某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

2024-04-10

某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析(通用10篇)

篇1:某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

路堑边坡稳定性受多种内外因素的影响.运用因素敏感性分析方法,对边坡稳定性有较大影响的因素进行检查和分析,可以确定影响滑坡稳定性的最敏感和较敏感因素,从而更加有针对性地进行滑坡监测和防治工作.为此,本文以广东省某高速公路路堑边坡稳定影响因素敏感性分析为例,在边坡工程地质条件分析的`基础上,首先对影响边坡稳定的因素进行了定性分析,然后从定量的角度对其敏感性进行了分析.

作 者:林贤蓬 周燕聪 作者单位:广东省地质局,七一九地质大队,广东,肇庆,526020刊 名:中国水运(下半月)英文刊名:CHINA WATER TRANSPORT年,卷(期):9(9)分类号:P692.22关键词:路堑边坡 稳定性 影响因素 敏感性分析

篇2:某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

顺倾岩质高边坡稳定性影响因素的敏感度分析

存在同倾缓倾结构面的岩质边坡的稳定性主要与结构面倾角α、粘聚力c、内摩擦角φ、重度γ以及水平地震影响系数KH等因素有关,本文通过对某岩质高边坡的`稳定性分析,分析各因素对对边坡稳定性系数的影响程度,得出敏感度由大到小分别为:水平地震影响系数>结构面倾角>岩体重度>内摩擦角>粘聚力.这一研究结果为边坡设计提供了依据,具有一定的实用价值.

作 者: 作者单位: 刊 名:中国水运(下半月) 英文刊名:CHINA WATER TRANSPORT 年,卷(期):2009 9(10) 分类号:P642.1 关键词:同倾缓倾结构面   岩质边坡   平面滑动   敏感度分析  

篇3:某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

1 工程背景

1.1 工程简介

工程地点位于广西田阳县那坡镇, 由于矿石长皮带输送工程的兴建, 形成了4个由人工开挖切坡形成的路堑边坡, 边坡安全等级为二级。为了确保工程运营的安全, 亟需开展边坡的稳定性分析与评价。

1.2 工程地质条件

研究区皮带通廊所经位置海拔标高135 m~291 m, 相对高差约为156 m。拟建区内无河流, 有季节性溪流。研究区年平均气温18℃~22℃, 年无霜期为307 d~352 d, 降水量平均在1 100 mm~1 350 mm。雨季一般开始于5月中旬, 结束于9月中旬, 雨量占全年的75%以上, 降水比较集中。

根据现场调查、现场钻探揭露和已有资料, 工程区内分布的地层主要为第四系耕植土、第四系残坡积粘土层、下第三系泥岩和灰岩和二叠系下统灰岩。研究区的区域构造线方向主要为北东向, 根据国家标准GB 50011-2001建筑抗震设计规范 (2008年版) 研究区场地抗震设防烈度为6度, 设计基本地震加速度值为0.05g。

2 边坡岩土体工程特性

水泥生产线矿石皮带输送工程边坡主要有第四系耕植土、第四系残坡积粘土层、下第三系那读组泥岩、中风化泥岩和下第三系那读组中风化灰岩。根据试验成果和参数反演, 可综合确定各岩土层的设计参数[4]。

3 边坡稳定性评价与分析

3.1 边坡稳定性分析方法

1) 圆弧滑动法。综合结合GB 50021-2001岩土工程勘察规范 (2009年修订版) [5]和GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范[6], 土质高切坡和碎裂结构岩质高切坡采用圆弧滑动法进行计算。圆弧滑动法宜采用瑞典条分法, 其稳定性系数通用计算公式见参考文献[5][6]。2) 折线滑动法。综合结合GB 50021-2001岩土工程勘察规范 (2009年修订版) [5]和GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范[6], 对可能产生折线滑动型的边坡应采用推力传递系数法进行计算, 在应用此方法进行计算时, 视岩土体为刚体, 以平面二维问题来处理, 即沿滑面走向取单位宽度的滑体进行计算, 不考虑两侧滑体的摩擦力及其之间的挤压力。传递系数法的基本公式见文献[5][6]。

3.2 边坡稳定性分析与计算

因为本次勘察布设剖面数量较多, 故根据每一段边坡各选取代表性剖面进行边坡的稳定性计算, 具体为1号边坡选取剖面2—2', 2号边坡选取剖面9—9', 3号边坡选取剖面16—16', 4号边坡选取剖面24—24'进行分析, 分别构建了边坡地质模型。计算工况为天然工况和饱水工况。

根据现场勘探成果2—2'剖面可知, 该剖面可能发生滑动的破坏面有两种 (见图1) :其一是沿第四系残坡积物与强风化泥岩的接触面滑动, 即图1中所示hm1;其二是由于强风化泥岩属于软岩, 又较破碎、强度低, 可能会沿圆弧滑动面产生整体滑移, 从坡脚剪出, 即图1中所示hm2。

根据现场勘探成果图2中的9—9'剖面, 第四系残坡积物与泥岩接触面倾角非常平缓, 比较稳定。而由于强风化泥岩较破碎, 强度低, 边坡可能的破坏模式有两种:其一会沿强风化泥岩和中风化泥岩的接触面产生滑移, 即图2中所示滑面hm1;其二是可能会沿在坡脚剪出的圆弧滑动面产生整体滑移, 即图2中所示滑面hm2。

根据现场勘探成果3号边坡图3中的16—16'剖面可知, 第四系与泥岩的接触面倾角较缓, 比较稳定。而由于强风化泥岩属于软岩, 又较破碎、强度低, 可能会沿圆弧滑动面产生整体滑移, 从坡脚剪出, 即图3中所示滑面。

根据现场勘探成果可知, 4号边坡地层主要共分为三层, 依次为第四系耕植土层 (Qpd) 、第四系残积+坡积层 (Qel+dl) 和下第三系那读组强风化泥岩 (E2n) 。根据图4中的24—24'剖面可知, 第四系残坡积物与强风化泥岩的接触面倾角较缓, 稳定性较好。而由于强风化泥岩较破碎, 强度低, 所以边坡有可能会沿在坡脚剪出的圆弧滑动面产生整体滑移, 即图4中所示滑面。

3.3 边坡稳定性分析与计算

采用上述圆弧滑动法和折线滑动法计算公式, 代入各岩土体计算参数, 各计算工况条件下的边坡稳定性系数如表1所示。根据GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范规定, 若按照圆弧法进行稳定性计算, 二级边坡的安全系数取1.25, 若按照折线滑动法进行稳定性计算, 二级边坡的安全系数取1.30。对比稳定性系数和安全系数, 表明现状条件下边坡整体基本稳定, 但安全的储备不足;且在饱和工况下边坡稳定性系数小于1.0, 属于不稳定的状态, 具体各剖面的评价结果详见表1。根据稳定性计算成果, 有必要对此采取工程加固措施。

4 结语

1) 工程研究区位于广西田阳县那坡镇, 由于矿石长皮带输送工程的兴建, 形成了4个由人工开挖切坡形成的路堑边坡, 边坡安全等级为二级。为了确保工程运营的安全, 亟需开展边坡的稳定性分析与评价。

2) 在区域地质资料分析和现场调查的基础上, 构建了边坡地质模型, 并进行了条分, 采用规范推荐的圆弧滑动法和传递系数法分别对圆弧形滑面和折线形滑面进行了稳定性计算。

3) 对比稳定性系数和安全系数, 表明现状条件下边坡整体基本稳定, 但安全的储备不足;且在饱和工况下边坡稳定性系数小于1.0, 属于不稳定的状态, 有必要采取工程加固措施。

摘要:在对广西田阳县某水泥厂路堑边坡工程地质条件和现场调查的基础上, 采用圆弧滑动法和折线滑动法分析了路堑两侧边坡的稳定性, 并进行了稳定性评价, 评价结果可为防治方案提供依据。

关键词:边坡,稳定性评价,圆弧滑动法,折线滑动法

参考文献

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[2]羊建波, 赖健清.某公路路堑高边坡稳定性分析及其验算[J].中国科技信息, 2010 (2) :60.

[3]陈泽松, 夏元友, 李奇敏, 等.高陡路堑边坡开挖稳定性评价及应用[J].武汉理工大学学报, 2010 (5) :133-136, 140.

[4]颜克诚, 黄静, 王安彬.矿山边坡破坏模式与稳定性评价[J].土工基础, 2011, 25 (6) :14-16, 19.

[5]GB 50021-2001, 岩土工程勘察规范[S].

篇4:加筋土边坡稳定性的影响因素分析

【关键词】强度折减;似摩擦系数;轴向拉伸刚度;筋带间距

【Abstract】Existing specification does not affect the stability of reinforced soil comprehensive analysis of the factors, which Based on the strength reduction finite element analysis of reinforced soil slope stability influence factors more fully reflect geogrid reinforcement effect: like the greater the friction coefficient is relatively greater the safety factor; ribs with axial tensile stiffness size will have some impact on the high slope stability, the actual project must ensure that the grid has a certain axial tensile stiffness; in meet the engineering requirements of the stability and displacement control under the premise of the design can be optimized with reinforcement bars with spacing and length, so that the best design.

【Key words】Strength reduction;Like friction coefficient;Axial tensile stiffness;Reinforcement with spacing

1. 引言

鑒于现行规范方法中没有对加筋土体稳定性的影响因素,没有进行全面、充分的考虑,不能确保设计安全[1~6]。因而本文将对加筋土边坡稳定性影响因素,通过数值极限方法进行全面考虑,并进行敏感性分析,而且借助数值极限分析法还可对筋带的长度、间距、刚度等进行设计优化。

2. 工程简介

以某高速公路土工格栅加筋土边坡的实际工程作为算例,如图1(a)所示。高边坡高9.6米,筋带长6.4米,垂直间距为0.4米,共铺设21层筋带。土体重度 γ=19.5KN/m3,粘聚力c=5KPa ,内摩擦角φ=35° ,筋土界面摩擦系数等于0.44,筋带轴向拉伸刚度EA=1000KN/m 。采用有限元强度折减法进行该高边坡的稳定性分析,得到安全系数等于1.376,滑面位置如图1(b)所示。分析筋土间摩擦系数、内摩擦角、粘聚力、重度、筋带轴向拉伸刚度、筋带长度以及筋带间距对高边坡稳定性的影响。

3. 不同因素影响分析

3.1筋土间摩擦系数。

(1)在PLAXIS有限元计算软件中,参数Rinter 与似摩擦系数相关,可由似摩擦系数求得。当似摩擦系数 f=0.44时,Rinter =0.63 ;当 f=0.14时,Rinter =0.2 。下面通过变化参数 Rinter 来分析其对高边坡稳定性的影响。 Rinter 分别取0.2、0.3、0.4、0.5、0.58、0.66、0.8和1进行计算,计算结果见表1与图2。从计算结果可以看出,安全系数随参数 Rinter 变大也逐渐增大,这是因为筋土间的摩擦是拉筋抗拉强度发挥的前提,也就是说在进行加筋土边坡的设计时应选择能提供较高的似摩擦系数的筋材,从而保证筋土之间有足够的强度,加筋土边坡具有较高的稳定性。从表1看出, Rinter小于0.58以后,安全系数迅速降低,可以按此选用筋带材料。

(2)图3所示的破裂面位置都在加筋土体内部,同时似摩擦系数 f或参数Rinter 越大破裂面的位置越靠前,失稳的范围越小,对应的安全系数越高。

3.2粘聚力。

由表2和图4可以看出,同粘聚力对安全系数的影响一样,随着内摩擦角的逐步提高,安全系数也逐步增大。

3.3内摩擦角。由表3和图5可以看出,同粘聚力对安全系数的影响一样,随着内摩擦角的逐步提高,安全系数也逐步增大。

由表4和图6可知,安全系数随填土重度的增大逐渐减小。

3.5筋带轴向拉伸刚度。

(1)土工格栅加筋土边坡设计中选择合理的土工格栅至关重要,它直接影响到高边坡的稳定性和变形。在PLAXIS有限元计算软件中,土工格栅的材料性质主要是定义弹性拉伸轴向刚度 ,用 表示。

(2)表5中列出了轴向拉伸刚度与安全系数的关系,从表中的计算结果可以看出,当 时安全系数已经满足设计要求,再增大 ,安全系数并没有明显的增加,因而选用轴向拉伸刚很高的土工格栅并无必要。反之,当 低于 时,安全系数随轴向刚度的减小迅速降低,位移量也迅速增大,所以应该选择轴向拉伸刚度 满足要求的土工格栅,而现行的设计计算方法则无法考虑轴向拉伸刚度的影响。从下图所示不同轴向拉伸刚度对应的破裂面位置可以看出,随着轴向拉伸刚度 的减小,

破裂面的位置逐渐向高边坡内部移动,失稳区也随之扩大,安全系数逐渐降低,因此轴向拉伸刚度的大小与破裂面的位置和高边坡的稳定性都有关。当 时,加筋土边坡的破坏是因为筋带的强度不足而发生的破坏,此时计算得到的破裂面位置与最大拉力点连线的位置是一致的,并且在 破裂面以内。由此可见,轴向拉伸刚度选择十分必要,尽量选取最佳的刚度。当 时,加筋土边坡的破坏则是由于筋带的轴向拉伸刚度过小,因此筋带的变形过大,丧失了对土体的有效约束,大部分加筋土体进入塑性,导致破裂面后移并进入未加筋的土体。由上可见,数值极限方法也为筋带刚度的优化提供了有效方法。

(3)从表6、图8、图9可以看出,采用有限元强度折减法进行加筋土边坡的稳定性分析能反映不同筋带间距对破裂面位置和安全系数的影响。随着间距的增大,安全系数逐渐减小,但是设计时采用过小的筋带间距也没有必要,反而会造成工程浪费,延长施工时间,只要间距的大小能满足设计安全系数的要求就可以了;随着间距的增大,破裂面的位置逐渐上移。由此可以看出,通过分析不同筋带间距条件下高边坡的稳定性可以确定筋带铺设的合理间距,而传统的设计方法显然无法做到这一点。筋带间距的优化必须结合筋带长度的优化,两者综合可以给出最佳的筋带间距与长度。

4. 结论

通过上述的内容可以看出,基于有限元强度折减法进行加筋土边坡稳定性影响因素的分析,可以克服传统方法的不足,较为全面地反映土工格栅的加筋效果:

(1)通过分析筋土界面似摩擦系数对稳定性的影响可以看出,似摩擦系数越大安全系数也相对越大,计算还表明似摩擦系数不宜小于0.4;

(2)筋带轴向拉伸刚度的大小对高边坡的稳定性会产生一定的影响,实际工程中必须保证格栅具有一定的轴向拉伸刚度,才能满足工程稳定性和和位移控制的要求;

(3)通过分析不同筋带间距下高边坡的稳定性,在满足工程稳定性和位移控制要求的前提下,可以进行筋带间距和筋带长度的优化设计,做到最佳设计,传统的设计方法显然无法做到这一点。

参考文献

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[2]王旭,劉一通,刘伟. 超高加筋土挡墙有限元方法计算分析[J]. 四川建筑科学研究,2013,02:185~190.

[3]张同伟,赵莹莹,赵阳阳. 土工格栅加筋土三轴试验研究[J]. 河南理工大学学报(自然科学版),2013,01:103~108.

[4]朱登远,张帆. 加筋土的土拱作用[J]. 华东公路,2013,03:86~89.

[5]李金和,郝建斌,陈文玲. 纤维加筋土技术国内外研究进展[J]. 世界科技研究与发展,2015,03:319~325.

[6]林彤. 超高加筋土挡墙的离心模型试验及其在三峡库区移民工程中的应用研究[J]. 岩石力学与工程学报,2001,05:632.

篇5:台阶对路堑边坡稳定性的影响分析

一般情况下, 路堑边坡高, 将坡度放缓, 即可保证安全, 但是坡度放缓, 开挖的工程量就会加大, 而且会加剧坡面的冲刷, 引起坡面破坏。而设置台阶后, 可以在不放缓坡度的情况下提高路堑边坡稳定性, 又可以增加坡度, 更有利于排水和防止坡面冲刷。

1 边坡稳定分析方法

1.1 数值分析方法

边坡稳定性分析方法主要有极限平衡法和数值分析法两大类。随着计算机技术的不断提高, 数值分析的方法越来越被广泛应用于边坡稳定性分析, 与传统的极限平衡法相比, 有以下的优点:

(1) 能够对具有复杂的地貌、地质构造的边坡进行稳定性分析;

(2) 考虑了土体的非线性弹塑性本构关系, 以及变形对应力的影响;

(3) 能够模拟土坡的失稳过程及其滑移面形状;

(4) 不需引入假定条件, 可以得到不同状态下土体的真实受力状态, 全面了解应力、应变的状况, 有更严密的理论体系;

(5) 可以考虑不同的施工工序对土体稳定的安全性的影响, 天然边坡、开挖边坡、填筑边坡的安全系数往往是不同的, 一次开挖和分级开挖也是不一样的。

由于数值分析的方法有这些优点, 本文关于台阶对路堑边坡稳定性的影响更加适合应用这种方法。数值分析方法主要有有限元法、有限差分法等等, 这些方法各有优点, 本文应用强度折减的有限差分法进行边坡稳定性的研究。

1.2 强度折减法[2]

强度折减, 是将岩体或土体强度参数 (包括抗剪、抗拉强度) 逐渐降低, 直到其达到破坏状态为止, 其减少的倍数被定义为安全系数。

在强度折减法中, 边坡稳定的安全系数定义为:使边坡刚好达到临界破坏状态时, 对岩体、土体的抗剪强度进行折减的程度, 即安全系数为岩土体的实际抗剪强度与临界破坏时折减后剪切强度的比值。用公式表达如下:

cF=cFtrialϕF=tan-1 (tanϕFtrial) (1)

其中:cF为折减后的粘聚力, ϕF为折减后的内摩擦角, Ftrial为折减系数。通过对边坡稳定性进行数值分析, 不断地增加折减系数, 反复计算, 直至其达到临界破坏, 此时得到的折减系数即为安全系数Fs。

2 台阶对路堑边坡稳定性的影响

2.1 建立模型

为了进行比较, 设置两个模型, 分别为有台阶和无台阶的。为了能在不改变施工成本的情况下, 考虑台阶对路堑边坡稳定性的影响, 对于台阶的设置, 采用与不设台阶时同样的挖方量, 以某一工程为例, 台阶宽度为5m, 如图1所示, 坡面线为直线的是不设台阶的路堑边坡, 坡面线为折线的为设置台阶的路堑边坡。

考虑到对称性, 取1/2结构进行分析, 其中路基顶宽44m/2=22m。对于边界范围的选定, 将方案中的模型边界参考张鲁渝、郑颖人等人的建议[3], 左边界至坡脚的距离在1.5H (H为边坡高度) , 坡顶部到底部边界的距离等于2H的方式进行扩大。算例模型H=20m。

模型的网格划分如图2、图3, 计算按照平面应变问题处理, 边界条件为左右边界水平约束, 下部边界X、Y方向约束, 上部边界为自由边界。采用关联流动法则求解安全系数。

因为只考虑台阶对路堑边坡稳定性的影响, 两种路堑边坡的土体的强度设为相同, 具体路堑边坡材料属性见表1。

2.2 设置台阶对路堑边坡稳定性的影响通过模型的剪切应变率云图和速度矢量来表征

滑动面。如图4、图5为两种情况下路堑边坡的剪切应变率云图, 箭头代表速度矢量。

从图中可以明显看到剪切应变增量变化区域, 即潜在滑动面。从速度矢量上来看, 滑动面外侧区域各网格点的速度明显大于其他区域, 说明这一区域已经出现明显滑动, 发生了破坏。经过计算, 得出不设台阶时路堑边坡的安全系数为1.39, 设置台阶时路堑边坡的安全系数为1.55, 两个路堑边坡的挖方量相同, 设置台阶的路堑边坡的稳定性明显提高。

路堑边坡设置台阶能够提高稳定性在于台阶将坡体分为两个相对独立的坡段, 使高边坡的剪应力重新分布, 也会使坡脚处应力集中现象有所减缓, 能够有效的保护坡脚, 从而增强坡体的整体稳定性。从图4、图5的比较可以看出设置台阶后, 滑动面向坡体更深处发展, 远离了坡脚。

同时, 设置台阶还有利于坡面的排水, 防止坡面受到雨水的冲刷。这种坡型设计中, 单级坡较陡, 能够有效减少坡面降雨入渗, 雨水会以坡面径流的形式快速流入坡面台阶处, 减轻降雨对坡面的冲刷作用。坡面台阶后缘一般都设有排水设施, 将坡面的积水很快排出坡外, 保证了整个边坡坡面的稳定性。

3 台阶宽度对路堑边坡稳定性的影响

为了考虑台阶宽度对路堑边坡稳定性的影响, 建立3个不同台阶宽度的路堑边坡模型, 宽度分别为3m、5m、8m, 边坡高度20m, 如图6。

应用强度折减法计算出3个路堑的安全系数, 见表2, 台阶的宽度与安全系数的关系如图7。

从图中可以看出, 台阶宽度为5m时安全系数最高。

因为台阶可以将坡体分成两个相对独立的坡段, 而台阶越宽, 分开的两个坡段独立性越强, 路堑边坡的整体稳定性越高。但是当台阶的宽度过大时, 会使两个坡段过陡, 导致坡段个体的稳定性下降, 最终也使路堑边坡的整体稳定性下降。因此, 在台阶宽度的选择上, 应计算多种不同宽度的安全系数, 从中选取最合适的。

4 台阶位置对路堑边坡稳定性的影响

为了考虑台阶位置对路堑边坡稳定性的影响, 建立5个不同台阶位置的路堑边坡, 其坡顶到台阶的垂直距离分别为5m、7.5m、10m、12.5m、15m, 台阶宽度均为5m, 路堑边坡高度20m, 如图8。

应用强度折减法计算, 5个路堑的安全系数见表3, 台阶的位置与安全系数的关系如图9。

从图中可以看出, 在路堑边坡中部设置台阶的安全系数最大, 当台阶位置从坡体中部向坡顶或坡脚处移动时, 安全系数呈对称性下降, 坡顶到台阶垂直距离为7.5m和12.5的安全系数接近, 坡顶到台阶垂直距离为5m和15m的安全系数接近。当台阶位置远离坡体中部时, 安全系数逐渐趋于不设台阶的安全系数1.39。

这是因为在坡体中部设置台阶时, 将坡体分成两个相对独立且较低矮的坡段, 两个坡段既相对独立又有一定的联系, 上下段的应力分布特征类似, 剪应力在坡体表面附近形成向坡里移动的曲线, 使其剪应力发生偏转, 难以形成圆弧状的剪应力轨迹[4]。而不在坡体中部设置台阶时, 将坡体分成了一高一矮的两个相对独立坡段, 较高的坡段稳定性较低, 因此整体稳定性不高。在台阶距离坡顶5m和15m的两个边坡, 都把20m高的路堑边坡分成5m和15m两个坡段, 而两个边坡的安全系数也是十分接近的。

5 结语

本文阐述了强度折减法路基边坡稳定性分析方法的基本原理, 分析了台阶影响路堑边坡稳定性的原理, 计算了台阶不同宽度和不同位置的情况下路堑边坡的安全系数, 并从中得到了对路堑边坡最合适的台阶宽度和位置, 为带台阶边坡的设计提供了参考。

摘要:阐述了强度折减边坡稳定性分析方法的基本原理, 应用强度折减法进行路堑边坡的稳定性验算, 分析了设置台阶对路堑边坡稳定性的影响, 并对台阶的宽度及位置对路堑边坡稳定性的影响做出分析, 确定了稳定性最高的台阶宽度及位置, 为带台阶路堑边坡设计提供了参考。

关键词:台阶,强度折减法,路堑边坡,边坡稳定性

参考文献

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篇6:某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

【关键词】岩质边坡;稳定性;失稳破坏;加固措施

1.前言

岩质边坡失稳是当今非常常见的一种斜坡变形现象,无论是人工开挖的的边坡还是自然斜坡,失稳现象都十分普遍,很容易形成区域性灾害。并且边坡失稳具有反复性和长期潜在的危害性,修复极其困难。因此,岩质边坡的稳定问题已经成为工程领域中迫切需要解决的难题之一。随着我国工程建设的飞速发展,岩质边坡的研究显得日益重要。边坡稳定性分析常常是确保工程安全和降低建设费用的重要环节,也是决定工程成败的关键技术。因此,需要对影响岩质边坡稳定性的各种因素进行分析整理,确定这些因素对岩质边坡稳定性有哪些影响。而对于稳定性情况较差的边坡,我们要结合实际情况和已有工程经验制定出合理可行的加固措施,确保工程安全稳定地运行。

2.岩质边坡稳定性影响因素分析

边坡发生破坏失稳是一个复杂、动态的耗散过程。通常将导致边坡失稳的因素归结为两类,一是由于外界各种因素的影响,降低了边坡岩土体的抗剪强度,另一类是由于外界力的作用,破坏了原来岩土体的应力平衡。影响边坡稳定性的因素有很多,往往是多种因素共同作用的结果,主要有以下几个方面。

2.1地形地貌与地质构造

边坡岩体的破坏与地形地貌有着直接的关系。在地形陡峻的山区,自然地质作用强烈,对边坡稳定性不利;而在开阔的、地形相对平缓的河谷盆地,自然地质作用缓慢,对边坡稳定性影响也就相对简单。总体上来说,山区河流凹岩地段以及山间缓坡地段,容易汇集地下水和地面水,易受水流淘蚀和冲刷,容易导致边坡的失稳。岩质边坡稳定性同时也受地质构造的影响。在区域构造比较复杂以及几种构造体系复合交接部位的向斜河谷地区,边坡稳定性较差。另外,当构造线方向与河谷的走向相垂直时,岸坡比较稳定,而当构造线方向与河谷走向相一致时,处于向斜河谷的顺向坡就成了滑坡发育的敏感部位。

2.2岩体结构

岩体结构包括两个因素,结构面和结构体。结构面是指岩石物质不连续面及分异面,具有一定方向、形态和规模的各种地质界面。结构体是由不同产状的各种结构面组合起来,将岩体切割单元块体而形成的。影响边坡稳定的岩体结构因素主要包括:结构面的走向、倾向和倾角,结构面的数量和组数,结构面的表面性质和结构面的连续性等等。

2.3水的作用

水是影响边坡失稳的一个重要因素。对于岩质边坡,地表水对其影响较小。因为岩质边坡的强度较高,不容易受到侵蚀。但若在降雨强度较大的地区,如果岩石风化较严重,则会使岩石的风化层受到影響。在地表水的流动下,剥离了的岩屑会被水冲走,这就使新鲜基岩露出地表,继续接受风化。这种长期往复的恶性循环会使岩体变薄,风化裂隙加深,强度降低。当边坡岩体有易矿物成分时,如含有钙质页岩、泥灰岩、黏土质页岩、凝灰质页岩或断层角砾岩等,浸水容易软化、泥化或崩解,造成边坡变形破坏。

2.4人为因素

开挖、堆载、填筑等人为因素同样会影响边坡的稳定性。边坡开挖对边坡稳定性的影响因素主要为坡高与坡比,坡高越大,坡比越大,边坡的稳定性越差,边坡破坏的概率也就越大。开挖的边坡面可以是凹形、凸形或者是直线形。如果用力学知识进行分析,凹形坡面是最稳定的形态。超过设计深度的开挖对边坡破坏程度也很大,可能导致上部坡面岩体发生滑动和崩塌。另外,把一些弃土堆置在滑坡体上部,会增加坡体荷载;人为对山坡地表、天然植被及其覆盖层造成破坏,会滑体风化速度加快,对坡体稳定性不利。

3.岩质边坡加固处理措施

边坡的安全系数达不到规定的要求,会直接影响到工程建设的质量,甚至诱发严重的事故,危害人民生命财产的安全。因此需要采取相应的加固措施来提高边坡的安全度。

3.1减载措施

减载措施有两种,一种是削头减载,另一种是削坡减载。削头减载是以降低边坡总高度为目的,一般是将边坡上部一定范围内岩体或覆盖层削掉;而削坡减载是削掉一部分不稳定岩体,使边坡坡度放缓,减轻滑坡体下滑段的滑体超重部分,使其稳定性提高。两种减载措施都可以减小可能引发边坡滑动破坏的下滑力。实际工程中,削头措施应用广泛,较少受到制约;而削坡减载若处理部位不当,有产生此生滑坡的可能,所以需要验算滑坡减载后,滑面从残存滑体薄弱部分剪出可能性。

3.2排水措施

排水措施可分为地表排水措施和坡内排水措施。地表排水按其采用措施的分布位置有滑体外和滑体内两种情况。在滑体外,主要是设置截水沟,以拦截、引离为原则,使地表水不流入滑坡范围;在滑体内,通常是充分利用自然沟谷,修建渗沟或明沟等引水工程,使降落在滑坡体上的雨水能迅速排走,防止其渗入滑坡体,减少水对坡面的冲刷。坡内排水措施应根据边坡所处的位置、工程地质和水文地质条件等来确定布置设计方案,可选用排水孔、排水井、大口径管井、水平排水管等。这种排水措施可以使大气降雨等尽快排出坡体,降低坡内的地下水位,减小作用在边坡滑体上的水荷载,避免对边坡稳定性产生不利影响。坡内排水措施的排水效果取决于输水能力和方位、不连续面的规模、渗透性能等。

3.3锚固措施

锚固是把受拉杆件埋入地层中,将结构体与地层连锁在一起,依靠受拉杆件与地层间的相互作用,将结构体受到的荷载传递到地层,有效地承受拉力和剪力,改善结构的应力状态,使其更加安全稳定。锚固措施按是否预先施加应力分为预应力锚固和非预应力锚固两种,预应力锚固是主动加固,非预应力锚固是被动加固。目前,预应力锚索加固正逐渐被广泛使用,并逐渐发展成为一种趋势,尤其对于较高的边坡或者坡体可能的潜在破裂面位置较深时,预应力锚索会有较好的加固效果。预应力锚索加固对地形、地质条件适应力强,施工速度快,施工条件容易满足,作用力可以均匀分布于需要加固的边坡上,受力可靠,并且无需放炮开挖,对坡体不产生破坏和扰动。

3.4支挡以及工程防护措施

支挡是边坡加固的基本措施,是一种较为可靠的处治手段,它是从外部解决边坡滑体的稳定问题,以达到稳定边坡的目的。支挡主要形式是挡土墙和抗滑桩。挡土墙是目前整治中小型边坡比较常用的措施之一。它的主要作用是稳定滑坡,防止边坡表面坍塌造成的危害。挡土墙类型的选择与布置应根据边坡的位置、类型、规模以及基础地质条件等因素,来综合分析进行考虑。抗滑桩与一般的桩基类似,主要由桩身将上部承受的坡体推力,并把其传给桩下部的土体或者岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,而使边坡保持稳定,主要承担水平荷载。除以上四大措施外,岩质边坡加固的措施还有现场检测、控制爆破等。虽然这些措施在边坡设计中通常作为辅助性措施出现,但有时在实际工程中也是必不可少的。

4.结语

综上所述,随着边坡理论的发展,边坡稳定性因素的研究已经取得了很大进步。影响岩质边坡稳定性的因素有很多种,但无论那一种影响因素都不是独立存在的,各个因素共同影响着边坡的稳定性。因此在实际工程分析过程中,一定要考虑每个影响因素的局限性,并且抓住主要影响因素,并辅以对次要影响因素的研究进行综合分析,力求得到一个更加可靠、合理、客观的结果。

参考文献

篇7:某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

关键词:路堑边坡,支护方案,变形特征,稳定性

0 引言

边坡开挖后, 稳定过程一般要经过开挖稳定性与长期稳定性两个过程, 在目前的设计施工中, 人们往往只注重对长期稳定性的保证, 而对开挖过程稳定性的关注则较少。规范中要求:“边坡开挖需做到开挖一级, 支护一级”。但是在实际工程中, 由于对工期、施工难度等方面的考虑, 一般多是采用开挖完成后再一次性支护的施工方法, 这导致部分原本处于稳定状态的边坡, 在开挖后反而失去稳定性。因此, 开展对公路路堑边坡静动态开挖过程中稳定性的研究具有十分重要的意义。

拟建汝郴高速公路岩质边坡 (K62+530) 位于汝城县岭秀乡古桥村西北方向, 笔者通过建立三维模型, 对该边坡的开挖过程进行数值模拟, 并对边开挖边支护、一次开挖整体支护两种工况下的变形稳定性进行分析。

1 模型的建立

计算范围:水平Y方向为道路纵线方向, X方向由边坡表面向坡面内部, Z方向为坡脚指向坡顶方向。数值模型X方向长度为280米, Z方向高度为160米, 铅直方向沿着边坡底部向下延伸30米。

模型网格:为了更加精确的对边坡开挖感兴趣区进行模拟, 考虑到网格尺寸将会对计算结果产生一定的影响, 本研究对边坡开挖去网格进行了一定的细化处理, 所有网格采用六面体网格, 整个模型网格节点数为6636, 单元数为4677。边坡开挖前后的模型网格图见图1、图2。

2 材料参数、边界条件及计算方案

本文所采用的FLAC3D网格模型是在anasys中生成的, 利用其转换程序转换到flac3d中。在FLAC3D中对模型进行计算前, 需要对模型的中的材料参数进行赋值, 其次是对边界条件进行限制。本文针对边坡开挖稳定性的模拟采用的本构模型为摩尔库伦线形本构模型, 模型中需要用的参数主要为体积模量K与剪切模量G, 体积模量K与剪切模量G都与岩土材料的杨氏模量E、泊松比μ具一定的关系, 且相互间的关系可以用下式来表示:

本文在确定E和泊松比μ后, 通过编制FLAC3D中的内置fish语言实现这一转换过程。

边坡各材料计算参数如表1。

边界条件:模型在Z轴方向的底面x、y、z三个方向固定;模型在Y轴方向的两个侧面 (Y=0, Y=4) 在水平Y向固定;模型在X轴方向的两个侧面 (y=0, y=168) 在水平X向固定;其余均为临空的自由边界。

为了与前文计算分析方案一致, 本章以分析边坡自重、开挖卸荷、支护措施施加对边坡稳定性的影响。因此为了便于分析开挖卸荷过程中应力边坡应力变形特征, 探讨边坡失稳机理, 设计了如下分析方案:

方案1:分析边坡在自重应力条件下分步开挖所引起的边坡应力、变形特征, 以及安全系数的变化。同时, 一次性将3.6.3节所确定的锚固措施施加于边坡上, 对锚固效果进行评价。

方案2:分析边坡在边开挖、边支护条件下的应力、变形特征, 以及边坡安全系数的变化规律, 结合方案1所得结论, 探讨该边坡支护措施的最合理支护方案。

3 先开挖后支护条件下的边坡稳定性分析

图3、图4分别为边坡各监测点随开挖的进行X方向及Z方向位移的变化。由图3可知, 边坡X方向位移从监测点1~5的变化趋势来看是逐渐增大的, 边坡开挖完成后的X方向位移最大值位于中部的监测点3位置, 达到了10mm, 那是由于该位置在边坡开挖后处于内部强风化变质砂岩与边坡表面粘土的接触位置, 开挖引起改位置扰动较为明显。最小值位于监测点1所在位置, 该监测点处于边坡坡脚处。各开挖步测点位移值在开挖前期位移方向指向坡内, 随着开挖的进行, 变形逐渐增大, 变形方向指向坡外。监测点1在边坡开挖过程中X方向位移无明显变化, 表明边坡开挖引起潜在滑移面位于监测点1以上, 开挖卸荷对监测点1无明显影响。由图4可知, 边坡各监测点在分步开挖过程中体现的变化规律不太一致, 监测点1、2位移量为正, 而监测点3-5位移量为负。表明监测点1-2的变形为开挖卸荷引起的回弹变形, 而监测点3-5的变形为岩体收到剪切后发生剪切破坏引起的变形, 变现为负值。其中监测点1在开挖完成后的回弹变形量大于监测点2, 那是由于边坡监测点1卸荷量最大, 相应的回弹值也最大。监测点3-5是由于开挖引起边坡上部岩体应力平衡受到破坏导致具有向下滑移的趋势, 其中监测点3在Z方向位移值最大, 与前文所述的监测点3的X值最大相适应, 相互验证了其计算的准确性。

4 边坡开挖动态支护稳定性分析

动态支护研究采用滞后一级支护的模式, 即边坡由上往下开挖, 当开挖第二级时对第一级进行支护, 开挖第三级时对第二级进行支护。图5与图6为边坡采用动态支护方法后的塑性区分布。限于篇幅未将每一动态支护步所涉及的塑性区分布图一一列出。由图可知, 采用动态支护措施后边坡开挖三级时在边坡上部几乎不见剪切、张拉塑性区分布, 为边坡的继续向下开挖提供了安全的施工环境与良好的地质条件。边坡开挖完成后的塑性区分布也只局限于坡脚的小面积分布, 表明采用动态支护形式对边坡的治理是有益的。

5 结论

随着开挖的进行, 边坡水平位移与铅直位移都逐渐增大, 其中边坡中部的位移明显大于其余各个位置的位移大小, 在进行边坡加固时需要重点考虑。铅直位移在边坡中部为剪切变形引起的, 而在边坡坡脚位置是由于开挖卸荷回弹引起的。从边坡静动态开挖支护分析结果来看, 边开挖、边支护的施工形式更加有利于工程安全及边坡稳定性的保持。

参考文献

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[5]孙广忠.岩体结构力学[M].北京:科学出版社, 1988.

[6]冯君.顺层岩质边坡开挖稳定性及其支护措施研究[D].成都:西南交通大学, 2005.

篇8:某边坡稳定性评价分析

摘 要:该边坡主要由志留系龙马溪组泥质砂岩和粉砂质泥岩与第四系洪坡积碎石土等构成,高边坡为I2型,文章某高边坡的工程地质条件进行了分析,并结合稳定性计算方对其提出了防治措施。

关键词:边坡;稳定性;评价分析

中图分类号:TU-023文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)22-0137-01

该边坡主要由志留系龙马溪组泥质砂岩和粉砂质泥岩与第四系洪坡积碎石土等构成,高边坡为I2型,坡长100m,坡面积2500m2。按照相关《技术要求》,该边坡安全等级为三级。地貌上属构造侵蚀、剥蚀中、低山区,切坡顶处高程约190~210m左右,自然斜坡坡角一般30°左右。

1工程地质概况

边坡区地层主要有志留系龙马溪组(S1l)和第四系(Q)。

①志留系(S)。志留系地层分布于北东部和东部,呈南北向延伸,在本区出露的为罗惹坪组(S1lr)。下部为灰绿色、黄绿色细粒长石石英砂岩、粘土质粉砂岩、粉砂质粘土岩(或页岩),含生物碎屑泥灰岩;上部为灰绿色、黄绿色粘土质粉砂岩夹粉砂质粘土岩(或页岩)。②第四系(Q)。工作区出露的第四纪地层有残坡积层(Qel+dl),崩坡积层(Qcol+dl)、洪积层(Qdl+pl)、滑坡堆积层(Qdel)和人工堆积层(Qml)等类型,其中残坡积层分布最广,其岩性为碎石夹(及)土;崩坡积层为块石夹少量土;滑坡堆积层为碎块石夹(及)土和滑动岩体。除此以外,其他成因的第四系厚度较薄,一般厚度数十厘米至数米。高边坡区地下水主要有第四系孔隙水及基岩裂隙水。其中孔隙水主要赋存于第四系堆积物中,埋深浅,无承压,受大气降水补给,无统一地下水位,季节变化明显。基岩裂隙水主要赋存在砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩风化带和基岩裂隙中,地下水位埋深相对较大。根据地下水水质分析资料,地下水对混凝土不具有腐蚀性。

2地质特征及主要地质问题

高边坡区目前尚未发现整体的大面积变形破坏现象,由于修建移民公路切坡,使原有的斜坡应力平衡状态破坏,导致边坡顶部产生卸荷裂隙,加剧岩体风化破碎,在降雨及其它外荷载作用下,将导致边坡岩体表面剥落、掉块。Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段边坡由于卸荷裂隙发育、岩体破碎,不排除边坡表层岩体卸荷、风化、剥落与掉块的可能。第Ⅳ段边坡也存在浅表层碎石土的滑动。

3边坡稳定性计算

高边坡区分布的主要岩性为志留系罗惹坪组粉砂质泥岩、页岩、粉砂岩等,第四系以残坡积物为主,局部分布人工堆积物、崩坡堆积物。各岩层的物理力学指标根据室内试验和经验值来确定,滑动面物理力学指标根据反分析来确定。边坡主要为折线破坏,防护安全等级为三级,圆弧滑动法按安全系数为1.20进行设计,折线滑动法按安全系数1.25进行设计。考虑高切坡区域可能遇到的各类情况,特别是最危险的情况,由于区内基本地震烈度为6度,可不考虑地震的影响,故综合确定以下计算工况:自重+暴雨作用。由计算结果可得出以下结论:边坡附近软质岩体风化厚度较大,为防止边坡表面岩体风化、剥落与掉块,建议对其表层处理。

4治理措施

高边坡治理应针对斜坡变形破坏的特点进行。在治理过程中应采用分层次治理的原则。高边坡防治的目标是采用防治工程辅以安全监测,确保高边坡在结构设计基准期50年内不发生整体失稳。①削坡整形和清坡;按设计进行削坡与坡面整形,清除切坡表面不稳定岩块和浮土,保证坡面顺直。②护脚墙工程:坡脚按设计设置2m高护脚墙。挡土墙采用浆砌块石,块径不小于30cm,强度不小于30MPa,浆砌砂浆为M7.5,墙顶采用M10水泥砂抹面,墙面勾缝,沿墙长每15m设置一宽20mm的伸缩缝,缝间沥青填充。挡土墙上设排水孔,沿墙高1.0m,墙长3m设一个排水孔,排水孔坡降4%。挡墙深入基岩1.0m,挡土墙前墙脚处设置截水沟。③锚喷网支护设计:为防止坡面混凝土的变形破坏,横向每间隔15m设置纵向伸缩缝,缝宽2cm,以沥青或木条填充。④地表排水系统:根据现场地形情况,截水沟断面尺寸为:下底宽为0.6m,高为0.6m,两侧坡度分别为1∶0.75,地表截水沟的砌筑砂浆为M7.5,抹面砂浆为M10。纵向排水沟与公路排水系统相接。

5 结 语

文章对该高边坡的稳定性进行了分析,并结合具体工程情况提出防治措施,对类似工程具有一定借鉴意义。

参考文献:

[1]刘佑荣,唐辉明.岩体力学[M].北京:中国地质大学出版社, 1998.

篇9:某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

关键词:边坡稳定性分析,抗剪强度折减系数法,FLAC,参数敏感性

0 引言

边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。由于实际岩体中含有大量不同构造、产状和特性的不连续结构面,这些给岩质边坡的稳定性分析带来了巨大困难。本文利用基于有限差分法的FLAC数值分析实现边坡稳定系数求解,系统地研究岩质边坡的稳定性问题,通过计算确定稳定性系数Ks与岩体力学参数的关系,找出敏感性最强的因素,可以为边坡防治设计提供合理的方案。

1 FLAC及抗剪强度折减法基本原理

1.1 FLAC简述

快速拉格朗日分析(Fast Lagrangian Analysis of Continue,简称FLAC),则是一种新型的数值分析方法。在求解过程中,FLAC又采用了离散单元的动态松弛法,不需求解大型联立方程组(刚度矩阵)减少了计算时间,不但能处理一般的大变形问题,而且能模拟岩体沿某一弱面产生滑动的变形。FLAC还能针对不同材料特性,使用相应的本构方程来比较真实的反映实际材料的动态行为。

1.2 抗剪强度折减系数法原理

抗剪强度折减系数(SSRF)定义为:在外荷载保持不变的情况下,边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。这里定义的抗剪强度折减系数,与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。

所谓抗剪强度折减就是将土体的抗剪强度指标C和Φ,用一个折减系数Fs,如式(1)和式(2)所示的形式进行折减,然后用折减后的虚拟抗剪强度指标CF和ΦF,取代原来的抗剪强度指标C和Φ,如式(3)所示。

其中,CF是折减后土体虚拟的粘聚力;ΦF是折减后土体虚拟的内摩擦角;τfF是折减后的抗剪强度。

2 岩质边坡稳定性分析模型的建立

本文以稳定性分析为重点,采用岩体的等效参数:弹性模量E=1 900 MPa、泊松比v=0.20、峰值粘聚力c=0.12 MPa、峰值内摩擦角φ=29.2°、残余粘聚力c'=0.05 MPa、残余内摩擦角φ'=29.2°、重度d=24 k N/m3、抗拉强度σt=1.43 MPa,未考虑断层的影响。根据地质情况,研究边坡开挖在1∶0.5下的稳定性。计算模型沿y方向长120 m,包括开挖后坡底以下;沿x方向长180 m,包括坡脚以外,开挖后模型见图1。

3 参数敏感性分析

采用不同的粘聚力和内摩擦角,对开挖后未支护的边坡进行参数敏感性分析。通过计算确定稳定性系数Ks与有关参数(C,φ)的关系,找出敏感性最强的因素,可以为边坡加固防治设计提供合理的方案。

表1为假设岩体粘聚力值不变情况下,随着内摩擦角值变化,开挖后边坡的安全系数变化;图2为内摩擦角与安全系数的关系曲线,可以看出,边坡的整体稳定性受岩土体的内摩擦角影响显著,随着内摩擦角中值的增大,边坡稳定性系数呈非线性关系逐渐增加,其稳定性增强。

表2为假设岩体内摩擦角值不变情况下,随着粘聚力值变化,开挖后边坡的安全系数变化;图3为粘聚力与安全系数的关系曲线,可以看出,随着粘聚力C的增大,边坡稳定性系数K值增加甚微,近于水平。在粘聚力C值增加近一倍,从1.0 MPa变化到1.8 MPa,安全系数仅增加了0.28,图3表明,边坡稳定性受粘聚力的影响很小。

另外,也可通过计算敏感系数来确定最敏感因素,具体计算方法如下:

影响边坡稳定的诸因素中某一因素产生变化时所对应边坡稳定性系数K的变化幅度与基准条件下K的比值η1,该因素的变化量与总变幅的比值η2,敏感系数S为η1与η2的比值的百分率,即:

比较敏感系数的大小,分析得知:内摩擦角的影响要比粘聚力的大。

内摩擦角和粘聚力为岩(土)体的两个重要参数,内摩擦角,是土的抗剪强度指标,是工程设计的重要参数。内摩擦角在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角,在这个角度内,块体是稳定的;大于这个角度,块体就会产生滑动。利用这个原理,可以分析边坡的稳定性。

4 结语

在岩质边坡稳定性分析中,FLAC基于强度折减法的基本原理,采用安全系数来评价边坡稳定性状态。将FLAC计算分析得到的安全系数Ks与岩体力学参数建立正交关系,找出敏感性最强的因素,可以为边坡防治设计提供合理的方案。

参考文献

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篇10:某路堑边坡稳定影响因素敏感性分析

关键词:稳定性;勘察评价;路堑高边坡;设计方法

我国经济不断发展,实力增强,同时国家为发展经济落后地区,保护耕地资源,将高速公路的建设逐渐向边缘地区延伸。但是在设计施工的过程中,因为地质条件、地形等因素,高速公路在修建期间一定会出现深路堑的现象。深路堑防护支挡工程费用在高速公路工程造价中占有一定的份额。因施工设计人员对路堑工程地质认识不够充分、设计不合理、施工方法不具有规范性等等,均会导致在山区高等级公路路堑边坡在施工阶段出现坍塌、变形等现象,对以上问题处理,不仅消耗时间,同时也增加了工程造价,对社会也有一定的负面作用。本文结合高速公路路堑高边坡的设计实例,分析其稳定性。

1.路堑高边坡地质勘查

地质勘查是边坡工程设计中重要的工作内容,其目的是查明边坡工程地质条件,并确定边坡类型及破坏模式,为其稳定性提供必要的参数。具体包括地质构造、地层结构特征、地貌特征、地震、地下水、边坡岩土体物理力学参数、边坡邻近的建筑物情况等。边坡勘察工作过程中应该在不同阶段进行不同工作,初期勘察需收集地质资料,并进行工程勘探、测绘和实验工作;分析其变形机制的同时评价边坡稳定性。后期将勘察初期的不稳定和稳定性较差的边坡、邻近地段进行工程地质勘测、测绘、分析和测试,提出边坡参数后对其稳定性进行评价。

2.路堑高边坡稳定性评价

在进行评价前需结合地形地貌条件,按工点对高边坡稳定性进行计算分析,之后便进行稳定性评价。因边坡岩土地质情况较为复杂,且分析理论有一定局限性,为了充分保证分析出的结果具有可靠性,可结合地质力学法、工程地质类比法、极限平衡法等手段对稳定性进行全面细致的评价。

2.1地质力学法

地质力学法是运用地质力学原理,对构造形迹进行调查,找出岩土构造应力场和次序,对主要结构面、后期改造过程及配套要素进行推测。尤其是其与临空面形成过程和作用过程间关系,推断各大岩体及其斜坡变形延边过程及其发展趋势,对当下路堑边坡的稳定性进行判断分析。

2.2工程地质类比法

工程地质类比法包含工程类比及地质参数类比。对比不稳定坡体和稳定山坡工程地质条件差别、既有工程经验及相邻边坡稳定状况,对比相应地质参数,并结合工程经验,通过对工程措施、工程地质条件、设计路堑边坡坡形等方面进行宏观的判断和分析。

2.3极限平衡法

极限平衡法是在以上两种方法的基础上,对变形类型、范围及模式使用极限平衡原理量化分析,将边坡稳定系数进行计算,极限平衡法可根据不一样的边坡类型选择相对的计算方法,保证稳定性计算结果客观性。

3.高坡设计方法

根据以上结果对路堑高边坡稳定性进行评价,分段确定高边坡稳定程度,对稳定性差的高边坡按照“一图一坡”原则对其进行加固,对比防护方案选择出最佳的防护方案。于此同时还需在工点进行试行,设计内容包括防护工程、加固工程、坡形坡率、排水工程、动态设计及监测工程6个部分。

3.1防护工程

防护的作用目的包括两方面,分别为防止雨水冲刷和控制边坡表层风化速率。残坡积层和全风化岩土层边坡防护选择植物进行防护,应根据边坡的填土高度、坡率等方面选择植树、植草、各类型骨痂、格梁和框格、三维网植草等。普通风化边坡和坡率陡的边坡,使用普通植草不易成活,应选择喷混植物、TBS等防护。

3.2加固工程

对于不利结构面或者软弱结构面,稳定性差或高度大的边坡应采取加固措施,阻止边坡失稳及变形。具体可根据施工工程实施的可能性及技术经济对比,选择锚索框架、锚索抗滑桩、抗滑桩等进行必要全面的加固。

3.3坡形坡率

坡形坡率的计算在高边坡治理中非常重要,其决定边坡工程费用及稳定性,边坡的高度及坡率可根据工程地质类比、生态环境保护、力学计算、绿化的难易程度、形成视觉等方面考虑、对地形较缓的山坡使用放坡减载设计,对地形较陡的山坡使用强支挡、弱削方原则,方式,防止“剥山皮”式刷坡。

3.4排水工程

水是影响边坡稳定的因素之一。边坡中水的渗入增加土体重量,加大下滑力,同时也降低滑动面土地抗剪强度,高边坡出现滑塌多数原因为雨水冲刷,所以防水排水成为边坡加固重要的措施。在路堑高边坡稳定性研究中发现,排水设计是其重要的组成部分。

3.5动态设计

路堑高边坡设计中的动态设计有非常重要的作用,其是路堑高边坡设计中最基本的原则。根据施工开挖中的地质特征及变形监测数据,对原设计进行校对,并对设计方案进行不断完善,保证工程安全及合理的设计。

3.6监测工程

对高危边坡施工期间建立监测系统可达到动态设计、信息化施工的目的。监测到的信息用于指导施工,监测结果用于动态设计依据。监测项目还包括坡地面调查、地表位移监测、边坡坡面调查、人工巡视监测、深层位移。实时对检测数据进行分析整理,并报送给设计单位和业主。对于不良地质边坡就高危边坡进行重点设计评估,竣工后监测系统还需运行1年-2年时间,防止灾害性时间突然发生。

4.工程实例

位于浙江的某高速公路第三合同段,该路线位于中丘地貌区,位于山坡中下部分,山顶高约为191米,路线走向为265°,山坡坡度为15°-30°。水文地质条件:场区地下水由风化岩裂隙水组成,地下水的水量不大,对混凝土有微腐蚀性。

从图1中可知,岩层层面L1和右侧边坡顺向,但相交角度大(夹角为38°),对边坡稳定性影响小;L1和L2结构面交线顺向,且倾角小于坡角,对边坡稳定不利。L2和L3结构面交线顺向,倾角小于自然坡角,利于稳定。L1和L4结构面交线顺倾,倾角比坡角大,利于稳定,L2和L4、L3和L4结构面交线和坡向相反,对边坡稳定性影响较小。

本区设计思路包括以下两方面,本区山体自然边坡陡峻,使用放缓边坡工程提高坡体提高坡体开挖后自身整体的稳定型,边坡开挖的土石方量及边坡高度均有所提高,增大用地和天然植物破坏。且本区坡体的岩土体主要为厚度较大的风化岩层,使用“固脚强腰”的措施对坡体进行加固。

5.小结

因地质勘察及分析能力均具有一定的局限性,同时工程造价也有一定的影响,路堑高边坡设计中往往会存在盲目性和经验性,所以应该进行精细化设计。相关研究学者认为高边坡在进行设计的时候需要对边坡地质勘察有充分的认识,使用物探、钻探、调绘等多种手段进行验证,以最小的代价获得最可靠的信息,于此同时使用多种稳定性方案进行综合评价,提高高边坡防护、监测及排水方案进行工点设计。在施工的过程中对动态设计需要提高重视,并根据提示所得的监测数据及地质条件进行综合性的分析和判断,对于有问题的设计进行及时修改,保证工程的经济性和安全性。

参考文献

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