刘家山滑坡治理设计报告.docx
河南陕县刘家山滑坡治理工程设计报告石家庄经济学院工程学院2008年6月河南陕县刘家山滑坡治理工程设计报告总工师：董技术负责：李报告编写：董绘图：谢兆祥蕴雷昕勋柳玉青1222444555778881 01 0U1U1 31 31 31 51 62 12 11.1 工程概况1.2 自然地理概述1.3 边坡主要环节地质问题.1.3.1 边坡稳定问题1.3.2 泥石流隐患1.3.3 堰塞坝隐患1.4 边坡安全等级2 .工程地质条件2.1 地形地貌2.2 地层岩性2.3 地质构造2.3.1 区域地质构造2.3.2 边坡治理区地质构造2.4 物理地质作用2.5 水文地质2.6 地震3 .设计依据4 .矿渣边坡稳定性评价4.1 滑动结构面抗剪强度分析4.2 最近堆积的矿渣边坡.4.3 蠕变体边坡稳定性评价.4.3.1 地质边界条件分析.4.3.2 边坡稳定性计算.4.4 边坡稳定性计算结果分析5 .设计方案选择6 .边坡治理设计6.1 总体方案6.2 边坡C的预应力锚索浆砌石格构梁设计226.3 斜仰式挡土墙设计236.4 防渗与排水设计236.4.1 边坡排水246.4.2 边坡C的防渗设计246.4.3 坡体排水256.5 植物固土256.5.1 坡顶野牛草的种植266.5.2 坡顶的小冠花种植307 .方案论证337.1 挡土墙方案论证333536363737373840404040404242434545454646474747515151517.1.1 土压力计算7.1.2 挡墙的抗倾覆验算7.1.3 仰斜式挡墙抗滑稳定性计算7.2 预应力锚索浆砌石格构梁的方案论证.7.2.1 锚索的根数7.2.2 锚的长度7.3 排水沟的排水能力校核计算7.3.1 计算方法7.3.2 排水沟的排水能力校核计算参数.7.3.3 计算结果8 .施工技术要求8.1 挡土墙施工技术要求8.1.1 施工技术要求8.1.2 挡土墙及排水沟不良质量的预防措施8.2 预应力锚索浆砌石格构梁的技术要求.8.2.1 浆砌石格构梁砌筑8.2.2 施工机具与成孔方法8.3 施工要求8.3.1 锚索制作8.3.2 注浆8.3.3 张拉8.3.4 锚索锁定8.3.5 封锚8.3.6 削坡8.4 锚索其它施工技术要求9 .边坡的监测9.1 监测目的9.2 监测与要求9.3 监测资料整理10 .经费预算11 .建议1、工程概述1.1 矿山与边坡工程概况刘家山铝土矿是河南陕县的老矿，较早的采矿井是建在460-480高程。目前已经发现的旧矿井呈长18m,宽7m,长轴进EW向，跨度3m的长交通巷道出露于近SN走向的刘家山山坡。现在正在由中国铝业公司郑州分公司开采的铝矿主井井口位于刘家山506m高程，即在刘家山的顶部。刘家山是中国铝业公司郑州分公司主矿井附近的一个小村庄名称，由陕县王家后乡管辖；刘家山也是NNW向长冲沟东侧的北至黄河，南至支建煤矿的山岭名称。刘家山滑坡位于中国铝业公司郑州分公司主矿井高程以下的山坡上，即刘家山岭北端主峰的山坡上。刘家山滑坡坡属于铝土矿渣人工边坡，位于河南省陕县支建煤矿所处的冲沟东侧海拔500余米的山坡上。矿渣边坡共有4个堆放在不同地点和高程到互相独立的边坡，为叙述方便称为边坡A、B、C、D。其中3个是新近堆积的边坡，为边坡A、B、D,分布在430至460米的高程的山坡上，见照片4-1。边坡C是发生多次塌滑的老矿渣边坡，高程在490至510之间，滑床的划痕现在还清晰可见。属于老滑坡后缘的剩余部分。边坡A坡长24m,坡顶东宽西窄，东部宽20m,西部宽IOm。边坡B坡长41m,东部宽22m,西部宽12m。边坡C坡长50m,坡顶很不规则，平均宽度75m左右，体积为45000m3o边坡D坡长100m,坡顶平均宽度36m左右。见附录Vl刘家山滑坡灾害治理工程布置图原来岩体边坡就比较陡，边坡脚有走向N340W的狭窄的季节性流水的冲沟，冲沟的上游分布有数个采煤矿井口。如果已经失稳的矿渣有较大方量的塌滑，阻挡冲沟的季节性水流，必将造成继发性灾害。在今年的雨季前是否将该滑坡极限有效的治理，关系到数个矿井与矿工的安全。1.2 自然地理概述陕县地处中纬度内陆区，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬长春短。年平均日照为2354.3小时，全年太阳总辐射量为每平方厘米124.57千卡，光能资源可满足各种作物生长发育需要。陕县位于河南省西部，北临黄河中游接山西省，属三门峡市所辖。面积1763平方千米，人口344910人。本区属暖温带大陆性季风气候，年平均气温13.9,年降水量650毫米，无霜期219天。区内已形成了以能源、化工、机械、轻纺、皮革加工为主体的工业生产体系。）口LVZX.丁庙事7西以柴洼，桩：I敬树;尺使建煤矿蚀的王豪后单文进00罗审bJ家n11:JT毒幻工JE村三装畛太字熬自"。"图1-1河南省陕县刘家山的地理位置示意图工程场地的交通尚属比较方便。东西走向的310国道于刘家山的南侧约8. 5公里处通过，西21公里达三门峡市，东经港池市达郑州。1.3 主要矿山环境地质问题L3.1边坡稳定问题新近堆积的铝土矿渣边坡A、B、D主要为块度不等的矿渣碎石块，棱角状、碎石最大直径5T0cm,最小直径l-3cm,以3-5Cm为主，中夹有少量褐黄色粉质粘土碎块，使矿渣均质性较差。新近堆积的矿渣边坡结构松散，粘性土块等杂质含量小，属于碎石土，其坡角在坡顶与坡脚的地段比较一致，为碎石土的自然休止角，所以其稳定性为稳定系数为1的不稳定边坡。当受一定强度的地震、人工扰动或大量降水作用，由于松散碎石透水性很好，当降水强度较大时，在基岩与碎石之间将形成临时渗流带，使其抗剪强度迅速下降，边坡将失稳破坏。边坡C是堆积较久的铝土矿渣边坡。其物质成为约60%为铝土矿渣岩块，其余为褐黄色粉质粘土，由于粉质粘土含量较高，堆积己在5年以上，经过大气降水在粘土与矿渣间的渗透及枯水季节的对土中水分蒸发作用，使碎石间有一定的粘聚力。经现场边坡的工程调查可见，边坡C曾在中、前部有多次塌滑、滑动面是沿着基岩与上覆松散堆积物的接触界面。已滑动的部分已被采矿单位基本清除、运走。剩余部分是老滑坡的后缘至刘家山的坡顶，其宽度西部是走向顺坡的陡崖边界，东部为平坦地块与东部较陡边坡的交界处，见照片照片1:曾多次塌滑的老矿渣边坡C的前缘矿渣边坡相对位置与平面形态，参见附录Vl刘家山滑坡灾害治理工程布置图。上述滑体已经沿着滑动方向，即基岩岩层的倾向发生明显的滑移，以致于使其在滑移方向上发生蠕变和沿与滑移方向上垂直方向发生蠕滑拉裂缝。1.3.2 泥石流隐患如上所述，矿渣边坡为松散不同粒级的岩块，不仅结构松散，而且渗有少量的粉质粘土碎块，若有较强的大气降水过程，由于矿渣很容易渗水，在水的参与下，岩块间的粘性土尽管量小，但将对矿渣的抗剪强度起明显的降低作用使矿渣边坡失稳。当水的比例增加到一定比例时，则有产生泥石流的危险。1.3.3 堰塞坝隐患刘家山的坡脚NWW向溪流冲蚀形成5-1Om宽峡谷地段，该地段谷坡陡立。矿渣边坡体如果失稳，必将堆积于该峡谷段；矿渣边坡D在A到正上方，其失稳威胁A发生连锁性失稳破坏，某个边坡失稳都有把山脚下的溪流阻塞而形成堰塞坝的可能。又因为雨季也是边坡失稳可能性大的季节，边坡失稳促成堰塞湖的灾害将危及溪流上游数个采煤矿井的安全。L4边坡安全等级目前边坡的安全等级的确定因素主要考虑的式边坡破坏后产生不良影响的严重性、经济损失与边坡的规模。如果边坡一旦失稳，可能阻塞坡脚的狭窄陡立边坡溪流，形成堰塞湖威胁上游的多个矿井的安全。本边坡为土质边坡，坡高超过了15m的界限值。一旦失稳，其经济损失也远远超过一级照片1-1:刘家山坡脚处于该溪流的狭窄沟谷的起始地段安全等级所规定的100o万元。所以此边坡工程安全等级应定为一级。2.工程地质条件2.1地形地貌区域地处中低山区，地壳间歇式上升，形成大面积的剥蚀地貌。区内冲沟密布边坡比较陡，在受断层控制的边坡地段，形成悬崖沟谷。工程区主要沟谷为刘家山的坡脚NWW向溪流沟谷。盖沟谷长10与公里，最宽处150m,延伸至刘家山脚处仅宽7T0m,季节性流水向北排进黄河。刘家山坡脚处于该溪流的狭窄沟谷的起始地段。见照片2-1照片2T:刘家山坡脚处于该溪流的狭窄沟谷的起始地段2.2地层岩性评估区出露地层主要奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。现将区内出露地层，从老至新叙述如下：a、上石炭统本溪组(C3b):本组是铝土矿赋存层位，可分三段：下段（C3bl）是铁质页岩，底部为菱铁页岩、黄铁页岩。局部夹零星“山西式”铁矿小扁豆体或小透镜体。中段（C3b2）矿层，主要由铝土矿和粘土矿（硬质粘土矿或高铝粘土矿）组成，厚度较为稳定，个别处有夹层。上段（C3b3）为粘土页岩，深部为炭质页岩，局部夹煤线（层）。本组与下伏地层呈假整合接触。一般厚2030m,最大达60余米。b、上石炭统太原组（C3t）下部由中细粒石英砂岩、粉砂岩和一1煤层组成。一,煤层层位稳定，其厚0-2.88米，局部可采。中部为中厚层状石灰岩，夹一3上、一3下煤层。灰岩有一3层，一般2层，间夹粉砂岩或砂质页岩，或一3上煤层，该煤层一般不可采。一3下煤层层位稳定，结构简单，为局部可采煤层。上层灰岩含燧石结核或条带，厚0.8913.86米，为主要区域标志层。上部以深灰色页岩（粘土岩）、粉砂岩为主，还薄层状中细粒石英砂岩及泥灰岩等。含一s、一6、一7煤层，一般不可采，其中一s、一6煤层较稳定。c、二叠系下统山西组（P工s）由泥岩、页岩、砂岩、炭质页岩所组成，偶夹二。煤层，下部为二1煤层（俗称大煤），层位稳定，为主要可采煤层，一般厚2-3m,最厚可达12m之多，上部为厚层状中细粒石英砂岩（大占砂岩）、深灰色粉砂岩、泥岩（页岩）、中粒砂岩夹二3煤层（不可采）厚2050m。本组厚26-85m.d、二迭系下统下石盒子组（PX）下部：为浅灰色、绿灰色中粒砂岩夹薄层状粉砂岩，呈双层结构，层位稳定。中部以杂色泥岩（页岩）为主，夹灰绿色粉砂岩、中细粒砂岩等，砂岩见斜层理，含泥岩包体。杂色泥岩以紫红色为主，浅灰、灰白次之，呈斑块状，含菱铁质鳞粒，层位较稳定，称为紫斑泥岩，是找煤辅助性标志层。上部以灰色、深灰色泥岩(页岩)粉砂岩为主，夹浅灰色、绿色中细粒砂岩和砂质泥岩等。本组厚75-130余米。e、第四系(Q)主要为黄土,局部为红土或钙质红土层，在沟谷中有近代河床冲积物及卵石和碎石。冲沟中坡积物为新近沉积物，黄色粉质粘土夹碎石，碎石棱角状，无分造，粒径相差较大，不同地段碎石，块石含量不等。其厚0-60m,一般1020m。遍布区域的石炭系，二迭系地层，岩石主要岩性为灰白色粘土岩与灰白色石英砂岩互层。砂层碎屑成为主要为石英，少量为岩屑，碎屑中等磨圆度，中、细粒为主，基底胶结，层理构造。灰白色粘土岩中个别层位夹炭质页岩夹层。2. 3地质构造2.3. 1区域地质构造区域上以新华夏系、纬向构造和华夏系构造地质构造形迹为注意构造格架。它们控制山脉走向，冲沟的格局，甚至河流的河谷也明显受地质构造的控制。石炭系，二迭系岩层区域属于开阔的复式背斜，褶曲轴向N3045E,属于华夏系构造形迹。不稳边坡前缘的季节性河流的流向N20W走向，流入北部黄河，在本区地形上是狭窄的沟谷，其形成与新华夏构造体系NNW向的张扭构造有关。较大的纬向构造形成东西向展布的断层崖和冲沟。形成的地质年代早晚相差较大。最晚的纬向构造将燕山空动以后的新华夏系构造截断。2.3.2边坡治理区地质构造刘家山滑坡西部是NWW向新华夏系张韧性断裂切割的沟谷，南侧是纬向构造压性断层形成的断层崖。被铝土矿渣覆盖的边坡地段地质构造简单，延续性较好的陡倾角节理有3组，走向与NNE、NE的节理为压扭性，EW向节理为压性，都与区域构造线的方位一致，节理一般延伸35m,少数达IOm以上，无充填物。石炭系粘土岩、砂岩的走向N3545ESE<25°,属于开阔式背斜的SN翼。2.4物理地质作用大型冲沟受NNE向、EW向及NE向断层的控制，由于冲沟底部抗剥蚀能力强的砂岩居多，所以，沟底部往往地形较陡，山脊地带以粘土岩为主，岩石强度低，形成平缓、浑圆的山脊。NE向褶曲轴、舒缓的褶皱构造在局部地段呈向为单斜岩层，被NNE向新华夏断裂截割后，在褶曲的SE翼，即边坡计划治理区，NNE向沟谷的SE侧边坡较陡，NW测边坡较缓。因为天然边坡的缓倾角结构面为2025的倾向SE的岩层的层面，所以NNE向沟谷SE侧缓倾角结构面与边坡倾向相反，为稳定结构，与其相反，NNE向沟谷的NW侧边坡为不稳定结构。所以天然边坡构成目前西坡陡东坡缓的地形形态。总体上，区域岩层风化程度在基岩的地表主要以弱风化状态为主，受断层作用的个别地段以强风化为主。受地形地貌和岩性制约，弱风化岩体厚度在26m不等，微风化带一般2-4m。2.5水文地质工程区内地层按其含水性、透水性可划分为如下含水层及隔水层。含水层a、石炭系上统太原组930二叠系山西组(PlS)及下石盒子组(PjX)灰岩砂岩岩溶裂隙含水组。本组主要由石炭系太原组93。石灰岩及二叠系山西组砂岩、下石盒子组（PlX）下部杂砂岩组成。厚度10-35m,倾向140°,倾角10-20°o岩溶裂隙比较发育。渗透系数K=0.0958m日；在香草洼矿透系数K=O.188米/日，为弱富水含水岩组。断裂破碎带、C3b隔水层薄弱处及煤矿排水疏干为其主要排泄途径，水化学类型为HCO3-SO4Ca.Mg型水。该含水组含水微弱，只有深部矿体受其影响，构成矿床顶板水。b、风化裂隙含水层二叠系砂岩页岩在评估区内有出露，受风化作用影响，形成连续分布的风化裂隙含水带，该含水带厚度一般为8-86m,平均39m。含水性弱，径流途径较短，该含水带因富水性弱，故对边坡稳定性无明显影响。c、第四系（Q）松散堆积物弱透水层评估区内堆积的黄土状亚粘土、亚砂土属中更新统（Qz）地层，多分布在较高的地方，一般透水不含水，河谷中的冲洪积物和山坡上的坡积物分布局限。隔水层石炭系上统本溪组（C?b）为隔水层（组），本组为矿区含矿岩系，自下而上由铁质页岩（C3N）、铝土矿、粘土矿（C3b2）及粘土页岩、炭质页岩（C3b3）组成，就整体而言，具隔水性能。就铝土矿层而言，下部铁质页岩（C3bi）为主要隔水层，它分布较稳定，平均厚度6.02m。具一定隔水意义，由于下部含水层水位远离矿层深埋，其隔水意义也相应不大,矿层上部粘土页岩和炭质页岩（C3b3）,平均厚度2.82m。分布不稳定。边坡工程矿体均位于地下水位标高以上，其充水因素为顶板砂岩、灰岩含水层组，含水较弱，地下水的补给主要为大气降水，但排泄条件相对较好,陕县刘家山滑坡治理设计报告矿区水文地质条件较简单。无新近的大气降水条件，地下水对对边坡的稳定性无影响。2.6地震据中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001),评估区地震动峰值加速度为O.IOg,地震基本烈度为7度区。根据中国区域地壳稳定性研究成果，参照原地质矿产部工程地质调查规范(1:10万一1:20万)(ZBD14002-89)第8.5.2条规定，评估区地壳稳定性属较稳定区见(表2-1)。(表2-1)区域地壳稳定性评价表地震基本烈度WVl度Vll度Vnl度2X1度区域地壳稳定性稳定较稳定较不稳定不稳定3 .设计依据(1)滑坡防治工程设计与施工技术规范DZ/T0219-2006(2)建筑边坡规程技术规范GB50330-2002(3)水利水电工程边坡设计规范DL/T5353-2006(4)混凝土结构设计规范GB50010-2002(5)砌筑砂浆配合比设计规范JCJ98-2000J65-2000(6)普通混凝土配合比设计规程JCJ/T55-96(7)预应力筋用锚具和连接器应用技术规程JCJ85-2002(8)混凝土结构工程施工质量验收规范GB-50204-2002(9)建筑防腐蚀工程施工及验收规范GB50212-91(10)溢洪道设计规范SL253-2000（三）灌溉与排水工程设计规范GB50288-99(12)渠道防渗工程技术规范SLI8-20044 .矿渣边坡稳定性评价4.1 1滑动结构面抗剪强度分析已经多次滑动的是堆放已久的铝土矿矿渣边坡C。现在该边坡被人工挖掘断开为两部分。其中一部分为滑坡陡坎以上的有明显蠕滑的部分，另一部分为新近堆放到上山路旁的矿渣及其左侧冲沟上部的矿渣，形成了新矿渣边坡。己滑动多次的矿渣边坡C的滑动面是矿渣与基岩的接触面，说明其抗强度低于矿渣的内摩擦角。该矿渣堆积体块度比矿渣边坡体A、B、C块度要小，粉质粘土含量在10%以上，因为主要为岩石碎块和粗粒土含量很高，所以浆内聚力很低。粘土岩透水性远比上覆碎石土的渗透性弱。在经历了强降水过程时，基岩与矿渣的接触带应成为临时积水带，这时矿渣的抗剪强度迅速降低，使本来内聚力就很小的土体在这种条件下应视为零。此外后缘拉裂缝成为临时的积水裂缝，产生静水压力。由于边坡C已接近地表分水岭，雨水的补给来源有限，雨水的浸泡主要对后缘裂缝和滑动结构面内作用明显，因此，动力压力可以忽略。边坡稳定性评价按无降水的正常天气，有强降水的过程条件、地震影响与强降雨影响同时存在及仅有地震影响的四种工况考虑。综上所述，本边坡工程具有两种不同的地质边界条件。一类是已滑动的矿渣体剩余的蠕变体，即边坡C;另一类是在山体较低高程部分的新近矿渣堆积体。由于它们的地质边界条件差另较大，应采用不同的稳定性分析方法。4.2 最近堆积的矿渣边坡边坡A、B、D的坡体80%为岩块，块度大小不一，最大的直径可达30cm,最小的0.5cm,棱角状，形态不规则。其余的1015%为岩石碎屑，成分为粘土岩，砂岩，粉砂砾砂级粒径都存在。剩下的510%为粉质粘土。粘土以碎块状形成存在。所以这三个新近堆积的矿渣边坡总体上属于非粘性土。目前的堆积坡度属于自然坡角，坡面没有人工修饰。其稳定性应以四种不同工况条件分析。如照片4T所示。照片4-1:边坡A-新近堆积的铝土矿渣边坡(1)无强降雨过程，无地震影响这种情况即目前非雨季的情况，边坡无破坏的迹像。但碎石土天自坡角稳定性数为1.0,按依据文献(1)属于非稳定性边坡。(2)具有强降雨过程强降雨后，因为边坡碎石土粒径较大，疏松，透水性强，坡顶以上边坡雨水将流径坡体，坡顶的雨水直径入渗于坡体内，内摩擦角将降低，工程经验表明，其内摩擦角将降低1020%,边坡将把稳定系数降至0.9-0.8,属非稳定性边坡。(3)具有强降雨过程，地震的影响在工况2的基础上地震作用，无论其烈度多大，要比工况(2)的稳定性系数还要低，属非稳定性边坡。(4)仅有地震影响在工况1处于极限平衡状态，在此基础上地震增加了滑动力，减小了滑动面上的正应力，所以稳定性系数应小于1。4.3 蠕变体边坡稳定性评价4.3.1 地质边界条件分析蠕变体边坡已具备明显的蠕滑拉裂变形，存在着与边坡走向一致的蠕滑拉裂缝。因为属于原来滑动的边坡滑的后缘剩余部分，其滑动面已外露，表明滑动面是基岩与矿渣堆积体的接触面。沿剖面方向地面坡度12°,沿滑动方向基岩的倾角11°。边坡前缘为下65°,上70°的已滑滑坡的后缘陡坎。见附录I:刘家山滑坡蠕变体边坡工程地质剖面图可能滑动矿渣边坡的右侧为陡壁深沟，左侧阻力忽略不计。由于后缘土体已很松散，其抗拉阻力忽略不计。坡长计算至山顶分水岭，计60m,整个滑坡体积为4500Om3。单宽滑体的面积为1200m。4.3.2 边坡稳定性计算关于计算参数：滑动结构面抗剪强度采用工程地质类比法确定。已滑矿渣的滑动面沿着矿渣与基岩的接触面发生了滑动，说明其抗强度低于矿渣的内摩擦角。该矿渣堆积体块度比矿渣边坡体A、B、C块度要小，粉质粘土含量在10%以上，正常含水量下有一定的内聚力，但因为主要为岩石碎块和粗粒土，所以其内聚力很低。由于粘土岩透水性远比上覆碎石土的渗透性弱。在经历了强降水过程时，基岩与矿渣的接触带就成为临时积水带，这时矿渣的抗震强度迅速降低，原本内聚力很低的士在这种雨水浸泡条件下应视为零。此外后缘拉裂缝成为临时的积水裂缝，产生静水压力。由于此处已接近地表分水岭，雨水的补给来源有限，雨水的浸泡主要在后缘裂缝和滑动结构面内作用明显，因此，动水压力可以忽略。由于滑动面是岩土体的结合部位，当无强降雨时按结合差的硬性结构面对其内摩擦角取值，当有强降雨时应按软弱结构面考虑其内摩擦角。根据建筑边坡规程技术规范GB50330-2002的表4.5.1取值。将计算参数列于表4-10各个工况下的稳定性计算：边坡稳定性评价按无降水正常天气、有强降水过程条件无地震影响、地震影响与强降雨影响同时存及仅有地震影响的四种工况考虑。计算剖面如附录1所示。按上述工程地质分析与工程类比的经验综合考虑，对于工况1,无降水正常天气条件边坡的稳定性系数可表示为K=G8s名夕+”©I)Gsina表4-1各工况下蠕变体边坡稳定性系数工况环境条件内聚力(KPa)内摩擦角(度)平震数水地系天然容量(KNm3)滑动面倾角(度)滑动面长(m)缘缝(m)后裂冰边坡稳定性系数1无强降水过程无地震626°211659151.7711有强降水过程无地震015°2359150.910III有强降水过程有地震作用015°0.0252359150.832IV无强降水有地震影响626°0.0252159151.67对于工况2,有强降水过程条件无地震影响条件下边坡稳定性系数应表示为K=(Gcos+Ujrgw(*2)G-Sincr-U1sina对于工况3,地震影响与强降雨影响同时存的条件下稳定系数可表示为：K_(Gcoga-.Gsina-U)g>(4-3)Gsin+7Gc0s+U1sina对于工况4,仅有地震影响的条件下边坡稳定性系数应表示为K二(Gc。SfGsina)W.(卜今GSina+"Gcosa以上各式中：G单位宽度滑体自重(KN);a一滑动面的倾角；c一滑动面土体的内聚力(KPa);9滑动面土体的内摩擦角；n一水平地震系数；3一作用于滑体后缘拉裂缝的静水压力(KPa);U2一作用于滑动面上的静水压力(KPa)o以上各式中，若以H表示后缘拉裂缝的深度，以L表示坡长，以W表示水的容量，则Ul=W12%二”HL22将各参量代入(4-1)(4-4)式，则求得四种工况下的边坡稳定系数列于表4-1。4.4边坡稳定性计算结果分析表4-1所列的计算结果表明，降雨对该边坡的影响是边坡失稳的主要因素，VIl度地震烈度下，只要没有降雨影响，边坡依然稳定。如果有强降雨过程，没有地震边坡也会失稳。所以此边坡不仅由于其地理位置重要，即如果它失稳必然给下面的边坡A和B带来失稳的影响，它本身是一个对大气降水敏感的险坡。以上的工程地质分析与计算表明，四个边坡都是非稳定性边坡。已经蠕滑过或新近堆积的矿渣，在雨季极易塌滑或形成泥石流，堵塞坡脚的狭窄的NNW向的沟谷，形成堰塞湖造成继发性水灾，必须其进行治理。5 .设计方案选择刘家山滑坡的不同地段的边坡属于不同性质的边坡。边坡A、B、D属于新近人工推积的铝土矿渣边坡；边坡C是发生明显蠕变拉裂的已滑矿渣堆积体后缘以外的剩余堆积体部分。如果以后无人为的增加堆积物，其中边坡D别无补充碎屑物质的来源。而边坡A、B上部有不稳定的矿渣堆积物。可见，上述可能失稳矿渣边坡，除了最优势可能滑动面都是松散堆积物与基岩接触面外，其它地质边界条件都不同。有三类地质界条件。第一类是边坡A与B。属于新近堆积矿渣，但是受其上面可能滑动矿渣补给；第二类边坡是边坡D。虽属新近堆积矿渣连坡，没高于它的高程的危险边坡的制约。第三类是边坡C属于老矿渣滑坡的剩余可能滑动坡体。此边坡上存在大量的与边坡走向近一致的蠕滑拉裂缝，坡体松散，坡顶倾角缓，雨水极易从裂缝渗入，沿矿渣与基岩接触面积聚浸泡矿渣，降低抗剪强度，使其失稳形成滑坡，并威胁其高程以下的边坡A与B的安全。这三类边坡从总的地质特点上有可归纳为两种地质边界条件：新近人工堆积边坡（边坡A、B、D）;老人工堆积边坡（边坡C）鉴于以上各矿渣体的不同地质边界条件与稳定状态及其不同的滑移后对边坡的不同作用，按以上两种地质边界条件，进行治理方案对比选择分析，遵照技术上可行，经济上合理的基本原则，不同边界条件采取不同方案对比。按各个边坡的工况和工程地质条件，可能的方案有：重力式挡土墙：就目前的边坡现状筑挡土墙可以解决矿渣的稳定问题，但是其高度不能过高。因为当挡墙过高后，抗土堆力弯矩能力相对减弱。仰斜式挡土墙：仰斜式挡土墙结构简单，施工方便，同样的重力能获得较大的抗倾覆力矩。档士的功能随高度的变化较小。是比较经济适用的护坡结构。预制预应力混疑土(PC)格构锚固当锚固需要的力很大时，为避免钢筋混疑土格构梁被拉裂而造成刚度降低，近年来开始采用预应力混疑土格构梁。预制的预应力混疑土构件，与穿过滑带的预应力锚索组合抗滑，即为预制预应力混疑土(PC)格构锚固措施。PC格构锚固集整体加固与柔性支撑于一体，适于整体稳定性差、下滑推力过大的松散堆积层滑坡前缘的支挡加固。PC格构锚固的加固机理是，张拉锚索产生锚固力，锚固力能过预制预应力混疑土构件传递给坡面，从而保持边坡的稳定。预制预应力混疑土构件仍有传统锚墩的作用，而且能比钢筋混疑土构件传递更大的锚固力。与普通钢筋混疑构件相比，制作预应力混疑土梁时，在一般钢筋混疑土梁的受拉部位预加一定的压应力，这样可以保证在锚索张拉后形成全截面受压，或控制梁截面的应力不超过混疑土材料的设计抗拉强度，从而避免梁体开裂，提高梁的整体刚度。同时，由于预应力混疑土构件改善了梁的截面性能，还可降低梁的厚度或减少受力钢筋，提高材料利用率，因此采用预应力混疑土构件更经济。预应力锚索受用经防锈处理并具有再次张拉功能的永久锚索，一方面解决了锚固体的永久防腐问题，另一方面随关时间的推移，即使由于预应力钢绞线松驰以及地基蠕变变形，锚固荷载下降，也能再次进行补偿张拉锚固，从而减少预应力损失。另外从施工方面看，由于预应力混疑土构件是预制件，不需在现场养护，能缩短工期，便于施工管理；而且预制件安装后马上以设计锚固力进行锚固，通过倒衬砌施工能防止施工时的滑动，容易保证施工的安全性。其缺点是造价较高。Q&S框架锚固：Q&S（Quick&Strong）框架锚固是一种利用Q&S框架护坡，预应力锚索补强的加固措施。Q&S框架是将预先在工厂加工组装好的矩形钢筋笼按矩形或菱形布置于边坡上，然后在钢筋笼上喷射混疑土形成。Q&S框架的构件是在工厂中生产出来并预先组装好箍筋的折叠式框架，运送到现场打开即可使用。另外，构件能任意地变形，且自重较轻，方便作业，而且所有的框架都是连续的，抵抗岩体变形破坡的能力增强，因此，该方法在现场施工性能、构造或强度上都具有显著的优越性。Q&S框架也可单独使用护坡。最近日本开始发起使用这种方法，目前北京活尔德防灾技术有限公司也开始在国内推广使用这种支挡加固措施。现浇钢筋混疑土格构锚固：现浇钢筋混疑土格构锚固采用现浇钢筋混疑土格构梁护坡，锚杆（管）或锚索穿过滑带来阻滑。现浇钢筋混疑土格构梁的特点是设置机动灵活，与坡面密贴，对基础变形的协调能力强，能较姥的适应地形变化，与浆砌块石相比整体刚度有很大的提高，现浇钢筋混疑土格构梁的结构型式一般采用方型、菱型、人字型或弧型等。现浇钢筋混疑土格构+锚杆（管）护坡，适用于整体稳定性较好，但前缘出现溜滑或坍滑，或坡度较大的边坡整治。现浇钢筋混疑土格构与预应力锚索联合支挡加固时，现浇钢筋混疑土格构梁不仅起护坡作用，还起着传统意义上锚墩的作用，而且与地基的有效接触面积比一般的锚墩大，特别适合地基承载力较差时使用，所以现浇钢筋混疑土格构梁+预应力锚索适用于整体稳定性差、前沿坡坡面须防护的中一小型疏松介质边坡的整治，尤其是进一步削坡条件受到限制的边坡整治工程。这种支挡加固措施受力明确，加固效果可靠。但钢筋混疑土材料有抗拉强度低的特点，当施加在锚索上的锚固力较大时，可能将钢筋混疑土格构梁拉裂，构件刚度下降，造成锚索的预应力损失，而且裂缝会导致钢筋因缺乏混疑土的保护而锈蚀，造成构件强度降低，最终致使护坡的整体效果降低。利用现浇钢筋混疑土格构梁+预应力锚索支挡加固在日本应用较早，近几年我国也有相关的应用报道，如三峡度区奉节县白帝水泥厂俱乐部一滨江大道滑坡体的整治、深圳老婆坳滑坡的治理工程、国道107线清连一线公路上的边坡治理中都应用了这种加固措施。加筋土挡土墙：加筋土技术的发明者是HenriVidakl1963年发表的研究成果。加筋土墙是基于一个简单的概念：土颗粒与加筋物在接触面产生的摩擦力所形成的永久且可估算的束缚力，将整个土墙加固为一个整体构筑物。加筋土挡土墙是一种新型支挡结构，是由面板、加筋材料和土壤料形成的“墙体”将重力式坊工结构、扶壁结构、沉箱结构等形成的墙体用加筋复合体代替，这是加筋土挡土墙结构的显著特点，由于与传统的策略式挡土墙相比，加筋土挡土墙结构新颖、施工技术简单、适应性强、工程造价低廉、材料要求低施工速度快、工期短，对地基下沉有较强的适应性，抗震性能好，越来越广泛用于公路、铁路、水利、城建、矿山等行业。目前，在工程中加筋土结构应用较多的是加筋土挡墙、加筋土边坡、加筋土地基以及加筋路面。浆砌石网喷预应力锚索格构结构：将喷锚与浆砌块石锚固结构有机地结合起来，利用了浆砌块石格构锚固的比较经济的优点，又用利用了喷锚增加了志石间的结合力和柔性，可使其承受比一般浆砌块石更大的锚固支撑力，此外，喷锚结构可以把与其接触的矿渣粘结成一体，成为边坡的支护结构物，使坡体表面松散块体产生自哲撑作用。与砌石合起来增加锚索锚固支撑力，另一个主要功能是起到坡面的防渗作用。可见，这种支护型式经济实用且具有较强的抗滑作用和治理理边坡的可靠度。预应力锚索浆砌块石格构锚固：浆砌块石格构锚固是采用浆砌块石格构护坡，锚索张拉起到整体护坡作用。浆砌块石有较大的抗压强度，抗拉强度较低。由于在山区可以就地取材，可以加大断面，弥补其抗拉强度低的不足的缺点。对于高度不大的边坡，是经济适用的加固边坡的方法。浆砌块石格构的型式一般采用方型、菱型、人字型或弧型。对于第一类地质边界条件的A、B、D边坡，有重力式挡墙、加筋挡土墙和仰斜式挡土墙等比较方案。由于重力式挡墙、加筋挡土墙的高度超过IOm时施工很不方便，由于力学机制的原因，其体积致使造价过高，现行规范限高为Iom。斜式挡土墙施工方便，同样的重力能获得较大的抗倾覆力矩。档土的功能随高度的变化较小。是比较经济适用的护坡结构。是此地质边界条件下较为理想的护坡方案。所以对边坡A、B、D选用可以就地取材，施工方便、结构优越的仰斜式挡土墙与防渗、排水处理的护坡措施。对于边坡C,有现浇钢筋混疑土格构锚固、预制预应力混疑士(PC)格构锚固、浆砌石网喷预应力锚索格构结构、预应力锚索浆砌块石格构锚固等几个方案作为比较方案。由于边坡C较低，选择最经济且可以就地取材、施工方便的以就地取材，施工方便、的预应力锚索浆砌块石格构锚固就可以达到加固目的。此外，对通过稳定性计算与分析得知，该边坡对水很敏感，很必要对各个边坡采取防渗排水措施。目前注意的防渗方法有：粘土防渗：粘土防渗是古老的、应用最广的一种防渗方法。其防渗效果主要取决于粘性上的渗透系数和粘性土工作状态的保持情况。是诸多防渗方法中最经济的一种方法。如果能持久地保持粘土防渗层的厚度不被破坏，则这是一种最经济适用的防渗途径。土工布或防渗簿膜属于化工人造材料防渗，其防渗效果主要取决于防渗体的铺设技术和防渗体的寿命和化学稳定性，但其造价，远高于粘土防渗。混疑土防渗混疑土防渗的效果主要取决于混疑土的柔性度，和随温度和时间的整体稳定性。当与周围介质在一定条件下变形不协调一致时，则可发生裂缝破坏或透水性增强的状况。一般情况下，在混疑土不存在与周围接触材料变形善前过大的情况，则其防渗效果不容怀疑。但是其造价和施工难易，远比粘土防渗要高和复杂。水泥土防渗是新近应用的防渗措施。防渗效果好，具有较好的防渗可靠度，且比较经济，施工速度快根据本工程的工况特点与边坡的地理位置，对工边坡A、B、D的坡顶采用粘土防渗比较经济、合理。并采取植被固土措施保持其厚度、渗透系数的稳定性。对于边坡C,选用水泥土防渗的措施增加其防渗的可靠度。为了使边坡A、B、D的坡顶采用粘土防渗耐久、可靠，对其采取植被固土措施。6.边坡治理设计6 .1总体方案从对边坡的稳定计算和分析可知，边坡C在强降水条件下不稳定。边坡A、B、D,即新近堆积矿渣边坡处于极限平衡状态，只要受轻微的扰动如地震，降水过程，则必然失稳。所以首先须将边坡A、B、C削坡至依据的规范所规定属于稳定边坡的稳定性系数的范围，然后采取防渗措施，防止大气降水的入渗，对坡面与坡顶进行防渗与排水处理。为了防渗的可靠性和对边坡有一定的支挡作用，采用浆砌石仰斜式挡土墙护坡措施。对边坡C采取预应力锚索浆砌石格构护坡方案，利用当地块石材料，以降低造价。考虑到当地的石材能用于格构结构的是砂岩，有较高的强度，但抗剪强度，尤其是抗拉强度很低，须比较大的断面才能达到要求。因为大气降水此边坡的工程影响大，坡顶设排水沟和防渗粘土铺盖对于每个边坡都是必要的。由于边坡C已经发生了蠕变破坏，布满了与水平面近于垂直的拉裂缝，经稳定性计算对大气降水非常敏感，有必要采用可靠性根大的水泥土防渗措施。综上所述，对边坡A、B、D采取粘土铺盖防渗，对边坡C采取水泥土防渗。防渗铺盖层压实度达到设计要求后，如何便防渗铺盖的厚度稳定，不被冲蚀，最经济的方法是以植被为其保护措施，使环境得到美化，又保护了防渗层，也是非常必要的环节。6.2边坡C的预应力锚索浆砌石格构梁设计治理方法采取预应力锚索浆砌石结构护坡。整体削坡至65°。沿F-F剖面清理，开挖条形基坑，基坑宽1.5m,深度至基岩下0.8m为限，清底，用水冲洗干净泥砂。(3)砌筑浆砌块石格构梁：块石格构梁，每横向单元长IOm,厚1.2Om横向5个单元。每个纵向单元10m,2个纵向单元。浆砌石格构梁横向间隔4000mm,纵向宽度中部4250mm,顶、底部2500mm,锚孔距顶、底部边缘各为500Omm,格构梁厚1200mm。基础砌入中等风化基岩深度800mm。浆砌石勾缝水泥砂浆灰砂比为1:
