勘查设计工程实例

中国地质大学(武汉)2013年12月6日地质灾害治理工程设计讲座苏爱军工程实例内容一、粮管所滑坡清方回填工程二、灵老爷滑坡明洞急流槽工程三、万州和平广场回填压脚+局部抗滑桩工程四、道尼（Downie）滑坡地下排水工程五、巴东北京大道营沱挡土墙塌方抢险工程第四讲地质灾害防治工程设计案例•粮管所滑坡体前缘高程160m、后缘330m；滑坡体面积6.9×104m2，体积104.82×104m3，属中等规模的崩塌堆积类型。1994年以来，尤其是1995年，剪出口一带变形明显。•后缘高程307m附近已产生贯通性弧形拉裂缝。滑坡体在枯水季节处于相对稳定状态，主要受大气降雨影响产生滑移变形，其前沿剪出口粮管所一带混凝土地面出现高差达50cm的鼓丘，高3～4m的堡坎变形扭曲，阶梯及房屋错裂。三峡水库蓄水后，一方面滑坡体紧邻峡口新镇，严重地制约和影响新镇的建设和发展；另一方面滑坡体一旦失稳，其库水涌浪对螃蟹溪对岸的峡口中学、香溪河在左岸的龚家村储运码头将带平灾难性损失。治理方案：•将182m等高线以上滑坡体清除，回填螃蟹溪至高程170m左右形成170m高程平台，以粮管所、镇医院一线为依托修建1:4或坡度更缓的干砌石护坡。干砌石护坡与回填土之间设置宽2～4m的反滤层，在回填土内每隔一定厚度设置纵向及横向反滤盲沟，另利用螃蟹溪右岸基岩斜坡预置排洪明渠。•可与峡口镇中心区长远规划相结合，开发滑坡体西面大片坡地，将螃蟹溪回填至182m高程，并与开挖面连成一体，并将其逐步改告成有效建筑有地7.68公顷左右，同时还可兼治对岸彭家槽滑坡体。螃蟹溪沟左岸粮管所滑坡螃蟹溪沟右岸彭家槽滑坡削方减载区填方压脚区滑坡区新建集镇填土区右侧排水沟彭家槽滑坡内容一、粮管所滑坡清方回填工程二、灵老爷滑坡明洞急流槽工程三、万州和平广场回填压脚+局部抗滑桩工程四、道尼（Downie）滑坡地下排水工程五、巴东北京大道营沱挡土墙塌方抢险工程第四讲地质灾害防治工程设计案例灵老爷滑坡治理灵老爷明洞急流槽治理工程拦石网兴山县灵老爷崩滑体治理：明洞急流槽绕避措施：隧道穿越内容一、粮管所滑坡清方回填工程二、灵老爷滑坡明洞急流槽工程三、万州和平广场回填压脚+局部抗滑桩工程四、道尼（Downie）滑坡地下排水工程五、巴东北京大道营沱挡土墙塌方抢险工程第四讲地质灾害防治工程设计案例万州区地理卫星图和平广场和合堆积体治理工程150m施工反压平台后缘开挖边坡沿158m高程剪裂面蠕滑，下部为Q4al冲积层，上部为崩坡积层（2004年12月23日）内容一、粮管所滑坡清方回填工程二、灵老爷滑坡明洞急流槽工程三、万州和平广场回填压脚+局部抗滑桩工程四、道尼（Downie）滑坡地下排水工程五、巴东北京大道营沱挡土墙塌方抢险工程第四讲地质灾害防治工程设计案例•道尼（Downie）滑坡位于加拿大哥仑比亚河雷夫尔斯托克（Revelstoke）混凝土重力坝上游70km，水库右岸，方量达15亿m3。蓄水前滑坡处于稳定状态。因滑坡一直存在变形迹象，勘察论证时，假定现状稳定系数为1，反演分析得到滑体及滑带的剪切强度参数。由此计算得到水库蓄水后滑坡稳定系数为0.93。以兼作勘探的排水洞为基础；采用地下排水方案治理。包括勘察设计费用在内，在1984年滑坡治理总费用2500万加元。水库蓄水始于1983年10月11日至20日。1984年8月12日达到满库水位。水库运行期间，水库水位在数米范围内变化。根据监测到的地下水压力计算，主剖面排水后比排水前稳定系数增加了14.5％。25年（至2008年）位移检测结果，滑坡位移速率一直在2mm／a以下。仅在坡脚表层有活动迹象。目前，滑坡已趋稳定。•多尼滑坡表面积9km2，顺河向长2.4km，宽3.3km，上下高差125m，地表坡度18°。该滑坡于9000-10000年前即开始向下蠕动，总位移量已达250-300m。滑坡体呈层状，滑体中块体为云母片岩，云母片麻岩和石英岩，还有一些孤立的巨大岩块。最大滑坡厚度245m，有两条平行的剪切条带，中部的剪切带不连续，不起控制作用，底部的剪切带厚15-20m，主要由破碎的云母片岩、片麻岩和粘土组成。滑床为云母片岩、片麻岩和石英岩。整个滑坡体非常破碎，地下水面基本平行于地面线，可以认为水力渗透是各向同性的，渗透系数10-5cm/s。•1973-1975年进行了广泛的地质勘探试验和观测。在滑坡坡脚挖了266m平硐，观测表明，在每年春季地下水位最高的时候，整个滑坡体的稳定安全系数接近于1.0。下部剪切带的变形速度为10毫米/年。对滑带物质取样做抗剪试验，同时亦假定稳定系数为1.0进行反分析计算，两种方法均得出Φ=23°(C=0)。反分析计算中条块间的摩擦角为Φ=40°，用相对安全系数的方法来估计，水库蓄水将降低滑坡体的安全系数7%。•，1977年开始第一阶段的工作，将平硐延长，并向南向北开挖支硐，同时在滑坡体的北端也开挖一条平硐。在16个钻孔中安装了渗压计，倾斜仪。第一阶段共开挖平硐1430m，钻排水孔4570m(穿透下部剪切带，直至滑坡体以下的基岩)。并进行了排水，结果在360m的范围内滑带上下的地下水位均大幅度下降了。•根据第一阶段的效果，在1981-1982年进行第二阶段的工程，在滑坡体的南部又开挖了739m平硐和7925m的排水孔。1＃平硐的排水量1800-3000l/min，2＃平硐300-775l/min。监测资料显示，由于排水而降低了滑坡的变形速度，1975年为10毫米/年，而到1983年则降为1.7毫米/年。在1983-1984年水库蓄水期间，速率稍为加大了一点。渗压计测得排水前后的压力下降超过100m，据实测渗压计算，滑坡体的稳定安全系数较排水前提高了14.5%。到1984年止，整个滑坡的勘探研究和治理共花费2500万加元。•水库蓄水从1983年10月11日开始，到1984年8月12月达到设计蓄水位。蓄水期间对滑坡体进行了严密的监测，一切都没超过预料，但在局部地方发生了零星的崩坍，没有发生任何超过稳定分析采用的计算条件的情况。•至2013年，电站已平安运行了30年。内容一、粮管所滑坡清方回填工程二、灵老爷滑坡明洞急流槽工程三、万州和平广场回填压脚+局部抗滑桩工程四、道尼（Downie）滑坡地下排水工程五、巴东北京大道营沱挡土墙塌方抢险工程第四讲地质灾害防治工程设计案例1.项目背景2012年11月2日，卓越广场工程基坑开挖导致边坡发生滑坡，致使挡墙、北京大道北半部分道路垮塌，并危及北京大道南侧居民生命财产安全。滑坡全貌图2.现场调查•边坡主要由滑坡堆积的碎块石组成（强～中风化泥灰岩碎块石及北京路路面砼块等），整体处于松散状。下卧基岩为T2b3泥灰岩夹泥岩，地层产状为342°∠35°—38°。•边坡主要发育两组节理，第一组节理产状193°∠89°，第二组节理产状101°∠89°。（1）破坏模式分析3.设计思路（2）参数反演•反演分析以北京路南部未滑移部分沿已发生滑坡的软弱夹层滑动为滑移模式，稳定系数取1.0，其他物理参数引自地勘报告。通过反演分析，结合室内试验及经验，综合确定滑带土的抗剪强度参数及相关岩土体物理力学参数。（3）稳定性计算方法剖面苏爱军法实用递推法改进的传递系数法岩土规范的传递系数法美国陆军师团法罗厄法简化简布法2-2′1.17591.1811.21911.25091.18611.22371.07123-3′1.07181.04771.06071.06791.05271.09850.9513典型剖面现状稳定系数表该滑坡堆积体目前整体基本稳定或稳定性较差，根据卓越广场场平规划，未来将对边坡坡脚开挖，复建北京大道必将导致滑坡堆积体的再次滑动，直接威胁坡下及坡顶公路、居民的生命财产安全。（4）设计考虑因素•面临的形式：•老板要省钱！•百姓要安全！•官员要进度！•设计怎么办！•安全永远是第一位的！•规范必须遵守！•以金钱换时间！4.方案简介•预应力锚索设计•锚索主要作为临时支护使用，以确保抗滑桩板墙永久性治理工程的施工安全。因此预应力锚索安全系数确定为1.2。预应力锚索提供的抗滑力作为永久治理工程抗滑桩板墙的安全储备，抗滑桩板墙抗滑力计算时不考虑预应力锚索提供的抗滑力。项目剖面安全系数单宽下滑力（kN）单根锚抗滑力(kN)设计单根索抗滑力(kN)1-1′剖面1.2563.06671.457002-2′剖面427.48509.773-3′剖面528.92630.735.心得体会•（1）调查范围应包括工程区外围，不能局限于治理范围；•（2）搞清破坏模式；•（3）工程设计要留有一定安全储备，以应对可能施工不到位带来的隐患；•（4）设计方案带有战略性和全局性，好的设计方案在确保工程安全的同时，必须充分考虑业主的要求；•（5）具体分项工程设计必须遵守规范。