水土保持工程设计

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1、弃煤渣场挡墙的设计分（水土保持工程学）课程 设计姓名:杨广勇学号:20163031200451.自然情况项目所处地区江西省丰城市，亚热带湿润气候，位于北纬27度42分-28度26分，东经115度25分-116度26分，居江西省中部，赣江中下游地区，鄱阳湖盆地 南端、季风气候区，温暖湿润，雨量充沛，四季分明，日照充足，无霜期长。气候温 和，四季分明，雨量充沛，光照充足，霜期较短，生长期长。全年平均气温为15.3- 17.7摄氏度，日最高气温大于或等于35摄氏度的日数年平均为27.9天，日最低气 温少于或等于0度的日数年平均为23.4天。全年日照时数1935.7小时，年平均降 水量1552.1毫米

2、,4-6月降水量约占全年降水量的50%，年平均 降水日数为154 天，年平均空气相对湿度81%，无霜期274天。全市林业用地面积为156.7万亩，占总面积的36.6%。其中，有林地73.8万 亩，灌木林地57.7万亩，蔬林地5.3万亩，未成林造林地9.8万亩，宜林地10.1 万亩。活立木总蓄积131.8万立方米，活立竹1203万株。果木林3.4万亩，药用 经济林1.2万亩，花卉亩木2万亩。果木林主要有柑桔、桃、梨、板粟；药材林主 要有黄栀子厚朴杜仲。现有油茶面积53.6万亩，（江西省列第五位，宜春市列 第二位）。其中低产油茶（纯天然）47.6万亩，亩产茶油2.5公斤，总产1190 吨；高产油茶

3、6万亩，大多未进入投产期，23年内可批量投产，预计平均亩产 25公斤，总产1500吨。全市年总产到时可达2600吨以上。丰城市已将油茶作为 农业支柱产业来抓，每年将新增高产油茶1万亩。林果业发展潜力非常大：一是扩大面积空间大，规模化生产条件好，可重点 发展高产油茶、南方早熟梨、黄栀子等。二是木竹加工水平低，深加工前景广阔。 三是花卉苗木生产条件好，劳动力充足，市场广，开发潜力大。丰城煤矿资源丰富，共发现各类矿产26种，查明资源储量的矿种21种，矿产 地161处（其中大型矿床1处，中型矿床3处，小型矿床141处，矿点13 处）。可划分为能源金属、非金属三大类。其中能源矿产有煤、煤层气油页岩、 地

4、热温泉；金属矿产有金、银、钨、铁、铜、铅、锌等；非金属矿产有麦饭石、石 灰岩、耐火粘土、陶瓷土、红柱石、水泥配料用粘土、花岗石材（饰面石材和工艺石材）、普通建筑石料（灰岩、砂岩）、砖瓦用粘土、萤石、矿泉水、玻璃用脉石英、 冶金用石英岩、硫铁矿等。其中煤矿39处、钨矿1处、金矿4处、花岗岩矿2 处、铁矿2处、水泥灰岩矿5处、耐火粘土矿3处、陶瓷土 3处、煤层气1处、 油页岩矿1处、麦饭石矿1处、玻璃用脉石英1处、铁铝粘土 1处、水泥配料用 粘土 1处、冶金用石英岩1处、普通建筑石料32处、砖瓦用粘土 54处、硫铁矿 1处、萤石矿点1处、铅锌矿点1处、红柱石矿点1处、地热温泉1处、矿泉水 1处。但

5、也因为开采活动造成严重的环境污染。煤矿煤渣场治理严峻。2-社会 经济以率先建成小康社会为目标，以“科学发展、跨越提升”为主题，以丰昌同 城化发展为主线，以“高新技术产业园区、循环经济产业园区、总部经济基地、商贸 物流城、中国生态硒谷、中国养生硒谷、中国生态花谷、龙津洲新区”八大园区（基 地）为发展平台，促进现代制造业、现代服务业、现代农业协调发展，开创“担当领 头羊、领先中西部、百强再进位”新局面。2015年，GDP完成391.45亿元，增长 8.9%；财政总收入62.3亿元，公共预算收入45.83亿元，均列全省 县市第二位； 县域经济基本竞争力列全国百强第78位，实现连续六年进位，再次彰显了

6、丰城实力 和丰城速度。荣获“中国长寿之乡”、全国首批农业综合标准化示范县、全国科技进 步考核先进县（市）、全国粮食生产先进单位、中国物流实验基地等国家级荣誉称 号。“天玉”、“恒天源” 2件商标被认定为中国驰名商标。地表盛产粮、棉、油等农作物28类300余种，养殖猪、牛、鸡、鸭等畜禽类 近百种，鱼、蛙、蚌、虾等水产类百余种，林业有杉、樟、竹等乔木160余种，全 市粮食、肉类总产在全国县（市）中居前50位，水产品、蔬菜、水禽、油料、棉 花总产在全省县市居前列。先后被国家列为全国商品粮和商品鱼基地。地下蕴藏 煤、钨、铁、金、铀、硫磺、石灰、耐火泥等30多种，其中，储煤量达7亿吨， 有“江南煤田”之

7、誉，为全国重点产煤县市。另外，丰城境内现已探明地下天然气储 量达12-14亿立方米，有待于开发利用。3. 拟建工程情况废弃的煤渣应尽量减少毁坏植被、侵占农田，尽量利用沟谷、缓坡地等有利地 形，并不得阻塞原有排水系统，应对弃土堆及时整平复垦或绿化及进行综合利用，以提高土地的使用价值。从水土保持角度分析，主体工程对弃渣场选址原则有利于 保护当地植被、农田和水资源，但考虑尚欠周全，根据开发建设项目水土保持技术 规范相关规定，弃渣场的选址应符合下列规定：不得影响周边公共设施、工业 企业、居民点等的安全；不得在河道、湖泊管理范围内设置弃渣场；禁止在对重要基 础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影

8、响的区域布设弃渣场；不宜布 设在流量较大的沟道，否则应进行防洪论证；在山丘区宜选择荒沟、凹地、支毛 沟。弃渣场设置在山坡沟谷内，堆渣前先做好渣体下游拦挡及上游截排水等措施，以防止弃渣流失，堆渣后摊平压实，摊平后表面与周边地面平齐或略低，及时对渣体表面进行平整、表土返还后进行恢复植被。施工中堆渣要严格控制在场地边线 范围内进行，防止渣土外溢。渣体边坡采用1:2的自然稳定坡度。各渣场堆渣时尽 量先堆弃废渣及石方，再堆弃土方，便于堆渣完成后土地平整。本弃渣场属于山坡沟谷内弃渣，渣场类型相似，工程措施相同，后期利用方式主要为植被恢复。4. 挡渣墙的设计该矿区是一个小型的废弃矿区，煤渣量不大。为了保护表

9、土资源，弃煤渣场堆渣前先对场地内的耕植土进行剥离并集中堆放，剥离的表土全部堆放在渣场上游 区域，后期摊平用于渣场土地整治表土返还。根据当地表土的厚度，拟对渣场表土 剥离平均厚度20cm左右，共剥离表土 0.32万m3。堆渣结束时，根据地块的大小和平整程度进行合理规划，沿等高线方向标示地 埂线，并分块将各单元的平地和边坡初步整平；待沉降初步稳定后，再对沉陷穴进 行补填，进一步对土地进行细致的整平，以待进行表土返还。本项目弃渣场原立地类型包括旱地及有林地(荒地面积2.19hm2，公路用地 面积 0.03hm2)，弃渣场弃渣完毕后进行乔灌草植被绿化。根据该公路弃渣成分、特性及 沿线降雨条件、植被的生

10、长特点，渣场土地整治场地平整面积 0.17hm 2，表土返 还数量为0.03万m3，种植土来源于弃渣场区施工前剥离的表土及路基工程区剥离的 表土，土源充足，能满足表土返还数量要求。挡渣墙的设计以开发建设项目水土保持技术规范(GB504332008)为标准，根据拦渣数量渣体岩性地形地质条件、建筑材料等因素选择确定墙 型。经过现场调查情况，结合附近其他项目防护经验，采用浆砌块石重力式挡渣墙。考虑本项目挡墙主要设计在弃渣边坡坡脚起护脚作用，地面平缓，拟采用 墙背垂直式，墙面坡率采用1： 0.3,墙顶宽0.6m，顶部采用水泥砂浆抹面。浆 砌块石挡渣墙沿横坡方向每隔10m设一道宽2cm的纵向沉降缝，并用

11、沥青或麻 絮堵塞。同时，为使墙后堆渣体内不充水，以减轻对挡墙的压力，通常在墙身 内布设直径100mm的PVC排水管，排水管水平距离2m，墙背侧用土工布包裹， 墙前侧伸出墙面20cm，并保持倾向墙面23%的比降。5. 挡渣墙的断面尺寸根据弃渣场布设情况，拟设计墙身高（含基础深）3m的挡墙，长约149m 挡墙断面尺寸图见图1,主要尺寸见表1。图1挡墙断面尺寸图墙高(m)型式墙背坡度墙面 坡度底面坡率墙顶宽(m)基础宽(m)前趾高 (m)前趾宽(m)适用范围3重力式垂直1 :0.30.15：10.62.000.60.5最大堆高V 12m表1挡墙断面详细表6.挡渣墙稳定性分析根据开发建设项目水土保持技

12、术规范，挡渣墙须对抗滑 抗倾覆地基 承载力进行稳定性分析。1)抗滑稳定性分析抗滑稳定安全系数匕按下式进行计算：Ks=(W+Pay)f/Pax式中：Ks最小抗滑稳定安全系数，Ks N1.；3W挡渣墙自重，KN ；Pay主动土压力的垂直分力，Pay = PaSin ( 6 +,K)N ;f基底摩擦系数，参考开发建设项目水土保持技术规范第7 章表1取值，取0.6。Pax主动土压力的水平分力，Pax = PaCOS(6 +,K)N ;Pa主动土压力，KN ; 6 墙摩擦角；E 墙背倾斜角 度。计算过程如下：=arctanN1 = arctan 0.3 =16.7 o1=35 o/2=17.5 o2=3

13、5 o +16.7 o+17.5 o =69.2 ocos tan tan sind2.0h1tg tgtg26.6tg16.7c os 2 6.6 3 5 tan26.6 tan16.7s in 2 6. 66 9.2=0.383=2.4982h012 081 H3.03.0i H 2KaK1 i 21 3.02 0.383 1.08 = 39.09 KPa22P Pacos( ) 39.09 cos(16.7 17.5) = 32.33X KPaP Pa sin( ) 39.09 sin(16.7 17.5) = 21.97 y KPa22H h0 (H 2hh0h12 3 2 H2K13

14、.0.6875 3.0 2 2.4?8 2 0.6875 2.4982 = 0.92-2 3.02 1.08mZY B Z X tan 2.0 0.92 tan16.7 =W PYf 55 21.977n6Ks y= 1.43 Kc = 1.3PX32.33所以抗滑稳定性满足要求。2)抗倾覆稳定性分析挡渣墙在满足、1.3的同时，还须满足抗倾覆稳定性要求。即对墙趾O点 取力矩，采用下列公式计算：K。=(Wa+PayZy) / (PaxZx)式中：K0最小抗倾覆安全系数；Wa墙体自重W对O点的力矩，KN - m；PayZy主动土压力的垂直分力对O点的力矩，KN - m；PaxZX主动土压力的水平分

15、力对O点的力矩，KN - m 计算过程如下：KoMY 阮 PaY ZY=3.25 N K 0 = 1.5aX X所以抗倾覆稳定性满足要求。3 ）地基承载力验算基底应力应小于地基承载力，地基允许承载力通过试验或参考有关设计手册确定。地基应力采用下列偏心受压公式计算:omin=XV/B(1-6e/B)Q = EV/B式中：Qmin、 Qmax水平截面上的正应力，Qmin、 回e墙底作用力的偏心距，m ；B墙底宽度，m；基底应力应小于基底容许承载力，软质墙基最大应力Qmax与最小应力Qmin 之比，对于松软地基应小于1.52,对于中等坚硬、紧密的地基则应小于23eBZN计算过程如下:GZgPyZyP

16、xZxG PY=0.61 W1.5 1.5.EV/B min(1-=119.03 KPamaxG Py6e/B)yBq=15001.5 B2 1.5 3.0 =0.75A 6B 66e 55 21.97B 3.06 0.61 =65.103.0KPa所以基底合力及合力偏心距满足2ca 百Krrin 边坡稳定安仝系数f边坡土体内摩擦系数，f=tan中；m一边坡系数；c边坡土体粘聚力；r土体容重;H一边坡竖向高度。根据以上公式，结合场地地质条件及经验参数，对弃渣场满堆情况下进行挡渣墙及边坡稳定性分析计算，验算结果见表2。表2挡渣墙稳定计算成果挡渣墙 高(m)填土重 度(KN/m3)填料内 摩擦角 (o)基底摩擦系数基底容许承载力(kpa)基底最 小应 力Qmin(kpa )基底最 大应力 。max (k pa )抗滑 稳定系 数(Kc) c抗倾覆 稳定系 数(膈)渣体边 坡稳定 安全系 数321350.320065.10119.031.433.251.75规范要求：抗滑稳定系数、N 1.3,抗倾覆稳定系数KN1., 5基底应力W基 底容许承载力。经过计算，浆砌块石挡渣墙的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和基底应力均满足 设计要求，渣体边坡稳定。