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稳定系数计算方法等级题目三：贵阳市爱华食品厂宿舍楼北侧边坡支护设计工程概况1.1工程概述拟建“乌当区爱华食品厂”位于贵阳市乌当区东风镇火炬大道北侧，火炬大道紧邻拟建厂房南侧近东西向穿过，场地交通便利。拟建“乌当区爱华食品厂”，主要由厂房，宿舍楼组成，厂区占地面积为6532.0平方米。厂房层数为-1+1F，宿舍楼层数为3+5F。厂房设计±0.00标高1036.30米，-1层地下室板底标高1031.80米（-6.4米）；宿舍楼设计±0.00标高1036.30米。本设计涉及的边坡范围为拟建宿舍楼平场开挖后北侧所形成的工程边坡(为永久性支护工程)。拟建厂房宿舍楼平场开挖后于以岩质反向边坡为主，边坡范围岩土构成为硬塑红粘土和强～中风化泥质白云岩，岩体较破碎，边坡岩体强风化泥质白云岩为Ⅳ类，中风化泥质白云岩为Ⅲ类；边坡坡顶为耕地，无建(构)筑物。1.2边坡安全等级本场地地质环境已经遭到一定程度破坏，地形地貌简单，地下水位埋藏较深对工程影响较小，场地复杂程度等级为二级；场地地层及岩性组成较简单，厚度变化大，场地地基的复杂程度为二级。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002），该边坡高度为10.00m～15.80m，边坡安全等级为二级，边坡工程重要性等级为二级。边坡稳定安全系数见表1-1。表1-1边坡稳定安全系数一级边坡二级边坡三级边坡平面滑动法折线滑动法1.351.301.25圆弧滑动法1.301.251.20边坡工程安wen定安全系数计算方法1.3执行规范设计工作主要依据：1、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）2、《贵州建筑岩土工程技术规范》（DB22/46-2004）3、《贵州建筑地基基础设计规范》（DB22/45-2004）4、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）5、《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92）6、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）7、《工程岩体分级标准》（GB50218-94）8、《岩土工程勘察报告编制标准》（CECS99：98）9、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）10、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）第二章工程地质条件2.1自然地理气候根据《贵州省建筑气象参数标准》（黔DBJ22-01-87，1987）拟建工程区属亚热带湿润季风气候区。气候温热湿润，雨量充沛，冬暖夏凉，四季分明，阴雨多雾，日照期短，温差较大。据区内气象站近十年的观测资料：区内多年年平均气温14.7℃，1月最冷，多年月平均气温4.3℃，最低-8.3℃；7月最热，多年月平均气温23.5℃，最高时35.9℃。区内大气降水丰富，多年年平均降水1172.6mm，主要集中于夏半年；1、2、3、11、12月为旱季，4、5、6、7、8月为雨季，9、10月为平水季节，日降水量最大达118.8mm。区内多年年平均相对湿度81%，年平均风速2.1m/s，30年一遇最大风速24.2m/s。年均雨淞日数10.1天/年。自然地理气候条件良好。2.2地形地貌及场地环境场地地貌上属峰丛中低山地貌区。建筑场地大部分地段土层覆盖，场地处于槽谷北侧溶蚀残丘斜坡地段，地势总体呈北高南低。场区自然地表高程为1033.88～1062.20m，自然地形大部分地段坡度5～15°，局部坡度20～30°，场区最大高差约28.32m。场地南侧距拟建厂房15m为西～东走向的连接新添寨及东风镇交通枢纽—火炬大道，道路宽约30m（含人行道）通过本场地段标高1031.35～1036.00m。据调查，场区内无地下管网存在。2.3地质构造根据资料中现场踏勘和区域地质资料，场区位于扬子准地台黔北台隆贵阳复杂构造变形区，构造变形复杂。场区范围构造较简单，场地出露地层为三叠系松子坎组薄至中厚层灰黄色、浅灰色泥质白云岩，岩层倾向北西，总体呈单斜构造产出，产状310～320°∠60～65°，岩层面张开度0～3mm，层面钙质胶结或方解石脉充填及铁质侵染，结合程度一般。场区内无断裂通过。2.4岩土构成根据区域地质资料、地表地质调查及钻探成果，场地岩土构成自上而下为第四系表层人工填土层（Qpd）、第四系残坡积红粘土（Qel+dl）、三叠系松子坎组（Tsz）泥质白云岩，地层及岩性组成较简单。1、土层第四系表层人工填土层（Qpd）：杂色，仅零星分布在ZK43号孔及场地附近道路及道路附近地表、范围小，主要成份为红粘土、碎石、建筑及生活垃圾等，结构松散，土质不均，厚度0.00～1.00m，回填时间1～5年。耕植土（Qpd）：黄褐色、褐黑色，富含有机质及植物根系，结构松散。分布于场地大部分地表，厚度0.50～1.00m，平均厚度约为0.60m。第四系残坡积红粘土（Qel+dl）：褐褐黄色，土体内裂隙较发育,含锰质成分，致密状-块状,厚度1.0～9.0m，场区内普遍分布。场地的红粘土层按其状态又可分为硬塑、和可塑状态，现分述如下：硬塑红粘土：分布于场地大部分区域，仅局部地段缺失，呈似层状产出。红粘土物理力学指标根据基坑边坡专项勘察时采集的原状硬塑红粘土样品进行测试（因可塑红粘土主要分布于溶槽（沟）及局部基岩面附近，且厚度不大，勘察时未能采集样品）。土样测试情况详见土试验报告。根据室内试验成果统计红粘土样品试验成果统计见表2-1：2、基岩与岩体质量场地出露基岩为三叠系松子坎组（Tsz）薄至中厚层灰黄色、浅灰色泥质白云岩，伏于第四系土层之下或直接出露地表，构造运动的影响，岩体中隐节理极发育，多见方解石脉及铁染，偶见方解石脉上发育晶洞，层间有泥化夹层，结合很差。岩芯呈砂状、碎块状、块状，少量柱状。按风化程度的不同可分为：强风化岩和中风化岩。强风化岩体：易钻进，褐黄色、黄绿色，风化强烈，分布于基岩浅部，岩体呈碎裂状～土状结构，岩体极破碎，岩石基本质量等级V级，按规范（50330-2002）表A-1边坡岩体类型为Ⅳ类。中风化岩体：节理裂隙发育，见蜂窝状溶孔，晶洞，孔径0.5～10mm，岩芯呈多呈砂状、碎块状、块状，少量柱状，属较坚硬的岩体，较破碎；一般岩芯采取率为15～450%，RQD值0～20%，结合现场踏勘及地表地质调查，岩体呈碎块状～块状结构。据拟本次勘察所取中试验统计结果，其岩样饱和单轴抗压强度标准值为16.928Mpa，岩石坚硬程度为较软岩，总体属较破碎岩体。按规范（50021-2001）表3.2.2-3及GB50218-94表4.11岩体基本质量等级为Ⅳ级，按规范（50330-2002）表A-1边坡岩体总体较完整，岩体类型为Ⅲ类。岩体物理力学指标统计过程见表2-2：表2-1红粘土样品试验成果统计指标状态含水率W（%）重力密度r(KN/m3)饱和度Sr（%）孔隙比e液限WL（%）塑限WP（%）塑性指数IP（%）液性指数IL（%）含水比μ统计件数硬塑范围值34.6～43.317.2～18.294～1000.99～1.2352.2～66.827.6～35.522.6～37.60.05～0.310.60～0.7010平均值38.917.796.11.1161.532.029.50.220.63标准差3.090.342.130.086.682.806.490.090.03表2-2岩体物理力学指标2.5场地水文地质条件及不良地质现象1、地表水：拟建场地地表及场地附近无地表水体，地表水不发育。2、地下水：场区地下水类型主要为土层内的上层滞水和基岩裂隙水：（1）上层滞水：埋藏于上部土层孔隙和裂隙之中，由大气降水入渗补给，水量微弱，随季节性变化较大。（2）基岩裂隙水：根据地表调查及钻探成果，场地基岩为松子坎组碳酸盐岩地层，碳酸盐岩地层为区域含水岩组,富水性强，地下水埋藏于基岩的节理裂隙之中。钻探过程中钻孔漏水，钻孔均为干孔，说明水位埋藏较深，钻探深度范围水量较小。由于场地地势相对较高，水量受季节因素影响较大，补给来源为大气降水，场地属地下水补给区，钻探未揭露地下水。地表水和地下水对工程的影响极为有限。场区为地表、地下水的补给区，地表、地下水流向由北向南，场区水文地质条件相对较简单。3、不良地质现象岩溶：场地分布的基岩属可溶性的碳酸盐岩系，岩溶发育。基岩出露区地表岩溶形态变异系数0.080.020.020.070.100.080.220.400.05统计件数试验条件范围值（MPa）平均值（MPa）标准差(KPa)变异系数统计修正系数18自然状态抗压强度12.4～21.116.9289.7910.2900.918重度2.53～2.692.620.143主要为规模不等的溶丘等。根据钻探揭露：第四系土层覆盖区基岩面岩溶形态以规模不等的溶蚀沟、槽及石芽为主要特征，导致基岩起伏较大，基岩面起伏高差大于5m；岩体内表现为针孔状、豆状溶孔、不规则晶洞等大量的微岩溶现象和岩溶规模较大的溶蚀裂隙及溶洞，主要以基岩面浅部、陡倾发育为特征，局部地段岩溶发育深度极大。在施钻的钻孔中，未钻遇岩溶洞隙，属岩溶中等发育区；根据现场调查，场地内现状无滑坡、地裂缝，无土洞，场地内无不良地质现象存在，场区自然斜坡现状稳定。不良地质现象总体不发育。第三章边坡开挖方案及设计参数3.1边坡岩土力学指标1、场地勘察区范围内耕植土层分布厚度薄，工程意义不大，勘察区内可塑红粘土主要呈透镜状分布于硬塑红粘土之下，范围小，厚度不大，其力学指标根据规范结合现场实际情况取值如下:γ=17.5KN/m3C=26KPaφ=6°μ=0.20；勘察区广布硬塑红粘土，对边坡的稳定起一定的控制作用。据资料中本次勘察所取土样室内试验统计结果，结合《贵州建筑岩土工程技术规范》（DB22/46-2004）条文说明3.2.2-(5),折减系数C值取0.6，φ值取0.8，经折减后含建议硬塑红粘土的力学指标取值为：γ=17.73KN/m3C=29.6KPaφ=10°μ=0.30；2、拟开挖边坡以反向坡为主，岩层面和节理面均有方解石脉充填，节理面铁质侵染，结合程度差，均属硬性结构面，其力学指标根据规范结合现场实际情况和地区经验建议取值为：泥质白云岩层间硬性结构面C=60KPaφ=20°节理面：C=60KPaφ=20°（根据规范GB50330-2002按表4.5.1硬性结构面结合一般取值）；3、强、中风化泥质白云岩：结合现场实际情况和地区经验，泥质白云岩力学指标值如下：强风化泥质白云岩：γ=22.0KN/m3C=10Kpaφ=20°μ=0.35中风化泥质白云岩：γ=26.20KN/m3C=500Kpa（峰值强度）φ=35°（峰值强度）内摩擦角φk=28°（建议值）粘聚力Ck=150Kpa（建议值）μ=0.504、边坡岩土体力学指标见表3-1表3-1边坡岩土体的力学指标取值表岩土单元重度γ(KN/m3)内聚力C（KPa）内摩擦角φ（°）岩土体与锚固体粘结强度特征值frb（KPa）岩体等效内摩擦角φe（°）基底摩擦系数μ硬塑红粘土17.7329.610600.30强风化泥质白云岩22.010201200.35中风化泥质白云岩26.215028400600.50层间硬性结构面6020节理结构面60203.2边坡开挖方案由钻孔剖面图得知边坡由上覆耕织土层到下依次为跟着、耕植土层，硬塑红粘土层，强风化层，中风化层，直至基岩。具体情况边坡具有代表性的剖面图1-1所示边坡1-1剖面图及拟开挖方式由图可知该边坡并未大的断裂带，地下水不发育，对边坡的影响较小，岩层结构简单，且自强风化层以下均为岩质反向坡，因此，边坡整体地质情况较好边坡红粘土层开挖暴露后易失水开裂，遇水后粘聚力降低，边坡易失稳。岩质边坡倾向与边坡坡向相反，形成反向坡，岩层层面对边坡的稳定性不起控制性作用；因此该边坡主要的破坏模式为：（1）边坡可能产生沿土体内部的圆弧滑动破坏；（2）可能产生沿强风化内部的圆弧滑动破坏；（3）开挖后边坡面长时间暴露及风化、雨水和工程施工爆破等外界因素影响的作用下，岩体也可能形成风化剥落，产生落石掉块局部崩塌、落石、掉块等破坏。因此本工程结合经济性及安全性及其他方面综合考虑，采取由上至下，即由耕织土层至所需开挖到的基准面，配合