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边坡工程地质问题
2013-09-10
边坡工程地质问题。
边坡工程地质问题 8.1 概述 ( 1)边坡包括天然斜坡和人工开挖的边坡。 自然界中的山坡、谷壁、河岸等各种斜坡的形成, 是地质营力作用的结果。 人类工程活动也经常开挖出大量的人工边坡。如 路堑边坡,运河渠道、船闸、溢洪道边坡,房屋 基坑边坡和露天矿坑的边帮等。 1980年以 来重大崩 塌滑坡灾 害 8.1 概述 ( 2)边坡的形成,使岩土体内部原有应力状态 发生变化,出现应力重分布,其应力状态在各种 自然营力及工程影响下,随着边坡演变而不断变 化,使边坡岩土体发生不同形式的变形与破坏。 不稳定的天然斜坡和人工边坡,在岩土体重力、 水及振动力以及其它因素作用下,常常发生危害 性的变形与破坏,导致交通中断,江河堵塞,塘 库淤填,甚至酿成巨大灾害。 在工程修建中和建成后,必须保证工程地段的边 坡有足够的稳定性。 边坡的工程地质问题,就是边坡的稳定性问题。 8.2岩质边坡的工程地质问题 (1)岩质边坡变形的主要形式:卸荷回弹、斜 坡蠕变 (2)岩质边坡破坏的主要形式:滑坡、崩塌、 扩离 ( 3)岩质边坡变形破坏的力学模型:蠕滑-拉裂、 滑移-压致拉裂、弯曲-拉裂、塑流-拉裂、滑移- 弯曲 斜坡破坏基本类型 斜坡变形破坏机制图解 斜坡变形破坏机制图解 斜坡岩体结构类型与变形破坏方式 8.3土质边坡的工程地质问题 在工程实践中,土坡稳定分析主要用于: 一是验算人工土坡的稳定性,如:断面是 否安全、合理;边坡过陡可能发生塌滑, 过缓则使土方量增加等。 二是可验算天然土坡的稳定性。 8.3土质边坡的工程地质问题 1)影响土坡稳定的因素: ( 土坡的坡度和坡高,土的性质,γ、c、φ值的大小。 开挖、加载、水渗流、地震力等外界力作用的影响,可 破坏土体内原来的应力平衡。 自然条件及气候的变化使土变松,雨水渗入、施工震动 及地震等外界其他因素影响可使土的抗剪强度降低。 ( ① 2)土坡稳定分析 砂性土的土坡稳定分析: 一般假定砂性土坡的滑动面是平面。 通过计算滑动土楔体下滑动面上的抗滑力和作用于滑动 土楔体上的滑动力之比(滑动稳定安全因数K)来验算土 坡的稳定性。 8.3土质边坡的工程地质问题 ② 粘性土的土坡稳定分析: 均质粘性土土坡失稳破坏时常假定破坏面是圆弧面,土 坡滑动稳定安全因数久可以用滑动土体的稳定力矩(抗 滑力矩)与滑动力矩的比值表示。 然而最危险滑动圆弧面的位置不易确定。 费伦纽斯和泰勒在大量计算分析的基础上,对均质简单 土坡提出了确定最危险滑动面圆心的经验方法。 但一般情况下圆弧滑动面的位置并不十分明确,特别是 对土坡形状比较复杂、土坡上有荷载作用及有水渗流时 的复杂情况均不适用,因此在土坡稳定计算时,需根据 实际情况加以计算。 以上计算可借助前述费伦纽斯和泰勒确定最危险滑动圆 弧圆心位置的方法来帮助确定危险滑动圆弧面位置。 稳定性分析与 防治 边坡类型 边坡破坏类型 破坏原因 松动和剥落 由于水、温度、阳光等风化营力对表层土体产生复杂的物理化学作用而产生。 坡面 局部 破坏 边坡冲刷 雨水在坡面上形成径流,产生动力作用带走边坡上较松散的颗粒,形成条带状的冲沟。 由于边坡上有地下水出露,形成点状或带状湿地,产生的坡面表层滑塌现象。有时也可以由于水浸 湿、冲刷产生。 表层滑塌 崩塌 土质边坡 边坡 整体 破坏 (1)这些坡面 局部破坏现象, 是边坡更大规 模变形破坏的 前奏,应在详 细现场地质调 查的基础上, 进行深入分析。 滑坡 松动 边坡形成初始阶段,坡体表部由于卸荷回弹产生陡倾张开裂隙,切割岩体,导致岩体向临空方向松 开、移动。 卸荷 回弹 松弛张裂 表层蠕动 边坡岩体由于卸荷回弹而出现的张开裂隙现象。 ( 2)常用的分 析方法:工程 地质分析、力 学计算、数值 模拟、物理模 拟(3)常用的 防治方法:排 水、加固、支 护、拦挡 斜坡 蠕变 边坡岩体在重力作用下长期而缓慢的变形。多发生于软弱岩体或软弱互层岩体,常形成挠曲变形。 碎裂的岩质边坡及疏松的土质边坡常发生表层蠕动;软弱互层岩体多发生深层蠕动。 深层蠕动 剥落 边坡岩体在长期风化作用下,表层岩体破坏形成岩屑或小块岩石,并不断向坡下滚落,对后堆积在 坡脚,而边坡岩体基本上是稳定的。 岩质边坡 滑坡 崩塌、落石 斜坡 破坏 类型 由于斜坡岩土体中下伏平缓产状的软弱层塑性破坏或流动引起的破坏。软弱层上覆岩土体或作整体 扩离,或被解体为系列块体,向坡前临空方向“漂移”。有时,由于呈塑性流动状态的软岩,因为 块体重力压缩而被挤入被解体的块体之间,造成“东倒西歪”的现象。 扩离 边坡的变形类型 边坡的稳定性评价 ( 1)边坡的稳定性划分 一般分为稳定、基本稳定、欠稳定和不稳定,其特征如下表: 分 类 边坡稳定性分级 稳定系数 >1.2 稳 定 边坡的坡形坡率符合岩土体的强度条件,无倾向临空面 的不利结构面,无或少有地下水,整体或局部稳定系数 均符合要求。 边 坡 基本稳 边坡的坡形坡率符合岩土体的强度条件,无倾向临空面 1.1~1.2 定边坡 的不利结构面,少有地下水,整体和局部均稳定,但坡 面有冲沟、剥落、落石等。 欠稳定 边坡整体稳定,但局部坡陡于岩土稳定角,或受地下水 1.0~1.1 边 坡 影响岩土强度降低,或有不利结构面倾向临空面,有局 部坍、滑变形。 不稳定 边坡坡形坡率不符合岩土强度条件,或在古老滑体上开 边 坡 挖、堆载引起古老滑坡复活,或有发育的不利结构面倾 向临空面,岩体破碎,地下水发育,开挖后会产生整体 失稳。 <1.0 边坡稳定性的评价方法 人们早已熟悉用力学平衡计算法评价边坡的稳定性,它 可以得出稳定系数的定量数据,而且可算出需要加固工 程承受力的大小。 但是对于复杂的高边坡稳定性计算,由于计算的边界条 件(范围)和破坏面岩土参数难以准确判定、试验和选 取,使计算结果的可信度降低。 作者认为应以工程地质分析对比法为基础辅以力学计算 两者结合较为合理, 前者为后者提供变形类型、范围和边界条件, 后者则可得出稳定系数和作用力大小,为设计提供依据。 边坡稳定性的评价方法 ① 工程地质分析对比法从以下几方面分析对比: a、从自然极限稳定坡的坡形坡率坡高与人工边坡的平 均坡率和坡高对比中评价其稳定性; b、从自然山坡已发生的变形类型和规模推断人工边 坡可能发生的变形类型和规模; c、从坡体结构分析人工边坡可能发生的变形类型及产 生的部位(整体或局部); d、从作用因素及其变化幅度分析,主要是开挖引起 坡体松弛,地表水下渗,岩土(特别是软弱带)强度降 低分析可能发生的变形类型及规模; e、从已发生的变形分析其发生机制并反演出破坏时的 岩土强度参数。 边坡稳定性的评价方法 ② 力学计算法 力学计算法有多种,只有选择与调查确 定的破坏类型及模式相一致的计算方法才 能得出正确的结果。其破坏范围主要是松 弛范围,除顺层滑坡外,可用有限元计算 开挖后边坡的应力场和位移场来确定。 8.2岩质边坡的工程地质问题 ( 4)影响岩质边坡稳定的因素:岩石性质、岩 体结构、风化作用、地下水 5)斜坡变形破坏的触发因素:地震、特大暴 雨或异常洪水、人为因素 6)岩质边坡稳定性分析方法:工程地质分析、 力学计算、模型模拟实验 7)岩质边坡变形破坏的防治措施:排水、减 重反压、支挡、锚固、其它措施 ( ( ( 同江~三亚高速公路八尺门互通区古滑坡复活 重庆市万州~梁平高速公路K47+500砂泥岩顺层滑坡 兰州市白塔山碑林金城关边坡滑坡 秦岭某试验基地花岗岩高边坡变形 某试验基地滑坡后缘裂缝 京珠高速公路粤北段K108高边坡变形 徽杭高速公路K76滑坡 甘肃天巉公路黄土滑坡 青海某公路岩石高边坡 坍塌 滑坡 崩塌 错落 倾倒 抗滑桩(多用于坡脚软弱处) 锚索抗滑桩(多用于坡脚) 锚索框架 锚索地梁 锚索墩 锚杆框架 仰斜排水孔 抗滑桩与锚索地梁相结合 抗滑桩与锚索地梁相结合 天生桥一级水电站厂房边坡锚固 露天采场占地 边坡 边坡 边坡 边坡 预应力锚索施工 尾矿占地 深圳卷烟厂边坡 铜头水电站高边坡锚固 用土工格栅和原滑坡土修复边坡A原斜坡剖面;D滑坡后的剖面;E 破坏面;H开挖剖面;I加筋斜坡的剖面 治理滑坡的锚固技术-SSL永久地锚 珠海三灶码头处理软基滑坡工程 纵横成网的排水沟,纵沟为奔龙溪 全新嵌合结构 排水沟在发挥排水效益 链子崖危岩体防治工程监测工程分布图 京秦高速公路高边坡喷锚支护工程 加固后矿山边坡 挡土墙和排水沟 川江鸡扒子滑坡治理工程竣工全貌 承钢黑山铁矿2001年6月14日发生大面积滑坡 边坡锚固 崩塌防治工程 常州港池锚定板挡墙 被动柔性钢丝防护网1 被动柔性钢丝防护网1 CATT三维植被网应用于河堤护面系统
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