师们的重视对边坡技术问题的较全面深入研究也是从这一时期开始的以往的科学研究成果和工程实践经验的积累也主要来自于大中型水利水电工程根据这一实际情况本条规定本标准适用于大中型水利水电工程中的级边坡的设计对于小型水利水电工程的边坡由设计者根据情况决定是否参照本标准规定进行设计条文中不作规定本标准对水利水电工程边坡的定义由于修建水利水电工程形成的边坡破坏对修建的水利水电工程安全有影响的和因修建水利水电工程有可能引起其破坏的边坡统称为水利水电工程边坡表明了本标准适用的边坡类型本条中标准明确规定的除外定性地规定了本标准不适用的范围标准明确规定的含义主要是指对边坡的级别稳定安全系数标准及相应的计算方法等均有明确的规定对于填筑边坡如土石坝堤防公路等对于开挖边坡如建筑工程边坡等另外由于修建水工建筑物对边坡施加了除建筑物自重以外的不利于其稳定的力比如拱坝两坝肩开挖的拱座边坡若要满足拱座稳定要求治理加固或?和调整坝型这两种措施是采用一种还是两种同时采用往往需要进行全面的技术经济比较若仅按本标准要求进行边坡本身的治理和加固作出规定也是不合适的因此本标准是否适用于这类边坡需要针对具体情况研究确定因为永久冻土区的边坡具有特殊性因此标准要求专门研究 本条是对边坡设计的基本原则要求其中应重视施工地质和安全监测资料分析结合实际情况的变化修正设计表达的是动态设计思想相对其他传统的水工建筑物而言水利水电工程边坡的治理和加固无论实际工程经验的积累和总结方面还是科学研究的深度和广度方面都还是相对薄弱的边坡工程牵涉多种类型的水工建筑物边坡类型也多种多样问题非常复杂边坡设计中认真总结以往工程实践经验并进行必要的科学研究是十分必要的国内外先进技术的推广应用有助于边坡治理和加固的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 更加趋于经济合理在同等投资水平的条件下也有助于提高边坡的潜在安全度在小浪底水利水电枢纽工程的边坡设计中采纳世界银行专家的建议研究和制作的双层保护预应力锚索并应用于岩石高边坡加固就是成功的范例对待新技术采取积极慎重的态度是科学的态度有助于新技术的正确推广和应用与边坡设计有关的现行行业和国家技术标准主要有但不限于下列几项水利水电工程地质勘察规范岩土工程勘察规范锚杆喷射混凝土支护技术规范水利水电工 程岩石试验规程土工试验规程水工建筑物抗震设计规范水工挡土墙设计规范水工预应力锚固设计规范水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范 基本规定边坡级别确定本条规定确定边坡级别考虑两个主要因素其一是与相关建筑物的关系其二是边坡破坏造成的影响因建筑物级别的确定已体现了工程的重要性和建筑物在工程中的地位以相关建筑物的级别为确定边坡级别的主要依据之一能相对准确地体现边坡的重要性边坡与相关建筑物的相互关系能体现边坡破坏对建筑物安全和运用的影响所以也作为确定边坡级别所考虑的依据由于边坡级别与建筑物的相互关系不易简单地定量确定所以条文规定对边坡破坏造成的影响进行论证根据边坡与建筑物的关系和边坡破坏对相应建筑物安全的影响程度按建筑物是破坏严重较严重不严重和较轻等种不同情况确定边坡级别列入表中并注明了种影响程度的含义分别说明如下严重按边坡与建筑物的关系分为直接相关和间接相关两种前者可分为两种类型一种类型也称之为边坡属于建筑物的组成部分例如船闸的直立边坡挖方渠道的过水断面边坡另一种类型为边坡体为建筑物的地基或地基的一部分建筑物的自重作用在边坡潜在滑动体上例如紧靠边坡上方修建有泄水引水的进水塔等对于这种边坡一旦边坡破坏或仅产生稍大变形将直接导致建筑物破坏属于最危险的情况因此要求边坡与相关建筑物级别相同是必要的与建筑物安全间接相关的边坡是指边坡滑塌后滑塌体推向建筑物导致其整体破坏例如泄水建筑物进水口集中布置时若边坡破坏会导致进水塔整体破坏边坡级别与进水塔的级别相同也是合理的条文中功能完全丧失的含义是建筑物虽然没有破坏但已完全不能运用如当泄水建筑物在一岸集中布置时岩石边坡破坏后将所有进水口全 部封堵导致泄水建筑物完全丧失泄水功能的情况较严重有些情况下边坡破坏并不一定使建筑物彻底破坏或完全丧失功能但已损坏较严重已不能正常运用或需要进行专门的除险加固专门的除险加固是指已超出了管理单位正常维护工作的范畴需要进行专门的除险加固设计并由专业施工队伍施工才能使建筑物恢复或基本恢复原设计功能不严重例如溢洪道泄槽段的开挖边坡当出现边墙上部边坡局部滑坡侵占部分过水断面只要塌方不是将溢洪道完全堵死并不难以清除清除后溢洪道仍可正常过水道路边坡塌方虽暂时阻断交通但清理后仍可正常通行较轻有的边坡的破坏并不导致建筑物的破坏或功能丧失而是仅对建筑物安全有轻微影响比如有些近坝上游的库岸边坡当边坡破坏后滑坡涌浪传到坝前已很小对建筑物安全没有明显的影响因此其级别定为级或级是可以接受的尽管本条的规定是按照边坡与相关建筑物之间的关系确定其级别的但由于水工建筑物多种多样边坡与建筑物相互关系非常复杂因此条文中只能作一般性规定在实际工程中难免出现边坡级别不一致的情况需要认真研究边坡对相应建筑物的影响建筑物在整个工程安全中的地位等才能相对合理地确定边坡的级别由于边坡级别的高低直接决定抗滑稳定安全系数标准也就是说直接影响工程投资考虑到这一点条文中特别要求对边坡破坏造成的影响进行论证后确定边坡级别比如小浪底大坝上游和分别发育有号滑坡和号滑坡体积分别为万和万在设计过程中做了大量的地质勘察试验工作并采用多种方法研究在不同条件下的稳定性状对号滑坡进行了模型试验研究表明在正常高水位情况下若号滑坡发生破坏产生的涌浪传至坝前仅高不会对大坝和左岸进水塔等建筑物的安全构成威胁且附近也没有居民区以及其他设施从地质勘察初期至今的安全监测表明经不同库水位及水位降落等多种工况条件下运行两 滑坡虽仍处于缓慢的蠕变变形中没有在近期内发生滑动的明显迹象因此没有必要将其级别定的过高这种规模宏大的蠕变变形边坡 对提高边坡的稳定安全度往往不敏感若确定的边坡级别太高要求的稳定安全系数必然很大进行治理和加固的费用也非常惊人但工程实践中往往难以做到有些情况下一个边坡的破坏可能与两座或多座建筑物的安全有关对于这种情况条文规定应先按建筑物分别确定边坡级别之后再选择其中最高级别作为边坡级别其基本思路是确定边坡级别时就高不就低这一思路是与其他标准确定工程等别建筑物级别的原则和工程实践中的行业惯例是一致的对于长度大的边坡各区段水工建筑物的重要性可能不同例如溢洪道输水渠道和抽水蓄能电站上库库岸等开挖的边坡长度较大不同区段的边坡对工程的影响和造成的损失是不同的分区段确定边坡级别是合理的因此本条规定应分区段确定边坡级别有些边坡仅施工期临空且相应建筑物建成后没有发生破坏或产生超常变形的边界条件例如土石坝两岸坝基开挖边坡在大坝填筑后由于坝体的支撑作用坝基边坡已失去了滑动和产生超常变形的边界条件因此仅需在大坝开挖过程中的短时间临空期间保持稳定即可所以没有必要要求太高的安全度类似这种边坡按最低的级边坡对待符合在保证安全的前提条件下尽量减少工程投资的原则对于本条规定主要是要正确判定相关水工建筑物建成后没有发生破坏或产生超常变形的边界条件若不满足这项要求就不一定能将其定为级边坡条文中与水工建筑物无关的边坡在水利水电工程中大量存在根据不完全调查大致有以下几类影响城镇乡村工矿企业等安全的库区塌岸或滑坡这类边坡直接与人的生命安全密切相关一旦有安全问题发生社会经济影响均较大并且善后处理难度大费用高往往是业主及其上级主管部门难以解决的即使进行治理和加固后不发 生塌滑破坏也可能因变形过大引起安全问题因此需要引起足够的重视与这类边坡相关的建筑物构筑物有些有其他行业相应的设计规范要求但其他行业规范未必考虑水利水电工程的实际情况因此需要综合考虑其他行业规范规定和水利水电工程的实际情况等因素合理地确定边坡级别影响陆路和水路干线交通安全的库区塌岸或滑坡这类边坡与第一类边坡不同很多时候它的破坏仅造成边坡本身和受影响建筑物的直接损失而造成人身和其他的财产损失却有很大的随机性确定这类边坡级别时需要考虑这一因素同时还需要考虑交通干线的重要性的不同例如影响国家级和国防专用交通干线安全的边坡与省级及其以下交通干线安全的边坡重要性不同工程场区内新建的交通主干道的边坡由于工程场区内修建的交通干道属于工程专用道路不牵涉本行业以外的单位和个人因此仅需要考虑施工期间和竣工运用的交通情况以及失事后损失大小确定边坡级别工程场区内新建的其他主要建筑物的边坡工程场区内新建的其他主要建筑物通常有生活设施类和生产设施类确定其边坡级别时也需要考虑建筑物类型边坡破坏造成的损失及造成某种损失的几率大小等因素由于上述边坡已与水工建筑物安全和正常运行没有相关关系因此不能按照水工建筑物级别来确定边坡级别在当前背景条件下给出定量规定的按边坡破坏造成的损失大小确定边坡级别的条件还不成熟因此条文中仅进行定性规定边坡运用条件划分由于边坡运用条件与土石坝和堤防较为接近因此条文中参照碾压式土石坝设计规范和堤防工程设计规范并考虑各种不同类型边坡的特点划分边坡各种运用条件 理解和执行这三条需要注意三种运用条件主要是按运用条件可能出现的频度高低划分而不是按照运用条件的恶劣程度划分这是执行条文需要掌握的基本原则一种运用条件往往包含多种工况但由于水利水电工程的复杂性条文中难以将不同运用条件下的所有工况全部列出条文中指明的仅是部分典型的和设计人员熟悉的工况而不是全部但只要掌握上述基本原则就能比较合理地确定实际遇到的工况属于何种 运用条件正常运用条件在划分正常运用条件时考虑边坡的特点区分了临水边坡与不临水边坡对于临水边坡又区分了水库边坡和水道边坡对于水库边坡又区分了上游边坡和下游边坡其目的是使条文规定更加明了便于操作临水边坡对于水库边坡位于建筑物上游侧库区的边坡与下游边坡的临水条件不同例如上游边坡常遇的运用条件可能是正常高水位与死水位及其之间的任一水位而下游边坡常遇的运用条件出现较多的是泄水引水建筑物正常泄水时的下游水位因此条文中分别进行了划分水道正常高水位与最低挡水位之间任一水位持续时间均可能较长因此作为正常运用条件正常高水位与最低挡水位的经常性降落是径流电站和抽水蓄能电站上库经常出现的运用条件由于其出现频度高所以划为正常运用条件不临水边坡条文中规定的工程投入运用后经常发生或持续时间长的情况是相对于非常运用条件和非常运用条件而言的例如除发生强降水致使边坡体骤然饱和地震等非常运用条件以外的情况非常运用条件施工期对于边坡的施工期在工程实践中有两种情况一种情况是永久边坡的施工期即竣工后边坡仍处于临空状态另一种情况为工程竣工后边坡不临空例如坝肩开挖边坡坝修 筑后可能全部或部分处于不临空状态降雨和泄水雨雾根据个边坡的统计资料有个边坡变形或失稳与降雨有关因此要求考虑这种情况泄水建筑物泄水时常常会在一定范围内产生雨雾其对边坡的不利影响与降雨相似降雨和泄水雨雾引起边坡体骤然饱和造成边坡整体失稳是由于短时间内边坡体内孔隙压力升高和材料抗剪强度的降低引起的在我国南方尽管雨季降雨频繁但相对于水库边坡临水状态作用时间较短相对于径流电站和抽水蓄能电站的水位涨落其发生的频度相对低的多因此划为非常运用条件除降雨和泄水雨雾外还可能发生其他情况造成边坡体的骤然饱和例如在靠近边坡附近钻探时钻孔给水钻进和压水试验等也会引起边坡地下水位的升高我国某大型工程泄水建筑物进口高边坡埋设安全检测仪器钻孔时曾发现由于钻孔水压力引起边坡不正常变形由于发现及时调整了钻孔工艺才避免出现事故正常运用条件下边坡坡体排水失效条文中的排水失效主要是指各种排水孔失效这是设计中需要着重考虑的与排水孔相比其他形式排水失效的几率要小的多虽然不是考虑的重点但也不能完全排除设计中需要根据实际情况决定根据已有的工程实践和资料统计情况排水失效的比例如何考虑在条文中进行定量规定的条件还不成熟执行该条时需要参照已建工程进行论证后确定但某一较大的范围内所有排水全部失效是设计所不允许发生的非常运用条件条文中将正常运用条件与地震相组合作为非常运用条件区别于非常运用条件中其他非常运用条件主要考虑的因素有地震情况更加稀遇地震条件下若要求边坡的安全度与其他非常运用条件相 同则花费的代价要比其他非常运用条件高的多年碾压式土石坝设计规范补充修改条款中曾将正常运用遇地震改为非常运用条件与其他非常运用条件一样对待通过年的实践证明是不合理的考虑上述因素和其他行业技术标准的规定规定正常运用条件遭遇地震作为非常运用条件以与其他非常运用条件相区别抗滑稳定安全系数标准本条规定了选定边坡抗滑稳定最小稳定安全系数应考虑的主要因素这些因素也是本节制定安全系数标准所考虑的因素边坡高度与稳定安全系数标准在制定安全系数标准时研究了坡高与最小安全系数的关系对个工程边坡实例其中开挖边坡个自然边坡个坡高与稳定安全系数标准及其计算的最小安全系数关系进行统计统计成果表明各工程的最小稳定安全系数趋势线虽有随边坡高度增加略有减小降低安全系数减小的趋势但非常不明显因此制定稳定安全系数标准时没有考虑坡高的因素稳定计算方法与安全系数标准现行规范的有关规定按计算方 法规定采用瑞典法和滑楔法作用力为水平时计算时安全系数标准需要降低建筑边坡工程技术规范中区分计算方法对圆弧滑动方法采用的安全系数标准比平面滑动和折线滑动方法不平衡推力传递法小差值为公路路基设计规范中规定采用的极限平衡计算方法与相同除此之外还规定对复杂破坏机制采用数值方法安全系数标准不仅仅对应极限平衡方法其开挖边坡安全系数标准采用范围值范围区间的上下限差值为差值为该规范进行的大量算 例表明简化毕肖普法计算结果比不平衡推力法大平面滑动解析法的计算比不平衡推力法大数值分析法的计算结果与简化毕肖普法差值通常在以内从其规定的安全系数标准范围值区间看基本能够涵盖计算方法的差别在堤坝稳定分析年回顾年当代水平报告中对传统的各种边坡稳定分析方法的计算精度和适用范围有以下论述满足全部平衡条件的方法如法法在任何情况下都是精确的除非遇到数值分析问题这些方法计算的成果相互误差不超过相对于一般可认为是正确答案的误差不会超过工程实例对比分析为了解实际工程中条文规定的各种方法计算结果的差异挑选诵?说水库天生桥二级水电站紫坪铺水库巴山水电站个工程采用萨尔玛法摩根斯顿法不平衡推力传递法对边坡进行了对比计算并对各方法间的最大差值最小差值和平均差值范围进行统计结果见表从平均差值范围看萨尔玛法与摩根斯顿法相差较大不平衡推力传递法与萨尔玛法差值次之不平衡推力传递法与摩根斯顿法差值最小统计结果表明个别情况下三种方法间的差值较大但大多数情况下三种方法间的差值不大差值范围在以下的约占总数的表三种计算方法安全系数差值范围统计表萨尔玛法与摩根不平衡推力传递法不平衡推力传递法计算方法合计斯顿法比较与摩根斯顿法比较与萨尔玛法比较最大安全系数最小差值范围平均另外三种方法中没有某种方法呈规律性的比其他方法偏大或偏小的情况从侧面说明不必按不同方法规定不同的安全系 数标准因为本标准采用的范围值变化区间为平均为基本能够涵盖计算方法的差别所以未再按照不同的计算方法分别规定安全系数标准各级边坡在不同运用条件下的抗滑稳定安全系数标准制定主要参照了相关标准的规定并将已建水利水电工程边坡的实际取值统计作为制定本规范稳定安全系数标准的主要依据有关标准对边坡抗滑稳定安全系数标准的规定参照相关标准是为了使本标准与其他相关标准之间相互协调参考的标准主要有水电枢纽工程等级划分及设计安全标准开挖边坡部分港口工程地基规范和基坑土钉支护技术规程等统计结果见表其中国内规范安全系数最高采用值为和采用的最大值为表有关规范规定的安全系数范围值统计表级建筑物级建筑物级建筑物级级建运用条件的边坡或重要的边坡或较重的边坡或次要筑的边坡或不边坡要边坡边坡重要边坡正常运用多数为多数为多数为多数为条件以下多数比正常运多数比正常运多数比正常非常运用用条件低多数比正常运用条件低运用条件条件个别低用条件低低多数比非常运多数比非常运多数比非常运多数比非常运非常运用用条件降低用条件降低用条件降低用条件降低条件已建工程边坡的抗滑稳定安全系数取值实际边坡工程采用的安全系数标准和实际计算值可反映目 前边坡安全系数的应用现状通过对例边坡的抗滑稳定安全系数进行统计统计结果表明各工程规定的安全系数标准变动区间不大正常运用条件下的范围值为非常运用条件下的范围值为非常运用条件下的范围值为而实际采用的计算值变动区间则相对较大三种运用条件下的范围值分别为和各工况间的安全系数数值级差采用的安全系数标准正常运用条件数值比非常运用条件高非常运用条件比非常运用条件高实际计算值高出比例略大与本规范规定的级差基本相符合级边坡正常运用条件下的安全系数 标准问题本条表除对安全系数标准作了规定外还规定了经论证破坏后给社会经济和环境带来重大影响的级边坡在正常运用条件下的抗滑稳定安全系数可取这主要是考虑到划分一等工程的技术标准上限是不封顶的也就是说一般刚满足划分标准的一等工程与诸如长江三峡黄河小浪底等特大型工程相比其重要性不可同日而语对于特大型工程能确定为级的边坡其在工程安全中的地位无疑是非常重要的因此将此种重要且影响大的级边坡正常运用条件下最高的抗滑稳定最小安全系数定为可以认为是合理的土石坝在类似情况下规定的稳定安全系数也比其他情况高见在实际工程中边坡未失稳而变形过大导致建筑物破坏或失效的可能性是存在的例如溢洪道控制段的边坡若存在边坡失稳前发生过大变形的地质条件过大的变形就可能导致结构破坏或闸门不能正常运用而危及工程安全类似这种情况在规定的抗滑稳定安全系数标准范围内取大值是合理的至于取大值是取上限值还是取值稍小于上限值由设计者根据实际情况经论证选定 若因边坡潜在滑动体规模巨大地质构造等原因导致采取的加固措施对抗滑稳定安全系数增加不敏感使得增加加固措施不经济在工程实践中是屡见不鲜在这种情况下即使采取增设许多预应力锚杆抗滑桩和抗滑洞塞等加固措施往往对提高稳定安全系数的作用并不明显这种现象也表明边坡稳定性状受外界条件变化的影响较小也就是说工程投入运用后即使不利荷载增加对边坡稳定安全度降低也不敏感因此在规定的稳定安全系数标准范围内取小值是合理的在不同的工程中影响工程安全的破坏风险以及其他不确定因素是不同的有些可能相对简单在设计过程中比较容易查明确定易于采取恰当的处理措施在允许的范围内采用较小的稳定安全系数是合理的有些相对复杂难以查明确定采用较大的稳定安全系数控制边坡安全才能令人放心因此本条针对这两种不同情况分别作出规定 边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定一般规定在中对不同设计阶段的边坡勘察进行了相应的规定边坡与相应建筑物一并进行地质勘察目的是在能查明地质条件的前提下尽量减少勘察工作量当边坡与建筑物相关时一并勘察往往可更加有利于全面地评价边坡的安全也便于采用技术可行经济合理的治理和加固措施考虑到边坡地质条件的复杂性即使进行了初勘和详勘有时仍然不能完全查清边坡的地质条件所收集到的资料有时仍不能满足边坡设计要求的情况另外对于远离建筑物的边坡也需要进行单独的勘察因此条文规定必要时对边坡进行专门的工程勘察工程实践中经常遇到古老滑坡这些滑坡经过长期的地质作用有些已经处于稳定状态有些仍然处于缓慢的变形状态充分了解这些滑坡的发生发展历史有利于研究这些滑坡当前的稳定状态有利于分析滑坡的发展趋势和制定治理和加固措施人类活动对滑坡的稳定性起着重要影响很多滑坡实例已经证明人类活动会引发边坡的破坏研究工程区的人类活动对边坡的稳定性的影响有利于制定合理的施工方法避免边坡破坏的发生有些工程边坡体的规模很大地质条件十分复杂有时由于布置建筑物需要按建筑物的布置要求将边坡开挖或改造成不同的形状对于这些复杂的情况很难用一种地质条件来代表整个边坡体因此条文中规定将其分为几个不同的部分或区段并找出其代表性剖面分别进行分析和处理监测工作是预防地质灾害的重要手段之一多数滑坡在发生前大多会出现滑动或破坏的先兆对这些现象进行监测对 于预测滑坡的发生和发展积累工程经验十分重要水对边坡的稳定起着极为重要的影响很多边坡工程的失稳与水的影响有关因此对地下水进行监测掌握地下水随季节的变化规律最高水位以及有关的水文地质资料对边坡整治很有必要鉴于在实际操作过程中受经费及交通条件等各种因素的限制难以在所有的边坡工程 中都对其活动性进行监测因此条文仅对稳定性较差且对工程安全有影响的级边坡提出要求破坏模式和稳定性判别水利水电工程边坡的地质条件是对各种勘察成果进行综合分析和概括后形成的是边坡工程安全评估和设计的基础因此进行边坡稳定性分析的第一步是分析边坡地质条件条文规定的地质条件所包含的内容不是严格按照地质专业的定义所规定的而仅是以满足边坡设计为目的而定义的国内外对边坡进行分类的方法很多很多专家学者按不同的应用目的或不同的要素进行了边坡分类如按破坏速度受力方式破坏形式滑面形式边坡岩性等的分类见表本条在进行边坡分类时虽然也考虑了以往的各种分类方法但主要是为边坡的计算分析和治理加固服务的因此在进行边坡分类时在与其他分类方法尽量不发生矛盾的前提下根据边坡设计的实际需要进行分类目前国内外广泛采用的岩体的分类法主要适用于地下工程的围岩分类根据分类方法改进后的为边坡使用的分类法也是一种半定量的方法这些方法均未能把在岩石边坡稳定中起重要作用的结构面突出出来因此这种分类法在岩石边坡方面的应用尚需进一步的研究本规范考虑到边坡设计和计算分析的需要采用了按边坡岩土体结构分类的方法这种分类方法已在大多数水工建筑物规范中采用因而本规范的分类方法和其它水工建筑物规范中的分类是一致的以保持本行业内规范规定的一致性 表边坡失稳模式分类表破坏类型特征在悬崖或陡坡地段当岩体内部连接力小于重力时大块岩土崩塌体迅速向下崩塌有时沿山坡猛烈翻滚跳跃撞击破碎最后坠落于坡脚山崩大规模的崩塌坍滑坍方与滑动的统称滑动边坡岩土体沿一个或几个结构面整体向下滑落由于风化浸水堆积等作用使边坡岩土自身压密或因剧烈坐落人工开挖坡脚而使边坡岩体整体向下沉落一般规模都不破坏大常发生在松散堆积层或有软弱岩层存在的斜坡表层变形又称流土多发生在半坚硬或软弱岩石和松散堆积物构成的土滑斜坡上在重力作用下沿一定的滑动面整体向下滑动是一种常见滑坡的边坡破坏现象坠落岩块或岩体自陡坡悬崖或反坡上临空掉落的破坏现象边坡岩土体因冲刷溶蚀掏空采空等原因而引起上覆岩塌陷土体的下降现象蠕动边坡岩土体长期的缓慢破坏变形又称倾倒体点头哈腰等是边坡岩体在重力或地应力作用倾倒下岩块绕一定的转点长期缓慢的转动或滑移现象边坡岩体由于应力变化产生岩体变形现象多发生在河谷下切岸坡发生卸荷作用的情况下使边坡岩体发生近于平行松弛坡面的张开裂纹或坡顶出现张开裂纹从而破坏了边坡表面缓慢岩体的完整性破坏变形又称散落边坡岩石因物理风化而出现的碎裂解体现象剥落多发生在泥质软弱岩石组成的边坡上边坡岩体经风化作用呈片状脱落的较小岩块因重力作用岩堆或雨水冲刷或其他应力作用下向斜坡下部滚落或散落堆积在坡脚又称隆起或鼓胀由薄层板状片状岩层构成的斜坡当隆胀层面与坡面大致平行时表部岩层可能出现层面凸起的现象 表续破坏类型特征在流水的动力作用下边坡的岩土体被水流冲蚀搬运冲刷的现象通常可细分为面蚀冲沟高水头下泄冲击浪击等冲刷潜蚀地下水的运动造成边坡破坏变形通常发生在斜坡的下部变形边坡岩石因风化和重力作用岩石碎块滚落至缓坡或山谷破坏泥石流受水流的浸泡作用沿下伏黏性土层或斜坡表面向下移动至沟谷地带汇聚成河向下流动的现象朔源侵蚀经常性的水流对边坡的刻蚀作用沿滑动方向有多级滑坡前部临空自行下滑后部失去支撑牵引式受力下滑前级大向后逐渐变小状态推动式沿滑动方向有多级滑坡后级体积大先滑推动前级滑动平面形边坡滑体沿某一结构面滑动滑动面形弧面形散体结构碎裂结构的岩质边坡或土坡滑体沿弧形滑动面滑动状楔面形结构面组合的楔型滑体沿滑动面交线方向滑动流动崩塌碎屑类堆积向坡脚流动形 成碎屑流塑流岩土体已达饱和流动状态滑体与滑带界面不清滑体塑性岩土体的稠度达塑状稠度岩土体呈硬塑或半坚硬状态滑后只有断裂很少塑性变块体形滑体与滑面清楚定向沿结构面滑动滑面滑面位置随外形及水浸湿的变化而不同沿最大剪应力面发部位无向生无明显软弱带流动黏土类岩土体遇水软化干时稳定滑动性质挤出黏土类岩土体在高压下受挤产生蠕动旋转圆弧形滑面滑体沿弧面旋转表面受挤裂缝多沿结构面缓倾角软弱带有临空面配合水的运动滑体刚度构造面较大滑面性质不稳定变形应力调整导致错落强度降低转化成滑坡错落转化有水作用滑面顺坡向表层滑动基岩面滑动滑床与古地形有关多在雨季活动 表续破坏类型特征顺层沿软弱层滑动液体刚度大呈块状滑动滑带土潜蚀溶蚀掏空先形成塌陷水被堵水压增大潜蚀滑带后突然下滑性质悬浮砂土压实时水不能排出造成突然滑动液化溃爬人工填筑土压实过大孔隙饱水土粒细受振动而液化沿冻结面顶面下滑下部来水补给另一种冻结层融化造成融冻土表层土下滑具胀缩性干时裂缝雨季浸水后具膨胀和软化作用强裂隙黏土特殊度丧失易造成滑坡岩性灵敏黏土灵敏度的黏土瞬时丧失强度发展快又称干滑坡火成岩变风化带倾向临空面产生沿风化带发育的滑坡质岩风化壳连续性长期缓慢滑动滑带土强度稳定接近残余强度滑面平直破坏雨季滑动干时稳定或多年活动一次复活型滑动一次断续性性质后能量再次积聚崩塌性滑体脱离滑床历时短事先有一个形成滑面的过程圈椅形冰外貌似圈椅长宽相近均质堆积体内斗形横长形正宽大于长后缘曲度平缓前缘有土挤出侧向阻力大下面形伏软层纵长形冰长大于宽厚度小滑面陡倾或富水滑坡川形平面葫芦形前缘滑引起后缘扩大发展地下水向滑动中心流动形态勺形后部及中部埋藏软弱层坡脚为冲洪积椭圆形常在冲沟沟头岩土向沟心流动后缘及两侧滑壁塌滑角形两组结构面成形沿结构面错落转化成滑坡综合形滑坡扩大成不规则形周围呈锯齿形几个滑坡常合并而成边坡岩体的结构与其失稳模式密切相关而边坡失稳模式的判断正确与否在边坡稳定分析中起着至关重要的作用也是建立边坡地质信息模型的关键在工程实践中边坡失稳模式多种 多样其定名虽相似又不完全相同同如表所示根据以往的成果研究分析本规范中对不同的边坡岩土体结构将常见的失稳破坏形式归纳为崩塌滑动弯曲倾倒溃屈拉裂和流动等形式在附录中分别进行定义以便判别可能的失稳模式在我国八五期间曾对变形破坏类型进行了研究本规范中的边坡破坏类型引用了这个研究成果对我国水利水电工程中边坡破坏类型的研究表明不同岩体结构的边坡破坏类型是有差异的如表所示可以看出边坡的破坏以滑动为主这与工程实践中遇到的情况基本一致表边坡失稳模式分类统计表层状顺层状逆层状斜块状碎裂结散体结层向结层向结向结失稳边坡结构构坡构坡构坡构坡构坡破坏类型数量百分数失稳数失稳数失稳数失稳数失稳数失稳数个崩塌滑动溃屈倾倒拉裂流动复合数量个失稳边坡百分数边坡失稳初步判别的方法虽然很多但最常用的方法为工程地质类比法和极射赤平投影法工程地质类比法主要以经验为主根据已有的工程经验结合实际的地质情况来判断边坡的稳定性极射赤平投影法是一种常用的分析判别方法它简单易行 可用在工程的任何勘察阶段对顺坡向的边坡当结构面的倾向与边坡倾向夹角小于时极易发生滑动破坏研究结果表明结构面的倾向与边坡倾向的夹角与边坡破坏有明显的相关关系从对长江三峡工程库岸的研究中发现当结构面倾向与边坡倾向的夹角在以内时边坡破坏的比例较大从安全的角度出发附录规定对于单组结构面结构面倾向与边坡倾向夹角按以内进行分析以保证不遗漏可能的不稳定边坡岩体抗剪强度指标的取值方法在工程实践中确定岩体抗剪强度指标的方 法很多主要有现场试验室内试验反演分析工程地质类比经验折减以及采用岩体力学分类法进行折算等一般说来现场试验方法取得岩体的抗剪强度指标是直观的也比较可靠但现场试验费用高周期长难度较大并非所有的工程都有条件进行岩块的试验相对简单易行费用较低但是岩块的试验结果不一定能很好的代表岩体的实际情况因此本规范考虑到本行业的实际情况对级级和级边坡分别作了规定至于级级边坡条文中不再作规定由设计者根据实际需要和客观条件选用在近年的国内外工程实践中有专家学者尝试利用工程岩体的分类法结合准则估计岩体的抗剪强度并将这些指标糜诒咂卵姨宓奈榷ㄐ云兰壑姓飧龇椒ㄒ丫谛?说锥驳裙こ讨薪辛顺?孕缘脑擞玫窃诠释幸抵写死啾ǖ郎胁皇呛芏嘤腥巳衔捎么朔椒ǖ贸龅难姨蹇辜羟慷仍诘陀αη榭鱿轮灯蠼瞧诟哂αη榭鱿轮灯〗瞧蠓?沽艘恢中碌姆椒吹刂是慷戎副攴谟纸徊浇梅椒ㄍ乒阋员愀玫赜τ糜诜蔷恃姨逯蟹ㄊ墙淌诰嗄昀从胧澜绺鞯氐墓こ痰刂适Φ奶致壑蟹?蛊鹄吹姆椒ㄌ乇鹗视糜诜缁姨寮胺蔷恃姨逯副甑娜范ɑ谘姨宓难倚越峁购徒峁姑嫣跫仁峭灾钊缏非刀戳臣把倚镜缺砻婵诨虮?兜难? 体进行肉眼观察进行评价的通过综合考虑岩体结构与结构面特征的组合地质强度指标反映了控制破坏形式的地质约束性因此具有使用上的简易性与可操作性尽管方法有上述优点但是由于其在边坡工程中的应用尚处于探索阶段其合理性和适应性尚有待于验证因此未纳入规范工程中的岩体多是层状的物理力学性质具有明显的差别虽然概化为同一岩层的岩体物理力学性质相近但不同层位的节理裂隙发育和风化程度仍会存在明显的差别因此其抗剪强度指标也会不同在以往的工程设计中曾按岩块的抗剪强度指标和结构面的抗剪强度指标分别进行计算分别要求不同的稳定安全系数标准在很多情况下对于不存在贯通软弱结构面的岩质边坡采用结构面的抗剪强度指标计算往往与实际情况相差较大太偏于保守采用岩块的抗剪强度指标计算其稳定安全系数标准就难以确定且不同边坡也难以采用相同的标准因此在工程实践中逐渐开始采用先对边坡岩体进行概化对概化为同一岩层的岩体根据节理裂隙等结构面的发育程度和风化程度对岩块和结构面的抗剪强度指标进行综合整理分析确定岩体的抗剪强度指标进行稳定计算计算结果比较符合实际情况这种设计思路在小浪底等多项大型工程中应用取得了较好的效果因此条文规定按式和式整理岩体的抗剪强度指标在节理裂隙岩体中边坡的失稳或破坏模型多以部分沿节理面部分切断岩块的方式破坏发生类似于土体中的圆弧形破坏有专家学者把这种现象称为岩桥因此在处理这类滑面抗剪强度时破坏面的抗剪强度综合考虑了结构面的抗剪强度和岩块的抗剪强度土体抗剪强度指标的取值方法由于原状土体的取样运输和保存等诸多原因试验结果可能存在不能忽略的误差因此条文要求级级边坡以试 验为基础同时采用工程类比或反演分析等多种方法进行综合分析以合理确定强度指标但对于级及其以下级别的边坡根据以往工程经验采用工程类比反演等方法确定抗剪强度指标是常用的方法有效应力指标能真实地反映土体的抗剪强度因此要求优先采用对于黏性土边坡水位降落或边坡开挖期间土体的渗流场难以与之同步变化试验中孔隙压力也难以量测因此也常采用总应力抗剪强度指标由于水位降落或边坡开挖后土体的总应力抗剪强度仍由水位降落前或边坡开挖前的有效应力状态决定所以采用水位降落或边坡开挖前的法向有效应力计算其抗剪强度指标关于这一作法美国陆军工程师团早在年的边坡和地基设计手册中就做过明确的规定中第条也曾作过类似的规定在稳定分析中进行快速开挖的总应力法计算类似于土石坝库水位骤降的做法 要分两个步骤进行首先根据填方或开挖前的地形和地下水位确定相应的有效应力然后通过式确定再根据填方或开挖后的地形令滑面上水下部分各点的再进行一次稳定分析这一做法在西方的学术著作中常称为法由于在这一步计算时令故孔隙水压力不再影响计算结果我国西北地区自然非饱和黄土边坡大多比较陡峻而一旦浸水饱和又比较容易坍塌破坏这表明在非饱和状态下原状黄土具有较高的抗剪强度而浸水饱和后抗剪强度降低很多在黄土边坡的治理和加固设计中如不考虑黄土的这一特点必将导致不经济的设计在以往的科学研究和工程实践中已有专家学者对非饱和土的物理力学特性进行了较深入的研究取得了可喜的成果并在一些工程中得到了应用但考虑到目前非饱和土理论和试验方法尚不够成熟当前的土工试验规程也未规定标准的试验方法短时间内难以推广因此本条仅要求级非饱和土黄土边坡的抗剪强度进行专门研究根据有关研究成果非饱和土的总应力抗剪强度指标值由非饱和土固结不排水不排气 三轴剪切试验确定试验中不量测孔隙水压力和孔隙气压力有效应力指标计算见式式中和饱和情况下的有效应力凝聚力和内摩擦角由饱和土固结不排水三轴试验确定和土体破坏时在破坏面上的孔隙气压力孔隙水压力和基质吸力抗剪强度随基质吸力而增加的速率由非饱和土不固结不排气三轴试验确定实验中测定孔隙气压力和基质吸力土质边坡在雨季容易产生滑坡是一个较普遍的现象雨水对边坡各项物理力学指标的影响是动态的在雨水长时间的作用下随着土体含水量的增加抗剪强度会逐渐降低因此本条规定当各种原因可能使边坡土体饱和时应将试样饱和后再进行试验为了近似模拟土体在现场可能的受剪条件把抗剪强度试验按固结和排水条件分为不固结不排水剪切快剪固结不排水剪切固结快剪固结排水剪切慢剪种一般情况下不固结不排水剪切快剪试验是用来模拟黏土地基受到建筑物的快速加荷或土坡在快速施工中被剪破的情况固结不排水剪切固结快剪试验用来模拟黏土地基和土坡在自重和正常荷载下固结已完成后来又遇到快速荷载被剪破的情况固结排水剪切慢剪试验是用来模拟黏土地基和土坡在自重下固结完成后受缓慢荷载作用被剪破的情况或砂土受静荷载作用被剪破的情况土的抗剪强度指标试验所使用的仪器主要有三轴仪直剪仪无侧限抗压强度仪等其中三轴仪能较好地模拟实际应力状态可以满足设计需要静三轴仪的优点是能控制排水条件测量土中孔隙水压力直剪仪构造简单操作方便剪切峰值易于 确定试验时间短不能严格控制排水条件剪切破坏面系人为规定剪切面上的应力分布不均匀不符合实际应力状态无侧限抗压强度仪主要适用于测定饱和黏土的抗压强度和抗剪强度应用较少计算结果表明对同一黏性土边坡采用不同的抗剪强度指标计算的边坡稳定安全系数不固结不排水剪指标最小固结排水剪指标最大固结不排水剪指标介于两者之间试验荷载大小和加载方法均对试验结果也有一定的影响因此条文对此作了规定我国存在膨胀土的地区主要有河南湖北广东广西云南等省自治区影响膨胀土抗剪强度的因素主要有两个方面一是土中的物质成分主要是蒙脱土的含量二是土的物性指标即含水量干密度孔隙比和饱和度等除此之外土体的受力状态也是重要的影响因素膨胀土矿物成分以亲水的蒙脱石和伊利石为主是一种遇水膨胀失水收缩且此过程具有可逆性的特殊土体在自然状态下的膨胀土遇水后迅速膨胀软化其抗剪强度会急剧下降这是膨胀土与一般黏土不同的重要特性之一随着土中含水量的变化膨胀土的干容重也将随之变化通常情况下含水量增大土体吸水膨胀干容重减小土的抗剪强度降低反之含水量减小土体收缩干容重增大土的抗剪强度提高同时由于地下水升降或季节性降水影响膨胀土经常发生膨胀和收缩导致土体中裂 隙十分发育裂隙的存在使膨胀土的强度变得更加复杂一般情况下膨胀土的峰值抗剪强度是相当高的但是从失稳的膨胀土坡反算出的抗剪强度却远远低于其峰值强度近二三十年来我国在大规模的工程建设中主要有铁路建筑及水利等部门遇到了大量的膨胀土工程问题有关单位开展了较广泛的现场测试及室内试验研究工作获得了较丰富的有价值的研究成果加深了对膨胀土特性及其土坡破坏规律的认识然而由于膨 胀土的特性及其影响因素的复杂性膨胀土边坡稳定性分析强度指标取值方法至今尚没有一个统一的认识膨胀土的抗剪强度随变形的增加而逐步衰减并逐渐趋于稳定稳定时的剪切强度称为残余强度为获得较大剪切变形测定土体的残余强度现在一般采用应变式直剪仪进行反复剪切试验根据第一次剪切得到的峰值抗剪强度指标确定峰值强度指标和由反复剪切稳定时的剪切强度指标确定残余强度指标和由于膨胀土黄土等土体中裂隙普遍存在因而导致其强度非常不均匀试验证明土体含水量是影响土体强度的最重要因素之一土体抗剪强度随含水量的增加而降低因此要认真研究土体裂隙分布预估土体未来含水量变化以更合理的确定土体抗剪强度指标在黄土边坡验算中和值的测定和选用有的研究成果认为当坡体尚无变形处于稳定时应测定和选用原状土的峰值强度当边坡处于蠕变或缓慢移动变形时应测定和选用长期强度当边坡处于滑动变形时应测定和选用残余强度当古滑坡已稳定时应测定和选用滑面峰值强度对黄土滑坡强度指标调整时有的专家提出如下方法按黄土层中节理发育情况值可向下调整依据和为含水量试验曲线预测滑坡体含水量变化情况调整强度指标值滑带出现张开裂缝时值调整为零在滑坡工程地质勘察中滑带土的野外取样室内测试等都是一种难度较高的工作而滑带抗剪强度指标又是滑坡稳定计算支挡方案设计的关键数据国内外虽有不少专家学者对滑坡的残余强度测试方法进行了大量研究试验方法及测试仪器设备方面仍还存在着许多问题国内外用于取得滑坡滑面带的抗剪强度指标的试验方法有如下几种 现场大型直剪试验这是一种直接用于现场的试验它符合实际情况但费用昂贵费时费力且一般仅适应在滑坡前后缘等周边处或滑面埋藏较浅的条件下使用滑面重合剪试验这是一种在现场取包含滑动面的试样然后在室内进行沿原滑动面的剪切试验它虽切合实际情况但野外取样难度极大室内试验时也有一定困难特别当土样含水量过大进行大剪切时土样易从盒间挤出从而影响试验结果重塑土的多次剪试验这是一种考虑到取滑带原状土比较困难而采用的近似方法其做法是把滑带土风干磨碎再按着天然滑带土的密度含水量等制样然后进行多次剪环剪试验此法类似重塑土的多次剪试验只是在试验仪器上克服了直剪试验中剪切面缩小的缺点三轴切面剪试验该试验是把黏土切成一倾角为的斜面然后进行试验这种试验方法所得强度偏大上述诸多试验方法都有一定的局限性特别是滑面重合剪试验不仅野外取样难度大而且室内操作也困难较多成功率很低相比之下应用最为广泛的应属重塑土多次剪试验但这种试验方法从制样预压密度到试验不仅难度大而且时间长在滑坡勘察及研究中寻求一种简便易行且符合实际的试验方法取得滑带土的抗剪强度指标有重要的理论意义和实际意义某单位在对河南洛宁电站等滑坡的勘察研究中取近百个滑坡滑面带试样做了多种试验对试验成果进行了对比分析以摸索其规律试验表明滑带土多次剪与滑面直剪重塑土多次剪所得到的土的残余抗剪强度指标值较为一致 边坡的计算和分析渗流计算近些年来数值分析方法无论是在渗流理论研究还是在工程实践中已逐渐在国内推广应用尤其是在土体的渗流计算中应用更为普遍数值分析方法主要有有限元法边界元法有限解析法有限差分积分法等其中有限元 法在渗流的均质各向同性到非均质各向异性平面问题到复杂岩体的三维渗流分析理论研究到实际工程应用等方面均是岩土体渗流计算中应用较广的方法年用有限元法计算裂隙水的水流及年等用有限差分法计算了各种裂隙网络系统内的流势分布开创了数值分析方法在岩体裂隙渗流计算中应用的历史国内高等院校和科研单位的专家学者也进行了深入的研究并在一些大型重点工程中推广应用小浪底水利枢纽工程进水口岩质边坡除采用常规的数值分析方法进行渗流计算外也采用裂隙渗流方法进行了计算分析鉴于岩土体尤其是岩体结构的复杂性和计算工作难度本条仅对级和级边坡的渗流计算规定采用数值分析方法对级及其以下级别的边坡允许采用简单的公式进行计算考虑到目前国内岩体渗流数值分析方法及其成果的实际应用情况条文中未明确规定采用的计算模型和方法以便设计者根据工程实际需要选用对地质复杂的情况利用反演分析方法复核和修正各项计算参数是一种常用的方法尤其是在有一定的试验和观测资料情况下进行复核能较合理地确定各项计算参数降雨雨水和泄水形成的雨雾入渗将改变边坡内地下水渗流场从而引起边坡内水荷载的增大这是雨季边坡失稳的重要 原因雨季边坡内水荷载的变化表现在两个方面一是使稳定地下水位升高二是稳定地下水水面线以上出现暂态饱和区稳定地下水位的升高是一个缓慢的过程但降雨有可能在地下水水面线以上的大片非饱和区形成暂态饱和区因为暂态水荷载增量远比稳态水荷载增量大常成为边坡失稳的控制因素不能不加以考虑稳定计算根据地质条件判别边坡失稳的可能性仅是初步的判别因此还应进行稳定计算在有的情况下初步判别难以确定其稳定性状为了确保边坡安全本条规定遇到这种情况要求进行稳定计算对个岩质失稳边坡破坏类型的统计见表统计表明发生滑动破坏的边坡数量占是实际发生破坏的边坡中最为多见的在实际工程中滑动失稳模式的计算研究相对较成熟工程应用经验也相对较丰富制定条文规定的条件相对较成熟其他类型的失稳破坏发生的几率相对较小其稳定计算方法的研究和实践应用经验较少制定条文规定的条件尚不成熟因此规范中仅对滑动破坏模式的计算方法作了相应规定其他破坏模式暂不作明确的规定由设计者根据工程实际情况参照已建的类似边坡进行专门研究本规范将边坡的运用条件划分为正常运用条件非常运用条件和非常运用条件三种每一种运用条件又包括多种工况同一运用条件下的不同工况对边坡稳定的影响是不同的因此本条要求选用最危险工况进行稳定计算根据规定设计烈度为度时可不进行抗震计算水工建筑物进行抗震设计时只规定甲类设防类别的水工建筑物的抗震设计烈度可在基本烈度上提高度其他则采用基本烈度作为设计烈度级壅水水工建筑物只有基本烈度大于等于度时才属于甲类设防类别对级非壅水和级壅水水 工建筑物当其基本烈度为大于等于度时则属于乙类设防类别当级非壅水和级级级水工建筑物的基本烈度大于等于度时分别属丙类丁类设防类别参照这一规定本规范将边坡级级边坡和级级级边坡分作两个类型进行抗震设防考虑到边坡的安全度要求较水工建筑物低因此本条分别规定级级边坡在设计地震加速度大于等于相当于设计地震烈度度和级级级边坡在设计地震加速度大于等于相当于设计地震烈度度时进行抗震稳定计算如此规定既可保持本规范与协调一致又可体现边坡设计的特殊性极限平衡方法是目前抗滑稳定计算的常用方法对例边坡的计算方法统计表明几乎所有边坡均采用极限平衡方法进行稳定计算较之其他方法更为成熟因此将极限平衡方法规定作为基本计算方法用有限元法计算边坡的稳定已在一些大型工程中得到了应用但总的来说有限元法计算边坡稳定推广应用还不普遍因此本条仅规定级边坡采用有限元法验 算其抗滑稳定性以便为将来的推广应用积累经验有的专家学者借鉴极限平衡方法定义抗滑稳定安全系数的概念采用抗剪强度指标折减的办法定义有限元法计算的抗滑稳定安全系数是最近几年新提出的计算方法这种计算方法已在一些工程中得到应用并得搅诵幸的诘娜峡伤淙荒壳岸韵嘤τ谡庵旨扑惴椒ㄖ贫ㄏ嘤Φ目够榷ò踩凳曜嫉奶跫胁怀墒斓溆氤,娴募奁胶夥椒ǖ募扑憬峁黄鸾卸员确治霰咂碌奈榷ㄐ宰床皇恢趾玫耐揪兑虼吮竟娣豆娑刹捎谜庵址椒醒樗阌泄乜够榷扑惴椒ǖ难?盟得鹘?诩奁胶饫砺壑系目够榷扑惴椒ㄋ裱幕驹蛑饕心饴厍慷茸荚蚝途擦ζ胶馓跫绰懔土氐钠胶饩擦ζ胶馓跫蟮谆婧筒嗝娑寄芄宦愕捎谖粗淞渴砍匠淌绞空馐且桓龀捕ㄎ侍馕饩? 这一问题对作用力作了各种不同假定形成了多种实用计算方法目前较为常用的二维极限平衡方法有瑞典法简化毕肖普法简布法斯宾塞法罗厄法陆军工程兵师团法摩根斯顿普赖斯法不平衡推力传递法萨尔玛法和分块极限平衡法等按照对条块间作用力假定的不同上述方法可分为两大类第一类不计条块间的作用力如瑞典法第二类计条块间作用力如除瑞典法外的其他方法但不同方法对条块间作用力的假定又有不同按滑动面几何形状不同上述方法可分为圆弧滑动面和任意形状滑动面两类上述方法均为分条块计算按条块划分不同又可分为垂直分条块和斜分条块两类除萨尔玛法为斜分条块外其他方法均为垂直分条块最早的瑞典法不计条块间作用力计算简单可以手算在计算机未普及之前得到了广泛的应用积累了丰富的经验但该方法理论上有缺陷在实际应用中发现当孔隙压力较大和当底部岩土体相对上部软弱时计算误差较大甚至得出谬误的结果考虑到目前计算机技术应用已非常普及瑞典法不再列入规范不平衡推力传递法在一些专著手册等文献中也称为剩余推力法剩余下滑力法推力传递法不平衡推力法传递系数法余推力法等为突出该方法之不平衡推力和传递之含义本规范将其称作不平衡推力传递法对于计条块间作用力的几种方法有些属于同一类方法如斯宾塞法属于摩根斯顿普赖斯法的特例因此不再列入规范有些计算方法在计算时存在数值分析问题如简布法也未列入考虑上述各种计算方法的特点应用普及情况以及对边坡稳定计算的适用性条文规定区分土质和岩质边坡选用不同的计算 方法其中萨尔玛法采用斜分条块可以较好的模拟岩体的节理裂隙发育情况因此规定用于岩质边坡从理论上讲所有方法均适用于圆弧滑动面但根据各方法在工程中的实际应用情况应用范围成熟程度对土质边坡和呈碎裂结构散体结构的岩质边坡规定采用简化毕肖普法摩根斯顿普赖斯法不平衡推力传递法三种方法选用计算方法时主要依据边坡体的构造情况确定当边坡体为相对均质体可能发生圆弧滑动时则选用简化毕肖普法和摩根斯顿普赖斯法计算都是可以的当边坡体呈层状结构且不同地层的抗剪强度有明显差别时则选用摩根斯顿普赖斯法计算是合适的对块体结构和层状结构的岩质边坡萨尔玛法对其倾斜结构面的模拟和条块间力的考虑更合乎实际和全面不平衡推力传递法也是折线沿滑动面常用的方法一般情况下只要破坏面的走向与坡面交角在以内可按照平面破坏分析由两组和两组以上结构面切割形成的空间楔形体其组合方式大小各异数目也可能相当多附录中仅列入了较为简单的适用于沿节理面裂隙面交线方向滑动的楔体滑动其他边界条件更为复杂的情况未列入由设计者根据实际需要自行选用但需注意对结构面组合方式大小进行全面比较鉴于计算方法的局限性和边坡岩土体结构力学参数等问题的复杂性使之对边坡的稳定性按照单一方法的判定具有一定的局限性采用多种计算方法对边坡进行稳定计算便于综合分析 正确判断边坡的稳定性状但考虑实际需要和边坡重要程度等因素因此本条仅对级级边坡作出规定对级及其以下级别较低的边坡由设计者根据实际情况决定是否采用多种计算方法和关于各种稳定计算方法的公式荷载计算和假定的说明计算公式不平衡推力传递法 该方法的计算公式有隐式解法和显式解法两种形式显式解法将隐于抗剪强度指标和传递系数中的安全系数取消只将下滑力乘以一个安全系数从而得到一个显式计算公式其安全系数的定义与其他刚体极限方法不同采用的是超载系数的概念但为了得到显式解因而又进行了简化而隐式解法的安全系数采用传统的抗剪强度指标折减的定义将安全系数隐于抗剪强度指标和传递系数中通过迭代求解将不平衡推力传递法显式和隐式的计算结果与简化毕肖普法和摩根斯顿普赖斯法相比隐式的计算结果与后两种方法十分接近而显式结果并不总是与后两种方法接近一般情况下显式和隐式的计算结果均大于后两种方法的计算结果偏于不安全显式的计算结果误差更大当安全系数等于时显式和隐式是等效的安全系数越是偏离按两式求得的安全系数相差越大隐式解法虽优于显式解法但也存在明显的缺陷由于其条块间推力平行于上一滑动条块底面的假定使得计算的安全系数受滑动面倾角的影响较大有的研究认为对于光滑连续的滑面隐式解法可以无条件使用对于由折线形组成的滑面隐式解的使用应有限制滑面中所有转折点处的倾角变化值必须小于当转折点处的倾角变化量超过时需对滑面进行处理以消除尖角效应考虑到在工程实践中不平衡推力传递法在滑坡稳定计算中仍较多采用将这一方法的隐式解法纳入规范摩根斯顿普赖斯法的改进及其应用改进方法在经典的摩根斯顿普赖斯法中没有地震惯性力此处加入了地震惯性力摩根斯顿普赖斯法公式的求解较复杂式和式中包含一个未知量稳定安全系数隐含于中和一个未知函数求解时引入一个假定见下列式 其中为假定函数反映在区间的分布形状一般情况下可取为了找到满足平衡方程的和值可以先假定一个和然后采用逐条积分法求解经迭代直到假定的和满足平衡方程为止这种改进的摩根斯顿普赖斯法已在国内得到普遍应用并纳入了因此本规范将该方法纳入改进方法近年来国内又有专家学者对经典的摩根斯顿普赖斯方法进行了改进该方法仍基于经典的摩根斯顿普赖斯方法的基本假定见图推导出的条块间作用力和力矩的递推公式见式形式更为简单并最终可采用一个公式表达各变量间的关系条块间作用力函数采用相当于法或半正弦函数计算安全系数其差别通常在之内摩根斯顿普赖斯法经过这样改进后使计算过程大为简化并便于编制计算分析程序在工程实践中由设计者根据实际情况采用上述两种改进方法进行同步计算以便进行对比和相互验证萨尔玛法及其改进经典的萨尔玛法特点萨尔玛法原由英国学者提出萨尔玛法认为斜条块间的剪切强度与滑面剪切强度被一致调用即被同一安全系数折减再通过力的平衡条件求解边坡安全系数萨尔玛法求解时假设滑体受水平地震力作用然后根据条块的力平衡条件通过复杂地推导得到边坡临界地震加速度系数的解析表达式然后再通过迭代方式求解边坡在实际震动影响系数下的边坡安全系数相应于某一安全系数值使边坡处于极限状态的临界水平地震力系数按式计算无地震力时的安全系数是使为零的相应值 由于萨尔玛法公式较为繁琐其推导过程也非常复杂近年来一些学者对该方法进行研究提出了萨尔玛法的改进方法改进方法该方法是在虚功原理基础上建立的即通过作用在条块上外力所作的功和内能耗散相等的原理建立能量平衡方程也称之为能量解法理论和实践已证明该方法和力平衡解法完全等效从应用角度看能量解法具有简洁的特点因此本规范纳入了这种方法改进方法针对萨尔玛法求解过程复杂和安全 系数修正步长不当时可能出现的振荡不收敛等问题一些学者研究出另一种求解方法该方法的特点是可以给出安全系数的隐式表达式通过迭代求安全系数并可给出临界加速度系数的显式表达式给定安全系数可直接计算与萨尔玛法原始公式实质上是等价的但有关参数计算明显简化推导过程也极为明晰更加便于应用经改进后使计算过程更加简捷并便于编制计算分析程序具体计算公式可参考有关文献由于这种方法提出的时间不长推广应用尚不普及故本规范暂未纳入荷载计算和假定地震惯性力计算本条规定主要是参考了中对建筑物设计地震加速度的如下规定除级壅水建筑物允许在基本烈度上提高度作为设计烈度外一般采用基本烈度作为设计烈度考虑到级边坡的重要性故规定其设计地震加速度与相应建筑物设计地震加速度取值一致即可在场地地震加速度的基础上提高级及其以下级别的边坡则规定采用场地地震加速度不要求提高这样规定也是与规定以基本烈度作为设计烈度是一致的在中规定设计烈度为度度的级级土石坝重力坝等壅水建筑物长悬臂大跨度或高耸 的水工混凝土结构应同时计入水平向和竖向地震作用本条规定设计地震加速度等于大于的级级边坡同时考虑水平向和竖向地震惯性力作用与的规定是一致的地震惯性力的大小与计算质点的动态分布系数密切相关仅对土石坝重力坝等建筑物的动态分布系数有详细规定对边坡工程如何采用并无规定因此本条规定允许取质点的动态分布系数至于是否需要放大和如何放大由于实际工程中资料较少因此对于级级边坡经论证后也允许放大以便积累经验岩土体自重和孔隙压力计算众所周知进行稳定分析时根据选择的研究对象不同水土混合体还是土骨架对滑体的容重取用值也不相同由于稳定计算方法本身的假定会因研究对象不同导致两者计算结果存在微小差别本条从目前工程中较为常用和方便的原则出发采用的是前者即水土混合体采用后者计算时需考虑土骨架所受渗透力的作用其计算不如前者方便考虑到目前的工程实际情况本规范仍按照多年来土力学界形成的共识暂不强行要求按渗压力计算对坡外水体处理有将坡外水体直接作用于坡面将坡外水体视作滑动体一部分和将坡外水位下滑体部分容重进行置换等几种方法第一种方法过于麻烦实际应用不多见第二种方法仍需计算坡外水体重量操作不方便应用也不多第三种方法采用坡外水位以下滑体重量取浮容重的方法是水土合算时为扣除坡外水位以下部分水头作用的一种简化处理办法可避开对坡外水体的繁琐计算操作简便实际工程中应用广泛也是一种习惯用法故规定采用在水位降落情况下按照降落前的地下水位计算边坡滑体内的孔隙压力是因为岩土体内地下水位的降落具有滞后性是一种偏安全的考虑采用总应力强度指标时取地下水位引起的水头实际上是为了平衡总水头以满足应用总应力强度 指标水压力为零的条件在施工期边坡开挖时由于开挖形成新的临空面会造成坡体内原地下水位的下降类似于水位降落的情况因此本条规定施工期边坡开挖时的孔隙压力计算按照水位降落的情况执行在岩质边坡中坡体某点的孔隙压力主要受岩性和构造条件两方面的影响像节理发育的砂岩或存在溶洞的石灰岩等渗透性大的岩体孔隙压力折减较少而像页岩黏土岩等低渗透性的岩体孔隙压力往往折减较多而构造条件对孔隙压力的影响更大因此本条规定对岩质边坡孔隙压力估算时可视岩体性质结构面的发育及其连通程度进行适当折减对于边坡受降雨和泄水雨雾引起边坡体饱和的孔隙压力美国一些工程采用水面达地表的静水压力分布这一假定基于以下认识历时长的降雨使边坡裂隙完全饱水暂态有效地下水位达到地表对于边坡工程采用这一孔隙压力分布使加固设计过于保守我国一些边坡工程常将静水压力乘以折减系数进行边坡设计如漫湾水电站采用 折减系数五强溪水电站采用类似建议图形但取值较小三峡工程曾采用折减系数目前采用强排水体系而不考虑暂态孔隙压力图是不同方法采用的边坡暂态孔隙压力分布彼此差别极大且均缺少理论分析及实测数据的支持由于岩性多样岩体构造复杂多变不易给出折减系数的定量规定因此只做定性规定在实际工程中需根据不同入渗排水条件和坡体渗透性能经工程类比后由设计者自行选定折减系数加固措施施加的外力本条分别对预应力锚杆抗滑桩抗滑洞塞和挡土墙等加固措施产生的外力作了规定说明如下在稳定计算中预应力锚杆对边坡施加的外力位置假定有两种一种施加于锚杆的外端即位于条块的顶面另一种是施加 图各工程采用的因降雨而形成孔隙压力分布图于锚杆的内端即位于条块的底面曾有人研究认为两种施加位置计算的安全系数孰大孰小没有规律误差也不大考虑到多数计算方法均是针对滑动面建立静力平衡关系的因此本条规定将预应力锚杆的加固力施加于其穿过滑动面位置所在条块的底面上也有专家按某种分布形态的分布力施加在条块底面上有些边坡受地质构造切割三维效应非常明显若不考虑其影响可能导致对边坡稳定性状的评价结果与实际情况相差很大甚至得出谬误的结果因此本条规定要考虑这一问题但考虑到三维稳定分析有一定的难度且制定稳定安全系数标准也不成熟因此仅规定对三维效应明显的级级边坡进行三维稳定分析由于相应的稳定安全系数标准还难以制定所以条文中仅要求验算其安全系数标准也需要进行专门论证目前三维稳定分析的基本方法仍是条分法三维稳定分析同二维稳定分析一样都属于超静定问题为了使问题变得静定可解各种三维极限平衡方法往往引入了大量的假定有的三维分析方法还对滑动面的形状作出了假定如假定滑动面为左右对称对数螺旋面等主要计算方法有三维毕肖普法三维简化简布法等另外还有考虑功能平衡的塑性理论上限解法这种方法没有对滑裂面的形状和边坡的几何物理特性等方面的假定三维稳定计算的结果表明规模越大的边坡具有三维效应 时其三维计算结果和二维计算结果的差异也越大和有关可靠度分析方法的说明可靠度分析的目的和应用在岩土工程设计中随着传统的计算分析方法手段的不断完善和工程经验的不断积累设计者们逐渐认识到正确估计不确定因素对工程安全影响的重要性目前逐渐推广应用的可靠度分析就属于不确定分析方法国内一些行业推行的以概率理论为基础的极限状态设计理论和分项系数设计方法由于边坡的抗滑稳定分析不确定因素多且安全系数多以隐函数形式出现在计算公式中要采用分项系数法进行可靠度分析难度很大因此本规范推出基于稳定安全系数的可靠度简便分析方法在进行传统的稳定分析的同时采用与之相同类型和数量的数据就可以进行近似却十分有效的可靠度分析只要在进行传统的稳定分析的同时作出很少一点努力就可以得到相当有用的成果因此设计者可以同时利用可靠度分析成果和稳定安全系数对工程安全做出综合评价本标准推荐这种较简化实用的可靠度分析方法其主要目的是便于推广应用积累经验但正如先生所言如果利用相同的数据判断方法和简化方法这种简单的可靠度分析成果与常规的确定性稳定分析的结果精度一致可以互为补充和提高但尽管这种分析方法相对比较简单已在国外岩土边坡稳定分析中被广泛采用但对于国内的水利水电和岩土工程设计而言毕竟是一种新的尝试因此本条仅规定占边坡总数量很少的级边坡如有条件才进行可靠度分析这样便于通过在少量大型工程中的应用确保能取得确实有效的成果积累经验有利于推广应用简化可靠度分析功能函数及其与分项系数法的差别在使用分项系数法中发现在常用抗滑稳定分析的方法中除瑞典圆》ǖ壬偈椒ㄍ獗闲て辗苟倨绽邓狗ǖ榷嘀盅细竦姆椒岩蕴 赘奈沽踝饔? 的形式基于稳定安全系数的可靠度分析方法与之最大的不同就是在稳定安全系数的基础上定义功能函数如式和式式中抗滑稳定安全系数等影响参数这样为设计者所熟悉的各种常用稳定计算方法不需要任何改动就可进行可靠度分析求解方法的选用如上所述本规范推广可靠度分析的初衷是在达到与常规稳定分析结果同等精度的前提下使设计者易于掌握和应用以有利于今后的大范围推广因此本规范的规定采用了由美国科学院组建的由分别从事可靠度和传统方法的两位著名专家和领导的岩土工程减灾可靠度方法研究委员会提出的简化方法条规定的条件具备时也可同时采用蒙特卡洛法一次二阶矩法和其他改进方法其含义是只要资料和其他技术条件许可同时采用这些分析方法也是可以的岩土物理力学指标和其他计算参数的整理条条和条中规定的计算参数整理方法也是和等人提出的简单方法对计算参数的概形分布未做过多的假定和限制也未要求考虑计算参数是否相互独立参数相关也未要求处理这样做也可能存在一定的误差但由于可以达到与传统稳定分析中一样的精度又易于设计者接受和掌握所以未要求采用更为严格合理和复杂的方法进行整理是否采用更严格的方法由设计者根据实际需要和技术条件自行决定式系用于随机变量参数数量较多的情况一般认为其数量不少于个式一般用于工程试验的随机变量参数较少甚至无试验数据的情况该方法的依据是 按照符合正态分布的参数的数据都落在倍标准差范围内的原理式中的和与传统分析中确定计算参数的方法相同有经验的设计者可根据少量的试验数据确定即使没有试验数据也可仅凭设计者的经验或根据工程类比确定依的观点在以往经验的基础上只要尽可能将和的差距拉大就能克服低估二者之间的误差至于边坡加固措施如施加预应力锚杆等提供的外力条规定可采用设计值按常量代入稳定计算公式计算仅仅是允许也符合与常规稳定分析同等精度的思路若客观条件允许采用与其他计算参数相同的方法整理也符合该条文规定的原意均值稳定安全系数标准差的计算方法和步骤条规定节规定的抗滑稳定计算方法计算相应工况下的均值抗滑稳定安全系数也包含节中有关采用优化方法搜索均值安全系数极小值的含义条条的规定相对简短为便于进一步理解和掌握将计算步骤归纳说明如下求包括岩土材料性能指标在内的所有计算参数的平均值和标准差将各计算参数的平均值代入相应的抗滑稳定计算公式计算出均值稳定安全系数将各计算参数的平均值分别加减其标准差计算出稳定安全系数将稳定安全系数相减得到重复上述步骤直到对全部参数计算完毕计算得出所有的利用级数展开即式求得均值稳定安全系数的标准差从而计算其变异系数可靠指标可靠度和失效概率计算条中给出的可靠度计算公式不需要使 用者积分可利用表中的标准正态分布函数求得值为便于应用条中同时给出了根据计算公式制成的表格供直接查用为便于理解这里给出两个边坡的可靠度计算实例实例一小浪底大坝边坡的可靠度计算小浪底大坝的基本参数见表表小浪底土石坝坝料物理力学参数指标表湿容重饱和容重材料分区均值均值??区?区区基础砂砾石软弱夹层注心墙区土料有较多的试验资料采用试验值进行分析其他材料参数采用估算的最大值最小值进行估算下游边坡计算的平均安全系数和的计算成果见表表稳定安全系数和计算成果材料分区区?区区则同样可以计算得到大坝上游边坡的有关计算成果和见表 表稳定安全系数和计算成果材料分区区砂岩基础砂砾石软弱夹层实例二西霞院工程土石坝下游边坡可靠度计算西霞院工程土石坝下游边坡的基本参数见表表西霞院土石坝坝料物理力学参数指标表湿容重饱和容重材料分区??均值均值心墙黏土坝壳填筑料坝基砂砾石注心墙黏土采用试验值进行分析 其他材料参数采用估算的最大值最小值进行估算下游边坡计算的平均安全系数和的计算成果见表表稳定安全系数和计算成果材料分区心墙黏土坝壳填筑料坝基砂砾石 上述例子的计算结果统计见表表均值稳定安全系数和失效概率结果汇总表项目小浪底上游坡小浪底下游坡西霞院下游坡从上述计算的两个实例看可靠度指标不仅与平均安全系数的大小相关更取决于材料参数的离散程度由此可靠度计算不能取代安全系数的计算应该是一种补充稳定安全系数合理性评价的基本概念本条提出评价稳定安全系数大小合理性的概念是非常有用的式左边等于右边表明选定的均值稳定安全系数刚刚合适但习惯上还要留一定的裕度因此条文增加了稍小于的规定对于稍小于的掌握与传统的稳定分析规定了最小安全系数实际选用时往往要稍大于的思路是一样的根据对均值稳定安全系数的合理性评价也可间接了解用传统稳定分析得到的相应的最小安全系数的合理性应力和变形计算与其他建筑物不同边坡不是人为建造的受力结构一般不需进行应力和变形计算因此条仅对两种特殊情况下的边坡规定进行应力和变形计算由于地质构造的复杂性要合理地给出边坡的结构边界条件和计算参数需要做大量的地质勘察和岩土试验工作计算工作量也较大并且边坡应力和变形计算成果还不能象抗滑稳定计算成果一样直接作为边坡治理和加固的设计依据所以对于级别较低的边坡进行应力和变形 计算的实际意义不大因此条仅规定级边坡要进行应力和变形计算对其他级别的边坡未进行规定由设计者根据实际情况和需要决定对于强地震区的上述边坡参照对水工建筑物的规定条规定必要时要进行动力分析在边坡应力和变形计算方面有限单元法采用较多其他数值分析方法也有研究和应用土体本构模型土散粒体材料弹性非线性模型常用的有双曲线模型康纳等人利用常规三轴试验测得的与关系曲线可以用双曲线表示邓肯张应用和发展了这一关系并已为大家所熟悉弹塑性模型主要包括破坏准则和屈服准则硬化规律和流动规则方面的假定由于假定不同形成了许多破坏准则可写成它表示应力分量的某种函数值若达到则破坏若小于则未破坏破坏准则主要有屈雷斯卡准则假定最大剪应力达到某一数值时破坏米塞斯准则假定第二偏应力不变量达到一定数值时破坏也可假定为偏应力在达到一定值时破坏摩尔库仑准则对于土体摩尔库仑强度理论受到广泛应用当主应力大小不确定时可写成不变量函数如式所示其中在主应力空间为一不等角的六边?形锥面特洛克普拉格准则代表的是摩尔库仑六边锥面的内切圆锥 弹塑性模型主要有修正剑桥模型即英国剑桥大学罗斯科等人提出的用于正常固结或弱超固结黏土的模型假定屈服面在主应力空间是以空间对角线为轴的回转面仅随两个应力分量变化采用广义米塞斯破坏准则在微小的荷载增量作用下所损失的变形能罗斯科最初假定为并假定弹性偏应变可忽略不计据此导出的屈服轨迹为对数曲线相应的模型叫剑桥模型对损失的变形能假定为建立了修正剑桥模型得到屈服轨迹方程的曲线形状为椭圆罗斯科等人分析了大量的三轴排水和不排水剪试验的应力与应变关系资料研究孔隙比随的变化与塑性变形规律建立了修正剑桥模型的屈服准则如式所示拉德模型拉德与邓肯假定屈服面与他们所提出的破坏面相似屈服函数为?取塑性功为硬化参数根据三轴排水试验资料分析硬化规律可表示为式假定流动规则是不相关联的塑性势函数为为式式式和式中的和分别由以式式和式确定模型所用弹性常数取邓肯模型的回弹模量 模型总共包含了等个参数可由三轴排水试验确定该模型所含的屈服面和塑性势面都是开口的锥形面它只能反映剪胀不能反映剪缩为了克服这一缺点拉德又作了改进在锥形面基础上增加了一个球形的帽子屈服面其屈服方程为式?此外 对锥形屈服面和相应的塑性势函数也作了修改某些参数还随应力而变由另外公式计算改进后的模型有个参数确定参数和计算比较麻烦单屈服面弹塑性模型在反映土体变形特性方面有局限性如拉德邓肯模型只能反映剪胀不能反映剪缩和各向相等压力增加引起的塑性体积应变有的不能反映减少可能引起的塑性剪应变把两种屈服面结合起来形成双屈服面模型拉德改进了的模型是一种双屈服面模型国内有沈珠江提出的南科院双屈服面弹塑性模型和河海大学提出的椭圆抛物线双屈服面模型等岩体本构模型岩石的变形特性包括岩石的弹性和塑性特性应力应变曲线均随应力的大小而变呈非线性特征用伺服系统压力机其变形与试件变形同步对岩石试体进行荷载变形全过程应力应变关系试验的结果表明不同的岩石在破坏前具有或多或少的类似性质但破坏后的性质则截然不同从岩石的变形破坏的全过程看可分为种不同情况第一种破坏前和破坏后的应力应变曲线具有一定程度的对称性第二种岩石破坏后应力骤然降得很小然后变形略有增长第三种岩石破坏后应力降低速度由快到慢形成一个过程是介乎前面两种情况之间的一种状态在岩石力学的有限元计算中常见的是第二种和第 三种情况的简化对于第一种情况有人用逼近试验曲线的办法来描述也有人采用韦伯尔分布来拟合岩石的与曲线的各种变形将岩石的应力应变关系表示为二参数韦伯尔分布式如式所示式中应力应变与岩性有关的参数系韦伯尔分布图上直线的坡度特征点应变值特征弹性模量分别与韦伯尔分布图的横向及纵向比例有关适当选择和这个参数基本上能拟合岩石的各种应力应变关系岩石的变形随作用荷载的历时而不同主要有在恒定变形条件下的应力时间曲线松弛曲线及在恒定应力作用下的应变时间曲线蠕变曲线松弛和蠕变统称为岩石的流变性在某些岩质边坡的破坏过程中很清楚地显示了岩石的典型流变曲线特性对具有流变性的岩质边坡进行岩石流变的研究是不可缺少的研究材料的流变常采用力学模型方法即将一定数目的弹簧元件或称虎克体和活塞元件或称牛顿体串联或并联起来组成描述岩石流变性质的模型最简单的两个模型一是马克斯威尔模型体把与串联起来另一是开尔文伏格特模型体把与并联起来目前在岩石力学中常用的有两种模型一是布格模型把体与体串联起来四单元模型另一是波英庭汤姆逊模型把体与体并联起来三单元模型或把体与体相串联三单元模型有人将体与非线性弹簧元件相串联由试验得出常数并计算国外某坝基岩体计算结果与观测结果很一致岩石的破坏性状同岩石的受力状态相关联在单轴压缩或拉 伸时初始弹性状态的界限就是压缩或拉伸屈服极限在复杂应力状态下初始弹性状态的界限称为屈服条件一般假定屈服面的形状与破坏面的形状一致破坏面是屈服面的最后位置以这种屈服面作为破坏准则常称为强度理论岩石的强度理论有库仑准则其表达式为式式中破坏面上的剪应力和正应力凝聚力岩石的内摩擦系数摩尔准则摩尔考虑三维应力状态而将库仑准则一般化假定在极限时滑动面上的剪应力达到最大值并取决于法向压力和材料的特性函数关系为此式在平面上是一条曲线它可以由试验确定即在不同应力状态下达到破坏时的应力圆的包络线摩尔包络线数学表达式有直线双曲线抛物线和摆线等但以直线为最通用摩尔准则与现有的岩石试验结果颇为一致当摩尔包络线为直线时则摩尔与库仑准则等价称摩尔库仑准则米塞斯准则米塞斯提出的偏应力屈服准则缺乏足够的岩石试验依据主应力差为常数是一种理想塑性的情况在岩石力学中较少采用德洛克普拉格准则虽然米塞斯准则在岩石力学中较少应用但它的广义形式即德洛克普拉格准则在岩石力学中获得了应用该准则可表示为式式 ?格里菲斯准则当材料所受到的拉应力达到某种程度时便会导致裂纹不稳 定扩展而使材料脆性断裂格里菲斯准则认为脆性破坏是由于受拉破坏而不是受剪破坏这个理论对于脆性破坏的岩石是比较吻合的为断裂力学领域提供了物理基础但对于塑性破坏的情况则并不适合有人考虑到高压下由于裂隙压密而产生摩擦力提出了修正的格里菲斯理论即式所示式中裂隙表面的摩擦系数如果把格里菲斯理论与摩尔应力圆包络线联系起来可得格里菲斯准则即式和修正的格里菲斯准则即式式中岩石的内摩擦系数剪应力正应力单轴抗拉强度对于岩体中存在的软弱夹层节理裂隙面等常用接触面单元模拟有两结点单元哥德曼单元薄层节理单元等并根据其岩性和试验资料赋以不同的计算参数使有限元计算符合实际地质情况由于天然边坡经过长期的地质应力作用在自重构造应力作用下其位移业已完成所以要求有限元计算主要研究外界作用和自身条件的变化对边坡应力变位的影响但一般而言边坡的构造应力并不高因此规定必要时才考虑构造应力作用的影响 有限元等数值分析方法的计算结果由于受边坡地质条件和采用准则等多方面的影响其成果有时会出现异常分析其合理性就显得尤为重要所以本条提出对计算结果整理分析的要求 边坡治理和加固措施边坡治理和加固措施的一般规定本条规定了边坡的治理和加固设计应遵循的原则并强调经多方案的技术经济比较后选定各款规定说明如下本款的规定是一般性原则其他水利水电工程设计也有这种要求实际工程中采用的边坡治理和加固措施多种多样不同的措施所解决问题虽有所不同但在治理和加固边坡中是相互影响的针对边坡实际存在的问题合理选择相应的治理和加固措施并使之形成有机的完整体系有助于充分发挥不同措施的作用从而使采用设计方案达到技术可行经济合理的目的减载边坡开挖和压坡以及排水和防渗等治理措施对提高边坡自身稳定性非常经济有效因此本款规定应优先考虑采用若仍不能满足要求或难以实施再考虑采取加固措施尤其是对高度较低规模较小的边坡按这一原则进行设计可大大节省投资效果也较好相对于人为设计建造的建筑物而言边坡存在的问题更难以事先全面了解因此根据施工期取得的地质资料和安全监测反馈的信息完善和修正设计即动态设计更能符合边坡的实际情况本款强调这一点的主要目的是使设计者重视施工期间的资料收集分析提高设计质量近多年来边坡治理和加固的新技术新结构新材料新工艺层出不穷许多岩土专业的专家学者和设计施工科研单位以及高等院校都进行了长时间的大量研究有许多已在工程实践中推广应用但相对于其他水工建筑物的传统技术国内的边坡治理和加固工程实践时间相对较短因此本款规定应用这些新成果时应论证其技术可行性和经济合理性 本条将工程实践中常用的边坡治理和加固措施归纳为大类分别列出本条前款列出的大致归为治理类措施后款列出的大致归为加固类措施边坡上部开挖减载下部压坡分别能减小滑动力和增加抗滑力是提高边坡自身稳定最有效的措施在工程实践中也最常用场地允许的条件下减载压坡措施一般联合使用排水措施分为地表排水和地下排水采用排水和防渗措施的作用概括为两方面其一是地表排水和防渗措施可以防止地表水冲刷边坡并可以防止其渗入边坡体内引起地下水位上升其二是边坡体内排水措施可以降低地下水位并可以防止地下水位上升排水措施防止地下水位升高的作用不仅是减小地下水荷载或称边绿迥诳紫堆沽ζ浼跎僭叵滤灰陨衔幢ズ偷难彝撂逡蚪ズ投贾驴辜羟慷冉档偷淖饔酶鹬厥佑行?彝撂灞ズ秃笃淇辜羟慷然崦飨越档鸵虼朔乐沟叵滤簧呤乖槐ズ偷难彝撂寮绦,纸细叩目辜羟慷榷员咂碌奈榷ㄓ欣绕涫嵌砸恍?灾侍厥獾难彝撂迦缪姨逯械娜砣跫胁慊仆晾嗤恋仍诠こ淌导芯;嵊捎诙圆槐ズ屯敛捎帽ズ屯恋目辜羟慷戎副杲斜 咂挛榷ǚ治龆玫焦诒,氐纳杓品桨敢虼巳媪私馑胙彝撂辶灾手涞墓叵刀哉返亟信潘杓剖欠浅,匾钠旅娣阑な欠乐贡咂旅婕绦缁挠行Т胧?导使こ讨胁捎玫男问蕉嘀侄嘌究钪薪隽谐隽俗畛,玫募钢中问皆诠こ淌导行枰杓普叨嗍占导使こ套柿细莨こ淌导是榭鲅?窬煤侠淼姆阑ご胧?诒咂旅檀胧?忻说挠τ米钗嗉嗄昀此缃煌ㄒ苯鹂笊焦こ痰刃幸刀愿髦置司辛私隙嗟难芯啃虏牧闲虏沸录际醪欢嫌肯衷诠こ淌导兄挥泄惴毫私饪蒲谐晒捌湓诠こ讨械挠τ们榭霾?岷瞎こ淌导什拍茏鞒黾际蹩尚芯煤侠淼纳杓迫嵝灾Щぜ际跏墙?昀捶?蛊鹄吹男录际醴种鞫 护和被动支护两大类型主动支护多用于坡面防护被动支护多用于对边坡崩塌滚落体的支挡目前该技术已逐渐在水利水电交通冶金等行业得到应用并已经有相对成熟的计算分析和设计方法施工也较方便可能因材料造价等因素在水利水电工程应用还不普遍由于水利水电工程边坡的形式多种多样其治理和加固技术相对复杂工程实践中往往需要采用多种措施进行综合治理因此要使不同措施组合成有机的完整体系如坡面防护与锚固措施相结合支挡结构与锚固措施相结合边坡体排水与锚固措施相结合减载与压坡相结合等全面客观地分析边坡的实际需要是作出技术可行经济合理的设计方案所不可缺少的在雨季强度大持续时间长的降雨因地面径流渗入地下水位升高和边坡体饱和往往导致边坡失稳地面径流排泄不畅形成集中汇流冲刷边坡也会使边坡逐渐由局部冲刷破坏演变为整体失稳在雨季边坡失稳的事故明显增多就是最有力的证明因此要求各种边坡要设置完善的地面排水系统其目的是使地面径流有序排放减少下渗防止冲刷边坡必要时对地表进行防渗处理也是较好的减少地面径流入渗的措施地表排水以其技术上简单易行加固效果好和工程造价低等优点在实际工程中应用极广几乎所有滑坡整治工程都包括地表排水工程在加固边坡时锚杆常常与排水喷混凝土支护以及支挡结构联合使用锚杆与钢筋混凝土桩联合使用构成钢筋混凝土抗滑桩式锚杆挡墙见图桩可以是钻孔桩或挖孔桩锚杆可以是预应力锚杆或非预应力锚杆锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载的大小确定可采用桩顶单排锚杆或多排锚杆常见的锚杆挡墙应用情况如下在滑坡区域或潜在滑坡区域由于开挖引起的牵引式或 图钢筋混凝土抗滑桩式锚杆挡墙推动式滑坡支护当抗滑桩难以支挡边坡推力时常采用预应力锚杆抗滑桩高度较大且稳定性较差的土质边坡单独使用抗滑桩时因悬臂过长承受弯矩过大为防治抗滑桩破坏常采用单排或多排的锚杆挡墙坡顶有重要建筑物或较大附加荷载的岩质边坡和土质边坡也采用锚杆挡墙支护锚杆与钢筋混凝土格构联合使用构成钢筋混凝土格构式锚杆挡墙见图锚杆设在格构结点上若采用锚杆锚杆可以是预应力锚杆或非预应力锚杆这种型式主要用于高陡岩质边坡或直立岩质切坡以阻止岩质边坡因卸荷而失稳锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用构成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙见图该结构多用于直立开挖的岩质边坡或土质边坡支护一般采用自上而下的逆作法施工锚杆与混凝土面板联合使用形成锚板支护结构常用于岩质边坡锚杆在支护中主要承担岩石拉力限制边坡侧向位移混凝土面板用于限制岩石单块塌落并保护岩体表面防止风化锚板可根据岩石类别采用现浇板或挂网喷混凝土层随着我国国民经济实力的增强人们越来越深刻地认识 图钢筋混凝土格构式锚杆挡墙图钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙到保护环境对可持续发展的重要性保护环境协调人类与环境的关系日益为人们关心和重视因此在进行边坡治理和加固时也需要考虑这一问题例如在以往的工程实践中为有效地降低地下水提高边坡自身稳定性排水是最常用的措施之一但大范围的 过度排水也会导致地表植被的破坏因此本条规定边坡的治理和加固设计应考虑环境保护问题并应与周围建筑物和环境相协调减载边坡开挖和压坡通过坡顶开挖削坡压坡等措施改变边坡的几何形态减缓边坡的总坡比主要目的是消减滑坡下滑力或增加 阻滑力从而提高边坡的稳定安全系数或稳定性这些措施简单易行效果好所以应用广泛用于上陡下缓型滑动面的滑坡效果尤其显著具体实施时治理效果的大小主要与减载和压坡的位置形状和尺寸有关因此条文要求根据潜在滑动面的形状位置范围确定减载和压坡方式这也是避免发生因减载开挖不当引起新的边坡失稳所必须的设置马道是边坡开挖中常用的措施本条将设置马道应考虑的因素分为边坡体地质条件和工程安全运用管理两类马道最小宽度是根据已建工程经验规定的在工程实践中往往比较重视马道宽度与边坡稳定的关系而对条文中规定要考虑的其他因素重视不够如对岩质边坡节理裂隙对马道宽度的影响程度若重视不够在开挖中容易因局部岩块掉落造成马道宽度不够需要进行修补本条要求考虑边坡稳定坡面排水防护维修及安全监测等因素若对这些因素考虑不周将导致设置的马道宽度不够给工程管理和维修造成不便因此对这些影响因素未深入考虑就直接选用最小宽度的做法是不妥的我国西北地区总结出了一套较为实用的黄土边坡开挖经验即在满足边坡抗滑稳定要求的前提下开挖成局部陡坡加宽马道或平台的边坡形状这样既可避免开挖坡度过缓而易被坡面径流冲刷导致边坡破坏又可避免因平均坡度过陡而整体失稳一般而言单级黄土边坡高度大于的缓坡就可能造成较严重的雨水冲刷非饱和的黄土边坡只要不浸水饱和边坡很陡也能保持稳定因此本条规定两马道之间的开挖坡度可陡于在黄土高边坡的坡形设计中通常在总坡高??处设置大平台从某种意义上讲相当于削减了边坡的整体高度开挖量也较为节省宝鸡峡引水工程的黄土开挖边坡高度与平均坡比关系见表 表宝鸡峡引水工程的黄土开挖边坡高度与平均坡比关系总坡高平均坡比总坡高平均坡比膨胀性岩土因富含蒙脱石和伊利石等亲水易膨胀矿物具有特殊物理力学特性干湿效应明显边坡开挖后因客观条件变化表层易产生膨胀崩解引起连续的滑动或坍塌因此采取工程措施以尽量减小土体含水率变化是非常必要的压坡的目的是增加抗力以提高边坡的稳定性对于被保护边坡根据与之相关建筑物或构筑物的关系有的不允许边坡产生滑移变形有的则允许有小的变形选择与边坡体材料性能相同的压坡材料是保证两者变形一致的最基本方法对于岩质边坡当潜在滑体或坡内有穿过滑动面的且有不允许产生剪切变形的建筑物地下洞室等或其他对变形限制严格的设施如灌浆帷幕和排水幕等时压坡体对边坡体的抗力采用主动土压力是比较安全可靠的选择排水和防渗地表排水简单易行且效果好工程造价低因此边坡治理一般均设置地表排水根据调查几乎所有较正规的滑坡整治工程都包括地表排水工程在有些情况下仅做好地表排水即可使滑体保持稳定例如四川云阳鸡扒子滑坡于年发生滑动年地表排水整治工程实施后迄今一直保持稳定地表水渗入边坡土体内既增加了上部坡体的重量增加滑动力又降低了滑动层面的抗剪强度对滑体的稳定是不利的因此对于滑体以外地表水进行拦截对滑体表面特别是开裂的地方用黏土封培低洼地方用废渣填平并进行防渗尽量减少入渗途径和入渗量是非常重要的 地下排水能大大降低孔隙水压力增加有效应力从而提高边坡的自身稳定性因此效果极佳应用很广泛尤其是大型滑坡的整治坡体深部的排水是采用较多的治理措施但地下排水的施工和管理维护比地表排水要复杂得多地表排水和地面防渗均是为了减少地表水渗入坡体同时也可减小地表水对坡面的冲刷坡体内部排水即地下排水主要是为了降低地下水位这两项 措施均能有效地提高边坡的稳定性为最大限度减少水对边坡的影响排出的地面水和地下水需要有组织地引导排出边坡范围以外因此本条规定地表排水地下排水和防渗措施要统一考虑使之形成完整的防渗排水体系集水面积降雨强度历时和径流方向等是进行地表排水系统和各种集水排水措施设计的基本依据对于边坡潜在滑坡体以外可能汇集到滑体坡面范围内的地表水一般采取层层修建截水沟排水沟进行拦截以减少进入滑坡体坡面水量同时也有利于简化边坡地表排水系统是较合理的地表水治理措施因此本条规定潜在滑坡体范围内外的地表排水系统要分开布置天然滑坡体的地质条件一般较复杂岩土较破碎松散坡体的稳定性受水浸扰影响也较敏感故其坡面排水系统设计的关键在于尽量减少外水入渗就坡面排水沟的布置而言本条规定排水主沟方向应有利于快速排除地表水的目的是减少其入渗量本条列出了工程中常用的种边坡体排水措施供选用设计时根据实际需要选择其中一项或多项都是允许的一般而言在地下水条件复杂对边坡影响较大的情况下往往采取多种排水组合运用对种排水措施分别说明如下坡面排水孔这是最常用的排除边坡体地下水的措施其设计施工和运用期间的维护均较方便排水效果可靠费用也不高因此一般边坡均设置坡面排水孔排水洞及其排水孔对于规模大的边坡在地下水丰富 对边坡稳定影响大的情况下多采用这种排水措施运用得当时其降低地下水位的效果较好但一般费用较高当周围水环境恶化对地下水位降低比较敏感时需慎重控制其排水规模网状排水带和排水盲沟这种排水措施一般用于排水不畅的填筑体和外侧为不透水的挡土墙或挡墙板内侧为填筑体等情况贴坡排水这种排水并不能降低边坡体内的地下水属于保护性质的排水措施一般多用于填筑体边坡表面岩质边坡中排水孔孔向与主要的裂隙倾向成较大角度布置可使排水孔尽可能多地穿过裂隙面增大排水量更好地发挥排水效果排水洞内的排水孔方向考虑主要的裂隙产状布置的原因与条的说明相同采用排水洞排水对降低岩质边坡地下水效果较好我国湖北巴东的黄腊石滑坡采用了地表排水工程和垂直钻孔群与滑动面以下的排水廊道相连的地下排水工程进行整治共设置条地下排水廊道和地表排水体系相结合对稳定该滑坡起了良好的作用排水措施与改变斜坡几何形态联合可以获得更好的治理效果新西兰滑坡加固方案是一个典型实例该滑坡位于水库之内水库充水后滑坡趾部水位较原河水位抬高约滑坡内地下水位又必须通过排水体系降至原河水位以下才能保证滑坡稳定性故排水廊道设在原河水位以下在廊道向上钻扇状辐射排水钻孔集中于廊道中的地下水再通过垂直钻孔抽水排入水库为防止库水入渗反压马道之下还设置了防渗帷幕构成了一个复杂的地下排水与反压相结合的治理工程体系见图本条提出在不利地层和构造带的排水孔内设置排水管及反滤保护装置主要是为防止岩土细小颗粒流失产生渗透变形和孔管堵塞以保排水设施长期有效 图新西兰水电工程滑坡加固工程当支挡结构材料透水性小地下水升高时易造成支挡结构的失效因此边坡采用不透水的支挡结构加固时要设置排水孔排水孔一般沿横竖两个方向设置间距多取排水孔直径一般不小于倾角一般为大规模地降低地下水虽然对边坡稳定有利但地下水降低幅度过大可能会造成地面植被死亡破坏周围环境其范围很大时这种不利影响不容忽视因此本条对此提出了相应要求本条仅对级临水边坡的排水孔规定设置单向排水管主要是从确保边坡安全的必要性单向排水管的技术复杂性和费用等因素而提出的设置这种单向排水管的目的是防止坡外水位高时尽量减少渗入量当水位降落后有利于有效降低坡体内地下水坡面防护坡面防护是防止坡面继续风化碎落和滚石的主要措施不同地域的不同边坡中采用的坡面防护 形式多种多样条文中仅列出了较常用的几种形式对于确定坡面防护形式应考虑的因素条文中也仅列出工程实践中常遇到的情况设计者要根据工程的具体情况经技术经济比较确定合理的坡面防护 形式在寒冷和严寒地区抗冻问题是不能忽视的抗冻设计中的具体问题水工建筑物抗冰冻设计规范已提出要求本规范不再规定岩石的抗风化能力主要与岩性强度和使用时的风化程度有关例如两座大型土石坝均采用砂岩砾岩块石护坡其中一座坝采用风化岩石经两三年的运行几乎全部破坏而另一座坝采用新鲜的石料经年的运行还基本完好因此对于护坡石料有必要从岩性主要是抗水和抗风化性能强度和风化程度等各方面都提出要求柔性防护措施又称边坡柔性安全防护网或简称防护网目前在我国铁路公路水利水电等行业的工程中已推广使用有关行业还颁布了暂行办法或标准该种措施是以金属柔性网钢丝网格栅环形网为主要构件采用覆盖和拦截两种方式来防护坡面崩塌落石风化剥落泥石流等地质灾害主动柔性防护系统简称主动网是用锚杆和支撑绳等将金属柔性网覆盖并固定在具有地质灾害的坡面上用来加固坡面或限制石块运动范围的一种卧式防护网这种设施有多种定型产品目前国内多为引进产品网块的规格以展开张紧后的外边缘边长表示有等多种规格的矩形直角三角形和斜角菱形其网孔规格是以菱形边长表示边长有等多种这种产品使用方便容易施工维护和更换主动防护网中可内嵌入植物种子以及含有其初期生长所需养分的材料便于地表植被的恢复非预应力锚杆非预应力锚杆长度通常较短因此规定用于边坡浅层锚固 目前水利工程采用的锚杆种类及其分类方法较多本条中没有一一列举根据边坡加固的实际需要按其黏结长度黏结材料和锚固型式将国内常用的非预应力锚杆概略地分为机械式全长黏结式摩擦型式三大类以便于选用机械式锚杆属于端头锚固式锚杆安装后可立即提供支护力既适用于硬岩临时边坡又可用于裂隙性硬岩的局部加固全长黏结式锚杆性能可靠且使用年限较长若采用快硬水泥卷作黏结材料最快内锚杆即可承载与用树脂黏结剂的锚杆一样便于机械操作快速施工安装摩擦式中的缝管式锚杆具有柔性和安全性好的特点尤其当软岩钻孔有横向位移时锚固力更大且随时间延长而增加因此支护效果较佳关于该类中的水胀式锚杆需借助高压水将异形钢管胀大紧贴孔壁实现锚固可及时承载质量好的此种锚杆的摩擦锚固力可达?但是因其价格昂贵需有专用水泵和接头管壁薄易锈蚀故一般不用作永久支护此外还有自钻式系列非预应力锚杆其种类也很多自钻式注浆钻进锚杆配有一次性钻头可通过中空的杆体进行注浆钻孔注浆一次完成适用于成孔困难复杂地层的锚固目前全长黏结式锚杆多采用级钢筋制作直径锚固体为常压灌浆圆柱型和压力灌浆扩孔型这两种可用于稳定性较好的土质边坡而具有圆柱型锚固体的锚杆也可使用在稳定性较好的岩质边坡但是锚杆较长时安装难度均较大所用的锚杆长一般均小于单根设计吨位多为最大设计荷载小于系统锚杆是指根据边坡稳定要求在某类地质区的坡面上按一定规律布设的锚杆主要是对边坡起整体加固作用随机锚杆顾名思义即是随机布设的数量相对较少的锚杆用于系统锚杆未能加固的局部不稳定区或不稳块体系统锚杆在坡面上多采用梅花形或方形排列工程实践经验表明此种排列的系统锚杆加固效果优于其他布设方式 本条中系统的锚杆长度最大间距是根据一般工程实践经验规定的要求间距不大于锚杆长度的?是为了使系统锚杆形成整体的锚固体系要求系统锚杆与岩体主要结构面垂直或呈较大角度布置是为了能穿过较多的结构面有利于提高结构面上的抗剪强度使锚杆间的岩块相互咬合可充分发挥锚杆的加固作用预应力锚杆黏结式预应力锚杆提供的锚固力吨位也较大因此常用于大中型边坡 和其他岩土工程的加固许多单位多次进行了专门研究和产品开发其结构形式多种多样分类方法很多例如按锚杆体材料分类按锚固段的锚固方式分类按锚固段的几何形状分类按锚杆体防腐方式分类等但对于边坡加固设计而言最需要掌握的是不同型式的锚杆如何对边坡体施加锚固力及其适用条件以便使加固设计在技术可行经济合理的条件下更符合具体工程的实际需要因此参照有关分类方法本规范按锚杆施加预应力后锚固段灌浆体的受力状态分类方法将黏结式预应力锚杆分为拉力集中型压力集中型拉力分散型和压力分散型四种见图图图拉力集中型预应力锚杆结构示意图拉力集中型锚杆的荷载是依赖锚固段杆体与灌浆体灌浆体与岩体接触面上的黏结力由顶端锚固段与自由段交界处向底端传递的锚杆工作时锚固段的灌浆体处于受拉状态同时由于锚固段集中布置因此称为拉力集中型锚杆对于这种锚 图压力集中型预应力锚杆结构原理图图拉力分散型预应力锚杆结构原理图图压力分散型预应力锚杆结构原理图杆一旦灌浆体被拉开对锚杆体防腐不利有关资料表明在同等荷载作用下拉力集中型锚杆锚固段的应变值比压力集中型锚杆大很多压力集中型锚杆是借助于无黏结的高强钢丝束钢绞线或带套管的钢筋将荷载直接传至底端特制的承载体由底端向锚固段 的顶端传递锚杆受荷时锚固段灌浆体受压同时由于锚固段集中布置因此称为压力集中型锚杆这种锚杆锚固段灌浆体不易开裂有利于锚杆体的防腐拉力分散型锚杆和压力分散型锚杆的基本工作原理分别与上述拉力集中型和压力集中型两种锚杆类似不同的是锚固段灌浆体分段设置组成复合锚固段沿锚固段应力分布均匀承载能力增大因此一般用于吨位大的锚杆拉力分散型锚杆和压力分散型锚杆的锚固段的基本工作原理分别与上述拉力集中型和压力集中型两种锚杆类似不同的是锚固段灌浆体分段设置见图和图锚固段应力分布均匀能充分利用地层强度其承载能力随锚固段的长度增加而成比例增大因此多用于需要锚固吨位大的破碎软弱岩层以及土层的锚固由于拉力集中型预应力锚杆锚固段的灌浆体处于受拉状态锚杆设计吨位越大则灌浆体的受力亦越大研究资料表明这种锚杆锚固段长度上的黏结应力分布极不均匀其最近端首先受力且应力集中现象严重受力过程中在荷载由锚固段近端传至最远端之前锚杆体与灌浆体间的界面或者灌浆体与相应段的地层间的界面将会因应力集中而逐步失去黏结作用或产生滑脱甚至可能造成灌浆体断裂因此这种黏结作用的逐渐减小或丧失以及发生裂缝对锚杆的安全运用极其不利在腐蚀环境条件下使用更是如此另外这种锚杆一旦出现上述问题一般不可能充分利用其周围地层的强度有关资料反映当锚固段长度大于时其承载力的增量很小或基本不增加所以在设计时务必对拉力集中型预应力锚杆的设计吨位适当加以限制以减少锚固段的受荷量及其长度压力集中型预应力锚杆的锚杆体与锚固段底端特制的承载体联结为一体而与锚固段灌浆体之间不黏结工作时灌浆体处于受压状态压力集中型预应力锚杆仅在孔底设有一个锚固段和承载体工作时荷载直接由承载体自底端向外 传给灌浆体因而灌浆体不易开裂从而消除了拉力集中型预应力锚杆存在的弊端提高了锚固段锚杆体的防腐耐久性但是这种单一的内锚段灌浆体的长度不能随意加长因长的灌浆体与相应界面长度上的黏结应力分布也是不均匀的当其长度超过某一值其承载力的增量很小或不会增加另外承载力的大小还受灌浆体底端受压面大小及其允许挤压强度等条件的限制这些问题使压力集中型预应力锚杆不能充分利用周围地层的强度导致设计吨位受限而本规范条的规定正是根据它具有的上述特点制定的拉力分散型与压力分散型预应力锚杆分别是拉力集中型和压力集中型预应力锚杆的衍生产物其工作原理受力 和传力方式及特点与各自的母型集中型均相同差别在于这种分散型锚固系统也称单孔复合锚固系统是在同一个钻孔中安装几个单元锚杆每个单元都有自己的锚杆体锚固长度灌浆体等承受的荷载是通过各自的张拉千斤顶施加在整个锚杆设计吨位已定条件下使得每个单元的锚固长度及受荷量均较小且每个锚固段长度上的轴向力及相应的黏结应力分布分别较集中型锚杆要小和均匀不会逐步产生黏脱等不利现象从而提高地层强度的利用率和锚杆的承载能力因此特别适用于软岩和土质边坡等工程边坡软弱结构面的产状和可能发生的破坏模式不同锚杆的安设区域及方位也需随之进行调整以有利于抵抗边坡的失稳和破坏锚杆轴线与岩石主结构面或潜在滑面呈大角度夹角有利于充分发挥锚杆的作用例如使用预应力锚杆加固可能发生倾覆破坏的边坡使锚固中心位于距转动点最大距离处能使锚杆以较小的锚固力产生较大的抗倾覆弯距通过预应力锚杆的加固还能控制卸荷裂隙和塑性区的进一步发展改善岩体的应力应变状态和稳定性本条规定平行布置时预应力锚杆间距是工程中常采用的数值规定最小间距主要是防止出现群锚效应 避免群锚效应的最小间距常采用式计算式中锚索最小间距设计锚固力锚索长度日本锚固设计施工规范采用式即式中锚杆钻孔孔径本条规定的锚杆体材料强度利用系数的取值范围值主要从两方面考虑即材料强度的利用系数如果取值过低不仅使锚杆的数量增加造成浪费还会因边坡坡体自身的应力调整而降低锚杆的锚固效果对预应力锚索还可能导致锚夹具的咬合力下降甚至造成滑锚而锚杆强度的利用系数如果取值过高锚杆应力较大高应力下应力松弛造成的应力损失增大另外对预应力锚索由于张拉造成的各股钢绞线的不均匀性有资料统计的不均匀系数一般为也制约其利用系数的不能取值过高国内外部分标准规定的材料利用系数见表从表可以看出用于构筑物上的材料强度利用系数较大这是由于构筑物后期变形小的特点所造成的而边坡岩体变形大张拉的均匀性差材料强度利用系数多低于前者结合部分已建工程实际应用情况见表本规范确定锚杆体材料强度利用系数为表国内外部分标准规定的预应力锚杆体材料强度利用系数序号标准名称控制应力取值锚杆喷射混凝土支护技术临时锚杆规范永久锚杆公路路基设计规范临时锚杆永久锚杆 表续序号标准名称控制应力取值铁路路基支挡结构设计规临时锚杆范永久锚杆公路预应力混凝土桥梁设计规范岩土锚杆索技术规程临时锚杆永久锚杆国际预应力混凝土协会相当于我国的实用规范美国相当于我国的原苏联大体相当于我国的日本预应力混凝土结构设计规范相当于我国的注为材料的标准强度值为材料的屈服强度值表国内部分工程预应力锚杆材料强度利用系数序号工程名称强度利用系数梅山水库坝基加固双牌水库坝基加固麻石水电站锚固试验镜泊湖水库岸坡加固陈村水电站岸坡加固丰满水电站泄洪洞丰满水电站号坝段加固碧口水电站洪门水电站铜街子水电站天生桥水电站小浪底水库进出口边坡单根预应力锚杆的最大锚固力是边坡锚固设计极其重要的一个技术指标这一指标的选择涉及的因素和条件很多不限于 本条所列的几个因素而且在某些因素和条件之间还存在互相影响适应与制约关系问题较为复杂因此本条仅列出应考虑的主要因素对其他因素未一一列举需要设计者根据边坡工程实际情况经综合分析和充分论证后选择一个可以达到的并符合设计方案安全经济合理指标要求的单根预应力锚杆的锚固力值本条对预应力锚杆的锁定锚固力规定考虑的两方面因素中边坡的允许位移变形要求是首要的在实际工程中对位移控制严格的边坡一般按照设计锚固力锁定允许发生变形或者变形不可避免如由于地质条件产生的滑体蠕滑的边坡为避免按照设计锚固力锁定后因坡体滑移而导 致锚杆破坏一般采用低于设计锚固力锁定此种情况下的具体锁定值取决于相关建筑物的允许变形量和边坡的地质条件有的规程规定当不稳定体具有蠕变特征时锁定锚固力应为设计锚固力的当不稳定体具有崩滑特征时锁定锚固力宜为设计锚固力的也有规范规定当地层和被锚固结构位移控制要求较低时锁定锚固力宜为设计锚固力的在小浪底工程中泄洪进水口高边坡锚索根据坡体下伏软岩的蠕滑特性锁定锚固力取设计锚固力的地下厂房锚索根据计算的变形情况锁定锚固力取设计锚固力的虽然各种规定和实际取值相差较大但在允许变形情况下考虑对设计锚固力进行适当削减锁定对锚索的安全运用是有利的具体如何削减由于边坡情况差异太大本条暂不作硬性规定一般而言预应力锚杆安设的最优锚固角是需要计算的但严格按照计算的最优锚固角安设锚杆存在诸多困难一般需要根据实际情况进行适当调整本条的规定就是根据实际情况制定的本条规定的预应力锚杆的锚固段应锚固在潜在滑动面以外的稳定岩土体内是根据一般工程经验制定的在一定的范围内随着锚固段长度增加其承载能力是成正比增加的当锚固段长度达到一定数值时再增加其长度其承 载能力增加并不明显有关资料表明当锚固段长度大于时其承载力的增量很小或基本不增加因此条对需要的锚固段长度大于时给出了相应的规定附录中规定通过试验确定灌浆结石体与岩土孔壁间和钢绞线或钢筋之间的黏结强度和当无试验资料时黏结强度和通常按表表中的值乘以作为初选值表水泥浆水泥砂浆与岩石之间的黏结强度岩石类别岩石单轴饱和抗压强度黏结强度硬岩中硬岩软岩较软岩极软岩注表中数据适用于黏结长度小于表水泥浆水泥砂浆与土之间的黏结强度土层类别土的状态黏结强度软塑可塑黏土硬塑坚硬粉土中密松散稍密砂土中密密实稍密碎石土中密密实注表中数据适用于重力灌浆若采用高压劈裂灌浆灌浆压力大于加固锚固段时表中数据可提高 表水泥浆水泥砂浆与钢筋钢绞线之间的黏结强度黏结类型黏结强度水泥浆水泥砂浆与螺纹钢筋之间水泥浆水泥砂浆与钢绞线之间注表中数据适用于灌浆结石体的抗压强度为黏结长度小于本条规定预应力锚杆的自由段长度不宜小于是为了使钢质锚杆体在设计张拉力作用下有较大的弹性伸长量以避免锚杆在工作过程中因锚头松动或其他原因所引起的预应力衰减过多外锚头的传力结构多采用现浇或预制的钢筋混凝土台座台座常为四棱台形常采用的断面尺寸见表表常用的锚杆设计锚固力与外锚头传力结构尺寸关系外锚头传力结构锚杆设计配筋锚固力底面积顶面积高加两层钢筋网加三层钢筋网加四层钢筋网对于碎裂状散体结构的岩质边坡混凝土台座之间一般增设钢筋混凝土联系梁为防止松散体出现较大压缩预应力产生较大衰减一般采取以下措施增大锚墩尺寸使锚墩底面压应力小于坡体允许承载力采用小吨位锚杆以减小松散体的压缩采用多次张拉和超张拉工程实践中也有采用其他材料的的外锚头参见图 图锚头及传力结构示意图钢板台座铸铁台座混凝土台座钢拉杆锚杆头部挡土墙构筑物防锈材料灌浆体套筒腰梁支挡结构抗滑桩是一种被动抗滑结构只有当边坡产生一定的变形后才能充分发挥作用因此本条规定抗滑桩宜用于潜在滑动面明确对变形控制要求不高的边坡抗滑桩布置灵活可以分批同时施工进度快工期短即使边坡已出现滑动迹象只要滑动速度缓慢且基本没有明显的加速度仍能够采用例如小浪底工程号公路路段为一巨型古滑坡体的坡脚受开挖和连降暴雨的影响滑坡体开始滑动通过监测发现在开始滑动的几天内滑动速度慢且滑速均匀基本不增大在采取了削头减载的同时果断采取板桩式抗滑桩最终采用根抗滑桩并辅助以排水措施进行处理防止了边坡滑动至今边坡运行情况良好多数滑坡体上部滑动面陡张拉裂缝多不易设桩 在此部位设桩并不能对潜在滑动体的中下部起作用所以效果也不好中部滑动面深设桩的工程量大施工也比较困难在潜在滑动体的下部滑动面较缓桩容易布置且基本上能对整个潜在滑动体起到抗滑作用在工程实践中多是将抗滑桩布置在这 一部位因此本条规定抗滑桩宜布置在滑坡体下部且滑动面平缓的地段对于沿滑动方向很长的多级滑坡体或下滑力很大的滑坡体设两排或多排抗滑桩分级处治是较好的处理方法也有采用抗滑桩和其他措施联合处理的工程实例对于抗滑桩顶部有较陡坡度的滑坡体为防止由于设置抗滑桩后出现次生滑动面而发生局部失稳的现象也往往需要采用多排桩本条规定初步选定间距的范围值是根据一般工程经验规定的国内部分已建工程的矩形抗滑桩间距见表在一般情况下当滑体完整密实时桩间距可取的大一些反之取小值表国内部分已建工程矩形抗滑桩间距统计表抗滑桩间距序号工程名称抗滑桩根数小浪底水利枢纽工程天生桥二级水电站厂区下山包昆明柴石滩水库洪家渡水电站二滩厂房进水口约柘林水电站扩建工程厂房边坡京珠高速杨梅山段京珠高速大宝山隧洞出口附近平桩西露天矿公路贵柳一级公路石城坪滑坡南昆铁路小德江车站 表续抗滑桩间距序号工程名称抗滑桩根数浙江省新都县长征乡滑坡义马北露天矿边坡贵阳至新寨公路火石坡滑坡贵阳至新寨公路牟珠洞边坡深圳老虎坳山体抗滑桩采用矩形断面便于施工但只有滑动方向明确时才能采用要求短边边长不小于主要是考虑施工方便而规定的抗滑桩的断面尺寸锚固深度和间距三者是相互关联的合理确定断面尺寸的目的是使抗滑桩上部受力段正面能产生较大的阻滑力侧面能产生较大的摩擦力下部锚固段能抵抗较大的反力具有较好的抗剪抗弯强度且比较经济因塑流体的自稳性差当地下水丰富时开挖断面过大的抗滑桩易造成坍塌对处于滑移状态的边坡还可能会加速边坡的滑移速度甚至造成边坡失稳对于塑流性地层滑坡体材料与抗滑桩的摩阻力低土体易从桩间挤出在这种情况下在桩间设置连接板或联系梁或采用小间距小断面的抗滑桩在已建工程中均有采用本条规定进行技术经济比较有利于选定较合理的方案对于滑绿迨欠窕岽幼浼烦龉こ淌导杏胁捎米渫撂逵肓讲啾蛔柚沟耐撂宓哪Σ亮Υ笥谧惺艿幕峦屏Φ姆椒ɡ垂浪阋灿型,褪笛槿〉猛撂迥苄纬赏凉靶вΦ淖渚嘀悼够コ雎对谄旅婊蚵袢肫旅嬉韵略诠こ讨芯胁捎煤笳哂殖坡裢纷够戏奖咂绿迨欠窕嵩焦 滑出一般都要进行稳定验算因此本条提出了相应要求若存在这种情况一般采用抬高桩顶高程或在上方增设抗滑桩或采取其他工程措施解决抗滑桩锚固深度既要保证工程安全又要经济合理桩的锚固深度不足时桩易破坏锚固深度过深时则增加工程量和施工难度原则上要求由桩的锚固深度传递到滑面以下地层的侧向压力不大于该地层的允许侧向抗压强度桩基的最大压应力不大于地基的容许承载力本条规定初步选定的锚固段长度与桩总长的比值是根据一般工程经验确定的国内部分已建工程抗滑桩锚固深度见表表国内部分已建工程抗滑桩锚固深度表序号工程名称锚固段长度?桩总长抗滑桩根数备注完好岩石?天生桥二级水电站厂区下山包其他??洪家渡水电站??平庄西露天矿公路?南昆铁路小德江车站?海石湾矿井滑坡??成渝高速公路红沙坡滑坡?襄渝铁路??贵阳至新寨公路谷蒙关滑坡?板式桩贵阳至新寨公路火石坡滑坡??框架式桩炳清公路??锚索桩常用的适当减小抗滑桩锚固深度的措施有适当缩小桩的间距以减小桩所承受的滑坡推力适当调整桩的截面尺寸以增大桩的相对刚度当滑面较陡时锚固深度一般需要考虑滑面斜坡的影响设计深度一般也比计算值适当加大条第款和条要求水平向弹性抗力系数 宜按公式计算或通过试验确定表列出了的一些经验值表列出 了随深度增加呈线性变化时式中水平向弹性抗力系数随深度变化的比例系数和的一些经验值表岩土地基水平向弹性抗力系数及物理力学性能指标经验值地基水平内摩弹性模量波松比向弹性抗剪应力地层种类擦角力系数?细粒花岗岩正长岩以上以上辉绿岩玢岩中粒花岗岩以上以上粗粒正长岩坚硬白云岩坚硬石灰岩坚硬砂岩大理岩粗粒花岗岩花岗片麻岩较坚硬石灰岩较坚硬砂岩不坚硬花岗岩坚硬页岩普通石灰岩普通砂岩坚硬泥灰岩较坚硬页岩不坚硬石灰岩不坚硬砂岩较坚硬泥灰岩普通页岩软石灰岩 表续地基水平内摩弹性模量波松比向弹性抗剪应力地层种类擦角力系数?不坚硬泥灰岩硬化黏土软片岩硬煤密实黏土普通煤胶结卵石掺石土表土质地基弹性抗力系数随深度变化的比例系数的经验值竖直方向比例系水平方向比例系数序号土体名称数??的软塑黏土及粉质黏土淤泥的软塑粉质黏土及黏土硬塑粉质黏土及黏土细砂和中砂坚硬粉质黏土及黏土粗砂砾砂碎石土卵石土坚实的大漂石注为土的液性指数和值的适用条件相应于桩顶位移土钉墙是近二三十年来用于加固和增强边坡或开挖土体稳定的一种支挡结构它是由在原位土质基坑土质边坡和破碎软弱岩质边坡设置较密集的金属杆件土钉与坡面的钢筋网喷混凝土面层和被加固体共同作用而形成的自稳的支挡结构土钉主要分为钻孔注浆钉与击入钉普通击入钉注浆击 入钉高压注浆击入钉及气动射入钉等两类前者最为常用钻孔注浆土钉在构造与全长注浆黏结式非预应力锚杆相同国内最早称其为喷锚网支护土钉起群体支护作用主要用于从上到下分层开挖的上述原位岩土体加固早在世纪年代初一些国家先后都是独立提出此类技术加以研究发展因而有各种不同名称现今国内外将其命为土钉支护技术或土钉墙故本规范采用土钉墙这一术语土钉墙是在隧道新奥法基础上发展起来的它与锚杆及加筋土支护有相同点或相似点和不同点即它融合了锚杆及加筋土挡墙的优点能较合理地利用被加固岩土体的自承能力并将其作为支挡结构的一部分这与用锚杆将坡体破裂面前的主动区荷载传至破裂区后的稳定岩土区有所不同其结构本身柔性大适应有限变形情况由于土钉设置密度大于土层和散状岩体中的锚杆个别土钉出现问题或失效对加固体的整体稳定性影响不大且可延缓加固体塑性区的开展及渐进开裂面的出现另外土钉可被视为小尺寸的被动锚杆多垂直或近于垂直于潜在滑裂面设置能较充分发挥其抗剪强度和抗弯刚度常不需要很高的承载力单根土钉受荷载多在以下多在范围内设置一根钉长也较锚杆短因此施工设备轻便操作简单施工效率高对周围环境干扰小工程费用较低土钉墙常用于深高度不大于的上述地质的基坑及边坡加固只有当土钉墙与有限放缓边坡预应力锚杆微型桩等联合使用时其深度或高度才可增加其分层开挖的最大高度或深度取决于岩土体的自稳能力当前国外用于铁路边坡永久支护的最高达用于基坑支护最深达国内在直立基坑工程中其深度已达到土钉墙可作为临时性和永久性支挡结构适用于无不良方向性和低强度的残积土或风化岩黏质粉砂或不易产生蠕变的低塑性黏土类土层天然胶结砂或密实砂具有一定黏结力的砾石以 及地下水以上的土层或采取截降水措施后的土层但在冻胀土或膨胀土中需采取其它措施后方可使用土钉墙在腐蚀性土液化土中多不采用土钉墙作为永久性支挡结构被动柔性防护结构又称被动网它是利用锚杆钢柱支撑绳和拉锚绳减压环等将金属柔性网以一定角度固定在坡面上的立式拦石网金属柔性网有关尺寸见的条文说明抗滑洞塞抗滑洞塞也有称作锚固洞抗剪洞或置换洞等在布置形式上抗滑洞塞或沿潜在滑动面走向布置或沿滑动体滑动方向横穿滑动面布置但无论如何布置均需明确滑动面的位置尤其是前者另外在抗滑洞塞受剪情况下滑动面上下的岩体处于承 压状态完整岩体较为适用因此条文对上述两方面的适用性作出规定目前在国内已建的水利工程边坡中采用的抗滑洞塞并不太多主要的原因可能是多数情况下边坡滑动面不明确所致抗滑洞塞常用断面结构型式主要有两种一种是在利用洞段内回填混凝土或钢筋混凝土形成洞塞另一种是在利用洞段内仅作周边钢筋混凝土衬砌洞内不回填或回填混凝土或散粒料必要时在衬砌段加设纵向拉筋以增强其效果平行潜在滑动面走向布置的抗滑洞塞其工作原理是将抗剪强度低的滑动面材料置换为抗剪强度高的混凝土或钢筋混凝土以提高边坡的稳定性由于这种锚固的工作特点使其应用受到限制一般适用于滑动面位置比较明确岩体相对完整的硬岩边坡所以本条对其适用条件作了相应规定关于其断面尺寸除洞的宽度需要计算确定外洞的高度以及在滑动面上下岩盘的锚固厚度也需要有一定的要求以防止边坡滑动时滑动面绕过抗滑洞塞已有工程经验表明抗滑洞塞的高度应按其在滑动面上下岩盘内的锚固深度均不小于 确定较为可靠但由于抗滑洞塞应用较少经验不多本条未作硬性规定抗滑洞塞轴线与主滑动面垂直或呈较大角度可以缩短抗滑洞塞长度减少工程量抗滑洞塞在稳定岩体内的锚固长度大于洞径的倍的规定出自一般工程经验目的是避免滑动面绕过产生新的滑动面 安全监测设计一般规定本条要求各监测项目的设置应统筹安排配合布置其目的是为了提高监测效率做到少而精主要监测断面和关键部位采用多种手段监测仪器设置备份目的是确保能取得这些监测仪器的可靠数据施工期和运行期的测点结合布置目的是保持资料的连续性为运行期的预测预报积累资料安全监测仪器和电缆是在边坡开挖和治理加固施工的过程中进行安装埋设的稍有疏忽容易损坏仪器和电缆在工程运用中同样存在可能损坏监测设备的多种因素因此要求设计时应考虑保护措施本条要求观测站宜有良好的交通照明和防潮条件主要是为了方便监测数据采集以及监测设备的运用和维护本条要求安全监测仪器应长期稳定可靠是为了保证监测资料的可靠性连续性和时效性条文中的恶劣环境一般是指大风降雨潮湿地震和振动雷击腐蚀生物和动物破坏等预计测值变化范围一方面是为了确定安全监测仪器的量程和测量精度以便选择合适的安全监测仪器另一方面是如果实际测值超出了变化范围就表明此部位可能存在安全隐患以便引起管理者对该部位的关注准备应急措施防止安全事故的发生本条规定是为了规范边坡安全监测设计的技术要求同时也可使施工和管理等有关各方了解设计要求正确进行施工和管理使之能真正起到监测边坡安全的作用除了本规范的规定外土石坝安全监测技术规范土石坝安全监测资料整编规程混 凝土大坝安全监测技术规范和大坝安全自动监测系统设备基本技术条件中从另外的角度分别提出了对水利水电工程边坡的安全监测项目监测精度监测仪器和设施布置监测资料整编与分析等方面的要求因此除了执行本规范的规定外还应执行上述个规范的有关规定监测自动化是安全监测的发展方向实现监测自动化不但可以减轻观测人员的劳动强度更重要的是可以快速准确获得观测数据及时掌握边坡的工作状态特别是在遭遇地震特大洪水特大暴雨时和在工程施工期可以很方便地加密测次及时获得最新信息以便出现异常情况有充分时间采取补救措施防止安全事故的发生在工程运行过程中监测自动化系统难免会出现故障为防止发生故障时测值出现差错或丢失数据信息除了特别强调监测仪器和监测系统的长期稳定性外还需要配备必要的人工监测手段作为检验和后备措施由于传统的安全监测设计不包含自动化监测系统的设计内容故要求进行专项设计安全预警系统对防止边坡出现恶性事故至关重要但由于这方面的实践经验不多加上监测设备运行费等相关费用较大全面普 及既不现实也不必要故本条仅规定级边坡必要和具备条件时设置边坡安全预警系统条文中的必要和具备条件时包含边坡安全确实需要和其他建筑物也已设置了安全预警系统两个方面的含义安全监测项目设置与设施布置表面位移监测主要是监测边坡表面的水平和垂直位移控制的范围大测值为绝对位移量反映边坡表面位移的分布状况内部位移监测主要是监测边坡内部的位移分布状况控制范围小测值为相对位移两者结合就可了解到边坡平面和空间的位移分布状况从而形成立体的监测网 个边坡的资料统计显示每个边坡均布设有表面位移监测项目为此将表面位移监测规定为级级和级边坡应设的监测项目在这个边坡中有个边坡同时布设了表面位移监测和内部位移监测项目为此将级边坡的内部位移设为必测项目鉴于级边坡的重要性条文要求设置比较完整的安全监测项目边坡的稳定与该部位的地下水位关系极大故将地下水位设为级级边坡必测项目由于边坡一般不是孤立的它与其他水工建筑物紧密相连整个工程宜统一设置环境量监测项目边坡工程不单独设置个边坡的资料统计显示有个边坡的监测断面数量为个或个以上并且每个断面的测点数量大部分为个或个以上为此本条对边坡监测断面数量和测点数量作了规定同时也可根据边坡的结构和地质条件增设监测断面或测点由于部分级岩质边坡受地形条件的限制外部基准点不易选取或其他监测方法观测工作量较大有的为实现监测自动化需要与其他测点进行同步观测采用垂线法能较好地解决上述难题故本条规定级岩质边坡可同时按照垂线法布设表面水平位移测点如天生桥二级水电站高边坡三峡永久船闸高边坡和清江隔河岩厂房高边坡等均按照垂线法布设表面水平位移测点范围较大的级天然滑坡由于受交通和监测条件的限制采用其他监测方法不易布设或观测工作量较大只有采用法故本条规定级天然滑坡可采用法布设表面水平位移测点如三峡库区的几个滑坡体李家峡的库区滑坡等均采用了法布设进行表面水平位移监测测斜仪和多点位移计是近年来国内使用较为多的监测仪器积累了一定的经验通过对个边坡的资料统计有个边坡设置了测斜仪和多点位移计特别是近年开工的边 坡均采用了上述两种仪器并且效果良好测斜仪既可以监测不同高程岩体的变形情况也可以测出边坡滑移面的位置多点位移计既可以监测边坡不同岩层的位移情况也可以测出边坡岩体的松动范围边坡工程一般又高又陡采用人工监测方法不但监测人员的劳动强度大而且存在人身安全问题测点布设在马道上目的是便于观测人员的观测目前用于倾斜和裂缝监测的电测仪器比较成熟故本条规定宜采用电测仪器进行监测个边坡的资料中个边坡设有加固措施监测其中的个边坡设有预应力锚杆监测为此条将预应力锚杆规定为级级边坡的必测项目在边坡的加固措施中最常用的措施是采用预应力锚杆进行加固为此条规定了预应力锚杆的监测数量并根据边坡的重要性对级级边坡提出了下限要求对于其他加固措施的监测如非预应力锚杆抗滑桩挡土墙抗滑洞塞等条文中未作具体规定其监测项目的设置和布设数量由设计者根据边坡的实际情况确定安全监测资料的整编与分析由于在边坡开挖过程中地应力释放加上施工爆破振动等影响边坡的安全甚至使边坡发生失稳现象因此施工期是边坡设计最不利的工况之一因此本条规定进行快速整理分析以便实时监测施工期边坡的安全和及时指导边坡施工并检验和根据实际情况变化修正边坡设计边坡变形往往是边坡失稳的前兆边坡位移变形速率加速度等变形情况可以更直接快速地反映边坡的安全性状因此本条规定将变形监测作为边坡安全性状的主要控制指标