摘 要

潭邵高速公路K75 400~K75 560段滑坡发生在高速公路右侧一农用池塘边，原来山体自然坡度在50°左右，山脚到山顶高差约56m,山顶有11万伏高压电塔，山体东侧有几栋民房。山体方向与道路轴线的夹角约为30°。在这个小三角形里有一个农用池塘，池塘的东南是一片稻田。

公路路基的填充物占塘区的一部分。为提高农用池塘边缘路基边坡的稳定性，修建了长约70m的挡土墙，也占去了塘区水域面积的一部分。此外，路基和挡土墙的建设切断了从乡村到外界的简易道路。

为了恢复水塘面积和村庄通往外界的路，建筑单位山脚进行了切割施工。山崩是由于山脚的切割造成的。

我们主要面临的问题就是:首先，滑坡发生后，如何根据原来的设计恢复农用池塘及坡脚的路；第二，滑坡发生后，山顶的稳定性会降低，那么山顶上的铁塔能否保持稳定；第三，东部民房的安全是否会因为滑坡产生坏的影响。第四，对于滑体，我们采用什么样的加固方法可以使其永久稳定。

对于本边坡的稳定性计算，我们准备采用极限平衡法。采用该方法进行计算时需要假定：①滑体为一刚体，不考虑滑体本身的变形；②当稳定性系数k=1.0时，滑体处于极限平衡状态。极限平衡方法在不断发展，基于不同的假定，形成了各种算法。本次计算采用了简化毕肖普法。利用毕肖普法计算其稳定性，找出最危险滑动面所在位置。计算最危险滑动面所需的加固力，然后选择削坡，锚杆或者挡土墙等对方法对滑坡进行综合治理。

关键词：极限平衡 滑动面 圆弧法 削坡 锚杆

Abstract

The landslide occurred in the section K75 400~K75 560 of tanshao expressway near a farm pond on the right side of the expressway，Original mountain natural slope at about 50 °, the bottom to the top of the mountain elevation difference about 56 m，There are 110,000 volt high voltage tower on the top of the mountain, and several houses on the east side of the mountain.The mountain and road axis in the direction Angle is about 30 °. In this small triangle is an agricultural pond, to the southeast of which is a rice field. The filling of the roadbed forms part of the pond area. In order to improve the stability of the subgrade slope at the edge of the agricultural pond, a retaining wall with a length of about 70m was built. It also takes up a portion of the pond area. In addition, the construction of roadbeds and retaining walls cut off easy access from the countryside to the outside world.

In order to restore the reservoir area and the village access road to the outside, the construction unit carried out cutting construction at the foot of the mountain. The landslide was caused by a cut in the foot of the mountain. The main problems we face are as follows: First, how to restore the road of agricultural pond and slope foot according to the original design after the landslide happened; Second, after the landslide, the stability of the peak will be reduced, so can the tower on the peak remain stable? Thirdly, whether the landslide will have a bad impact on the houses in the east of the mountain. Fourth, for the sliding body, what kind of reinforcement method can we use to make it permanent stability.

For the stability calculation of this slope, we are going to use the limit equilibrium method. The method is used to calculate the need to assume: (1) the sliding body is a rigid body, do not consider the deformation of the sliding body itself; When the stability coefficient k=1.0, the sliding body is in the limit equilibrium state. Limit equilibrium methods are constantly developing and various algorithms are formed based on different assumptions. The simplified bishop method is used in this calculation,and the position of the most dangerous sliding surface is found.Calculate the reinforcement force required for the most dangerous sliding surface,and then select the method of cutting slope,anchor or retaining wall to comprehensively control the landslide.

Key words: Limit equilibrium Slide surface Arc method Cutting slope Anchor

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究的目的及意义 1

1.2对于边坡失稳的研究现状 2

1.2.1极限平衡法 2

1.2.2数字建模法 2

1.3对于锚杆的研究现状 3

1.4本章小结 3

第二章 滑坡的计算分析 4

2.1滑体工程地质条件 4

2.2 滑体及其上部山体的稳定性分析 4

2.2.1滑体滑动面力学参数确定以及危险滑动面的确定 4

2.2.2 削坡减载效果计算分析 5

2.3滑体上部山体及高压电塔基础稳定性计算分析 7

2.4本章小结 9

第三章滑体和滑体上部山体加固以及防护工程设计 10

3.1滑体削坡减载 10

3.2滑体上部山体加固设计 11

3.2.1加固选择锚杆 11

3.2.2滑体上部山体锚杆加固设计 12

3.2.3挂网喷浆设计 15

3.2.4坡面防护工程设计 16

3.2.5加固工程及防护工程施工顺序 17

3.3本章小结 18

第四章边坡施工以及工程检测 19

4.1对边坡的综合治理总结 19

4.2边坡工程施工检测 20

4.3本章总结 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1研究的目的及意义

自然边坡的滑移与环境的不同，气候的改变息息相关，同时我国国家土地面积大，自然条件较杂乱，在山地丘陵和河流峡谷这些地方，就特别容易发生滑坡。城市的建设和改造的不断发展，和我国改革开放以来的迅速发展是离不开的。这些因素迅速扩大了人类经济活动的规模。由于认识不足和措施不当，当我们在城市改造和地质环境的利用改造中，边坡破坏现象一天比一天严重。规模不一、范围不一、地表沉降程度不一、人工山坡变形程度不一的影响在大型水库蓄水，道路开挖，矿山采矿后风化这些工程中更是特别明显，从而使边坡的稳定性恶化，继而导致边坡的破坏。工程建设中的安全和经济收益的高低和边坡的问题息息相关。由于不受控制的斜坡不稳定而引起的事故的例子并不少见。根据网上资料显示，1959-1990年间，我国至少发生了780次边坡失稳和破坏在二十世纪五十年代到就是年代中。山体滑坡造成的经济损失高达20亿至40亿美元每一年。我国的大规模滑坡活动进入了一个新的活跃时期是在1980年以来，数十起直接经济损失超过80万元的特大滑坡相继发生。例如，昆城路全长1131公里有410多公里的泥石流和滑坡，火车在铁路上的正常行走会因为雨季泥石流和滑坡的发生而严重受到影响。位于台州黄土岭这一段的公路建设中，是比较容易出现滑坡的地区。宁台温高速公路始建于1994年夏，刚过这一地区。黄土岭隧道南侧突然发生山体滑坡在一天的夜晚，几栋房屋被推到，造成多人伤亡，K10-530也发生了山体滑坡。2016年9月28日十七点左右，在台风鲶鱼的影响下，浙江省遂昌县北街镇苏村发生山体滑坡，造成20座房屋被掩埋。事发当晚浙江省新闻办就发布了消息称，事故证实有27人失踪。在27名失踪人员中，18人已经获救，剩下的并确认没有生命迹象。仍然有9人没有找到。遂昌县政府在被采访时候就表示，这次山体滑坡涉及40多万立方米的滑坡的发生这是一个非常大的数字，我们还有20座房屋被掩埋，1460多人在附近转移，10人在医院接受治疗这次事故给我们带来了沉重的打击^[1]。这些事故都使我们国家损失巨大，并且这是可阻止的灾难事件，必须引起我们高度的重视。

不合理的路堑切方、废弃土随意堆砌、边坡倾角的增大、边坡高程的增长、降低抗滑阻力或提高边坡重力与边坡的破坏有着难以割舍的关系。除此之外，城镇污水的任意排放和地下管道的泄露，使边坡岩体因许多污水流入而改变了地下水的分布特点，因此降低了边坡的防滑系数，边坡中被迫含有软夹层大量泥泞，造成土质软化，导致山体滑坡^[2]。

湖南湘潭至邵阳高速公路(简称谭绍高速公路)是国家规划的五条南北走向国道和七条东西走向国道的主干线中从上海到瑞丽国道之间的一段。起于湘潭市107国道株易路口，止于邵阳周旺铺，与320国道相接，途径湘潭，娄底，邵阳三市九县。主线218km，联络线33km，按标准的四车道高速公路建设，总投资56.32亿元，是湖南省目前里程最长，投资最大的高速公路建设项目。潭邵高速公路穿越于山地丘陵地带，地形起伏较大，沿线地质情况复杂，路堑边坡切方后，有的边坡内部应力重分布，有的极其不稳定的古滑坡体被激活，有的存在软弱层的边坡造成了滑坡。边坡的稳定对于高速公路的运行及其重要，对人民的的生命安全影响巨大和对人民的财产安全也很重要。

1.2对于边坡失稳的研究现状

1.2.1极限平衡法

极限平衡法是现在边坡工程中用到的最多的方法，因为这个方法简便，不需要建模等复杂的过程。极限平衡法里因为不同的简化条件和假设，就出现了不同的方法：瑞典分条法，毕肖普法，传递系数法等。因为毕肖普法计算时，通常迭代3~4次就可以满足精度要求，而且迭代一般总是收敛的。所以毕晓普法计算速度快，国内外使用较多^[3]。

1.2.2数字建模法

随着计算机的迅猛发展，传统的力学分析方法正在遭受挑战。建模分析使计算结果非常精确，而且对于复杂的边坡，建模分析更能体现出边坡应力应变的关系。目前可用于边坡分析的方法有：有限元法，有限差分法，边界单元法，离散单元法等。

有限元方法：将连续体结构离散为节点处相互连接的有限元。然后把荷载加在节点上，计算在荷载的作用下各个节点的位移，然后就能得出各单元的应变和应力。当单元格足够细时，它的解是接近真实值的。优点：有限的、相互关联的单元可以用来模拟无限复杂的物体。无论几何如何复杂，都可以用相应的单元简化，结果可以建模和计算。在没有地方开始的情况下，简化复杂的工程问题。缺点：浮动精度比较大。对于模型的水平和边界条件，载荷条件的模拟是否真实，等等。

有限差分法也叫快速拉格朗日法，与有限单元法相似，同样是将边坡体离散成许多个单元格，连续解连续变量函数用网格上定义的离散变量函数逼近。建立有限差分方程组，并解此方程组。最后利用差值方法，从离散解得到整个建模上的近似解。

边界单元法：采用在区域内部满足控制条件但不满足边界条件的近似函数无限接近原问题解的数值方法。与有限单元法相比，具有方程个数少，所需数据量小等特点。

离散单元法：该方法充分考虑了节理岩体的非连续性，以分离的块体为出发点，将岩块假定为刚体的移动或转动，并允许块体有较大的位移，甚至脱离母体而自由下落，特别适用于节理化岩体或碎裂结构的岩质边坡^[4]。

1.3对于锚杆的研究现状

由于锚杆简便的操作，使得整个工程量变小（相对于挡土墙），而且很好地加固了路堑边坡。锚杆支护技术具有较高的安装灵活性，能够依照周围岩石的具体情况进行调整，提升围岩的承受能力，优化路堑边坡的稳定性。这种支护技术的材料较轻、支护效果好，且能有效节省空间。锚固技术还可以根据不同的岩土条件，选择不同的锚固方法。此外，锚杆有许多机械效应，如悬挂、复合梁、复合拱、跨度减小和加固。由于科技的发展，锚杆技术也越来越好。可以通过不同的岩土地质情况和使用条件选择不同类型的锚杆，这是设计锚杆的思路。随着时代的进步，新型锚杆也屡见不鲜，锚固技术也在不断提高^[5]。

分段承压锚：是指通过无粘结钢绞线将拉力传递到设置的受力体上，以承压的方式作用于锚体，并平衡各受力段锚体表面的粘结摩擦阻力的锚^[6]。

树脂-砂浆粘结式预应力锚杆：当锚杆顶端的树脂锚固剂很快固结后即可施加预应力，向周围的岩土提供设计需要的锚固力，发挥其临时的支护作用，然后采用小导管注浆的方式注满砂浆，全长锚固在围岩中，起到永久性锚杆支护作用。然而，该锚杆虽然解决了预应力施加的问题，但是任然存在着二次施工，即注浆和注浆难的问题^[7]。

1.4本章小结

本章主要写了边坡稳定的研究背景和意义，举出了好几个边坡实例如：上面提到的几个高速公路的某一段都发生了滑坡，造成了比较大的经济损失，边坡的稳定对人民的财产安全以及人民的生命安全意义重大。接着还写了边坡问题计算的研究现状，有极限平衡法和数值建模法（这是随着计算机技术的发展而逐渐成熟的技术）。介绍了锚杆的研究现状以及一些新型锚杆的用途以及它们的优点和不足，为以后更复杂的土体和地形提供更优秀的锚固技术的支持。虽然锚固技术在我们国家只有几十年的历史，我相信随着科研工作者的努力，我国的锚固技术会越来越好终将站在世界的前沿。

第二章 滑坡的计算分析

2.1滑体工程地质条件

通过现场测量的数据，可以知道，滑坡体表面积大约为1868msup2;，滑体平均高度差经过测量为24.99m,滑坡体积我们计算的大致为46683msup3;。最高点高程测量人员测得为142.8m，滑出口高程大约在103.0m这个高度处，然后滑体平均厚度约为25m，厚度比较厚，属于工程量和高度都比较大的边坡。

由我们的勘查得知，边坡岩质大致是泥质岩类风化物状，岩层差不多是东西方向，稍微会向南方倾斜。边坡岩体受风化影响，有很多的节理裂隙，这会影响岩土的强度，一部分节理是倾斜的，一部分是平行的。并且在山体两侧节理还比较多，应当引起注意。我们在勘察时确定了滑坡滑出口就是在山脚小路路面上。

我们根据已经得到的信息，对于这个边坡的治理，应该要注重滑坡的后续发展以及上部山体的稳固（因为山体较高，所以比较危险，必须加以治理）。

2.2 滑体及其上部山体的稳定性分析

2.2.1滑体滑动面力学参数确定以及危险滑动面的确定

滑坡岩体容重gamma;取22KN/m^3。我们用一系列c,Phi;值（c=13~18KPa,Phi;=20~22°）来进行比较求解，求出的系数k比较小的滑动面，就是图上的1和2。针对滑坡前地理形态和滑坡后地理形态，分别计算出滑坡前后的k值。然后求解出针对滑坡后的现有地形，把滑体加强到k大于或等于1.3需要施加的加固力的大小。计算结果：滑动面1实际k值为1.060，当满足k=1.3时，需要的力为1240KN/m。滑动面2实际k值为1.065，当满足k的值时，加固力需要990KN/m，所以滑动面1的稳定系数更小，就越不稳固，所需加固力更大。

我们通过上面的求解，最后确定1为需要针对治理的滑弧。我们有c=17.8KPa,Phi;为20°，（参数的选定我们采用土体的抗剪实验，现场采集需要计算的土体，然后做试验，再加以工程经验综合确定^[8]，计算公式为

(2.1)

其中，

（2.2）

其中c为土的粘性系数，l为圆弧长度，G为土条重力，theta;_i为土条中间半径与边缘半径的夹角；

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