边坡工程处治技术08++排水工程设计与施工

§8.1概述§8.2地表排水工程设计与计算§8.3地下排水工程设计与计算§8.4排水工程的施工第八章排水工程设计与施工§8.1概述§8.1.1滑坡中的水及其对稳定性的影响降雨、融雪形成的地表水下渗到土体的孔隙和岩石的裂隙中，一方面增加岩土的重度，增大滑坡体的重量，使下滑力矩增加；另一方面使土石的抗剪强度降低；同时，降雨、融雪形成的渗透水补给到地下水中，使地下水位或地下水压增加，其结果也将降低岩土体的抗剪强度。此外，渗透到地下的渗透水以一定的流速通过透水层到不透水面层，这样便形成了一个在均质斜坡中不可能有的具有很大孔隙水压的含水层，这种孔隙水压力一方面在透水层中将引起流砂或砂层剪切破坏，另一方面在不透水层上的结合层中，土颗粒将因之发生塑性破坏。§8.1.2排水工程在滑坡处治中的地位和作用地表水调查地下水调查地表积水调查：洼地积水、水库蓄水、渠河水流等地表汇水面积滑坡体地表水地下水压调查地下水分布调查地下水位调查孔隙水压调查初查详查地表水调查地质构造调查地温调查水平方向调查：地下水连通状况垂直方向调查：地下水水压坡体水调查分类§8.1.3滑坡处治中常见的排水措施1.地表排水措施截水沟排水沟急流槽2.地下排水措施截水渗沟盲沟汇水隧洞立井、渗井、砂井-平孔平孔排水垂直钻孔群§8.2地表排水工程设计与计算§8.2.1地表水汇流量的确定1.地表汇水量的计算公式式中：Q——设计地表水汇流量，；q——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mm/min；——径流系数；F——汇水面，。2.地表水汇流量的计算公式相关参数的确定（1）设计降雨的重现期（2）降雨历时（3）降雨强度（4）径流系数qFQ67.16sm/22km截排水沟内的平均流速可按下式计算式中：n——排水沟壁的粗糙系数，见教材P214；R——水力半径(m)，等于过水断面面积除以湿周，R=A/r，见教材P214；I——水力坡度。r——过水断面湿周，m；是指水面以下的过水断面与固体边界交线的长度（不含水面宽度）。21321IRnv3.地表水汇流量计算程序开始确定汇水区计算汇水历时确定设计重现期查取降雨强度计算汇水面积查取径流系数计算设计汇流量结束查取重现期转换系数计算降雨强度计算坡面长度和坡度查取地表粗糙度系数计算排水沟汇流历时计算坡面汇流历时查取降雨历时转换系数§8.2.2地表排水体系设计及结构形式1.滑坡体外截水沟设置及其结构形式可以沿滑坡体周围，根据水流汇聚情况及滑坡在可以发展的边界以外不小于5m处，设置环形截水沟。截水沟铺砌构造3.滑坡体地表排水沟设置及其结构形式排水沟网分为集水沟和排水沟两类，两类纵横交错形成良好的排水系统。（1）集水沟这类沟渠主要是横贯斜坡，以便尽可能地汇集雨水、地表水，并把横贯斜坡的范围较宽的声的水沟与纵向的排水沟连结起来。（2）排水沟排水沟是用来把汇集的水尽快排出滑坡区，因此应采用较陡的坡度，并通过流量计算来确庐断面尺寸。§8.2.3地表排水沟过流量的验算对于一般沟或管的过水能力(过水流量)可按下式计算：式中：——表示沟或管的泄水能力，；——沟或管内的平均流速，；A——过水断面面积，。对于三角形沟过水断面的泄水能力按下述修正公式计算：式中：——表示沟或过水断面的横向坡度；h——表示沟或过水断面的水深，m。cQsm/vhism/32m§8.2.4地表排水工程设计原则和要求进行地表排水工程设计的总的原则是：滑坡体外的地表水，应予以截流引离；滑坡体上的地表水要注意防渗，并尽快汇集引离。并且要注意：1．填平坑洼、夯实裂缝。2．合理确定截水沟的平面位置3.滑坡体内排水系统的布置§8.3地下排水工程设计与计算§8.3.1地下水渗流量的确定1.渗透系数的确定岩土名称渗透系数（cm/s）岩土名称渗透系数（cm/s）粘土6×10-6中砂6×10-3～2×10-2粉质粘土6×10-6～1×10-4粗砂2×10-2～6×10-2粉土1×10-4～6×10-4砾石6×10-2～1×10-1粉砂6×10-4～1×10-3卵石1×10-1～6×10-1细砂1×10-3～6×10-3漂石6×10-1～6×100各类岩土渗透系数参考值2.渗透流量的确定（1）渗沟深度达不透水层且不透水层的坡度又比较平缓的情况（2）渗沟深度远较不透水层浅的情况2rg（3）不透水层有较大坡度的情况§8.3.2地下排水体系设计1.常用的排除地下水工程措施（1）拦截地下水的建筑物：截水明沟、槽沟、排水隧洞以及截水渗沟等。（2）疏干地下水设施：边坡渗沟、支撑渗沟、疏干排水隧洞、渗水暗沟、渗井、渗管、渗水支垛、垂直钻孔排水等。（3）降低地下水的措施：多布置在路基两侧附近，其中常用的有槽沟、纵向渗沟、横向渗沟、排水隧洞、带渗井及渗管的隧洞等。2.地下水排水体系设置（1）明沟和槽沟明沟一般适用于地下水埋藏很浅，譬如深度仅在1—2m之内，或水沟通过地层稳定能够进行较深的明挖的地方。槽沟则用于处理地下水埋藏较深或地质不良，水沟边坡容易发生滑塌的地方，其深度可到3m左右。（2）暗沟明暗沟①集水暗沟②排水暗沟③明暗沟④大型暗沟（3）渗沟①截水渗沟②边坡渗沟③支撑渗沟（4）排水隧洞（5）检查井（竖井、立井）（6）渗水石垛（7）平孔排水（8）垂直钻孔群排水§8.3.3排水隧洞的设计1.排水隧洞的布置一般汇水隧洞洞身应置于滑动面以下的稳定地层内，洞身设置方向最好垂直于地下水流向，出口应置于滑坡体以外的稳定区域。一般都根据地下水的水源、流向、含水层、水位等资料进行排水隧洞的设计。2.排水隧洞的设计原则设计时首先要分析滑坡体各层水的联系，如水流的位置、性质（流速、流向和流量）和相互补给关系。排水隧洞的横断面，应视地下水埋藏深度，排水要求，建筑材料，结构型式，施工和检查维修方便而定，其宽度不宜小于1.2m，高度不宜小于1.6m。在排水隧洞平面转折处，纵坡由陡变缓处及中间适当位置应设置检查井，其间距一般为100-120m左右.3.排水隧洞的类型（1）截水隧洞（2）排水隧洞（3）疏干隧洞4.排水隧洞的断面型式（1）拱型断面（2）鹅卵型断面（3）梯型断面5.渗井、渗管6.排水隧洞的排水能力计算7.排水隧洞的结构计算§8.4排水工程的施工排水工程是一项综合性的工作，要消除各种水对滑坡体稳定性的影响，提高滑坡稳定安全系数，保护滑坡区域建筑物免遭破坏，应做好以下几项工作：第一，认真设计，精心施工，及时维护，三者密不可分。第二，充分调查，合理布置，综合治理。第三，因地制宜，经济实用。§10.4.1地表排水体系施工1．截水沟的施工要求（1）当山坡覆盖与层较薄，又不稳定时，截水沟的沟底应设置在基岩上，以拦截覆盖土层与基岩面间的地下水，同时保证截水沟的自身稳定和安全。（2）在截水沟沟壁最低边缘开挖深度不能满足断面设计要求时，可在沟壁较低一侧培筑土（3）截水沟的出口处应与其他排水设施平顺衔接，同时孽注意防渗处理，必要时可设跌水或急流槽。（4）截水沟应结合地形地质合理布置，要求线形顺直舒畅，在转弯处应以平滑曲线连接，尽量与大多数地面水流方向垂直，以提高截水效果和缩短截水沟长度。（5）截水沟应与侧沟、排水沟、桥涵勾通，达到沟涵相连，以便有效地、全面地控制地表水，使之迅速流出滑坡范围之外。（6）截水沟布置应避免距滑坡裂缝太近，招致开裂破坏。（7）采用浆砌片石、混凝土修筑的截水沟时，每隔4-6m应设一沉降缝，缝内用沥青麻筋仔细塞实，表面勾缝，随时发现断裂，随即修补。（8）在砂粘上、粘砂土或黄土质砂粘土的路堑边坡上，流速不大于2．5m／s时，可采用1：3石灰砂浆抹面，厚度3—5cm，表层再用1：3水泥沙浆抹面，厚度3cm，或用1：1：5(石灰：粘±：炉碴)三合土，或用1：3：6：9(水泥：石灰：河砂：炉碴)四合上捶面做防渗层。（9）施工工程中要注意施工质量，沟底、沟壁要求平整密实，不滞水，不渗水，必要时要予以加固，防止渗漏和冲刷。2.排水沟的施工要求排水沟的作用主要在于引排截水沟的汇水和滑坡体附近及其滑坡体内低洼处积水或出露泉水等水流。排水沟平面线形应力求简捷，尽量采用直线，必须转弯时，可做成圆弧形，其半径不宜小于：10-20m。在滑坡体内修筑排水沟时，应有防止渗水的措施。利用地表凹形部位设置排水沟时，每隔20—30m应设置一个连结箍特别是在地基松软的情况下，有时还要用桩来固定。排水沟的末端应设置端墙，并将水排到滑坡体以外的渠河或河道等处。排水沟的施工要求与截水沟的施工要求相似，其施工质量应符合相关工程质量检验评定标准。§8.4.2地下排水体系施工1.明沟施工2.集排水暗沟施工3.渗沟的施工4.平孔排水的施工