滑坡课程设计计算模版模板.doc

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岩土工程课程设计计算书
1前言
　　1.1任务由来 
　　河西下街滑坡的复活变形始于 8月雨季, 诱发因素主要为特大暴雨, 据统计表明, 该月降水量超过历史年平均降水量( 308mm) 。滑坡体中一股常年不断的泉水对坡体的浸泡也是滑坡产生变形滑动的重要原因。另外, 滑坡体原始坡度较大, 约35～46°左右, 二得公路建设过程中, 滑坡前缘边坡开挖形成了高约3~8m的临空面, 修建有挡墙。在雨水、 地质环境条件和人类工程活动的综合作用下, 该滑坡发生滑动变形并致使50m长的挡土墙发生开裂变形, 其中约7m钢筋混凝土挡墙发生倾倒破坏。二得公路是得荣县连接云南的唯一通道, 滑坡体自 8月复活以来, 每年均有不同程度的变形破坏现象, 前缘发生坍塌, 曾多次阻断公路。当前, 滑坡前缘坍塌的土体和倾倒的混凝土挡墙占据了二得公路的大半部分, 现可通行的公路仅4m单车放行道, 严重阻碍了城区交通。滑坡体上分布有数条裂缝, 已将前缘的挡土墙推倒, 如不及时进行治理必将对二得公路的正常运营产生不良影响, 阻断交通, 造成直接和间接的经济损失, 同时给生产和人民生活等带来诸多不便。
　　1.2主要目的、 任务
　　1.2.1主要目的
　　由于该滑坡、 不稳定斜坡迹象明显, 危害严重, 采取切实可行的治理工程已经迫在眉睫。前缘发生坍塌而多次阻断公路, 严重阻碍了城区交通。在勘查成果的基础上, 遵循地质灾害防治的基本原则, 按照可行性研究报告提出的治理工程的推荐方案, 对症下药, 提出针对各类地质灾害点切实可行的治理措施。对滑坡稳定性进行分析评价、 对滑坡治理工程分项结构进行计算、 并绘制结构设计详图和编写施工图设计说明书。
　　1.2.2主要任务
　　①确定滑坡特征, 防治范围、 目标及标准;
　　②防治工作的结构设计;
　　③防治实施效果预测;
　　④提出工程施工组织及工程监测设计方案;
　　1.2.3防治原则
　　防治工程以对症下药、 综合治理、 安全可靠、 技术可行、 经济合理、 方案优化、 施工方便为总的原则, 具体讲:
　　( 1) .经过勘查人员的现场调查和分析, 及勘查和可研报告,在综合分析滑坡、 不稳定斜坡的发育特征、 诱发因素的基础上, 针对起特征提出针对性的治理措施, 确定合理、 可行的治理方案。针对河西下街滑坡变形主要是降雨、 地表水的下渗和地下水等因素引起一系列特征, 可分为强、 弱变形区, 确定其治理方案为”抗滑桩＋地表截水、 盲沟＋挡土墙”的治理措施。
　　( 2) .根据地质灾害的危险性和危害性大小, 确定本治理工程为一般永久性工程, 各级防治工程必须安全可靠, 力求确保滑坡在工程年限内的整体稳定。
　　( 3) .设计要针对滑坡的类型和特征, 因地制宜, 遵循各类工程配合使用、 综合整治的原则, 并尽可能缩短施工周期。
　　( 4) .在治理工程中, 应在滑坡体上建立监测网络, 实时监控治理工程和治理后的滑坡动态, 检测治理效果, 为今后地质灾害的监测预警提供依据。
　　1.3设计依据:
　　本施工图设计报告编制的主要依据如下:
　　( 1) .《河西下街滑坡勘查报告》
　　( 2) .《河西下街滑坡勘查图件》
　　( 3) .有关的技术规程, 规范及标准。主要有:
　　《混凝土结构设计规范》( GB50010- )
　　《建筑边坡工程技术规范》( GB50330－ )
　　《建筑抗震设计规范》( GB50011－ )
　　《砌体结构设计规范》( GB5003－ )
　　《岩土工程设计》 成都理工大学 许强 李天斌
　　2.治理工程的必要性和紧迫性
　　红岩子滑坡位于得荣县城定曲河上游约115km 处的定曲河左岸,是一复活变形老滑坡体,乡(域) 至得(荣) 公路从滑坡区对岸坡脚经过。红岩子滑坡由三个部分组成,即红岩子老滑坡体、 红岩子滑坡上滑体及红岩子崩滑体, 其中红岩子老滑坡面积01035km2 , 体积约70 ×104m3 ; 滑坡上滑体面积约0101km2 ,体积约1418 ×104m3 ; 红岩子崩滑体面积01006km2 ,体积约9 ×104m3 。老滑坡体后缘发育拉张裂缝数条, 长约30 ～ 50m , 断续延伸长约150m。红岩子崩滑体后部也已形成了一条基本贯通, 宽013～015m ,深115～210m 的拉张裂缝,前缘表层坡体溜滑,剪出口变形特征明显,滑坡中部平台前沿张拉裂缝进一步贯通,崩滑体靠上游前沿坡体表层坡面泥石流也进一步发育。种种迹象表明红岩子滑坡复活变形有加剧发展趋势,其后果将堵断定曲河河道,滑坡溃坝后将对下游得荣县城的安全带来严重威胁。
　　二得公路是得荣县连接云南的唯一通道, 滑坡体自 8月复活以来, 每年均有不同程度的变形破坏现象, 前缘发生坍塌, 曾多次阻断公路。当前, 滑坡前缘坍塌的土体和倾倒的混凝土挡墙占据了二得公路的大半部分, 现可通行的公路仅4m单车放行道, 严重阻碍了城区交通。滑坡体上分布有数条裂缝, 已将前缘的挡土墙推倒, 如不及时进行治理必将对二得公路的正常运营产生不良影响, 阻断交通, 造成直接和间接的经济损失, 给生产和人民生活等带来诸多不便。
　　因此, 为确保滑坡影响范围内人民的生命财产安全, 确保当地社会政治稳定及经济的持续稳定发展, 立即采取切实有效的治理工程措施已迫在眉睫。[
3.地理地质环境
　　3.1地形地貌:
　　河西下街滑坡表面呈阶梯状, 坡度较陡, 平均坡度约50°。滑体横向长约135米, 纵向宽约120米, 面积0.016Km2, 滑坡厚度1～8m, 体积11.3×104 m3。根据近期变形强弱, 可将滑坡体划分为强变形区和弱变形区。强变形区横向长95.0m, 体积约7.8×104 m3。弱变形区横向长40m, 体积约3.5×104 m3。滑坡后缘存在陡壁, 坡面上存在数条裂缝, 滑坡变形迹象明显。
　　3.2地质灾害体的基本特征
　　3.2.1滑坡体物质结构特征
　　据调查及物探资料, 红岩子2＃滑坡岩土体结构特征主要为冰水堆积物( Q3fgl) 经塌滑而成, 勘察区内岩土层从上至下依次为: 上部为灰色至黄灰、 灰白色碎块石土, 中部为浅灰黄色角砾石土, 下部为灰-浅灰白色、 黄色薄-厚层状、 透镜体结晶灰岩。
　　3.2.2形态特征
　　红岩子2＃滑坡位于县城河西下街, 属于县城河西第四系大堆积体的南端部分, 为原自然沉积的冰水堆积物上的复活变形体, 距县城中心区域仅300m。滑坡外形呈圈椅状, 周界明显,北侧及后缘发育明显的滑坡陡坎及陡壁, 北侧陡坎高1～3.0m, 陡坎壁为新鲜裸露面, 滑坡迹象明显, 后缘壁高约5～8米, 标高2455米。滑体前缘以公路内侧为界, 标高2385米, 前后缘相对高差85米, 南侧以裸露基岩为界。滑体表面呈阶梯状, 坡度较陡, 平均坡度约50°。滑体横向长约135米,纵向宽约120米, 面积0.016Km2。滑坡平均厚为1～8m, 体积11.3×104m3。根据近期变形强弱, 将滑坡体划分为强变形区和弱变形区, 强变形区横向长95.0m, 体积约7.8×104 m3。弱变形区横向长40m, 体积约3.5×104 m3, 滑体内细小冲沟发育,表层岩土体由于塌滑后结构相对松散,坡体内地形较陡,后缘坡度30°～35°, 中前部为35°～55°。
　　3.2.3滑体结构特征
　　根据勘查报告, 红岩子2＃滑坡滑体厚为: 1.0～8.0m, 主要物质成分为粉质粘土、 粉砂土夹碎块石, 结构疏松, 碎块石主要成分为片岩、 灰岩及大理岩等, 滑体表面植被茂密,局部开垦为农作物耕地,坡体上拉张裂缝发育,局部形成小的陡坎。
　　3.2.4滑动带及滑床特征
　　根据勘查报告, 红岩子2＃滑坡滑动带为上部碎块石土与中下部角砾石土的接触带, 为沿新近滑动的软弱结构面, 滑带厚: 0.2～0.5m,主要成份为粉质粘土夹角砾, 含水量较大, 一般大于30%, 滑面呈弯弧形, 中后部陡峻, 坡度为35°-45°, 中前部略缓, 坡度为25°-30°, 前缘反翘, 为-5°－-1°。滑带以上滑体土较为松散, 块石粒径较大, 干, 滑带以下滑床土体稍密、 稍湿, 充填骨料主要为角砾石, 块石含量较少, 为更新世(Q3fgl)冰水堆积层, 滑体土结构特征与滑床土特征无明显差异, 而在力学特性上则由于其结构上相对松散而显得较差。
　　滑床为原状更新世(Q3fgl)冰水堆积层, 稍密、 稍湿,透水性一般,完整性较好,主要成分为角砾石土,胶结一般,厚度较大,覆盖于泥盆系基岩之上。
　　3.2.5地下水特征
　　滑体处于地形高陡地段, 地下水的补给主要来源于坡体后缘岩土体内的基岩裂隙水和土体上层滞水、 毛细孔隙水以及大气降水,地下水经过松散冰水堆积层以自重作为径流动力从山顶向坡脚渗流, 在滑坡体上和坡脚以泉点形式渗出, 补给定曲河。
　　3.3滑坡形成机理
　　滑坡在区域构造上经历了多期较强烈的构造运动,区内主要构造形迹为得荣复背斜,红岩子滑坡处背斜SW 翼,区内基岩内的层间褶皱、 挠曲也较发育,岩石较为破碎,断裂构造大致上呈南北向展布, 主干断裂构造形迹有中格——潘拥断层(F31) ,断层走向NE20°。滑坡区内主要构造形迹以节理、 裂隙为主,大气降水使得坡面岩土体部分饱水,力学性能下降,在陡峻的地形条件下产生浅层滑动,从而诱发红岩子滑坡在前缘和后缘地形陡峻部位产生浅层复活,而地形地貌条件、 地层及岩性结构、 地质构造、 地表不良工程地质作用等因素促进了浅层滑体的变形加剧,也是滑坡复活变形产生重要因素。
　　3.3.1滑坡形成的主控条件及影响因素
　　3.3.1.1地层岩性
　　地层岩性是滑坡形成的物质条件,该滑坡发育于泥盆系中下统下段中的绿色钙质泥片岩、 绿泥黝帘透闪片岩、 夹灰-浅灰白色薄-厚层状、 透镜体结晶灰岩及浅灰-深灰色绢云石英片岩中,基岩产状246°∠46°。
　　第四系底层覆盖厚度大, 由上到下: 上部浅灰黄色粉质粘土夹碎石角砾层, 该层主要分布于滑坡后缘, 物质组成主要为粉质粘土夹碎块石, 硬塑; 中部红黄色粉质粘土加块石、 漂砾层。该层主要分布于滑体中部, 物质粘土硬塑, 局部含泥钙质; 下部与基岩接触为浅灰色砂土加砂砾石及浅黄色粉质粘土夹碎石块, 块石成分以灰岩、 花岗岩、 绿片岩为主, 花岗岩中等风化, 岩土体结构较为松散。
　　第四系全新统分布于滑坡上部, 主要以灰岩、 花岗岩、 火山超基性岩等为主。由于无力风化作用强烈, 表层岩土体因风化作用常产生风化裂隙, 表层土体饱水后稳定条件下降, 为滑坡的产生提供了物质条件。
　　3.3.1.2地质构造　
　　构造结构往往是岩体强度的薄弱部位,结构裂隙的发育破坏了岩体的完整性,并为地下水径流提供了通道,同时,使风化作用向深部发展。滑坡受区域构造应力影响,主要构造形迹以节理、 裂隙为主,其中以一组190°～210°∠80°～85°的剪节理及另一组120°～130°∠50°～65°的张性裂隙较为发育,对岩石起主要破坏作用。
　　3.3.1.3地形地貌条件　
　　滑坡区地貌属高原剥蚀型深切河谷地貌,河谷呈V 型谷。区内地貌特点是: 山高坡陡,沟谷狭窄, 岩石裸露,植被稀少, 冲沟发育,区内沟深岭窄,地形崎岖,侵蚀与溶蚀作用强烈, 坡体冲沟发育;地形呈折线型,即上陡中缓下陡,上部垮滑体地形坡度约30°～38°,后缘陡壁高约20m ; 中部为老滑坡平台,地形坡度8°～15°; 下部溜滑体～40°, 红岩子崩滑体坡度约30°地形坡度约28°～ 50°,其中前缘陡坎高约10m 。为滑坡的形成提供了良好的临空条件。
　　3.3.1.4气象水文条件　
　　滑坡处于金沙江畔干热河谷气候区,主要受青藏高原气候影响,受西风环流的南支急流和印度洋气候控制,昼夜温差大,降雨充沛。滑坡区内岩土体因受高原气候强烈的昼夜温差作用,特别是该区地处干热河谷,各种自然风化营力作用强烈,形成了斜坡破坏的有利环境条件。[
3.3.1.5滑坡特征
　　红岩子滑坡区滑坡体平面图见图一.根据其变形迹象, 活动特征等, 可将红岩子滑坡区分以下三个部分加以阐述。

图一  红岩子滑坡区滑坡体平面图
　　(1)红岩子老滑坡
　　红岩子老滑坡外形似一圈椅状,滑坡东西长240m , 南北宽160m , 前后缘相对～80°。地形坡度为:后缘32°38°,中部12°～17°,下部37°～40°。下部滑体内发育有冲沟,前缘覆盖于河床残留阶地之上。滑床为第四系上更新世的冰水堆积地层,成份为粉质砂土夹碎块石、 漂石层,系松散堆积体土层内滑坡,滑面形态呈弯弧形。滑带及滑床顶面坡度为:后缘45°～35°,前缘反翘,为-2°～1°。
　　滑体下部由于岩土体结构、 地形地貌条件及外动力地质作用等综合作用坡面泥石流较为发育,滑坡体内未见地下水露头或湿地分布。
　　(2) 红岩子滑坡上滑体特征　
　　红岩子上滑体外形似三角形,滑体前后缘相对高差80m , 滑体长约100m , 宽约160m , 后缘形成一陡壁,拉张裂缝带呈断续分布,前缘覆盖于老滑体中部; 坡体内地形较陡; 岩土体结构特征主要为冰水堆积物经垮滑而成,物质成份为浅灰黄色粉质砂土夹碎块石、 角砾组成。滑体滑动带为中上部沿老滑带滑动,中下部为沿新近垮塌的软弱结构面滑动,滑动带似一弧形,滑带土为更新世冰水堆积层经滑移后而成,滑带土结构特征与滑体土特征无明显差异,而在力学特性上则由于其结构相对松散而显得较差。雨季时地表水沿裂缝带入渗产生相对较高的孔隙水压力,加之岩土体局部饱水后物理力学性能降低,形成垮滑, 而在其它时间内也由于岩土体在自重应力下的卸荷作用,形成局部下滑。
　　⑶  红岩子崩滑体特征　
　　崩滑体形似三角形,滑体长60m , 宽100m , 平均厚3m , 前后缘相对高差60m , 地形陡峻,平均坡度40°, 主要由更新世冰水积物固组成, 物质成分主要为半固态-固结态的泥钙质粉砂土夹块石、 含大块的冰川源砾。滑体结构相对松散,滑面呈弧形,坡度45°～50°,滑面埋深约10m , 东西向呈连续延伸,已形成贯通状态,滑体稳定性条件较差。后缘拉张裂缝长约60m , 宽约30 ～50cm , 深约115～210m , 呈连续弧形分布。滑体前缘陡坎已有不同程度的崩落,定曲河在雨季涨水时对坡脚的冲刷掏蚀作用,对滑体的稳定性十分不利。
　　3.3.2滑坡形成机制分析
　　滑坡区内陡峻的地形地貌条件及岩体内存在高地应力作用,其对边坡岩土体的应力分布产生较大影响,主要表现为坡体内高地应力集中,坡体内积累的应力向临空方向膨胀回弹同时在临空面附近特别是在坡脚及地形变化较大处产生新的应力集中,在斜坡体自重及区域构造应力作用下,坡体向临空面方向顺层面沿坡脚部位剪应力集中带形成剪切破坏面,并在坡脚出露,呈持续蠕动变形;大气降水沿风化、 变形裂隙入渗岩土体, 滑带土力学性能显著降低,随着变形持续发展,坡体上岩土体逐渐松弛,坡体变形进入累进式破坏阶段。
　　随着地表水不断下渗,地下径流活动的不断加剧,追踪面不断扩大,地表变形趋于明显,在久雨或暴雨的作用下,后缘裂隙充水产生静压力,另一方面导致滑带土软化,使其抗剪强度迅速下降,最终导致整体滑坡。
　　计算参数的选取:
表一   河西下街滑坡稳定性计算滑带抗剪强度参数统计表
剖面编号
工况
采用值
C ( KPa)
φ ( °)
Ⅰ-Ⅰ′
20
32
Ⅱ-Ⅱ′
11
29
Ⅲ-Ⅲ′
8
26
天然重度平均值为20.0kN/m3,饱和重度为21.0kN/m3。
　　4. 滑坡稳定性分析及推力计算
　　4.1滑坡稳定性分析
　　4.1.1计算原理

图二  条块受力简图
本次计算采用瑞典条分法和传递系数法进行计算,瑞典条分法的假设条件为:不考虑条块间的相互有效作用力。计算公式为:

式中:
      K—稳定性系数;
Wi—第i条块重量(KN/m);
 Ci—第i条块内聚力(kpa);
      φi—第i条块内摩擦角(。);
αi—第i条块滑面倾角(。);
Ui—第i条块间的水压力(kpa);
      Ubi—第I条块底滑面上水压力(kpa);
      Li—第i条块滑面长度(m);
      Qi—第i条块上的地震力(KN/m)。
传递系数法,也称不平衡推力传递法,该方法的基本假设条件为条间力的方向,即规定条块向下的作用力方向与该条块的滑面平面。计算公式为:

在滑面上满足破坏方程:

根据以上公式可得到下式:
式中:

其中ψi为传递系数,Ti为条块i的下滑力,Ri为条块i的抗滑力,其余物理量与瑞典条分法中的相同。[
4.1.2计算模型及工况
　　本次计算的目的, 是为滑坡的稳定性评价及治理设计提供依据, 根据该滑坡的机制, 在进行稳定性分析计算时, 主要考虑降雨对滑坡体的影响, 考虑的荷载主要有: 滑坡体自重、 地下水产生的动水压力。计算时还要考虑地震力的影响。
　　综合考虑上述几种荷载对滑坡的作用, 将滑坡稳定性计算划分为两种工况:
　　第一种工况( 工况Ⅰ) : 天然情况, 地下水位取勘察期间实际水位;
　　第二种工况( 工况Ⅱ) : 暴雨工况, 考虑滑坡体全饱水状态;
　　第三种情况( 工况Ⅲ) : 地震工况, 考虑地震水平惯性力;
　　计算选取工况Ⅱ为设计工况。
　　4.1.3计算结果
　　按照上述工况进行计算, 计算结果汇总于表4－5。根据计算结果, 对滑坡进行稳定性分析评价, 将稳定性划分为四级: 稳定系数Fs＞1.15为稳定, 1.15≥Fs＞1.05基本稳定, 1.05≥Fs＞1.0为欠稳定, Fs＜1.0为不稳定。滑坡H1、 H2和H3各剖面, 在各种工况下的推力和稳定性计算的条分图详见下图所示:

图三    滑坡Ⅰ条分图

图四   滑坡Ⅱ条分图

图五   滑坡Ⅲ条分图
表二  各工况下稳定系数
工况
剖面
天然
暴雨
地震
瑞典条分
传递系数法
瑞典条分
传递系数法
瑞典条分
传递系数法
Ⅰ-Ⅰ
0.993733
0.999
0.826397
0.8312
0.944438
0.9495
Ⅱ-Ⅱ
1.043493
1.0738
0.807509
0.8347
0.896796
0.9208
Ⅲ-Ⅲ
0.994233
1.001
0.849405
0.8562
0.939221
0.9455
在计算过程中结合滑坡区的工程地质条件合理选取参数,其中一剖面: 内聚力C=16kpa,内摩擦角φ=32,; 二剖面: 内聚力C=11kpa,内摩擦角φ=29; 三剖面: 内聚力C=8kpa,内摩擦角φ=26。天然重度γ0=20KN/m3,饱水重度γsat=21KN/m3 ; 降水条件下水位取1/4倍的滑块厚度处。各种工况下的计算参数如表二所示。
表三   各种工况下的计算参数的选取
工况
天然容重(KN/m3 )
饱和容重(KN/m3)
C(Kpa)
φ(。)
天然
20
21
16
32
暴雨
20
21
11
29
地震
20
21
8
26
　　根据表二计算结果,剖面Ⅱ-Ⅱ′、 Ⅲ-Ⅲ′稳定性相对较高,剖面Ⅰ-Ⅰ′稳定性较低,结合滑坡区内的工程地质条件,进一步说明了参数的选择合理,与变形破坏机制相吻合。在天然状况下稳定性系数在0.74~1.0之间,处于极限平衡,不稳定状态,开始变形失稳。在暴雨或地震作用下,将可能发生滑坡。由于二得公路位于滑坡下,坡体失稳后, 将阻断交通, 造成直接和间接的经济损失。于是, 因此, 为确保滑坡影响范围内人民的生命财产安全,对次滑坡进行治理。
　　4.2滑坡推力计算
　　本次滑坡推力计算采用的是规范规定的剩余下滑力传递法。将滑动方向和速度大致一致的滑体视为一个计算单元, 在顺滑动主轴方向的地质纵断面上按
　　滑面的产状、 岩土性质及地面转折点划分为若干地质条块, 由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力, 即是该部位的滑坡推力, 最后一块的剩余下滑力就是整个滑坡的下滑力。
　　滑坡推力计算按传递系数法由下式计算:

式中:  Pi-第i条块剩余下滑力;
              Ψi-传递系数;
Ti—为条块i的下滑力;
Ri—为条块i的抗滑力;
Ks—为安全系数。
滑坡推力计算的模型如图六所示:

图六   滑坡推力计算模型
滑坡推力计算中设计安全系数 , 考虑该滑坡的重要性及危害性, 选取如下:
工况Ⅰ: 采用 =1.20;
工况II: 采用 =1.10
工况Ⅲ: 采用 =1.10
对三个滑坡进行推力计算, 以便为滑坡支挡结构的选取和验算提供依据。计算结果汇总于表三。
表四   滑坡剩余下滑推力计算结果总汇( 单位: kN/m)
计算工况
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
天然
1677.70
2227.37
2683.06
暴雨
1186.74
2486.04
1745.61
地震
2199.48
2811.32
.52
　　4.3主要结论
　　滑坡体推力计算结果表明, 由滑坡推力看出天然工况的稳定性比其它两工况好点, 其次是地震工况。因此治理工程围绕暴雨工况进行, 治理工程课采用抗滑桩作为主要的支挡结构。
　　5.滑坡治理工程施工图设计
　　5.1治理方案的选取
　　经过地面调查及钻孔等资料,综合分析研究,为减少下滑力,增加抗滑力,使坡体处于相对较稳定状态,须在滑坡前缘布置抗滑桩,再在坡体表面设置排水工程,能够达到预定的目的,对于设计中本工程治理采取的方案为”抗滑桩+排水”。根据治理对象的特点, 分别选择合适地段设置抗滑桩。排水系统, 设置排水沟。[
　5.2抗滑桩计算与设计
　　5.2.1桩的平面布置位置及间距的选取原则
   桩布置在应设在滑坡体较薄, 锚固段地基强度较高、 滑面较平缓等综合考虑较好的地段。平面上多成排布置。排的走向与滑体的滑动方向相互垂直。设计初步选定为将桩不知在滑体的下部, 该部位下滑力相对较小, 坡面较缓, 宜在此处设桩。
   桩间距也应根据实际情况综合确定, 两桩之间在能形成土拱的的条件下, 土拱的支撑力和桩侧摩擦力之和应大于一根桩所能承受的滑坡推力。一般取5-6m。本设计中取6m。
　　5.2.2抗滑桩桩身计算标准
   以设计工况和校核工况的推力计算结果为依据, 经过分析知Ⅰ－Ⅰ剖面稳定性较其它较低, 故选取其在暴雨工况为设计计算标准, 滑坡推力为2075.77KN。桩的布置形式详见施工图。
　　查相关规范知, 桩的截面尺寸及相关长度初步取值如下: 桩截面尺寸为2.0×3.0m, 受荷段16m, 锚固段8m计算, 桩总长24m, 桩间距6m, 桩总共9根。采用”m”法计算, 桩底支承条件为自由支承。
　　抗滑桩的计算深度均为=b+1=3m
　　5.2.3抗滑桩桩身材料选择
( 1) 混凝土强度等级为C30,桩护壁混凝土强度等级为C20.
( 2) 钢筋: HPB235级, HRB335级
( 3) 混凝土保护层厚度: 桩为50mm, 梁的为35mm。
　　5.2.4桩体受力计算
　　5.2.4.1设计资料及相关参数的选取
　　设计抗滑桩长度为24m,受荷段16m,锚固段8m,间距6m,桩截面b×a=2×3=6m2,桩截面惯性矩I=ba3/12=2×33/12=4.5m4,
桩截面模量W=ba2/6=3m3,
桩的混凝土(C30)弹性模量E=26×103Mpa,
桩抗弯刚度EI=2.6×104×4.5×103=1.17×108KN·m2,
桩的计算宽度B=bp+1=2+1=3m,
桩的变形系数
桩的计算深度αh2=0.31×8=2.48m<2.5m,属于刚性桩,桩底端的边界条件按自由端考虑。

图七  桩身内力计算示意图
5.2.4.2外力计算
作用于每根桩上的滑坡推力E=En×s=2075×6=12450KN。
应力分布按三角形分布计算:

由于该滑面较陡, 桩前抗力可不考虑, 故桩前抗力为零。
5.2.4.3受荷段桩身内力计算( 设计算界面距地面为y米)
  剪力:
  弯矩:
5.2.4.4锚固段内力计算
( 1) 确定转动中心的位置 :
由方程(1)确定:       (1)

因此: 5.3 m
( 2) 桩的转角:

代入相关参数得△φ=0.004rad
( 3) 桩侧应力:

               =( 100000+40000y) (5.3-y)×0.004
               =2120+448y-160y2
 最大桩侧应力位置:
           令
            448-320y=0
           则y=1.4m
( 4) 剪力:

最大剪力位置:
令
               480y2-1305.65y-6264=0
则y=5.22m
根据上面的计算式, 能够计算任意截面处的剪力, 以及绘制相应的剪力图。
( 5) 弯矩:

代入相关参数:
        40y4-224y3-3180y2+12450y+66400
最大剪力位置:
令
               160y3-672y2-6360y+12450=0
则y=1.76(m)
根据上述计算式, 能够计算任意截面处的剪力, 以及绘制相应的弯矩图。
( 6) 桩侧应力复核:
Kpa
桩侧应力符合要求。[
表五  各截面内力计算
各截面内力计算

y
Q
M
σ
受荷段
1
48.6
16.2
-
2
194.4
129.6
-
3
437.4
437.4
-
4
777.6
1036.8
-
5
1215
2025
-
6
1749.6
3499.2
-
7
2381.4
5556.6
-
8
3110.4
8294.4
-
9
3936.6
11809.8
-
10
4860
16200
-
11
5880.6
21562.2
-
12
6998.4
27993.6
-
13
8213.4
35591.4
-
14
9525.6
44452.8
-
15
10935
54675
-
16
12441.6
66355.2
2120
锚固段
1
5380
75295.2
2408
2
-2035.6
76664.8
2376
3
-8836.8
70604.8
2024
4
-14063.6
58171.2
1352
5
-16756
41380
360
6
-15954
23207.2
-952
7
-10697.6
7588.8
-2584
8
-26.8
-579.2
-4536

图八  桩的剪力计算图

图九  桩的弯矩计算图

图十  锚固段桩侧应力计算图
　　5.2.5抗滑桩的结构设计
　　5.2.5.1抗滑桩的纵向受拉钢筋的配置
最大弯矩处, 根据下面的计算公式: =77033.2×1.35×1.1=115272KN·m
=0.0634< =0.55

选用HRB335级钢筋   选取直径为32则主筋根数为:

均大于0.2%和 , 均满足要求。
5.2.5.2抗滑桩斜截面设计
Vmax=39160-18190.65×5.971-1508.525×5.9712+338.5×5.9713=-111171KN
 >Vmax

根据下面计算式计算:
箍筋选HRB335级直径为18, 采用三肢箍筋,

箍筋间距为: mm  
取间距为100mm
> ,配筋率满足要求。
　　5.3排水工程的计算与设计  
　　从勘察资料可知, 滑坡体的排水极不通畅, 严重影响滑坡的稳定性, 因此, 治理设计拟采用以截排水沟为主要的排水措施, 在滑坡后缘设置人字形截水沟, 防止雨水沿山坡流入滑坡体。
　　排水工程设计标准按滑坡地区暴雨降水量计算, 取Sp=14.4mm/h。按《室外排水设计规范》相关规定, 取径流系数φ=0.3。根据有关资料, 确定汇水面积F=0.016km2,按下列计算设计频率地表水汇流量:
                    =0.3×30×0.016=0.144m3/s
式中: —设计频率地表水汇流量(m3/s);
      —设计降雨强度( mm/h) ;
      —径流系数;
      F—汇水面积( km2) ;
求得频率地表水汇流量 =0.144m3/s。
渠道截面形式采用梯形, 渠道材料选用M7.5浆砌片石, 粗糙率n=0.02。最佳水力要素计算公式如下:
=0.256m

式中: —水力最佳断面水深( m) ;
n——渠床糙率;
—渠道设计流量( m3/s) ;
m—渠道内边坡系数0.5;
i—渠底比降;
—水力最佳断面底宽(m);
—水力最佳断面过水面积( m2) ;
—水力最佳断面湿周( m) ;
—水力最佳断面的水力半径( m/s) ;
—水力最佳断面流速( m/s) ;
分别得到: =0.104m, =0.056m, =5.878m/s。
根据《排水与灌溉工程设计规范》中的规定, 排水沟设计水位应低于堤顶不少于0.2m。在考虑了足够的安全储备后, 取h=0.4m, b=0.4m,m=0.5。截面面积A=0.24m2,湿周x=1.3m,水力半径R=0.185m。排水沟设计过流量按下式计算:

满足设计要求。
式中: Q—设计过流量;
R—水力半径( m) ;
i—水力坡降:
A—过流断面面积( m2) ;
C—流速系数( m/s) ,采用满宁公式计算:

n——糙率。
由于Q大于频率地表水汇流量 =0.144m3/s,满足设计要求。
6.参考文献
许强, 李天斌编著   岩土工程设计   成都理工大学, ;
东南大学, 浙江大学, 湖南大学等合编   土力学    北京: 中国建筑工业出版社  。
刘兴远, 雷用, 康景文编著   边坡工程    北京: 中国建筑工业出版社  。
岩土工程编著委员会编著   《岩土工程手册》中国建筑工业出版社, 1994
三峡库区地质灾害防治工作指挥部   《三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求》