水土保持工程設計

1、棄煤渣場擋墻的設計分（水土保持工程學）課程 設計姓名:楊廣勇學號:20163031200451.自然情況1.項目所處地區(qū)江西省豐城市，亞熱帶濕潤氣候，位于北緯27度42分-28度26分，東經(jīng)115度25分-116度26分，居江西省中部，贛江中下游地區(qū)，鄱陽湖盆地 南端、季風氣候區(qū)，溫暖濕潤，雨量充沛，四季分明，日照充足，無霜期長。氣候溫 和，四季分明，雨量充沛，光照充足，霜期較短，生長期長。全年平均氣溫為15.3- 17.7攝氏度，日最高氣溫大于或等于35攝氏度的日數(shù)年平均為27.9天，日最低氣 溫少于或等于0度的日數(shù)年平均為23.4天。全年日照時數(shù)1935.7小時，年平均降 水量1552.1

2、毫米,4-6月降水量約占全年降水量的50%，年平均 降水日數(shù)為154 天，年平均空氣相對濕度81%，無霜期274天。全市林業(yè)用地面積為156.7萬畝，占總面積的36.6%。其中，有林地73.8萬 畝，灌木林地57.7萬畝，蔬林地5.3萬畝，未成林造林地9.8萬畝，宜林地10.1 萬畝。活立木總蓄積131.8萬立方米，活立竹1203萬株。果木林3.4萬畝，藥用 經(jīng)濟林1.2萬畝，花卉畝木2萬畝。果木林主要有柑桔、桃、梨、板粟；藥材林主 要有黃梔子厚樸杜仲?，F(xiàn)有油茶面積53.6萬畝，（江西省列第五位，宜春市列 第二位）。其中低產(chǎn)油茶（純天然）47.6萬畝，畝產(chǎn)茶油2.5公斤，總產(chǎn)1190 噸；高產(chǎn)

3、油茶6萬畝，大多未進入投產(chǎn)期，23年內(nèi)可批量投產(chǎn)，預計平均畝產(chǎn) 25公斤，總產(chǎn)1500噸。全市年總產(chǎn)到時可達2600噸以上。豐城市已將油茶作為 農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)來抓，每年將新增高產(chǎn)油茶1萬畝。林果業(yè)發(fā)展?jié)摿Ψ浅４螅阂皇菙U大面積空間大，規(guī)?；a(chǎn)條件好，可重點 發(fā)展高產(chǎn)油茶、南方早熟梨、黃梔子等。二是木竹加工水平低，深加工前景廣闊。 三是花卉苗木生產(chǎn)條件好，勞動力充足，市場廣，開發(fā)潛力大。豐城煤礦資源豐富，共發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)26種，查明資源儲量的礦種21種，礦產(chǎn) 地161處（其中大型礦床1處，中型礦床3處，小型礦床141處，礦點13 處）。可劃分為能源金屬、非金屬三大類。其中能源礦產(chǎn)有煤、煤層氣油頁巖、

4、 地熱溫泉；金屬礦產(chǎn)有金、銀、鎢、鐵、銅、鉛、鋅等；非金屬礦產(chǎn)有麥飯石、石 灰?guī)r、耐火粘土、陶瓷土、紅柱石、水泥配料用粘土、花崗石材（飾面石材和工藝石材）、普通建筑石料（灰?guī)r、砂巖）、磚瓦用粘土、螢石、礦泉水、玻璃用脈石英、 冶金用石英巖、硫鐵礦等。其中煤礦39處、鎢礦1處、金礦4處、花崗巖礦2 處、鐵礦2處、水泥灰?guī)r礦5處、耐火粘土礦3處、陶瓷土 3處、煤層氣1處、 油頁巖礦1處、麥飯石礦1處、玻璃用脈石英1處、鐵鋁粘土 1處、水泥配料用 粘土 1處、冶金用石英巖1處、普通建筑石料32處、磚瓦用粘土 54處、硫鐵礦 1處、螢石礦點1處、鉛鋅礦點1處、紅柱石礦點1處、地熱溫泉1處、礦泉水 1處

5、。但也因為開采活動造成嚴重的環(huán)境污染。煤礦煤渣場治理嚴峻。2-社會 經(jīng)濟以率先建成小康社會為目標，以“科學發(fā)展、跨越提升”為主題，以豐昌同 城化發(fā)展為主線，以“高新技術產(chǎn)業(yè)園區(qū)、循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園區(qū)、總部經(jīng)濟基地、商貿(mào) 物流城、中國生態(tài)硒谷、中國養(yǎng)生硒谷、中國生態(tài)花谷、龍津洲新區(qū)”八大園區(qū)（基 地）為發(fā)展平臺，促進現(xiàn)代制造業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)協(xié)調發(fā)展，開創(chuàng)“擔當領 頭羊、領先中西部、百強再進位”新局面。2015年，GDP完成391.45億元，增長 8.9%；財政總收入62.3億元，公共預算收入45.83億元，均列全省 縣市第二位； 縣域經(jīng)濟基本競爭力列全國百強第78位，實現(xiàn)連續(xù)六年進位，再次彰

6、顯了豐城實力 和豐城速度。榮獲“中國長壽之鄉(xiāng)”、全國首批農(nóng)業(yè)綜合標準化示范縣、全國科技進 步考核先進縣（市）、全國糧食生產(chǎn)先進單位、中國物流實驗基地等國家級榮譽稱 號?！疤煊瘛?、“恒天源” 2件商標被認定為中國馳名商標。地表盛產(chǎn)糧、棉、油等農(nóng)作物28類300余種，養(yǎng)殖豬、牛、雞、鴨等畜禽類 近百種，魚、蛙、蚌、蝦等水產(chǎn)類百余種，林業(yè)有杉、樟、竹等喬木160余種，全 市糧食、肉類總產(chǎn)在全國縣（市）中居前50位，水產(chǎn)品、蔬菜、水禽、油料、棉 花總產(chǎn)在全省縣市居前列。先后被國家列為全國商品糧和商品魚基地。地下蘊藏 煤、鎢、鐵、金、鈾、硫磺、石灰、耐火泥等30多種，其中，儲煤量達7億噸， 有“江南煤田

7、”之譽，為全國重點產(chǎn)煤縣市。另外，豐城境內(nèi)現(xiàn)已探明地下天然氣儲 量達12-14億立方米，有待于開發(fā)利用。擬建工程情況廢棄的煤渣應盡量減少毀壞植被、侵占農(nóng)田，盡量利用溝谷、緩坡地等有利地 形，并不得阻塞原有排水系統(tǒng)，應對棄土堆及時整平復墾或綠化及進行綜合利用，以提高土地的使用價值。從水土保持角度分析，主體工程對棄渣場選址原則有利于 保護當?shù)刂脖?、農(nóng)田和水資源，但考慮尚欠周全，根據(jù)開發(fā)建設項目水土保持技術 規(guī)范相關規(guī)定，棄渣場的選址應符合下列規(guī)定：不得影響周邊公共設施、工業(yè) 企業(yè)、居民點等的安全；不得在河道、湖泊管理范圍內(nèi)設置棄渣場；禁止在對重要基 礎設施、人民群眾生命財產(chǎn)安全及行洪安全有重大影響

8、的區(qū)域布設棄渣場；不宜布 設在流量較大的溝道，否則應進行防洪論證；在山丘區(qū)宜選擇荒溝、凹地、支毛 溝。棄渣場設置在山坡溝谷內(nèi)，堆渣前先做好渣體下游攔擋及上游截排水等措施，以防止棄渣流失，堆渣后攤平壓實，攤平后表面與周邊地面平齊或略低，及時對渣體表面進行平整、表土返還后進行恢復植被。施工中堆渣要嚴格控制在場地邊線 范圍內(nèi)進行，防止渣土外溢。渣體邊坡采用1:2的自然穩(wěn)定坡度。各渣場堆渣時盡 量先堆棄廢渣及石方，再堆棄土方，便于堆渣完成后土地平整。本棄渣場屬于山坡溝谷內(nèi)棄渣，渣場類型相似，工程措施相同，后期利用方式主要為植被恢復。擋渣墻的設計該礦區(qū)是一個小型的廢棄礦區(qū)，煤渣量不大。為了保護表土資源，

9、棄煤渣場堆渣前先對場地內(nèi)的耕植土進行剝離并集中堆放，剝離的表土全部堆放在渣場上游 區(qū)域，后期攤平用于渣場土地整治表土返還。根據(jù)當?shù)乇硗恋暮穸龋瑪M對渣場表土 剝離平均厚度20cm左右，共剝離表土 0.32萬m3。堆渣結束時，根據(jù)地塊的大小和平整程度進行合理規(guī)劃，沿等高線方向標示地 埂線，并分塊將各單元的平地和邊坡初步整平；待沉降初步穩(wěn)定后，再對沉陷穴進 行補填，進一步對土地進行細致的整平，以待進行表土返還。本項目棄渣場原立地類型包括旱地及有林地(荒地面積2.19hm2，公路用地 面積 0.03hm2)，棄渣場棄渣完畢后進行喬灌草植被綠化。根據(jù)該公路棄渣成分、特性及 沿線降雨條件、植被的生長特點，

10、渣場土地整治場地平整面積 0.17hm 2，表土返 還數(shù)量為0.03萬m3，種植土來源于棄渣場區(qū)施工前剝離的表土及路基工程區(qū)剝離的 表土，土源充足，能滿足表土返還數(shù)量要求。擋渣墻的設計以開發(fā)建設項目水土保持技術規(guī)范(GB504332008)為標準，根據(jù)攔渣數(shù)量渣體巖性地形地質條件、建筑材料等因素選擇確定墻 型。經(jīng)過現(xiàn)場調查情況，結合附近其他項目防護經(jīng)驗，采用漿砌塊石重力式擋渣墻。考慮本項目擋墻主要設計在棄渣邊坡坡腳起護腳作用，地面平緩，擬采用 墻背垂直式，墻面坡率采用1： 0.3,墻頂寬0.6m，頂部采用水泥砂漿抹面。漿 砌塊石擋渣墻沿橫坡方向每隔10m設一道寬2cm的縱向沉降縫，并用瀝青或麻

11、 絮堵塞。同時，為使墻后堆渣體內(nèi)不充水，以減輕對擋墻的壓力，通常在墻身 內(nèi)布設直徑100mm的PVC排水管，排水管水平距離2m，墻背側用土工布包裹， 墻前側伸出墻面20cm，并保持傾向墻面23%的比降。擋渣墻的斷面尺寸根據(jù)棄渣場布設情況，擬設計墻身高（含基礎深）3m的擋墻，長約149m 擋墻斷面尺寸圖見圖1,主要尺寸見表1。圖1擋墻斷面尺寸圖墻高(m)型式墻高(m)型式墻背坡度墻面 坡度底面坡率墻頂寬(m)基礎寬(m)前趾高 (m)前趾寬(m)適用范圍3重力式垂直1 :0.30.15：10.62.000.60.5最大堆高V 12m表1擋墻斷面詳細表6.擋渣墻穩(wěn)定性分析根據(jù)開發(fā)建設項目水土保持技

12、術規(guī)范，擋渣墻須對抗滑 抗傾覆地基 承載力進行穩(wěn)定性分析。1)抗滑穩(wěn)定性分析抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)匕按下式進行計算：Ks=(W+Pay)f/Pax式中：Ks最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，Ks N1.；3W擋渣墻自重，KN ；Pay主動土壓力的垂直分力，Pay = PaSin ( 6 +,K)N ;f基底摩擦系數(shù)，參考開發(fā)建設項目水土保持技術規(guī)范第7 章表1取值，取0.6。Pax主動土壓力的水平分力，Pax = PaCOS(6 +,K)N ;Pa主動土壓力，KN ; 6 墻摩擦角；E 墻背傾斜角 度。計算過程如下：=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所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。2)抗傾覆穩(wěn)定性分析擋渣墻在滿足、1.3的同時，還須滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。即對墻趾O點 取力矩，采用下列公式計算：K。=(Wa+PayZy) / (PaxZx)式中：K0最小抗傾覆安全系數(shù)；Wa墻體自重W對O點的力矩，KN - m；PayZy主動土壓力的垂直分力對O點的力矩，KN - m；PaxZX主動土壓力的水平分

15、力對O點的力矩，KN - m 計算過程如下：KoMY KoMY 阮 PaY ZY=3.25 N K 0 = 1.5aX X所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。3 ）地基承載力驗算基底應力應小于地基承載力，地基允許承載力通過試驗或參考有關設計手冊確定。地基應力采用下列偏心受壓公式計算:omin=XV/B(1-6e/B)Q = EV/B式中：Qmin、 Qmax水平截面上的正應力，Qmin、 回e墻底作用力的偏心距，m ；B墻底寬度，m；基底應力應小于基底容許承載力，軟質墻基最大應力Qmax與最小應力Qmin 之比，對于松軟地基應小于1.52,對于中等堅硬、緊密的地基則應小于23eBeBZNGZgPyZyP

16、xZxG PY=0.61 W1.5 1.5.EV/B min(1-=119.03 KPa=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滿足2ca 百Krrin 邊坡穩(wěn)定安仝系數(shù)f邊坡土體內(nèi)摩擦系數(shù)，f=tan中；m一邊坡系數(shù)；c邊坡土體粘聚力；r土體容重;H一邊坡豎向高度。根據(jù)以上公式，結合場地地質條件及經(jīng)驗參數(shù)，對棄渣場滿堆情況下進行擋根據(jù)以上公式，結合場地地質條件及經(jīng)驗參數(shù)，對棄渣場滿堆情況下進行擋渣墻及邊坡穩(wěn)定性分析計算，驗算結果見表2。表2擋渣墻穩(wěn)定計算