武 汉 大 学 毕业设计论文
摘

要
本篇毕业论文从土力学基本理论出发，结合相关设计规范及工
程实际，对某边坡治理工程进行初步设计。在设计中采用计算边坡
推力的方法进行边坡稳定性分析，并以滑坡推力的计算结果和地质
勘测资料作为肋梁锚杆支护计算、设计的依据。除了理论上的计算
之外，本文还论述了边坡治理的一些基本原则。根据这些基本原则
和计算结果，给出了治理边坡的方案。
关键词：

稳定性

锚杆

边坡治理
Abstract
This paper begins with basic theory of soil mechanics,considering
the besigh criteria correlative and the engineering factors .In the
design,we analyze stability of the landsliode by calculating the landslide
thrust.With the calculate results and the data of geology survey,we can
calculate and design anti-slide piles. This paper discusses some basic
principles of landslide treatment as theoretic calculate. Basing on the
basic principles and the calculate results, a project of the landslide
treatment be provided.
Key words: stability slide piles landslide treatment
1
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目



3.3
边坡的水文地质条件

4.
边坡稳定性分析
11
4.1
边坡类型及安全等级
11
4.2
影响边坡稳定性的因素
11
4.3
边坡稳定性分析
13
4.4
边坡破坏模式及控制条件
15
4.5
边坡岩石的物理力学性质
17
5.
边坡稳定性计算
19
5.1
按岩层层面滑动进行稳定性验算
19
5.2
按岩体破裂面进行稳定性验算

施工监测
34
7.2.1 监测工作的任务和目的 34
7.2.2 监测设计方案主要技术依据及原则 35
7.3
监测工作设计
36
7.3.1 监测工作布置 36
7.3.2 观测方法 37
参考文献
38
结束语
39
附图
40
1
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1.
工程区自然条件
忠县位于三峡工程库区中部，县城上游距重庆市
240km
，下游
距长江三峡工程坝址约
360km
。本边坡位于忠县县城上游、长江左
岸，距县城
10km
。行政区划隶属重庆市，水陆交通发达，交通十
分便利。
忠县地处川东低山丘陵区，属中纬度亚热带东南季风暖气候区，

1
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物较多。
2.2
地层岩性与岩土工程地质特征
边坡区域分布有：第四系全新统人工堆积层
(Q
r
)
、第四系全新
统坡积层
(Q
4
dl
)
；基岩为侏罗系上统蓬莱镇组第
2
段（
J
3P
2
）。各岩土
层特征分述如下：
（
1
）第四系
人工堆积层
(Q
r
)


边坡区由侏罗系上统蓬莱镇组第
2
段（
J
3P
2
）基岩组成，地层岩
性见地层岩性简表
2.1
（地层柱状引用《长江三峡水利枢纽库区忠县与
石柱县迁建城镇新址地质论证报告》）。
表
2.1
岩

性

一

览

表
系 统 组 段 大
层
地层
代号
岩性
代号
厚度

蓬
莱
镇
组
第
2
段
第
3
大层
J
3P
2-3
Ss 30~35.
8

厚层浅紫灰色长石砂岩，中部夹
两层紫红色粉砂质泥岩。
第
2
大层
J
3P
2-2-3
St+Cr 7.8
薄层浅灰紫色泥质粉砂岩与紫红
色粉砂质泥岩互层。
J
3P
2-2-2

~
中厚层粉砂岩夹紫红色粉砂
质泥岩。
J
3P
2-1-2
Ss 4~5
浅灰色中
~
厚层砂岩。
3
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J
3P
2-1-1
St+Cr 17.3
薄层粉砂岩与紫红色粉砂质泥岩互
层。
粉砂质泥岩：紫红色，泥钙质胶结较差，层理不发育，可见次圆
状泥钙质粉砂岩团块，粒径
0.5
～
2cm
。抗风化能力差，遇水易崩解
等特点。
泥质粉砂岩：紫红色，泥钙质胶结，成分较均一，局部夹粉砂质
泥质条带或薄层，层面略有起伏，抗风化能力差。
长石石英砂岩：灰
~
灰白色，泥钙质胶结较好，抗风化能力较强，

坳
上
扬
子
台
褶
带
①
②
④
③
⑥
⑤
⑦
⑧
⑨
⑩
2
F
5
F
1
F
4
F
3
F
A
B
1 2 3 4 5 6

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裂隙一般发育在砂岩中，裂隙短小；泥岩中微裂隙发育。边坡区地层
为单斜构造。
2.4
水文地质条件
边坡区为一向冲沟倾斜的斜坡，该区降雨充沛，大气降水大部分多
沿斜坡向冲沟排泄，仅有少部分降水渗入斜坡体的松散覆盖层及基岩
裂隙内。汇水面积 0.0001km2。
该区内的地下水，按其赋存条件可分为孔隙水和裂隙水。孔隙水：
主要分布于坡积层和人工堆积层内。埋藏不深，水量不丰，受季节影
响明显。裂隙水：赋存于张开的基岩裂隙中，水量不丰。
地下水主要靠大气降雨补给。大部分降水沿斜坡快速向溪沟排泄，
仅有很少部分雨水垂直下渗，补给地下水。该地段的松散堆积层中，泥
岩类和砂岩类地层中，水量均不丰，大多以渗水的方式排泄，该边坡
未见泉水出露地下水的水化学类型为 HCO3 -Ca 型水。
总体而言，该区水文地质条件较为简单。
2.5
人类工程活动
边坡坡顶主要为农田和山地，没有大的人类工程活动。坡脚为居民自
建房或规划建房的宅基地，除规划建房处将来需进行建房施工外，不
会有大的人类工程活动。
7
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3.
边坡特征
3.1
边坡形态特征
边坡走向
356°
，倾向

要为中厚层灰紫色泥质粉砂岩、砂岩与夹少量紫红色粉砂质泥岩与薄
层浅灰紫色泥质粉砂岩夹紫红色粉砂质泥岩互层。
②
第四系覆盖层
分 布 于 边 坡 坡 顶 及外 围 ， 主 要 为 坡 积 物 和 人 工 堆 积 物 ， 厚
0.5~1.5m
。
（
2
）岩体风化
高边坡地段出露的基岩，由于自身岩石矿物成份、成岩条件的不
8
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同，其风化程度有明显的差异。泥岩类，抗风化能力弱，其风化后多
为碎石及碎石土；砂岩类，一般抗风化能力相对较强，风化后矿物变
异，岩石颜色变浅，力学强度降低。
根据地表及人工边坡出露的基岩的风化特征，按《岩土工程勘察
规范》（
GB50021—2001
）中的岩石风化分带标准，可将区内风化
岩体分为强风化带、中等风化带和微风化带，各风化带特征如下：
强风化带：岩石结构大部分破坏，颜色变浅，矿物变异，岩石破
碎，部分手搓呈砂粒或泥状，遇水容易松散。
中等风化带：岩石结构有轻微破坏，原岩矿物轻度变异，部分泥
岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩浸水后容易破碎；砂岩仅沿裂隙、层面
及所夹软岩有色变现象。
边坡上部或表层岩体多呈强风化状，强风化厚度
0.3
～
5.0m

～
5Lu
，大部分小于
1Lu
。类比可知，
该地段中等风化带岩体应属微透水岩体，强风化岩体透水性也较弱。
（
4
）地下水补排形式
地下水主要靠大气降雨补给。大部分降水沿斜坡快速向溪沟排泄，
仅有很少部分雨水垂直下渗，补给地下水。该地段的松散堆积层中，
泥岩类和砂岩类地层中，水量均不丰，大多以渗水的方式排泄，该边
坡未见泉水出露。
（
5
）地下水化学成分
本边坡区无地下水排泄点，据邻近本边坡区的地下水的水化学分
析成果显示，水化学类型多为
HCO
3
-Ca
型水。
（
6
）地下水对工程的影响
根据水质分析成果， 参照《 岩土工程勘 察规范（
GB50021—
2001
）》相关标准判别，地下水对混凝土无腐蚀性。
10

与坡面的
关系以及结构面
(
或层面
)
的强度指标，因此，正确确定这些参数是
边坡稳定分析和边坡设计成败的关键。
边坡的稳定性分析评价，应在确定边坡破坏模式的基础上进行，
不同的边坡有不同的破坏模式，不同的破坏模式有不同的计算方法，
如果破坏模式选错，计算就失去基础，得不到正确的结果。
工程地质特征是判断边坡稳定与不稳定的主要内因，包括以下几
11
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个方面：
(1)
地层岩性
地层岩性及其组合是构成边坡的物质基础，岩性决定岩石的强度，
抗风化能力，岩体结构及所能保持的边坡高度。
(2)
地质构造
地质构造决定岩层的产状，节理裂隙的性质及发育程度，断层破
裂带的性质等。这些因素又决定了边坡的岩体结构。受构造的影响，
边坡体上节理裂隙发育、岩体破碎，将严重影响边坡的稳定性。
(3)
边坡岩体的风化程度
岩体风化以一方面破坏岩体的完整性，另一方面是岩体物质成分
发生变化，导致岩石物理力学性质的变化，直接影响岩体的强度及构
造特性，进而影响边坡稳定。风化程度一般分为四级，即全风化、强
风化、中风化、微风化。不同的风化程度表示岩体受改造的程度及其
力学属性的差异，同时也预示着其变形特征及主要影响变形因素的改

地层，岩性主
要为中厚层灰紫色泥质粉砂岩、砂岩与夹少量紫红色粉砂质泥岩与薄
层浅灰紫色泥质粉砂岩夹紫红色粉砂质泥岩互层。岩性软、硬岩相间。
由坡上至坡下，风化强烈至中等。
(2)
边坡与岩层关系
边坡走向
356°
，倾向
86°
，倾角
64°
，坡度
42°
～
64°
。岩层倾向
98°
，倾角
32°
。边坡为顺向坡。
(3)
裂隙发育特征
边坡内未见发育断裂，层间剪切带不发育，岩体均为裂隙切割，
统计坡体面上发育的裂隙，主要为如下三组裂隙：
①
走向
90°
，倾向
180°

，发育间距
4.0
～
5.0m
。
③
走向
358°
，倾向
88°
，倾角
50°
，裂面平直，宽
1
～
3mm
，
充填粘土，可见长
1.5~5.0m
，发育间距
1.0
～
1.5m
。
EW
N
S
节理及交线产状
编 号 倾 向 倾 角
180 65

裂
隙
边坡

层
面
相交裂隙 交线倾向 交线倾角
2、层面
3、层面
图
4.1
边坡结构面极射赤平投影图
由边坡岩体裂隙与岩层面和坡向绘制的赤平投影图
(
图
4.1 )
可
知，裂隙
3
受裂隙
1
与裂隙
2
的切割形成倾向坡外的块体，倾角为
50°
，由其构成的不稳定块体沿裂隙面产生滑移破坏。
14
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4.4
边坡破坏模式及控制条件

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①
②
③
③产生滑动后的地形②顺层产生滑动
层面
①开挖后原始地形
层面
图
4.2
顺层块体滑移破坏模式演化图
(2)
岩体破裂面滑移破坏

在边坡中，在岩体的自重作用下，沿破裂面产生滑移破坏解体，
其变形破坏模式演化过程见图
4.3
。
①
②
③
③产生滑动后的地形
②破裂面产生滑动
破裂面
①开挖后原始地形
破裂面
层面
层面
层面
图

(
石
)
的力学参数建议值
(
见表
4.1)
。
表
4.1
岩体物理力学参数建议值表
岩性 风化 密度
(g/cm
抗剪强度 抗压强度
σ(MPa)
抗拉 变形 泊 软化
17
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分带
3)
强度
(MPa
)
模量
E0(G
Pa)
松
比
μ
系数

化
2.55 0.05~0.08 22 2 4 0.6 0.35
中等
风化
2.6 0.1~0.15 25 5 10 1.5 1.0 0.30 0.4~0.5
结
构
面
泥岩层面
0.05~0.1 19~24
砂岩层面
0.1~0.15 25~27
泥质粉砂岩裂
隙面
0.01~0.02 20~22
18
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5.
边坡稳定性计算
5.1
按岩层层面滑动进行稳定性验算
考虑岩层层面为滑动面，如图
5.1
所示。
潜在层面滑面
H
z
W
A
A

( )
( )
















−
−=
βα
βα
γ
sinsin
sin
2
/1
2
2
1

滑动面长度，
L=(H
－
Z)/sin
β
，
m
；
Z——
坡顶垂直裂缝深度，
m
；
β
——
滑动面倾角，度；
α
——
坡面倾角，度；
C——
滑动面上的粘聚力
kPa
；
φ
——
滑动面上的内摩擦角，度；
W——
为滑块的重量，
kN
；
U——

A
＝
ma
，
kN
；
m——
滑体质量，
kg
；
a——
地震加速度，
6
度地震区取
0.05g
，即
a=0.5m/s
2
。
边坡层面内摩擦角折减系数为
0.8
，边坡稳定安全系数取值为
1.30
，重要性系数为
1.1
。由于岩层倾角为
32
°
，则


=33.97m
；
20
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W=0.5×25×18
2
×sin(64
°
－
32
°
)/sin32
°
sin64
°
=4506.04kN
；
m=W/g=4506.04/10=450.6kg
；
A=ma=450.6×0.5=225.3kN
；
57.1
32cos3.225032sin04.4506
16tan32sin3.2250032cos04.450697.3380
coscossin
tansinsincos
=
°×++°×
°°×−−−°×+×
=


βββ
φβββ
AVW
AVUWCL
K

即边坡岩层 层 面 安全系数为
1.57
，大于规 范 要 求 的稳定值
(1.30)
。
5.2
按岩体破裂面进行稳定性验算
根据边坡岩体的力学参数建议值，相关数值取值如下：
φ
——
岩体内摩擦角
(
度
)
，

=23°×0.8=18.4°
，
0.8
为折减
系数；
C——
滑动面上岩体粘聚力

，
α=64°
；
H——
坡体高度
(m)
，
H=18m
；
根据图
5.2
计算如下：
W
A
A
C
B
β
=54.2¡ã
α
=64¡ã
潜在破裂面
图
5.2
按岩体破裂面进行稳定性验算示意图
C=60kPa
；


=23

；
89.1
2.54cos28.4702.54sin64.945
4.18tan2.54sin28.47002.54cos64.94519.2260
coscossin
tansinsincos
=
°×++°×
°°×−−−°×+×
=
++
−−−+
=


















为滑动面，如图
5.3
所示。
裂隙面滑面
A
C
B
β
=50¡ã
α
=64¡ã
W
A
图
5.3
沿裂面滑动稳定性验算示意图
边坡裂隙面内摩擦角折减系数为
0.8
，边坡稳定安全系数取值为
1.30
，重要性系数为
1.1
。由于裂隙面倾角为
50
°，则

＝
50
°，边坡
坡角为