1、1边坡工程课程设计指导书叶四桥 编重庆交通大学2015 年 2 月1一、课程设计的目的依据地质工程专业教学培养计划要求，本课程设计的目的在于巩固和加深边坡工程课程教学所学的知识，培养学生综合运用所学知识，解决实际工程问题的能力，以及工程思维、规范应用、绘图、编制报告和实际操作动手能力。使学生掌握一般边坡支挡结构分析、计算、方案拟定、工程图绘制、工程量计算和施工组织设计等技能。二、任务和要求本本课程设计取材于巫山-巫溪公路改扩建工程，选择了一段边坡路段，为岩质深路堑边坡。为教学需要进行了适当的精简，要求学生在学完边坡工程课程后对该段边坡进行系统方案论证、比选和施工图设计。因课时关系，对于该边坡学
2、生可选择单侧边坡进行设计，支挡方案选择一种做至施工图设计深度。设计成果及提交文件：1、最终设计报告及计算书。2、边坡支挡设计方案平、立、剖面图。3、排水、支挡结构设计图及必要的大样图。三、设计基础资料1 工程概况拟建路段位于重庆市巫溪县安子平，位于现有公路左侧约 38m，起止里程为K96+530K96+690，全长 160m，设计路面净宽 7.50m，设计为二级公路，线路呈 ，设计纵坡 3.5%4.4%，比现有公路坡度小，地面高程为 753.0m 767.50m，设计起止路面高程为745.40m752.165m，最大挖方高 20.586m，最小挖方高 5.63m。22 工程地质条件2.1 地形
3、地貌本区属构造剥蚀中低山斜坡、陡坡地带，地势总体南高北低，地面高程为 753.0m767.50m ，斜坡坡向 320330，坡度 3035 ，局部达 40，斜坡顶部较缓，呈阶梯状平台，上部较缓，现被垦为旱地，区内基岩出露零星，拟建区植被发育。2.2 地层岩性拟建路段出露地层有第四系全新统残坡积层（Q 4dl+el）及三叠系上统须家河组（ T3xj）砂岩、碳质泥岩，现分述如下：2.2.1 碎石土（Q 4dl+el）：黄褐色、灰褐色，松散，稍湿，主要由粉质粘土、碎石、块石不均匀混合组成，碎石含量约 50%60%，成分以砂岩为主，呈强风化状态，粒径一般 28cm，棱角状，粉质粘土含量约 40%50%
4、，呈可塑状，区内均有分布，层厚 2.20m5.90m。2.2.2 砂岩（T 3xj）：主要由长石、石英组成，细粒结构，中厚层构造，按风化程度可分强弱风化两亚层，现分述如下：1 强风化砂岩：灰白色，节理裂隙发育，大部分原生矿物已被破坏，岩心破碎，区内仅在ZK69 分布，层厚 2.15m。2 弱风化砂岩：浅灰色，节理裂隙较发育，部分原生矿物已被破坏，岩心较完整，层厚1.95m。3 炭质泥岩（T 3xj）：弱风化状态，灰黑色，主要由粘土矿物组成，泥质隐晶结构，薄层状构造，含碳量 30%40%，节理裂隙发育，裂面光滑平直，本次最大揭露厚度 5.2m16.40m。2.2.3 地质构造区内构造属朝阳-官阳
5、背斜南翼，出露三叠系上统须家河组砂岩、炭质泥岩。区内基岩呈单斜产出，走向及倾向沿公路略有变化，产状为 16354，主要发育二组节理，J 1：产状 35476，节理面粗糙，微张，充填泥质，间距 1 条/0.6m ，J 2：产状为 32151，节理面光滑平直，闭合，间距 1 条/0.8m，岩层受二组节理切割成“X”型。2.4 水文地质条件2.4.1 地表水经地表调查及民访，区内地表水类型为大气降水斜坡面流，雨季时斜坡面流沿坡面向低洼处排3泄，受季节控制。2.4.2 地下水区内地下水为第四系残坡积松散层孔隙水、基岩裂隙水，其补给来源主要为大气降水，受季节控制，区内属地下水补给区，本次勘察未揭露到地下
6、水。综上所述，场地内地表水类型为大气降水斜坡面流，地下水类型为第四系残坡积松散层孔隙水、基岩裂隙水，受季节控制，水文地质条件简单。3 工程地质条件评价3.1 土层工程特性及岩石物理力学性质评价拟建区上覆残坡积碎石土层厚 2.2m5.90m，无法取样做岩土测试，具有颗粒粗，孔隙率高，具压缩性、透水性好的特点。下伏三叠系上统须家河组砂岩、碳质泥岩，强风化层较厚，岩层较破碎，无法采取样品测试，采取弱风化炭质泥岩做物理力学测试，测试成果为：弱风化炭质泥岩天然抗压强度 12.41Mpa，饱和抗压强度 8.66Mpa，软化系数 0.71，属软化岩石、极软岩石。3.2 边坡稳定性评价拟建路段属挖方段，最大挖
7、方高 20.586m，最小挖方高 5.63m。区内上覆碎石土层较厚，斜坡顶部土层较厚，向下逐渐变薄，斜坡现状处于稳定状态，拟建路段开挖到设计高程后，边坡形成上部形成 2.0m9.0m 的土质边坡，下部形成 317m 岩质边坡，根据公路路基设计规范 JTGD30-2004边坡分类，该边坡属类边坡。边坡开挖后两侧边坡的稳定性分述如下：左侧边坡：边坡开挖后形成 69m 的土质边坡，由于斜坡坡度较陡，受地表水冲刷作用斜坡土体易产生滑塌、错落现象；坡顶加载或斜坡开挖不断局部土体易产生坍塌现象。右侧边坡：边坡开挖后形成 25m 的土质边坡，斜坡坡度较缓，边坡高度小，因此公路开挖后对右侧形成的土质边坡影响较
8、小。3.2.1 岩层层面对边坡的影响拟建段基岩出露零星，公路开挖到设计标高后，下部形成 317m 岩质边坡，其中 ZK68 处开挖较深，受层面对两侧边坡的影响现分述如下：左侧边坡：边坡开挖后上部形成 417m 岩质边坡，坡向为 334，岩层产状 16354，岩层层面与边坡呈大角度相交，形成内倾结构面，对边坡影响小。4右侧边坡：边坡开挖后上部形成 27m 岩质边坡，坡向 154，岩层产状 16354，岩层层面与坡向呈小角度相交，形成顺向坡，边坡坡面形成外倾结构面，岩层较破碎，质软，开挖或受激烈震动时易沿层面产生顺层滑塌现象。 3.2.2 结构面对边坡的影响左侧边坡：受节理 J1 、J 2 切割影
9、响，J 1 、J 2 与斜坡呈小角度斜交，形成外倾结构面，边坡开挖后易沿交棱线产生楔形体破坏，但 J1 、J 2 交棱线倾角大于开挖倾角，对边坡影响小。右侧边坡：边坡开挖后，节理 J1 、J 2 与边坡呈大角度相交，节理对右侧边坡影响小。综上所述，拟建段右边坡受层面影响形成顺向坡，边坡开挖后易产生顺层滑塌现象，为不稳定边坡，建议进行支挡措施，左侧边坡受节理切割影响易形成楔形体破坏。（坡面、节理面、岩层面空间关系祥见赤平面投影图） 节 理 J1： 354 76节 理 2： 岩 层 层 面 Sc： T： 挖 方 总 体 左 边 坡 坡 向 R： 挖 方 总 体 右 边 坡 坡 向 结 构 面 赤
10、平 面 投 影 图ScW12LREN3.2.3 路堑边坡建议支护方式拟建路段为挖方段，边坡开挖后，根据两侧边坡的稳定性分析，现对两侧边坡的支护方式建议如下：左侧边坡上部形成的土质边坡较高，开挖后易失稳，建议采用坡率法放坡，坡率选用1：1.5，并进行锚杆支护措施；下部形成的岩质边坡较高，受节理裂隙的切割易形成楔形体破坏，建议进行分级放坡处理，建议 8m 一级，边坡坡率选用 1：0.8(沿 J2 放坡)，并进行混泥土护坡措施。右侧边坡上部土体高度小，对边坡影响小，建议坡率法放坡，坡率选用 1：1.5；下部形成的岩质边坡受层面的影响，易产生顺层滑塌现象，为不稳定边坡，建议进行 1：0.7（沿层面放坡
11、）坡率法放坡。各岩土设计参数建议值参见表 1。表 1 边坡支挡设计参数建议值岩石物理力学指标 岩体物理力学指标抗压强度岩石名称地基容许承载力MPa重度KN/m3天然MPa饱和MPa抗拉强度MPa重度KN/m3抗拉强度MPa弹性模量MPa泊桑比基底摩擦系数（）5强风化砂岩 0.70 / / / / / / / / 0.4弱风化砂岩 2.00 25.47 24.8 20.60 1.22 20.37 1.09 / / 0.6强风化碳质泥岩 0.5 0.3弱风化碳质泥岩 1.5 24.75 5.98 3.79 19.80 / / / 0.44 结论及建议4.1 本次勘察工作方法及工作量均满足规范要求，
12、报告可供设计使用。4.2 经过工程地质测绘及钻探揭露，未发现断层、滑坡等不良地质现象，场地较稳定。4.3 场地地震基本烈度 VI，工程地质、水文地质条件简单。4.4 挖方段开挖时应控制放炮装药量，严禁放大炮，建议采用人工开挖方法施工。4.5 堑坡顶界一定范围内应设置截水沟，防止地表水渗入冲刷地表土体使土层失稳。4.6 挖方段开挖时宜采用自上而下的施工方法，并即时作好边坡防护。5 地质勘察平面图、剖面图及钻孔柱状图基础图件缩略版见附图，设计计算另外提供电子版拷贝。四、设计依据及有关参考资料1.重庆市地质灾害防治工程设计规范 （DB50/5029-2004） ；2.建筑地基基础设计规范 （GB 5
13、0007-2012） ；3.建筑边坡工程技术规范 （GB 50330-2013） ；4.室外排水设计技术规范 （GB 50108-2006） ；5.砌体结构设计规范 （GB 50003-2012） ；66.混凝土结构设计规范 （GB 50010-2010） ；7.锚杆喷射混凝土支护技术规范 （GB 50086-2013） ；8.公路路基设计规范 （JTG D302004） ；9. 相关教材、专著及手册。五、设计程序及提示1 结合地质资料及基础图件，进行边坡地质条件及形成机理分析。主要对边坡工程地质条件，边坡稳定性影响因素，形成机理，失稳可能模式等进行深入系统分析，以了解主要考虑因素，为稳定性分
14、析和支挡方案做充分准备。2 进行边坡稳定性计算及评价。对于不同岩土介质、不同工程地质条件的边坡选择不同的稳定性分析方法有针对性的稳定性分析，分析过程中应注意计算参数的选择，和依据工程实际条件进行不同工况下的稳定性分析与计算，并对计算结果进行稳定性评价，以确定该边坡是否需要治理。3 选择支挡结构位置，计算支挡结构设计荷载，拟定 2-3 个比选方案。依据稳定性分析和工程地质条件选择适当支挡位置，计算支挡位置荷载，作为支挡结构计算的输入条件。4 挑选一个方案进行结构设计计算、出图，做至施工图深度，并配适当图中说明。依据荷载条件及选择的结构型式进行结构计算，包括结构内力、截面设计、配筋计算、锚固工程设
15、计计算等，依据计算结果进行工程图绘制。5 统计主要工程量。主要包括钢筋、混凝土、圬工、填挖方、排水等数量统计。6 完成设计说明及计算书。计算书作为设计说明的附件出现，建议提纲和目录如下：设计说明参考目录1、前言1.1 工程地理位置、行政区划、坐标、交通条件71.2 设计依据2、工程概况2.1 自然、地质环境条件2.2 边坡稳定性验证及结论、治理工程设计3.1 设计依据及标准3.2 支挡工程设计工况及参数的确定3.3 支挡工程具体方案设计及计算3.4 支挡工程方案比选3.5 支挡方案分项设计4、施工组织设计5.1 施工条件5.2 料场选择与开采5.3 施工交通运输5.4 施工工序5.5 施工总进
16、度5、工程量统计表6、施工总说明计算书参考目录1 工程概况2 计算依据3 滑坡稳定性分析及推力计算3.1 计算参数3.2 计算工况3.3 计算剖面3.4 计算方法3.5 计算结果3.6 稳定性评价84 抗滑结构计算5 工程量计算附图 1：3X:620Y8X:6350Y8X:620Y95311 226-6-松8 松8762.5760.75.75.0752.750.74.5745.0742.5740.73.5石(鱼)高子 院 上 土 砖谷附图 2：2244T2b73273674074拟 开 挖 路 线1： .5拟 开 挖 路 线沿 J放 坡拟 开 挖 路 线1： .50 Q4el+dT2b设 计
17、路 面 标 高 750.84m设 计 路 中 线 K96+164 54（ 53.29）干 孔759.461.20ZK615.2074649611753.90巫 山 至 巫 溪 二 级 公 路 巫 溪 段 （ 龙 溪至 花 栗 ） 改 建 工 程 一 阶 段 勘 察 205.1高 程 (m)平 距7487527567687647607276357736.83058.4746.516.9759.4607659.4769.516.472.820.1430673.0627.148072.6310附图 3：1： .5044拟 开 挖 路 线沿 层 面 放 坡1： .50拟 开 挖 路 线沿 J2放 坡拟
18、 开 挖 路 线 设 计 路 面 标 高 746.95m设 计 路 中 线 K+0164 54（ 53.8）el+dQ474.95210761.3505764.502干 孔76.5ZK821.0205.1巫 山 至 巫 溪 二 级 公 路 巫 溪 段 （ 龙 溪至 花 栗 ） 改 建 工 程 一 阶 段 勘 察平 距 (m)高 程 (m)73874274675475075876276707478 34749.330749.325.176.50769.43.6972.76.472.58.4374.610.8576.2418.4678.5624.53879.5330附图 4：系界 统 组 泥 岩
19、： 灰 黄 色 、 灰 黑 色 ， 泥 质 结 构 ， 薄 中 厚 层状 构 造 ， 主 要 成 分 为 粘 土 矿 物 及 部 分 暗 色 矿 物 ， 岩 质软 ， 指 甲 可 刻 划 ， 锤 击 声 钝 ， 易 碎 。 节 理 裂 隙 十 分 发育 ， 裂 面 不 光 直 ， 略 粗 糙 ， 表 面 见 铁 锰 质 氧 化 膜 ， 并可 见 粘 土 充 填 ， 裂 隙 面 倾 角 约 45-90。83钻 孔 柱 状 图K96+530 K96+10重 庆 华 地 工 程 地 质 勘 察 院 巫 山 至 巫 溪 段 二 级 公 路 改 建 工 程16.4021.70495 日 期深 路 堑 工
20、 程 拟 编 复 核 审 核 No4-1图 号 204.122.0 9.85m， 岩 芯 较 破 碎 ， 多 呈 碎 块 状 、 半 柱状 ； 985 2170， 岩 芯 完 整 ， 多 呈 柱 状 ， 最 长 岩 芯达 1cm。 井 深 5.30以 上 基 岩 呈 强 风 化 状 ， 以 下 为 弱 风 化 状 。408709 9.0 1.30ZK68Y71采 取 率孔 口 高 程502号叠生 东三中 中 巴 T2b界 系 统第四新生 全新 dl+p4Q5.307613.102.076452.0 65ZK681:0地 层 柱 状 图钻 孔 结 构 及地 层系界 统 组钻 孔 编 号 代层 K
21、96+50孔 深高 程钻 孔 位 置(m)厚层(m) (%)岩 芯 终 孔 日 期5027575 02.0m2.0 21.70m 碎 石 土 ： 黄 褐 色 ， 松 散 ， 稍 湿 。 主 要 由 粉 质 粘 土、 碎 石 混 合 组 成 ， 含 有 少 量 的 块 石 和 粉 砂 土 。 碎 石 含量 约 50%， 以 泥 岩 为 主 ， 呈 强 弱 风 化 ， 棱 角 状 ， 粒径 大 小 不 均 ， 块 石 含 量 约 10%， 以 泥 岩 为 主 ， 粒 径 2 5cm； 粉 质 粘 土 含 量 约 2， 以 粉 、 粘 粒 为 主 ， 可 塑状 。879210 干孔钻 孔 座 标终
22、孔 深 度76.50m质 量 指 标岩 石(%)试 件 编 号孔 深 (m)高 程孔 深21.70m静 止地 下 水 位初 见 () 开 工 日 期6342.8795岩 性 描 述XY 204.124204.125备 注11附图 5：753.6 10. 15.20m 5.90 8.5m， 强 风 化 状 ， 岩 芯 破 碎 ， 多 呈 块 状 ，部 分 呈 粒 状 ； 0 1.0m， 弱 风 化 状 ， 岩 芯 完 整 ，多 呈 柱 状 ， 采 取 率 低 。 炭 质 泥 岩 ： 弱 风 化 ， 黑 色 ， 泥 质 结 构 ， 中 厚 层 状构 造 ， 主 要 成 分 为 粘 土 矿 物 和
23、有 机 物 质 ， 岩 质 软 ， 指甲 可 刻 划 ， 节 理 裂 隙 发 育 ， 裂 隙 面 光 滑 平 直 。 10. 13.0m， 岩 芯 破 碎 ， 呈 块 状 ； 13.0 52m， 岩芯 完 整 ， 呈 块 状 、 柱 状 。05325670622.151.95复 核13.20 13.7ZK69Y856415.205.20拟 编K96+10 K96+0钻 孔 柱 状 图路 基 工 程78三 中 b2T叠 东巴生中重 庆 华 地 工 程 地 质 勘 察 院组界 系 统巫 山 至 巫 溪 段 二 级 公 路 改 建 工 程10.7496746751.480日 期 204.12No4-
24、1图 号审 核砂 岩 :灰 白 色 ， 细 粒 结 构 ， 中 厚 层 状 构 造 ， 主 要由 石 英 、 长 石 、 黑 云 母 组 成 ； 岩 质 较 硬 ， 钻 进 速 度 较快 ， 研 磨 易 成 碎 粒 状 。65 0 5.90m5.90 1.0m钻 孔 座 标 碎 石 土 ： 黄 褐 色 ， 松 散 ， 局 部 稍 密 ， 稍 湿 ； 主 要由 粉 砂 土 、 块 石 混 合 组 成 ， 块 石 含 量 约 50%， 成 分 以砂 岩 为 主 ， 呈 强 弱 风 化 状 ， 次 棱 角 -次 圆 状 ， 粒 径一 般 3 8cm， 大 者 可 达 15cm， 分 布 不 均 ；
25、粉 砂 土 含 量约 20%， 由 中 细 粒 砂 、 粉 粒 组 成 。(m)孔 深高 程静 止干孔试 件 编 号孔 深 (m)岩 石2507525090(%)(%)质 量 指 标759385(m)厚层 岩 芯采 取 率 80905.90 初 见地 下 水 位K96+0孔 口 高 程 15.20终 孔 深 度759.46m1:0地 层 号组统系 代层 地 层 柱 状 图钻 孔 结 构 及全第 Q4统系 dl+p新四界界生新 钻 孔 编 号 ZK69高 程孔 深钻 孔 位 置 备 注终 孔 日 期 204.123X684.20岩 性 描 述Y开 工 日 期367204.12012附图 6：K9
26、6 0.mZK690.mZK68剖 面 方 向及 钻 孔 平面 位 置 示意 图2244el+dQ4T2bT2b T3xjT3xj164 5（ 42.6）74.2651010.749658573.690干 孔759.46ZK61.20设 计 路 中 线设 计 路 中 线752.60745.0164 5（ 42.6）10.857495.307612.076476.5ZK8干 孔210205.3巫 山 至 巫 溪 二 级 公 路 巫 溪 段 （ 龙 溪 至 花 栗 ） 改 建 工 程 一 阶 段 勘 察高 程 (m)里 程 21734742738746750754758花 栗龙 溪75.1+70+693.75.09759.46+60.4760.8+60.43+596.317.98+58.92764.09+579.126.+571.364.76.5+560.76.5+52.762.5+539.75.+531.75+52.4753+523
