课题名称

某公路边坡支护设计

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开题报告内容：

1.Purpose/研究目的

目前我国山区高速公路建设迅猛发展。在高等级公路的修建中，出现大量的深挖路堑与高填路堤边坡，其防护问题非常突出。为了满足安全可靠和经济合理双重目标，对高边坡病害特征的深入分析和对其治理的慎重选择显得十分重要。

近年来，随着高速公路建设事业的迅速发展，以及大型重点工程项目的日益增多，边坡治理面临的问题也越来越突出。

伴随着我国经济建设的高速发展，出现过大大小小由于边坡失稳造成的人身和财产损失，边坡综合防护设计日益引起社会的重视。边坡设计不仅仅需要因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施，确保人民的生命安全和财产，同时达到与周围环境的相对协调与平衡，以及美化社会的效果。更需综合考虑地下水、降雨强度、地形、土质、材料来源等情况来进行合理布局。研究边坡的稳定性及治理方案有重大的理论与实践意义，更是保护生命财产安全的迫切需要。因此，通过对边坡的稳定性评价及治理措施的研究将对其他类似边坡的稳定性评价和治理具有很强的指导性意义。对已产生的滑动的边坡以及濒临滑动的边坡进行稳定性分析，并采取合理的治理方案，消除安全隐患，对于保证工程的顺利进行减少工程投资，保护人民群众的生命财产安全都有着重要的意义。

2.Contents/研究内容

本设计主要内容是为某公路k155+800～k156+050段边坡支护设计，本次设计关于边坡的工程地质、水文地质调查分析，首先对边坡进行稳定性分析，判定该边坡的稳定程度，再根据工程勘察报告和相关资料，进行抗滑桩的设计计算，得出本工程的设计结果。设计还进行详实的施工组织设计，制定出一个比较合理、科学的施工方案。具体设计步骤如下：

（1） 对该道路边坡作整体稳定性分析；

（2） 土压力计算；

（3）对边坡剩余下滑力进行计算；

（4）确定边坡支护形式；

（5）支护结构内力计算；

（6）配筋计算等；

（7）统计防护工程数量及类型；

（8）提供图纸和计算书以及说明书。

3.Significance/研究意义

由于施工人员对边坡使用材料质量的忽视使得大部分边坡在稳定一段时间后，受周边环境的影响，造成滑坡的现象，使得经济损失严重，甚至会造成人员伤亡的情况。因此，深入探讨开挖边坡稳定性及其治理方法，研究滑坡治理措施，分析其机理，具有重大的实践和理论意义。通过对本课题的研究能够加深对边坡稳定的感性认识，为今后继续深造或从事相关工作奠定了更坚实的基础。

4.Research Status/研究现状

4.1 国外边坡研究现状

（1)起步阶段

起步阶段，滑坡研究开始于20世纪20年代的瑞典，瑞典人彼得森最早提出了条分法。但之后的20年左右的时间里世界各国对滑坡的研究也只是零星的和片段的。大多数国家都是由单独的研究人员进行小规模的滑坡研究，只有瑞典、挪威、前苏联是由国立土工研究所进行滑坡研究，并发表过一些著作和论文，其中瑞典人取得的成果最大。原苏联曾于1934年和1946年召开过两次全国性的滑坡会议。瑞典条分法同时考虑了粘聚力和摩擦力，缺点是原理粗浅而且它的基本假定脱离了实际情况是一个肤浅的理论，还有待进一步完善。

（2）初步发展阶段

初步发展阶段(20世纪50年代)，人们开始考虑岩体的结构面和材料特性，并且随着理论的研究，出现了极限平衡论和弹塑性理论，这些新角度新方法的出现显然推动了边坡稳定性研究的进步。接着索柯夫斯基在1954的时候提出了松散介质极限平衡原理，但是这种方法存在着一些缺陷，会发现计算的结果与实际不符，其原因是因为没有考虑到岩体的力学状态和结构面，后来其他人在他的基础上完善了他的理论并提出一种边坡边坡稳定性的方法，完善了这个时期边坡稳定性分析的发展。

（3）深入发展阶段

深入发展阶段(20世纪60年代)，这个阶段比较清晰明朗，人们对稳定性分析的角度主要是两个方面。一是考虑岩体中的结构面，以极限平衡理论为基础，运用图解法和计算分析法求出安全系数来判断其稳定性。John在1970提出了图解法。

4.2国内边坡研究现状

由于长时间的封建社会以及战争，新中国解放以前在边坡稳定性分析这方面几乎没有什么研究，要远远地落后于欧美等国。但中国那些可敬的研究人员们奋发图强使新中国成立以后边坡稳定性分析取得了很大的进步。

总的来说，可分为以下四个阶段：

(1)50年代

起步阶段，主要以地质灾害为着眼点，通过工程地质类比法与极限平衡法等定性的分析方法，初步实现一些基本的边坡稳定性分析和防护设计。

(2)60年代

进步阶段。当时使用的主要方法是实体比例投影法，既通过赤平极射投影，来实现对边坡岩体的结构类型的划分，同时提出了岩体结构与控制的观点，用该方法对块体的破坏进行计算更快捷准确，并开展了许多大型的野外岩体力学实验为进一步边坡稳定性研究打下了基础。

(3)70年代

进一步发展阶段，这个阶段已经开始了研究边坡的变形破坏机理工作。并开始运用弹塑性力学极限平衡理论等方法来分析和评价边坡的稳定性。潘家铮提出了滑坡极限分析的极大值原理和极小值原理两条基本原理进一步扩充了关于边坡稳定性研究的理论知识。随着科技的不断进步，理论知识和硬实力的提高也使得有限单元法、边界元法、离散元法等更前沿的方法进入评价边坡的稳定性、分析边坡变形破坏的条件的这个领域中。

(4)80年代

逐渐成熟阶段，人们开始从整体上认识边坡稳定性的发展趋势以及边坡的变形破坏机理。诸如块体理论、DDA法、灰色理论、模糊数学、数据库与专家系统、计算机仿真技术、损伤断裂力学理论、神经网络模型和遗传算法等一些新理论、新技术、新方法开始出现并被运用到边坡稳定性研究，这些方法的出现为预测边坡的稳定性开创了更为广阔的前景。

(5)90年代到现在

20世纪90年代到现在，出现框架锚固结构和压力注浆加固手段，它是一种应用前景非常广泛的边坡治理方式。通过深层加固的技术，能够解决边坡的深层加固以及稳定性问题，在边坡治理过程中得到应用广泛。

5.Approach and methodology/研究方法

目前边坡稳定性分析常用方法有定性分析法和定量分析法，定性分析法有：

①地质分析法（历史成因分析法）

根据边坡的地形地貌形态、地质条件和边坡变形破坏的基本规律，追溯边坡演变的全过程，预测边坡稳定性发展的总趋势及其破坏方式，从而对边坡的稳定性做出评价，对已发生过滑坡的边坡，则判断其能否复活或转化。

② 工程地质类比法

其实质是把已有的自然边坡或人工边坡的研究设计经验应用到条件相似的新边坡的研究和人工边坡的研究设计中去。需要对已有边坡进行详细的调查研究，全面分析工程地质因素的相似性和差异性，分析影响边坡变形发展的主导因素的相似性和差异性，同时，还应考虑工程的类别、等级及其对边坡的特定要求等。它虽然是一种经验方法，但在边坡设计中，特别是在中小型工程的设计中是很通用的方法。

③图解法

图解法可以分为两类：

第一类：用一定的曲线和偌谟图来表征边坡有关参数之间的定量关系，由此求出边坡稳定性系数，或已知稳定系数及其它参数（ψ、c、r、结构面倾角、坡角、坡高）仅一个未知的情况下，求出稳定坡角或极限坡高。这是力学计算的简化。

第二类：利用图解求边坡变形破坏的边界条件，分析软弱结构面的组合关系，分析滑体的形态、滑动方向，评价边坡的稳定程度，为力学计算创造条件。常用的为赤平极射投影分析法及实体比例投影法。

定量评价方法（主要运用极限平衡法）

极限平衡法在工程中应用最为广泛，这个方法以摩尔—库仑抗剪强度理论为基础，将滑坡体划分为若干条块，建立作用在这些条块上的力的平衡方程式，求解安全系数。这个方法，没有象传统的弹、塑性力学那样引入应力－应变关系来求解本质上为静不定的问题，而是直接对某些多余未知量作假定，使得方程式的数量和未知数的数量相等，因而使问题变得静定可解。根据边坡破坏的边界条件，应用力学分析的方法，对可能发生的滑动面，在各种荷载作用下进行理论计算和抗滑强度的力学分析。通过反复计算和分析比较，对可能的滑动面给出稳定性系数。该方法比较直观、简单，对大多数边坡的评价结果比较令人满意。该方法的关键在于对滑体的范围和滑面的形态进行分析，正确选用的滑面计算参数，正确地分析滑体的各种荷载。基于该原理的方法很多，如条分法、圆弧法、Bishop法、Janbu法、不平衡传递系数法等。

6.Work plan/工作计划

2018.9.7-2018.9.12：查阅资料，翻译文献

2018.9.13-2018.9.22：完成开题报告

2018.9.24-2018.1.6：路基边坡断面图绘制

2018.3.4-2018.3.10：路基边坡稳定性评判

2018.3.11-2018.3.24：路基边坡剩余下滑力计算

2018.3.25-2018.4.7：路基边坡方案选定

2018.4.8-2018.4.21：路基边坡支护结构计算

2018.4.22-2018.5.5：路基边坡防护工程施工图纸绘制及防护工程量的统计

2018.5.6-2018.5.19：准备答辩

2018.5.20-2018.5.27：毕业答辩

7.Outling/论文提纲

摘要及目录

第一篇 边坡支护设计

第一章  绪论

1.1 本课题研究的历史、现状和发展情况

1.2  几种常见支护手段的分析

第二章  工程简介

2.1 工程概况

2.2 工程地质条件

2.3 岩土体工程地质特征

第三章  边坡稳定性计算

3.1 边坡剖面选取

3.2 条块划分

3.3 计算公式

3.4 计算参数取值

3.5 计算过程

3.6 计算结果及结果分析

第四章  边坡治理工程设计

4.1设计依据及设计原则

4.2 设计原则与设计思路

4.3 抗滑桩设计计算

4.4 边坡排水设计

第二篇 施工组织设计

第五章  施工组织设计依据

5.1 技术设计资料

5.2 施工技术规范规程

第六章  施工技术

6.1 施工准备及平面布置

第七章  施工质量及其控制标准

7.1工程质量执行标准

7.2 质量要求及质量保证措施

第八章  边坡监测与信息化施工

8.1 边坡监测

8.2信息化施工措施

参考文献

致谢

8.Reference/参考文献

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[17] 夏元友 李梅，边坡稳定性评价方法研究与发展趋势 [J].岩石力学与工程学报，2002.7.

指导教师意见：

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年 　 月　  日