高陡黄土边坡稳定性分析
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黄土高边坡~裂隙圆弧法引言黄土高边坡工程是土木工程中常见的一项工程,特点是土质松散,易发生边坡滑坡、坍塌等地质灾害。
为了确保边坡的稳定和安全,裂隙圆弧法成为了一种常用的边坡分类及稳定性分析方法。
本文将从裂隙圆弧法的基本原理、应用实例以及优缺点等方面进行全面探讨。
裂隙圆弧法的基本原理裂隙圆弧法是根据黄土边坡出现的裂隙特征与裂隙的圆弧曲线关系进行边坡的分类和稳定性分析的方法。
裂隙是边坡滑动破坏的先兆,而以圆弧进行划分的目的,是为了使得边坡裂隙能够尽可能地得到清晰的划分和描述。
裂隙圆弧法的基本原理可以概括为以下几点:1.裂隙的判断:首先要对边坡上的裂隙进行判断,判断其是否属于裂隙,以及裂隙的大小和形态等。
2.裂隙的测量:在裂隙判断的基础上,通过测量裂隙的长度和宽度等参数,得到裂隙的具体数据。
3.裂隙的圆弧拟合:基于测量数据,通过数学方法进行曲线拟合,找到最优的圆弧模型,拟合出裂隙的圆弧曲线。
4.边坡的分类:根据裂隙的圆弧特征,将边坡进行分类,以便进一步进行稳定性分析。
5.边坡的稳定性分析:对不同类型的边坡,根据裂隙圆弧法得到的结果,进行稳定性分析,并采取相应的措施来提高边坡的稳定性。
裂隙圆弧法的应用实例裂隙圆弧法在实际工程中有着广泛的应用,下面将介绍两个具体的应用实例。
应用实例一:某高速公路边坡工程某高速公路的边坡工程遇到了黄土边坡出现裂隙的问题。
为了保证边坡的安全性,工程师采用了裂隙圆弧法进行分类和稳定性分析。
1.裂隙的判断:工程师首先对边坡上的裂隙进行了判断,确定其为裂隙。
2.裂隙的测量:工程师利用测量仪器对裂隙进行了测量,得到了裂隙的长度和宽度等参数。
3.裂隙的圆弧拟合:通过数学拟合的方法,工程师成功地将裂隙的数据拟合成圆弧曲线。
4.边坡的分类:根据裂隙的圆弧特征,工程师将边坡进行了分类,以便进行后续的稳定性分析。
5.边坡的稳定性分析:根据裂隙圆弧法得到的结果,工程师进行了边坡的稳定性分析,并采取了相应的措施来提高边坡的稳定性。
黄土地区多级高填方边坡变形预测及稳定性分析黄土地区多级高填方边坡变形预测及稳定性分析引言黄土地区是中国特有的地理景观之一,其广泛分布和重要的工程应用价值使得对黄土边坡稳定性的研究成为一个非常重要的领域。
而多级高填方边坡变形预测及稳定性分析则是黄土地区边坡工程研究中一个关键的问题。
本文将通过理论分析和实验研究,探索黄土地区多级高填方边坡变形的预测方法以及稳定性分析的影响因素。
一、黄土边坡变形的预测方法针对多级高填方边坡变形的预测,可以采用传统的经验公式和机械模型分析两种方法。
1. 经验公式预测法经验公式是根据大量的实测数据和工程经验总结出来的一种预测方法。
对于黄土边坡来说,常用的经验公式包括液化位移计算公式、边坡位移计算公式等。
这些公式根据边坡的各种因素以及黄土本身的特性,通过简化计算方式,提供了边坡变形的预测结果。
但是,由于经验公式多为经验总结得来,并不能完全适用于不同的工程情况,因此其预测结果需要结合实际情况进行修正。
2. 机械模型分析法机械模型分析是通过建立边坡的力学模型来预测边坡变形。
常用的机械模型分析方法包括有限元法、差分法等。
这些方法将黄土边坡建模为一个弹性或弹塑性体,在考虑各种力的作用下进行计算,得到边坡的位移和应力分布。
相对于经验公式,机械模型分析法更为精确,但计算的复杂度也相对较高,需要较多的计算资源和时间。
二、黄土边坡稳定性分析的影响因素除了边坡变形的预测外,黄土地区多级高填方边坡的稳定性也是一个重要的问题。
影响黄土边坡稳定的因素包括黄土的物理力学性质、边坡的几何参数、土壤水分等。
1. 黄土的物理力学性质黄土的物理力学性质直接影响边坡的稳定性。
黄土的含水量、颗粒分布以及黏聚力、内摩擦角等参数会影响黄土的力学性质。
含水量过高会导致黄土软化,失去抗剪强度,从而影响边坡的稳定性;而过低的含水量则会导致黄土干裂,难以稳定。
2. 边坡的几何参数边坡的几何参数包括边坡的坡度、高度、长度等。
黄土斜坡路基边坡的稳定性分析及治理措施路基边坡治理工程是防止路基病害、保证路基结构稳定、改善道路景观环境、保护生态平衡的重要措施。
文章对影响黄土斜坡路基边坡稳定性的因素进行了分析,并提出了几点治理措施。
标签:黄土斜坡;路基;边坡黄土是具有独特性质的土壤,其颗粒较细,内部的粉砂含量较高,通常超过50%,因此,其结构一般较为疏松,通常具有渗透性、湿陷性并且容易坍塌。
在我国,黄土主要分布在西北地区。
在黄土地区的道路交涉中,路基的填筑材料主要以黄土为主,这就很容易出现边坡病害。
加强边坡的治理工程,是路基建设和维护工作中的重点项目。
1 影响黄土地区斜坡路基边坡稳定性的因素黄土地区由于其土体特点和自然环境特点,对斜坡路基边坡稳定性影响的因素较多。
1.1 黄土地区土体的特点黄土中的砂粒含量超过50%,黄土中的黏粒通常附着在砂粒的表面,这就和砂粒形成了共同的支承结构,但是由于其结构比较松散,通常稳定性较差。
黄土的湿陷性对结构稳定性的影响较大,黏粒的存在会极大的抑制湿陷性对黄土结构稳定性的影响。
黄土的湿陷性还与黄土中的水溶盐有很大关系,黄土中的水溶盐主要包括难溶盐、方解石、岩盐、钾盐等。
这些水溶盐在黄土中几乎都会有一定量的存在,这对黄土的湿陷性有两方面的额影响。
部分盐类会抑制黄土的湿陷性,如碳酸钙;另外一部分却会增加湿陷的发生几率。
1.2 雨水的冲刷侵蚀根据侵蚀破坏的程度不同,坡面冲刷可以分为片蚀、够到冲蚀、冲刷坑及冲刷性坍塌。
除此之外,还有一些在混凝土护面墙防护的情况下,容易发生潜蚀性冲刷。
边坡表面在雨水冲刷侵蚀后发生坍塌,是侵蚀过程中发生的最严重破坏。
黄土路基边坡中发生冲刷性坍塌的部位主要集中在边坡介质突变部位。
潜蚀性冲刷指边坡坡面在做好混凝土墙防护后,水流沿着护面与坡面结合的缝隙处向下渗透,慢慢侵蚀护坡内部的土体。
潜蚀性冲刷往往会对护坡结构造成破坏,使其失去稳定性。
特别是在湿陷性黄土地区,由于黄土发生湿陷性变形,就容易造成护面与坡面发生脱离,这中间就会形成较大的缝隙,从而让潜蚀性冲刷更明显,破坏程度也更强。
黄土高边坡稳定性分析和治理建议一、概况省道S321公路位于山西省吕梁市交口县,公路外侧为居民住房,后边坡为黄土高边坡,坡顶部分为填土,为拟建工程场地平台。
地形地貌为典型的梁峁状黄土丘陵地貌,地形切割剧烈,沟谷多呈"V"字型。
植被稀少,水土流失严重。
坡底部长约400m,坡顶宽约395m,坡高约40m,坡角为20°~45°,顶部较陡,边坡外边缘距离公路转弯外公路界为15m。
由于近年来人工因素干扰较為严重,且为保证公路边居民和场区边缘的安全,特进行该边坡的稳定分析,并提出治理方案。
二、工程地质条件根据现场勘察结果,场地地层主要有7层,组成边坡体土层主要有5层,分别介绍如下:(一)地层岩性第①层素填土(Q42ml):褐黄色,稍湿,稍密,主要以粉土为主,主要是人工填筑而成,含少量钙质结核和白色菌丝。
该层全场分布,层厚介于0.3~4.6m之间。
第②层湿陷性粉土(Q3al)黄褐色,稍湿,稍密,大孔隙,无光泽,摇振反应中等,干强度和韧性低,含少量钙质结核和白色菌丝。
层厚介于0.6~3.4m之间。
第③层粉土(Q3al)黄褐色,稍湿,稍密-中密,无光泽,摇振反应中等,干强度和韧性低,含白色菌丝及少量钙质结核。
层厚介于0.6~8.8m之间。
第④层粉质粘土(Q2al)褐黄-褐红色,硬塑,稍有光滑,无摇振反应,干强度和韧性中等,含浸染状氧化铁和钙质结核。
层厚介于0.9~6.0m之间。
第⑤层粉土(Q2al)黄褐色-褐黄色,稍湿,密实,无光泽,摇振反应中等,干强度和韧性低,含大量钙质结核和姜石,局部夹有0.1-0.2m的姜石层。
该层未揭穿,最大揭穿厚度为43.1m。
第⑤1层粉质粘土(Q2al)棕红色,硬塑,稍有光滑,无摇振反应,干强度和韧性中等,含锰化斑点和少量钙质结核。
层厚介于2.1~5.8m之间。
第⑥层卵石土杂色,稍湿,密实,母岩成分以石灰岩及砂岩为主,颗粒呈浑圆状,颗粒级配一般,充填物成分为中粗砂。
黄土边坡稳定性分析元腾飞发布时间:2021-08-17T02:52:52.044Z 来源:《防护工程》2021年13期作者:元腾飞[导读] 随着我国交通运输网的不断完善,越来越多的工程遇到黄土地质。
某铁路工程砂性黄土从区域划分来说,可主要分为两种黄土类型,一是分布于毛乌素沙漠向黄土高原过渡地区的风积黄土,主要分布于隧道洞口浅埋范围段,风积黄土具有砂性重,或者是砂与土混杂一起的构造形状,自稳性很差,含水量很低,施工阶段隧道拱顶及边墙、掌子面等均不易稳定,施工风险大。
中国铁路设计集团有限公司天津 300308摘要:结合某工程实际情况,通过三维数值模拟,对隧道开挖过程中黄土边坡进行稳定性计算,通过工程中实际的不良地质与计算所得的计算结果进行对比可以发现,以安全系数Fs=1.2作为黄土边坡开挖后安全性的临界值,计算所得的结果与工程实际情况吻合度较高。
关键词:黄土;边坡稳定性;数值模拟引言随着我国交通运输网的不断完善,越来越多的工程遇到黄土地质。
某铁路工程砂性黄土从区域划分来说,可主要分为两种黄土类型,一是分布于毛乌素沙漠向黄土高原过渡地区的风积黄土,主要分布于隧道洞口浅埋范围段,风积黄土具有砂性重,或者是砂与土混杂一起的构造形状,自稳性很差,含水量很低,施工阶段隧道拱顶及边墙、掌子面等均不易稳定,施工风险大。
其余段砂性黄土主要分布于陕北黄土高原区,砂性黄土自身稳定性与其砂性指数、含水率等关系较大,含水率较低时稳定性偏差,含水率较高时开挖后泥水混合呈现流塑状,隧道开挖具有掌子面及边墙局部溜塌的风险。
研究黄土边坡稳定性对类似工程具有显著的现实意义。
一、国内外研究现状李颖等[1]为解决实际工程中存在的黄土路基边坡的稳定性问题,在有限元强度折减法的基础上,通过数值模拟边坡,对其稳定性进行分析,并且得到该边坡相的稳定系数。
刘飞等[2]通过 FLAC3D 软件建立了隧道开挖时黄土边坡的数值模型,系统研究了隧道开挖时不同坡角黄土边坡的变形破坏形态及应变分布特征。
黄土边坡稳定性分析方法及治理措施吕一鸣1 郭旭1 吕浩华1 武敏1 马明康2 3发布时间:2023-05-13T09:12:20.980Z 来源:《科技新时代》2023年5期作者:吕一鸣1 郭旭1 吕浩华1 武敏1 马明康2 3 [导读] 为了分析山西某露天矿东帮边坡受井采扰动影响下黄土边坡的整体稳定性及对应的治理措施,基于极限平衡理论和现场地质调查结果,建立了22DB1剖面的工程地质简化模型及计算模型,并通过回填压脚的治理手段,对黄土层980平盘进行回填压脚治理,治理后的边坡稳定系数为1.21,结果表明该治理措施具有较好的治理效果,可为后续边坡治理提供了研究依据。
1.山西煤炭运销集团猫儿沟煤业有限公司山西忻州 036500;2.中煤科工集团沈阳研究院有限公司露天安全研究分院辽宁抚顺 113122;3.煤矿安全技术国家重点实验室中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺 113122摘要:为了分析山西某露天矿东帮边坡受井采扰动影响下黄土边坡的整体稳定性及对应的治理措施,基于极限平衡理论和现场地质调查结果,建立了22DB1剖面的工程地质简化模型及计算模型,并通过回填压脚的治理手段,对黄土层980平盘进行回填压脚治理,治理后的边坡稳定系数为1.21,结果表明该治理措施具有较好的治理效果,可为后续边坡治理提供了研究依据。
关键词:露天矿边坡;黄土边坡;极限平衡;稳定性计算;边坡治理中图分类号:TD824.7文献标识码:AAnalysis Method and Treatment Measures for Loess Slope Stability Lv Yiming1 Guo Xu1,Lv Haohua1 Wu Min1 Ma Mingkang2 31. Shanxi coal transportation and marketing group maoergou Coal Industry Co.,Ltd. XinzhouShanxi 036500 ChinaTEG Shenyang Research Institute LiaoningFushun 113122 China3.China State Key Laboratory of Coal Mine Safety Technology,China Coal Technology & Engineering Group Shenyang Research Institute Fushun 113122 ChinaAbstract: In order to analyze the overall stability of the loess slope under the influence of well mining disturbance on the eastern slope of an open pit mine in Shanxi Province and the corresponding treatment measures, based on the limit equilibrium theory and on-site geological survey results, a simplified engineering geological model and calculation model for the 22DB1 profile were established. Through the treatment method of backfill pressure feet, the 980 flat plate of the loess layer was treated with backfill pressure feet, and the stability coefficient of the slope after treatment was 1.21, The results show that this treatment measure has a good treatment effect and can provide a research basis for subsequent slope treatment.Key words: Open pit slope; Loess slope; Limit equilibrium; Stability calculation; Slope treatment山西露天矿的黄土层边坡层厚在5m~130m之间,随着露天矿工作面的不断推进、采深的不断增加,黄土层边坡的问题逐渐暴露出来,黄土层本身岩土体物理力学性质不强,且随着采矿等活动的影响,其自身的黏聚力及内摩擦角等数值将会进一步折减;黄土层边坡还易受降雨冲刷、冻融等因素的影响,导致裂缝产生,影响整个边坡的稳定性。
基于不同失稳判据的黄土边坡稳定性数值计算分析作者:王昕宇钟佩文张慧莉陈卓田堪良来源:《人民黄河》2024年第03期摘要:安全系数是边坡稳定性评价的一项重要指标,依据不同失稳判据计算得到的安全系数存在差异,会直接影响边坡稳定性状态的评价。
以万花山治沟造地工程台阶型开挖边坡为对象,运用FLAC3D有限差分软件,采用强度折减法,选择计算不收敛判据、塑性区贯通判据、位移突变判据3种失稳判据,对黄土边坡安全系数进行数值计算。
对比分析3种判据所得的分析结果及优缺点表明:3种失稳判据得出的安全系数大小排序为位移突变判据>计算不收敛判据>塑性区贯通判据。
计算不收敛判据使用简便,求解快速,但不能展示折减过程坡体塑性区的变化情况;塑性区贯通判据不宜单独作为边坡失稳判据,需要结合不平衡力综合评估,但可以展示坡体剪切和拉伸塑性区;位移突变判据求解过程复杂,但能真实地反映坡体位移变化导致的临界破坏状态。
建议类似工程优先选用求解过程快速的计算不收敛判据,然后结合塑性区贯通情况与坡体位移变化状态对边坡稳定性进行综合评价。
关键词:黄土边坡;失稳判据;安全系数;强度折减法;稳定性分析中图分类号:TV223.6;TU457文献标志码:Adoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2024.03.026引用格式:王昕宇,钟佩文,张慧莉,等.基于不同失稳判据的黄土边坡稳定性数值计算分析[J].人民黄河,2024,46(3):143-147,155.强度折减法提出后在边坡稳定性分析方面得到了广泛应用[1-3]。
基于强度折减法得到的安全系数往往依赖于失稳判据的选择[4]。
边坡失稳判据主要有计算不收敛判据、塑性区贯通判据、位移突变判据3种[5]。
目前对于边坡失稳判据尚未达成共识,导致不同研究人员针对同一个边坡得出的安全系数有很大差异[6-8]。
边坡稳定性研究需要结合实际工况进行分析,针对实际工况选用何种失稳判据得出的安全系数更为可靠,一直是学界研究的热点。
高陡黄土边坡稳定性分析
边坡稳定性分析一直是地质工程的重点研究课题之一。
本文介绍了边坡稳定性分析的一般方法,并对各方法的基本假设条件做了比较,阐述了各方法的应用范围。
文章以某建筑工地高边坡为例,应用简布法(Janbu)对高边坡做了稳定性分析,并提出基本的工程处理建议。
标签:边坡简布法稳定性分析
在黄土高原地区,为了争取更多建设空间,一些工程建设会对山体原始地貌进行改造,从而出现山体高边坡。
边坡稳定性分析一直是人们研究的重点课题之一。
1边坡的基本定义
在岩土工程或地质工程研究领域,所谓“边坡”一般指自然斜坡、河流水岸坡、台塬塬边、崩滑流堆积体、以及人工边坡(交通道路、露天采矿、建筑场地与基础工程等所形成)等坡体形态的总称。
对于土质边坡高度大于20m、小于100m 或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡,这些边坡称为高边坡。
2边坡的稳定性分析方法
边坡稳定性分析与评价的目的,一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性和定量评价;二是要为合理地设计人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。
极限平衡法在工程中应用最为广泛,这个方法以摩尔—库仑抗剪强度理论为基础,将滑坡体划分为若干条块,建立作用在这些条块上的力的平衡方程式,求解安全系数。
刚体极限平衡分析方法很多,在处理上,各种条分法还在以下几个方面引入简化条件:(1)对滑裂面的形状作出假定,如假定滑裂面形状为折线、圆弧、对数螺旋线等;(2)放松静力平衡要求,求解过程中仅满足部分力和力矩的平衡要求;(3)对多余未知数的数值和分布形状做假定。
基于该原理的方法很多,如条分法、圆弧法、Bishop法、Janbu法、不平衡传递系数法等。
极限平衡理论边坡稳定性分析方法基本条件的比较见表1。
3工程实例分析
3.1工程基本概况
某建筑场地南侧边坡总体高约80m,长约120m,下部宽约220m,上部宽约110m,坡比为1:1,共7级,每级约10m,马道宽约2~3米。
边坡表层离石黄土结构疏松,孔隙较大,在降雨和地震条件下,易发生黄土体内圆弧滑动。
3.2边坡稳定性计算参数
稳定性计算参数的选择,特别是抗剪强度参数C、φ的取值对稳定性定量计算结果有重要影響。
本次稳定性计算参数见表2。
3.3计算方法的确定
高陡黄土边坡稳定性计算采用简布(Janbu)法,拟定一个危险滑裂面来计算高陡黄土边坡的稳定性系数。
3.4边坡稳定性分析及评价
本次选取了典型剖面进行稳定性计算,典型剖面见图2。
高陡黄土边坡在自重状态下稳定系数Fs=1.111,处于基本稳定状态;在自重加暴雨状态下稳定系数Fs=1.104,处于基本稳定状态;在自重加地震状态下稳定系数Fs=1.060,处于基本稳定状态;由稳定性系数计算结果可知,边坡在暴雨和地震状态下,稳定性降低,较易发生滑塌,危害性大,须进行综合治理。
3.5防治建议
根据高陡黄土边坡的现状,以及威胁范围的大小,结合稳定性分析结果和类似边坡治理经验,提出该边坡的防治措施建议,应采用锚索框架支挡体系加固高陡黄土边坡中下部,黄土边坡坡脚以挡土墙支挡,并做好截、排水,将雨水及时排出坡体。
坡体上部做植草护坡,防止雨水冲刷。
4小结
目前,所有定量的计算方法都是基于定性方向之上。
边坡的稳定性分析方法繁多,根据具体边界条件及滑动面的形态选择适合的计算方法,能够得到较为准确的结果。
参考文献
[1]廖小平,朱本珍.路堑边坡工程理论与实践[M].中国铁道出版社. 2011.
[2]郑颖人,陈祖煜,王恭先,等.边坡与滑坡工程治理[M] . 北京:人民交通出版社. 2007.。