岩土高边坡稳定性分析与检测
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岩土工程中的边坡稳定性分析岩土工程中的边坡稳定性分析是指通过对边坡的土体力学性质进行研究和分析,以评估边坡的稳定性和确定采取的措施。
边坡稳定性是岩土工程中的重要问题,它直接关系到工程的安全性和持久性。
一、边坡稳定性分析的背景在岩土工程中,很多项目都涉及到边坡的设计和建设。
边坡的稳定性分析是在土壤和岩石等岩土材料力学原理的基础上进行的。
在进行边坡稳定性分析之前,需要从以下几个方面考虑:1.边坡的地质特征:包括岩石和土壤的类型、分布、物理性质等,这是进行边坡稳定性分析的基础。
2.边坡的几何特征:包括边坡的高度、坡度、形状等。
这些几何特征将直接影响边坡的稳定性。
3.边坡所处的环境条件:包括气候、地形、水文地质条件等。
这些环境条件对边坡稳定性分析具有重要影响。
二、边坡稳定性分析的方法1.力学分析方法:力学分析方法是边坡稳定性分析的主要方法之一。
它可以通过应力、应变和强度理论等来分析边坡的稳定性,并给出稳定性评估。
2.数值模拟方法:数值模拟方法是边坡稳定性分析的一种辅助手段。
它通过建立数学模型,利用计算机模拟边坡的变形和破坏过程,从而评估边坡的稳定性。
三、边坡稳定性分析的参数在进行边坡稳定性分析时,需要考虑以下几个参数:1.土体的物理性质参数:包括土壤的密度、含水量、孔隙比等。
2.土体的力学性质参数:包括土壤的抗剪强度、压缩性、黏聚力、内摩擦角等。
3.边坡的几何参数:包括边坡的高度、坡度、埋深等。
4.外界荷载参数:包括自重、雨水浸润、地震等。
四、边坡稳定性分析的结果与措施通过边坡稳定性分析,可以得到边坡的稳定性评估结果。
如果边坡稳定性较差,可能会有滑坡、崩塌等危险。
为了保证工程的安全性,需要采取相应的措施来加固边坡。
常见的措施包括:1.设置防护结构:如安装挡土墙、喷锚支护、铁丝网护坡等,以增加边坡的稳定性。
2.改变边坡的几何形状:如加大边坡的坡度、加宽边坡的底宽等,以减小边坡的自重对稳定性的影响。
3.排除水分的影响:通过排水系统、防渗膜等措施,减少土体中的水分含量,提高边坡的稳定性。
岩土工程中的边坡稳定性分析计算岩土工程是土地利用与开发中不可或缺的一环,而边坡稳定性分析计算是岩土工程中的一个重要课题。
边坡是指由土石堆积而成的斜坡,边坡的稳定性对于土地利用和人们生命财产的安全至关重要。
在边坡稳定性分析计算中,一般需要考虑边坡的地质条件、土壤参数、水文地质条件、边坡几何形状等因素。
下面,本文将从这几个方面进行讨论,并给出相关的计算方法和案例分析。
首先,边坡的地质条件对于稳定性分析非常关键。
不同的地质条件会导致边坡的稳定性有所不同。
常见的地质条件包括岩层的稳定性、岩层的倾角、岩层的厚度等等。
在进行边坡稳定性分析时,需要充分考虑这些因素的影响,并进行相应的计算和分析。
其次,土壤参数是边坡稳定性分析计算中另一个重要的方面。
不同类型的土壤具有不同的强度参数,这直接影响边坡的稳定性。
一般来说,土壤参数可以通过室内试验和现场地质勘探等手段进行测定。
在进行边坡稳定性分析时,需要根据实测数据和试验结果,选择合适的土壤参数进行计算。
水文地质条件也是影响边坡稳定性的重要因素之一。
水分可以对土壤的强度和稳定性产生显著影响。
当发生降雨等情况时,边坡可能会因为土壤的饱和而导致稳定性下降,从而引发边坡滑动等灾害事故。
因此,在进行边坡稳定性分析时,需要考虑水文地质条件的影响,并进行相应的计算和分析。
最后,边坡的几何形状也是边坡稳定性分析计算中需要考虑的一个重要因素。
边坡的坡度、坡高、坡角等几何参数会直接影响边坡的稳定性。
在进行分析计算时,需要根据实际情况确定边坡的几何形状,并进行相应的计算和分析。
综上所述,岩土工程中的边坡稳定性分析计算是一个复杂而重要的课题。
边坡的地质条件、土壤参数、水文地质条件和几何形状等因素都会对边坡的稳定性产生影响。
在进行边坡稳定性分析计算时,需要充分考虑这些因素,并选择合适的计算方法进行分析。
只有通过科学的分析计算,才能确保边坡的稳定性,保障土地利用和人们生命财产的安全。
【案例分析】为了更好地理解边坡稳定性分析计算的实际应用,下面以一个实际工程案例进行分析。
高陡岩质边坡微震监测与稳定性分析研究一、本文概述随着基础设施建设的快速发展,高陡岩质边坡的稳定性问题日益凸显,成为岩土工程领域的研究热点。
高陡岩质边坡的稳定性不仅关系到工程项目的安全,也直接影响周边环境和人民生命财产安全。
因此,对高陡岩质边坡的稳定性进行准确分析和有效监测显得尤为重要。
本文旨在通过微震监测技术,对高陡岩质边坡的稳定性进行深入分析,以期为相关工程实践提供理论支持和实际应用指导。
本文首先介绍了高陡岩质边坡的特点和稳定性分析的重要性,阐述了微震监测技术在边坡稳定性分析中的应用原理和优势。
随后,详细描述了微震监测系统的构建过程,包括传感器的选型与布置、数据采集与处理等关键步骤。
在此基础上,结合具体工程案例,对微震监测数据进行了深入分析,探讨了高陡岩质边坡的变形破坏机制和稳定性影响因素。
提出了基于微震监测数据的边坡稳定性评估方法和预警体系,为边坡工程的安全运营提供了有力保障。
本文的研究不仅丰富了高陡岩质边坡稳定性分析的理论体系,也为实际工程应用提供了有效手段。
通过微震监测技术的应用,可以实现对高陡岩质边坡稳定性的实时监测和预警,有助于及时发现潜在的安全隐患,采取相应的工程措施,确保边坡工程的安全稳定。
本文的研究成果也为类似工程提供了借鉴和参考,具有重要的理论价值和实践意义。
二、高陡岩质边坡地质特性分析高陡岩质边坡作为一种特殊的地理现象,其地质特性直接影响着边坡的稳定性和安全性。
因此,对高陡岩质边坡的地质特性进行深入分析,是开展微震监测与稳定性分析的关键前提。
高陡岩质边坡的岩石类型多样,常见的有花岗岩、石灰岩、砂岩等。
这些岩石的物理力学性质,如强度、弹性模量、泊松比等,直接决定了边坡的承载能力和变形特性。
岩石中的节理、裂隙等结构面的发育情况,对边坡的稳定性有着重要影响。
这些结构面不仅降低了岩体的整体强度,还容易成为应力集中的区域,从而引发边坡的破坏。
高陡岩质边坡的地质构造背景也是不可忽视的因素。
岩土工程边坡的稳定性分析与设计摘要:对于岩土边坡,国内很多部门一直还在按照单一的地质勘察、分析设计、实际施工的思路,这实际是一种静态的设计施工过程,是不完善的,并不能对施工过程中出现的变化情况作出分析,其不确定性因素带来的缺陷是明显的。
本文对岩土工程边坡的稳定性分析与设计进行了阐述。
关键词:岩土工程边坡的稳定性分析与设计一、边坡稳定性的影响因素1、地质构造。
地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。
通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区,往往岩体破碎、沟谷深切,较大规模的崩塌、滑坡极易发生。
2、岩体结构。
不同结构的岩体物理力学性质差别很大,边坡变形破坏的性质也不同。
3、风化作用。
边坡岩体长期暴露在地表,受到水文、气象变化的影响,逐渐产生物理和化学风化作用,出现各种不良现象。
当边坡岩体遭受风化作用后,边坡的稳定性大大降低。
4、地下水。
处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,使坡体的有效重力减轻; 水流冲刷岩坡,可使坡脚出现临空面,上部岩体失去支撑,导致边坡失稳。
5、边坡形态。
边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。
一般来说,坡高越大,坡度越陡,对稳定性越不利。
6、其他作用。
此外,人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。
二、岩土工程边坡稳定性分析的方法1、定性分析法定性分析方法分为成因历史分析法、工程地质类比法、赤平极射投影法。
1)成因历史分析法成因历史分析法研究内容包括两方面:首先是边坡所处的区域背景,大地构造,地质结构特性;其次是边坡的坡形和坡高,坡体外部和内部的变形迹象。
因此,该分析方法适合于自然形成的斜坡。
2)工程地质类比法工程地质类比法类比的原则是相似性,只有相似性较高的边坡才能进行类比,类比的方面包括边坡的工程地质条件和影响边坡稳定性的各种因素。
岩土工程中的边坡稳定监测与预警引言:岩土工程是土木工程中的重要分支,涉及到岩石和土壤的力学性质和行为。
在工程建设过程中,边坡稳定监测与预警是至关重要的环节。
本文将探讨岩土工程中边坡稳定监测与预警的重要性以及现有的监测技术和方法。
一、边坡稳定监测的重要性边坡稳定是指土坡、岩坡以及工程边坡等在特定条件下不会发生滑坡、塌方和崩塌等灾害。
边坡稳定失控将导致巨大的人员伤亡和财产损失。
因此,在岩土工程中,边坡稳定监测被认为是至关重要的任务。
通过对边坡的监测,可以及早掌握地质灾害的迹象,采取相应的措施进行预警和防范。
二、边坡稳定监测的方法1. 地质勘探:在岩土工程中,地质勘探是最基本和最重要的步骤。
通过地质勘探,可以获得地层的性质、结构和稳定性等信息。
这些数据对于边坡的稳定性评估和监测起着至关重要的作用。
2. 变形监测:变形监测是一种常用的边坡稳定监测方法。
通过在边坡上设置的测点,可以测量和记录边坡的变形情况。
传统的变形监测方法包括测斜仪、水准仪和全站仪等。
而如今,随着科技的发展,地面形变监测仪器和技术也得到了飞速的发展,如卫星遥感和激光测距仪等。
3. 应力监测:边坡的稳定性主要受到力学参数的影响,其中包括岩石和土壤的应力状态。
应力监测可以通过布设应力计来实现。
这些应力计可以测量应变,从而获得边坡中的应力分布情况。
利用这些数据,可以评估边坡的稳定性。
三、边坡稳定预警的方法1. 监测数据分析:边坡稳定预警通常是通过监测数据的分析和处理来实现的。
通过对边坡监测数据的收集和整理,可以发现边坡存在的潜在问题和不稳定因素。
对这些数据进行分析,可以预测边坡的变形趋势和可能发生的灾害。
2. 数值模拟:数值模拟是一种常用的预测边坡稳定性的方法。
通过建立岩土体的力学模型,可以模拟边坡在不同条件下的变形和破坏过程。
利用这些模拟结果,可以预测边坡的稳定性和可能的灾害形式。
数值模拟在边坡工程中具有重要的应用价值。
3. 预警系统:借助现代信息技术,可以建立边坡稳定预警系统。
岩土工程中的边坡稳定性分析与数值模拟岩土工程中的边坡稳定性分析与数值模拟是一个重要的研究领域。
边坡是指斜坡的边缘部分,其稳定性是评估工程项目安全性和可靠性的关键因素之一。
通过对边坡进行稳定性分析和数值模拟,可以预测边坡的稳定性,并为工程设计和施工提供必要的参考。
1. 岩土工程中的边坡稳定性分析边坡稳定性分析是通过考虑多种力和应力的作用,以及土壤和岩石的力学性质,评估边坡的稳定性。
这种分析通常包括以下几个方面:1.1 土壤力学性质的参数获取边坡稳定性分析的基础是获取土壤的力学性质参数。
常见的参数包括土壤的内摩擦角、黏聚力等。
这些参数通过室内试验和现场测试获得,以提高稳定性分析的准确性。
1.2 边坡的力学模型边坡的力学模型是对边坡的力学特性进行建模,通常使用有限元方法或边坡稳定性公式模拟边坡的应力和变形。
这些模型可以反映边坡的内部应力分布和变形情况,为边坡稳定性分析提供支持。
1.3 边坡的稳定性评估在确定边坡的力学模型后,可以通过力学计算方法对边坡的稳定性进行评估。
常见的评估方法包括平衡法、切线法和极限平衡法等。
这些方法可以分析边坡的稳定性特征,找出边坡可能出现的问题,并提出相应的应对措施。
2. 边坡稳定性数值模拟边坡稳定性数值模拟是利用计算机和数值方法,对边坡进行力学分析和预测。
这种模拟方法通常包括以下几个步骤:2.1 边坡的几何建模边坡几何建模是将现实中的边坡转化为计算机可识别的几何模型。
几何模型的建立需要详细描述边坡的形状和尺寸,并考虑到边坡的复杂性和非线性。
2.2 边坡的力学模型力学模型的建立是为了定量描述边坡的应力和变形状态。
在数值模拟中,通常采用有限元方法或边界元方法来建立边坡的力学模型。
2.3 材料参数的设置材料参数的设置是指确定用于模拟边坡材料行为的参数,如土壤的弹性模量、泊松比等。
这些参数需要通过试验或经验来确定。
2.4 边坡的边界条件边坡的边界条件包括约束条件和外荷载条件。
这些条件需要根据边坡实际情况和工程需求进行合理设定。
岩土工程中高填方边坡的稳定性分析及治理措施摘要:随着社会的发展,对土木工程的需求越来越大,土木工程进入了一个新的发展阶段。
岩土工程作为土木工程的一个重要分支,也得到了迅速的发展。
但其施工内容非常复杂,涉及多个环节,且由于不同地区地质条件不同,可能导致施工计划不合理,为后期工程施工埋下安全隐患不利于保证岩土工程质量。
本文阐述了边坡稳定性分析的相关理论,分析了影响高土质边坡稳定性的因素以及边坡变形的原因。
结合北方地区工程建设的实际情况,选择科学合理的措施加固高填方边坡,并研究相应的高填方边坡处理措施。
关键词:岩土工程;边坡治理;高填方边坡;稳定性在岩土工程项目建设中,出现了大量的新技术、新材料、新工艺,在广泛应用中极大地促进了建筑业的发展。
岩土工程是建设工程的基本环节,施工质量直接关系到工程的整体质量和安全。
岩土工程施工过程往往涉及地下水资源配置、土壤结构优化等工作内容。
这也使得岩土工程施工与外部生态环境密切相关,可能导致高填方边坡结构失稳,埋下一系列安全隐患。
因此,岩土工程建设往往会对周边生态环境产生一定的负面影响,而且这种影响往往是持久的,影响后续岩土工程项目的质量和安全。
从这个角度来看,推动岩土工程施工方案的优化和完善,选择合理的处理措施,对维护高填方边坡的结构稳定性具有积极作用。
1边坡稳定性理论影响边坡稳定性的因素很多,不同的地层岩性会导致边坡不同的变形和破坏。
几何形状和表面形态将严重影响边坡的稳定性。
如果边坡坡度增加,坡顶和坡面的应力范围将逐渐扩大,坡脚的剪应力将相应增加。
因此,边坡的稳定性会随着边坡的增加而缓慢下降。
如果边坡出现变形问题,地质结构复杂的边坡会受到岩褶的影响,稳定性较差。
此外,水还会对边坡的岩土产生影响,导致岩体中矿物的物理和化学变化,以及岩土中矿物成分的变化,导致岩土体松动或破碎等问题。
如果岩土工程边坡受到地震和爆破振动的影响,它也会影响边坡的稳定性。
振动会瞬间改变边坡的应力场,导致土颗粒之间的结合力破坏,降低岩土的抗剪能力,引起边坡结构的变化,对边坡本身的稳定性产生严重影响。
岩土边坡稳定性分析与评估岩土边坡是指岩石或土壤质地的自然或人工边坡,其稳定性是建设工程和地质灾害防治中的重要问题。
本文将对岩土边坡稳定性分析与评估进行论述,以提供对相关领域的深入理解和应用。
一、岩土边坡稳定性分析方法岩土边坡稳定性分析是通过对岩土边坡的地质、力学性质进行综合评估,预测边坡的稳定性。
常用的分析方法主要包括:1. 落地力分析法:该方法通过分析边坡上下部位的土体重力、抗剪强度和应力状态等指标,以确定边坡的稳定性。
根据力学原理和经验公式,可以评估出边坡的安全系数,从而判断边坡的稳定与否。
2. 数值模拟方法:数值模拟方法通过建立岩土边坡的数值模型,在计算机上进行模拟和计算,得出边坡的稳定性分析结果。
其中,常用的数值模拟方法包括有限元法、有限差分法等,它们能更准确地模拟边坡的力学行为,提供更精确的稳定性评估结果。
二、岩土边坡稳定性评估指标岩土边坡的稳定性评估需要考虑多个指标,常用的指标包括:1. 安全系数:边坡的安全系数是评估边坡稳定性的重要指标。
安全系数是指边坡承受外力作用下抵抗破坏的能力与发生破坏的能力之比。
当安全系数大于1时,边坡稳定;当安全系数小于1时,边坡处于不稳定状态。
2. 边坡位移:边坡位移是指边坡发生变形的程度。
边坡位移较大时,可能导致边坡的稳定性下降,甚至发生滑坡、塌方等地质灾害。
因此,边坡位移的评估对预防岩土边坡灾害具有重要意义。
3. 边坡变形:边坡变形包括水平变形和垂直变形两个方向。
水平变形是指边坡顶部和底部在水平方向上的位移差异,而垂直变形是指边坡顶部和底部在垂直方向上的位移差异。
边坡变形对边坡的稳定性评估具有重要影响。
三、岩土边坡稳定性评估的应用岩土边坡稳定性评估在建设工程和地质灾害防治中有广泛应用。
具体应用包括以下几个方面:1. 工程建设中的岩土边坡稳定性评估:在道路、铁路、水利、矿山等工程建设中,对岩土边坡的稳定性进行评估是确保工程安全的重要环节。
通过分析和评估边坡的稳定性,可以制定相应的防治措施,确保工程的顺利进行。
岩土工程中的边坡稳定性分析与预警岩土工程中的边坡稳定性是一个非常关键的问题,尤其是在建设大型基础设施项目时。
边坡稳定性分析与预警是为了确保施工和使用阶段的安全,减少灾害风险。
本文将探讨岩土工程中的边坡稳定性分析与预警的一些关键要点。
首先,边坡稳定性分析是评估土壤和岩石斜坡在各种外部荷载和内部力的作用下的稳定性的过程。
这是一个复杂的工程分析过程,需要综合考虑地质、地下水、荷载和结构等因素。
边坡稳定性分析的目标是为了确定边坡的最佳设计参数,以确保其在当前和未来的使用条件下的安全性。
其次,边坡稳定性分析主要采用物理和数学模型来模拟和预测边坡的行为。
常见的方法包括有限元分析、准解析方法和经验公式等。
有限元分析是一种常用的数值方法,可以精确地模拟边坡的力学行为。
准解析方法则是一种常用的解析方法,可以在较短的时间内得到较为准确的结果。
经验公式则是一种经验总结的方法,适用于某些简单场景。
在实际工程中,通常会综合考虑多种方法,以提高边坡稳定性分析的可靠性和准确性。
第三,边坡稳定性分析需要准确的输入数据。
这些数据包括土壤和岩石的力学参数、地下水位和施工荷载等。
力学参数的准确性对分析结果具有重要影响。
因此,在进行边坡稳定性分析之前,必须进行详细的岩土工程勘察,确保获取准确的数据。
此外,边坡稳定性分析还需要考虑地下水的影响。
地下水位的变化会对边坡的稳定性产生重要影响,因此,必须对地下水进行精确的监测和预测。
第四,边坡预警是指在边坡发生变形或破坏之前,提前发出警示信号,以便及时采取措施防止事故的发生。
边坡预警系统通常包括监测设备和数据处理系统。
监测设备主要用于监测边坡的变形、水位和荷载等。
数据处理系统则用于收集、处理和分析监测数据,以提供预警信息。
边坡预警系统可以为工程人员提供实时的监测数据和预警信息,有助于及时采取措施保护边坡的稳定性。
在实际工程中,边坡稳定性分析与预警是一个综合性的工程问题,需要各个专业领域的工程师和科学家的共同努力。
西南石油大学本科生课程考试试卷姓名许正瑜学号0909010223 专业土木工程专业方向岩土工程学院土木工程与建筑学院任课教师张伯虎考试课程《岩土工程最新动态》考试时间2013.03考试方法论文提交考试成绩土木工程与建筑学院高边坡工程稳定性分析与检测许正瑜,0909010223(西南石油大学,土木工程与建筑学院,成都,610500)摘要:在高边坡工程地质问题中,通过传统对一般性边坡稳定性研究所取得的各项分析理论和工程经验,再结合新理论与计算机科学技术和创新性性思维对高边坡稳定性问题进行研究,并且在研究方法(数值模拟技术、模型实验方法)和高边坡的非线性动力学、控制变形、动力响应、检测方面取得了诸多创新性成果。
通过这些理论,成功完成了近几十年来许多具有世界性影响性的高边坡典型性大工程,也推动着我国在高边坡这领域不断前行以迎接更多挑战。
关键词:一般性边坡;高边坡;稳定性分析;高边坡检测1 引言边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,同样也是建设工程中最为常见的工程形势之一,如露天开挖出水利水电工程斜坡、铁路公路修建时形成的路基边坡和路边边坡、房屋建筑周围边坡和基础施工中形成的基坑边坡。
然而,绝大多数的边坡在多种因素的影响下却是不稳定的,比如在岩土的性质、岩层的构造与结构、水文地质条件、地貌因数、风化作用、地震等因素的影响下,边坡往往会以滑坡、滑塌、崩塌、沉陷、剥落、泥石流等破坏形式(如表1)【1】对人们的生命生活财产造成严重的损失,甚至是毁灭行的灾难。
随着经济的发展和人们对边坡的重视程度不断提高,边坡工程研究理论建立在土力学和岩石力学的基础上便应允而生且不断取得理论成果,同时在科技和机械的发展前提下,边坡工程施工技术也向多元化、经济化、实用化方向发展。
此工程主旨在通过工程技术手段对各种边坡进行人为干预,从而提高边坡整体稳定性。
(如图1,图2)表1岩质边坡破坏形式图1边坡图示图2边坡工程加固图示边坡工程的发展可以说既是在人们工程事例中不断探索,也伴随着科技和科学水平的发展而发展。
在二战前后,传统边坡问题只属于土力学研究范畴,边坡稳定性分析方法主要借鉴土力学的研究成果,如20世纪初出现的圆弧滑动法和Bishop条分法,主要建立在刚塑行模型基础上的古典法,然而现代土力学致力于土力学真实破坏过程的理论研究。
20世纪60年代,随着各大型工程的建设,促使人们对岩石力学稳定性进行研究,人们也认识到边坡稳定行分析的重要性,便形成了60年代刚体极限平衡法以及结构面力学特性对岩体滑动的影响研究。
20世纪80年代后,随着计算机的发展,各种数值计算方法被广泛应用到边坡研究中,从而出现了半定量分析阶段。
在90年代,边坡研究随着各种理论的结合进入现代边坡工程学阶段,这些理论如:工程地质学、现代岩体力学、现代数学、系统工程学、现代概论、模糊数学、突变理论、分形理论等等理论。
总而言之,边坡工程的发展可表述为五个阶段,借助古典土力学的稳定性分析阶段、50年代偏重于稳定性技术与分析的地质历史分析阶段、60年代考虑时效过程的稳定性分析阶段、80年代后期以数值模拟型实验为主的半定量分析阶段和90年代以后的现代边坡工程学阶段【2】。
岩土高陡边坡(如图3,图4)稳定性问题是我们现在岩土工程四大热门研究焦点(区域性稳定性问题与岩土体动力稳定性问题、高陡边坡与滑坡问题、深埋长隧洞问题、人地协调发展与生态环境建设【3】)中较为突出的热点。
20世纪80年代以来,随着我们经济地快速发展,从各方面极强烈的刺激了我们资源和能源的开发和利用,相应的交通系统、城市建设工程、构筑物工程的需求级别也越发严格,且作为一个正处在发展中国家的中国,大型工程数量越发更多,规模越大,比如:举世闻名的三峡工程以及各种大型水利水电工程、西南山区交通铁路公路工程、地下空间工程等等,边坡小则百余米,高则上千米。
在这样的条件下,加上我国独特的地形地貌地质条件,为了满足各大工程的关键工程技术问题需要,人们不得不对岩石高陡边坡稳定性加强研究,所以它成为一门热门的工程地质研究课题必然趋势。
高陡边坡的重要性在工程建设中体现的凌厉精致,这和它的作用精密相关。
在大型工程建设中,高陡边坡不但归属于工程建设环境的一部分,因为在工程建设期间,不得不对工程周围复杂环境如山坡、峡谷、河流等地形进行人为的技术干预,迫使环境成为一个不稳定性岩体,而高边坡技术就是对其施工,使其出于稳定安全状态。
而且高边坡通常也会起到工程施工气到承载荷载和搭接设施的作用。
由此看来,高边坡不但是一门热点理论,同样也是工程地质问题和施工技术中的难点课题。
图3高边坡图例图4高边坡工程图例2 一般边坡稳定性分析2.1边坡稳定性分析理论方法(1)边坡稳定性历史成因分析方法边坡的稳定性成因分析方法既是研究边坡的形成历史情况和边坡所处的自然地质环境、变形破坏环境、边坡物质组成,和影响边坡稳定性的各因素与关系,从而对边坡的演变阶段和稳定性状况进行分析和评价。
黄润秋系统总结分析了20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机理【4】,认为中国大陆大型滑坡发育的根本原因之一是具有复杂的地形地貌特征:中国的大型滑坡绝大多数发生在环青藏高原东侧大陆地形第一个坡降带范围和二级台地上。
他指出,中国的大型滑坡通常具有复杂的生成机制,并把中国大型滑坡发生的岩土介质划分为三种主要类型,即岩质滑坡、土层滑坡和松散堆积层滑坡。
大型滑坡的发生是一个复杂的地质—力学过程,或者说是一个实效过程。
这个过程的发生是以滑动面的贯穿过程为主线的,滑动面的形成及贯穿往往具有累进性破坏的特征。
(2)大型滑坡发生的地质—力学模式包括以下的典型类型:即滑移--拉剪--剪断“三段式”模式、“挡墙溃决”模式,近水平岩层的“平推式”模式、反倾岩层大规模倾倒变形模式、顺倾岩层的蠕滑--剪断模式等。
每一类模式都具有其对应的岩体结构条件和特定的变形破坏演变过程。
实践结果表明,查明边坡变形破坏的地质力学模式是滑坡地质灾害防治的基础。
(3)大型岩质滑坡的发生一般都伴随有滑动面上“锁固段”的突发脆性破坏。
锁固段在岩质边坡的变形控制盒稳定性机制中具有重要的地位,也是边坡地质灾害评价与控制的关键。
(2)边坡稳定性数值方法目前对边坡稳定性分析已从单一方法走向多种方法相互对比、验证的评价阶段,例如,利用极限平衡方法和有限元的强度折减法相结合的评价方法;同时,还可以结合其他方法进行综合评价,以追求分析结合的客观、可靠。
另一个进展趋势是,计算方法逐步拓展到三维空间,如朱大勇、郑宏分别与他们的协作者从各自角度通过对滑面正应力进行修正后,建立满足6个平衡方程的安全系数显示表达式,大大地推动了三维边坡极限平衡理论发展,在国际上已产生较大的影响。
同时二人分别将上述方法应用到工程实践中并取得良好的效果。
冯夏庭基于上述的多种智能方法,并结合数值分析和工程地质的综合分析,逐渐建立了水电工程高陡边坡和大型滑坡群的岩体力学参数反演方法、稳定性的时空预测和动态反馈分析智能方法,加固措施优化方法以及这些方法的综合集成智能方法,分别成功地进行了龙滩水电站左岸高坡、糯扎渡水电站坝址高边坡和福建八尺门滑坡群的稳定性分析和控制措施优化,完成了原岩应力场的识别、泥板岩体蠕变参数的智能反演、开挖期与长期稳定性智能分析,建立了基于三维地层信息、施工信息、检测信息管理以及边坡安全性评价的综合集成智能系统【5】。
建立了基于设计安全系数及破坏模式的边坡水电工程高边坡开挖过程的动态变形检测预警方法和稳定性的智能动态方法与设计优化方法,并对糯扎渡水电站坝址高边坡开挖期和长期稳定性的智能分析、消力塘边坡的预警与动态设计优化,确保该边坡的稳定施工。
3DslopeGIS是集数据获取、三维建模、分析研究、预测预警、模拟仿真、工程应对措施于一体的边坡稳定性评价系统,它融合传统实用的极限平衡法则和信息技术,走在了边路三维稳定性评价发展的前沿,为工程建设提供一个可操作的、强有力的科学技术支撑。
谢谟文、蔡美峰提出了“信息边坡工程学的”概念,在他们的著作《信息边坡工程学得理论与实践》中,讲最新的GIS等信息技术与边坡稳定性分析的力学方法相结合,将传统的力学分析方法向先信息化、可视化及时空四维化转换,形成了一个新兴的研究领域--信息边坡工程学。
3DSlopGIS已经成功应用于国内外数十项相关岩土工程,取得了大量的应用成果【6】。
(3)边坡模型的试验方法边坡模型试验研究方面,张嘎等提出一种确定离心模型试验过程中边坡的应力场和位移场及其变化过程的方法,并将物理测量和数值模拟相结合,采用离心场非接触位移测量技术测量出边坡的位移场,再通过数值模拟和反演分析等途径算出边坡的应力场。
该方法已成功用于多个边坡离心模型试验中的应力位移场的确定,表明了该方法可以较好地得出离心模型实验过程中边坡的应力和位移场。
徐嘉谟提出了一种模拟在自重体积力作用条件下的光弹性软材料小模型物理模拟方法。
引入激光(或白光)散斑法施测微小位移(可小到几十微米)矢量场的技术,可以使模型更加小型化(高度可降至10cm左右)。
采用竖直铸成的无初始应变能、“记忆”固化压力的模板制作的小模型模拟方法,模拟露天开挖引起的位移场,可以避免高坡段和坑外地面上升的现象出现。
这种实验方法,无论在岩石力学原理上,还是在物理模拟的理论和技术上,都具有原创性。
2.2 边坡稳定性分析规范计算方法【1】(1)下列建筑边坡应进行稳定性评价①选作建筑场地的自然斜坡②由于开挖或填筑形成并需要进行稳定性验算的边坡③施工期出现不利工况的边坡④使用条件发生变化的边坡综上所述,边坡稳定性评价应在充分查明工程地质条件基础上,根据边坡岩土类型和结构,综合采用工程地质类比法和刚体极限平衡计算法进行。
同时,在进行计算之前,应该根据边坡水文地质、工程地质、岩体结构特征以及已经出现的额变形破环迹象,对边坡的可能破坏形式和边坡稳定性状态做出定性判断,确定边坡破坏的边界范围、边坡破坏的地质模型,对边坡破坏趋势做出判断。
(2)边坡稳定性计算方法,根据边坡类型可按下列原则确定:①土质边坡和较大规模的破碎结构岩质边坡易采用圆弧滑动法计算;②对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法计算;③对可能产生折现滑动的边坡宜采用折线滑动法计算;④对结构复杂的岩质边坡,可配合采用赤平极射投影法和实体比例投影法计算;⑤对边坡破坏机制复杂时,宜结合数值分析法分析;(3)圆弧滑动法中,边坡稳定性系数计算方法(4)平面滑动法中,边坡稳定性系数计算:(5)折线滑动法中,边坡稳定性系数计算:如果存在多个滑动面的边坡,应分别对各种可能的滑动面组合进行稳定性计算分析,并取最小稳定性系数作为边坡稳定性系数。
对多级滑动面的边坡,应分别对各级滑动面进行稳定性计算分析。