边坡稳定性分析—毕业设计
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边坡稳定性分析报告
1、边坡稳定性分析:
K s =(γv cosθtgφ+ Ac)/γv sinθ式中γ为岩土体的重度; c为结构面凝聚力; φ为结构面内摩擦角; A为结构面面积; v为岩土体积; θ为结构面倾角。
由于本工程边坡为折线边坡,故对边坡分为两段边坡(1:1.5边坡为边坡一,1:2边坡为边坡二)进行分析,详见图1-1;
边坡一:K s =(γv cosθtgφ+ Ac)/γv sinθ
=(1.21*19*0.83*0.364+1.21*15)/(19*1.21*0.555)=1.97>1
边坡二:K s =(γv cosθtgφ+ Ac)/γv sinθ
=(1.21*19*0.894*0.364+23.2*15)/(19*23.2*0.447)=2.49>1
两个边坡稳定系数都大于1,但未考虑开挖过程中机械扰动、降雨及边坡透水对边坡稳定性的影响因此对理论计算得到的安全系数应进行修正, 如表1。
表1稳定性安全系数修正表
2、主动土压力计算
Ea=φc*r*h2Ka/2
=357.22KN
Φc=1.2,由于挖方高度大于8m,Φc=1.2。
r=19KN/m3,h=8m,Ka=tg2(45-φ/2)
3、备注
本验算未考虑上部行车荷载,尽管验算边坡稳定性符合要求但在施工过程中应该在边坡埋设位移观测桩,每天按一定频率进行观测。
位移观测埋设如下:距离开挖断面外6-10m埋设,每个断面埋设3根。
在施工过程中如发现位移量超出规定范围应立即停止施工对边坡进行防护作业,边坡防护可采用钢花管深层注浆处理。
第一章绪论1.1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,也是工程建设中最常见的工程形式。
随着我国基础设施建设的蓬勃发展,在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。
边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度,重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此,边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理,是降低降低灾害的有效途径,是地质和岩土工程界重点研究的问题。
随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀,越来越多的建筑物需要被建造,城市的用地也越来越珍贵。
特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说,建筑边坡成为了不可避免的工程。
边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。
崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离,向前翻滚而下。
一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏,且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。
崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段,破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。
崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。
主要原因有:风化等作用减弱了节理面的黏聚力,或者是雨水进入裂隙产生水压力,或者是气温变化、冻融松动岩石,或者是植物根系生长造成膨胀压力,以及地震、雷击等外力作用(图1-1)。
滑坡是指岩土体在重力作用下,沿坡内软弱面产生的整体滑动。
与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现,其滑动面往往深入坡体内部,甚至可以延伸到坡脚以下。
其滑动速度虽比崩塌缓慢,但是不同的滑坡滑动速度相差很大,这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时,其滑动速度一般比较缓慢;相反,当滑动面通过脆性岩石,且滑动面本身具有一定的抗剪强度,在构成滑面之前可承受较高的下滑力,那么一旦形成滑面即将下滑时,抗剪强度急剧下降,滑动往往是突发而迅速的。
滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。
当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致,并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面,滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。
边坡工程毕业设计
边坡工程是土木工程中的重要一部分,其主要目的是保证边坡的稳定性,避免边坡滑坡等灾害事件的发生。
边坡工程的毕业设计是边坡工程学生毕业前的重要任务之一,下面将为大家提供一些边坡工程毕业设计的相关参考内容。
1. 边坡稳定性分析与评价:边坡稳定性分析是边坡工程设计的基础,它是通过模拟不同边坡工况和施工条件,计算边坡的抗剪强度和稳定性指标,从而进行边坡工程设计和评价。
在毕业设计中,可以选择一个具体的边坡工程案例,进行边坡稳定性分析和评价,探讨不同因素对边坡稳定性的影响。
2. 边坡护坡结构设计:边坡护坡结构是为了增加边坡的稳定性而设置的一种工程措施,常用的护坡结构包括挡土墙、锚杆网、喷锚锚石墙等。
在毕业设计中可以选择不同类型的护坡结构,进行结构设计和优化,考虑护坡结构的经济性、稳定性和施工可行性等方面。
3. 边坡监测与预警系统设计:边坡监测与预警系统是用于实时监测边坡变形和灾害预警的一种手段,可以通过地下水位、地应力、地震波等监测参数来进行边坡稳定性分析和预测。
在毕业设计中,可以选择一个现有边坡工程,设计并实施边坡监测与预警系统,并分析系统的效果和可行性。
4. 边坡防护材料研究:边坡防护材料主要是指用于边坡护坡结构的材料,如土工合成材料、防护网等。
在毕业设计中,可以选择一个特定的边坡护坡结构,研究不同材料对边坡稳定性和
抗滑坡能力的影响,并比较不同材料的优缺点,从而提出合理的材料选择和设计方案。
以上是一些边坡工程毕业设计的相关参考内容,希望能对你的毕业设计有所帮助。
但请注意,在正式撰写毕业设计时,应使用适当的引用格式,并在文中注明参考文献的来源。
目录摘要.................................................. 错误!未定义书签。
第一篇边坡支护工程方案设计............................. 错误!未定义书签。
第一章绪论.......................................... 错误!未定义书签。
1.1 本课题研究的历史、现状和发展情况............... 错误!未定义书签。
1.2 几种常见支护手段的分析......................... 错误!未定义书签。
第二章工程简介...................................... 错误!未定义书签。
2.1 工程概况 ........................................ 错误!未定义书签。
2.2 工程地质条件 ..................................... 错误!未定义书签。
2.3 岩土体工程地质特征................................ 错误!未定义书签。
第三章边坡稳定性计算................................ 错误!未定义书签。
3.1 边坡剖面选取.................................... 错误!未定义书签。
3.2 条块划分 ........................................ 错误!未定义书签。
3.3 计算公式 ........................................ 错误!未定义书签。
3.4 计算参数取值.................................... 错误!未定义书签。
3.5 计算过程 ........................................ 错误!未定义书签。
边坡支护毕业设计边坡支护毕业设计边坡支护是土木工程中一个重要的课题,它涉及到土地资源的有效利用和保护,对于城市建设和交通基础设施的安全运行具有重要意义。
在毕业设计中,边坡支护作为一个典型的工程问题,需要综合考虑土壤力学、结构力学和岩土工程等多个学科的知识,以解决实际工程中的具体问题。
本文将从边坡支护的背景和意义、设计原则、常用方法和未来发展等方面进行论述。
一、背景和意义城市化进程的加速和交通网络的不断扩张,使得边坡支护成为一项迫切需要解决的问题。
边坡的稳定性直接关系到交通道路、建筑物和人民生命财产的安全。
因此,在毕业设计中,边坡支护的研究和设计显得尤为重要。
通过合理的设计和施工,可以提高边坡的稳定性,减少地质灾害的发生,为城市的可持续发展提供保障。
二、设计原则边坡支护的设计需要遵循一些基本原则,以确保工程的安全可靠。
首先,设计应根据边坡的地质条件和土壤力学参数进行合理的力学分析。
其次,应选择合适的支护结构和材料,以满足工程的稳定性和经济性要求。
最后,设计应考虑到边坡支护与周围环境的协调,避免对环境造成不良影响。
三、常用方法在边坡支护的设计中,有多种常用的方法可以选择。
其中,土工合成材料是一种常见的支护方式。
它可以通过增加边坡的抗滑能力和抗冲刷能力,提高整个边坡的稳定性。
此外,钢筋混凝土墙和挡土墙也是常用的边坡支护结构。
它们具有较高的承载能力和抗侧推能力,适用于较高边坡的支护。
四、未来发展随着科技的进步和工程技术的发展,边坡支护领域也在不断创新和进步。
未来的发展趋势之一是结合数字化技术,进行边坡的监测和预警。
通过实时监测边坡的变形和位移,可以及时采取措施,防止灾害的发生。
此外,材料科学的进步也将为边坡支护提供更多的选择,例如新型土工合成材料和高性能混凝土等。
总结边坡支护作为土木工程中的重要课题,需要综合运用多个学科的知识,以解决实际工程中的问题。
在毕业设计中,边坡支护的研究和设计是一项具有挑战性和意义的任务。
第二章 边坡稳定性分析本设计任务段为包头至茂名高速公路湖南省怀化至通道K167+000~K169+000段,总长2000m ,其中填方路堤的K167+920的横断面虽然地面线较缓,但填方高度较大,并采用了二级边坡,所以路堤边坡稳定性验算采用此断面为验算对象。
如图所示,此断面高度为21.20m ,顶宽为26m ,边坡坡度采用1:1.5,二级边坡为1:1.75,。
其横段面如图2.1所示图 2.1 边坡验算的横断面本次稳定性验算分为三个部分:(1)计算参数的的选用;(2)确定最危险滑动面;(3)利用Bishop 法进行路堤稳定性验算。
2.1 计算参数的选用:对本段路堤所填的土为粉质粘土(取值见路基设计手册),路堤填土为粘土,土的粘聚力1c =25kPa ,摩擦角ϕ1为300,天然容重为1γ=18kN/m 3; 地基土也为粘土,土的粘聚力2c =20kPa ,摩擦角2ϕ为200,天然容重为2γ=16kN/m 3,荷载为公路I 级。
2.2最危险滑动面的确定2.2.1 荷载当量高度计算将车辆荷载换算成土柱高(当量高度),按以下公式换算土柱高度为BLNQh γ=0 (2-1) 式(2-1)中:N —横向分布并列的车辆数,单车道N=1,双车道N=2;本设计为双向4车道,N=2Q —每一辆重车的重力(标准车辆荷载为550kN );L —前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)规定对标准车辆荷 载为12.8m ;γ—路基填料的容重;B —荷载横向分布宽度,表示如下: B=Nb+(N-1)m+d 式中:b —后轮轮距,取1.8m ;m —相邻两辆车后轮的中心间距,取1.3m ; d —轮胎着地宽度,取0.6m 。
则:B=Nb+(N-1)m+d=2⨯1.8+(2-1)⨯1.3+0.6=5.5m (2-2) 故BLNQh γ=0=(2×550)/(18×5.5×12.8)=0.867m 2.2.2 危险滑弧圆心位置的确定(1)按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。
本科生毕业论文(设计)题目:坝坡稳定性研究层次:专科起点本科专业:水利水电工程年级:学号:学生:XXX指导教师:XXX完成日期:2012年X月X日内容摘要坝坡稳定是水利工程中很受关注问题,坝坡失稳造成的滑坡运动不仅引起局部环境破坏,还危害和威胁人民生命财产的安全及经济建设的发展。
本文论文主要对坝坡稳定的破坏原因、形式及防治的措施进行研究。
首先针对坝坡稳定破坏进行调查,简单介绍滑坡危害,对坝坡稳定研究进行概述,分析坝坡失稳的原因并提出相应的防治措施。
结合清平水库瓦窑堡水利工程坝坡失稳实例,进行具体的原因分析,并针对存在问题提出4条改进建议和防治措施。
关键词:坝坡;稳定;破坏原因;防治措施目录内容摘要 (I)引言 (1)1坝坡稳定性概述 (2)1.1坝坡失稳的调查 (2)1.2滑坡的危害 (2)1.3研究课题的提出 (2)2滑坡的原因分析 (4)2.1滑坡的分类 (4)2.2地质原因引起滑坡 (4)2.3降雨引起滑坡 (5)2.4地震诱发滑坡 (5)2.5运行管理方面的原因 (6)3坝体滑坡的监测与分析判断 (7)3.1滑坡的监测 (7)3.2滑坡的分析与判断 (7)4坝坡失稳的防治及边坡稳定性分析与防护加固 (8)4.1消除和减轻水的灾害 (8)4.2改变滑坡体的外形,设置抗滑建筑物 (8)4.3改善滑动带的土石性质 (8)4.4其他措施 (8)4.5边坡稳定性分析 (9)4.6边坡加固技术分析 (11)5坝坡稳定案例分析 (14)5.1清平水库瓦窑堡滑坡稳定性分析 (14)5.2滑坡的成因及形成机制分析 (14)5.3稳定性验算及评价 (15)5.4建议处理措施 (17)结论与展望 (18)参考文献 (19)引言边坡稳定性分析一直是岩土工程的一个重要研究内容。
目前边坡稳定性的分析评价方法多种多样,大体上可以将它们分为确定性分析方法和不确定性分析方法两类。
尽管这些评价方法已经得到广泛应用,但由于边坡稳定性受多种因素影响,且各影响因素又具有复杂性和不确定性(如模糊性、信息的不完全性和未确定性,因此确定性分析方法的分析结果与实际不能完全吻合,而不确定性分析方法的准确性与实际情况之间又存在差距。
边坡工程毕设范文一、绪论。
大家好!今天我要和你们唠唠我的边坡工程毕业设计。
边坡这个东西啊,就像大地的边缘守护者,不过要是没设计好,那可就麻烦大了。
比如说山体边坡没弄稳,一场大雨可能就搞出个滑坡啥的,那可就像大地打了个大喷嚏,周围的建筑、道路啥的都得跟着遭殃。
所以啊,边坡工程可重要了呢!我的这个毕业设计啊,就是要给一个特定的边坡来个全方位的规划和设计,让它稳稳当当的,不管风吹雨打都能坚守岗位。
二、工程概况。
我这个边坡工程呢,在一个风景还不错的山区附近。
这个边坡可不是个小不点,高度大概有[X]米,长度沿着山边绵延了[X]米。
它周边的情况有点复杂,一边靠着一条不宽不窄的乡村公路,这条路可是当地村民进出的重要通道,要是边坡出问题把路给毁了,那村民们的日常出行就成大问题了。
另外一边呢,靠近一片果树林,那些果树都是果农的宝贝,要是被边坡滑坡给砸了,果农可得伤心死了。
这个地区的地质条件也有点调皮。
地下的岩土类型比较多样,有那种比较硬的岩石层,也有软乎乎的土层。
岩石层呢,虽然硬,但是也有一些小裂缝,就像一个硬汉身上有一些小伤口似的。
土层就更麻烦了,它的抗剪强度比较低,就像一个软妹子没什么力气,容易被推动。
而且这个地区的降雨量还不算少,特别是到了雨季,雨水就像一群调皮的孩子,拼命往边坡里钻,这就增加了边坡失稳的风险。
三、边坡稳定性分析。
# (一)计算模型的建立。
要分析边坡稳不稳,就得先建立个计算模型。
我就把这个边坡想象成一个大的几何结构体,把那些岩土的特性,像重度(就是每立方米岩土有多重啦)、内摩擦角(这个角可神奇了,和岩土之间的摩擦力有关呢)、粘聚力(就像岩土之间的胶水粘力)这些数据都输入到这个模型里。
这个模型就像一个小世界,里面的每一个参数都是这个世界的规则。
# (二)稳定性计算方法。
我用了好几种方法来计算边坡的稳定性呢。
其中一种就是极限平衡法。
这个方法就像在找一个平衡点,看看边坡在各种力的作用下,什么时候会达到极限,就像一个跷跷板,两边的重量和力达到一个临界状态就会失衡。
摘要随着我国的经济发展,公路的负荷量也随之增加。
111国道的道路状况已不能满足日常需要,而且各种设施等级也过低,造成了道路及附属设施的破坏。
为了解决这些问题,111国道的改建工程势在必行,为今后更好的运输能力提供保障,缓解交通压力。
本文的主要内容是对111国道(汤河口~市界段)改建工程第三标段的路基设计。
由于该标段沿途经过较多的村庄以及沿汤河路线走向较多,并且岩石大多属于强风化破碎岩石,在这些种种不利条件下,如何将路基设计以及施工做到最好,力求尽量减少对居民日常生活的影响以及对生态的保护,就成了重要的问题。
通过对现场的勘测资料和原始的路基设计资料的充分学习,结合周边环境和所学的路基设计理论知识进行111国道(汤河口~市界段)改建工程第三标段的路基设计。
设计主要内容包括:路基开挖的爆破设计,其中主要采用深孔爆破和预裂爆破方法;高挖方路堑边坡的设计并进行稳定性分析;路堤重力式挡土墙的设计。
关键词:路基设计、路基开挖、边坡稳定性、挡土墙AbstractAs China's economic development,roads have increased the load. The road conditions of State Highway 111, can’t meet the daily needs, and also low levels of various facilities resulted in the destruction of roads and ancillary facilities. To address these issues, State Highway 111 reconstruction project is imperative for the future provision of transport capacity and better security, ease traffic pressure.The main content of this article is State Highway 111 (Tanghekou ~ shijie) Reconstruction design of the Third Section of the subgrade. As the tenders passes through many villages and along the route to more Tanghe, and most rocks are strongly weathered broken rock. In these unfavorable conditions, how to do the best bed design and construction, and strive to minimize the impact on daily lives as well as ecological protection, it becomes an important issue Through field investigation data and information on the original design of roadbed full study, with the surrounding environment and the theory of learned knowledge to the design of embankment State Highway 111 (Tanghekou ~ Shijie) into engineering design of the Third Section of the subgrade. Design mainly includes: foundation excavation blasting design, which mainly deep hole blasting and blasting methods; High Cut Slope design and stability analysis; the design of gravity retaining wall embankment.Keywords: Bed design Subgrade Excavation Slope Stability Retaining wall目录一、绪论 (5)(一)工程建设背景 (5)(二)工程概况 (5)1、地形地质特征 (6)2、水文、气象 (6)3、爆区周边环境 (6)4、主要爆破工程数量及总的路基土石方量 (6)(三)主要设计内容 (6)1、路基石方爆破设计 (7)2、路堑边坡稳定性分析设计 (7)3、重力式挡土墙设计 (8)二、路基石方爆破设计与施工 (9)(一)路基石方爆破设计总体方案 (9)(二)深孔爆破设计 (9)(三)预裂爆破设计............................................................................................................ .14 (四)路基石方爆破安全技术 (16)1、爆破安全距离计算 (16)2、爆破飞石的控制 (16)3、冲击波的安全距离 (17)4、爆破警戒范围 (17)5、爆破安全管理措施 (17)(五)路基石方爆破施工组织 (17)1、主要施工方法 (17)2、爆破作业施工方案 (18)3、爆破施工工序控制 (18)(六)爆破安全管理措施 (18)1、现场爆破器材使用与要求 (19)2、爆破安全警戒 (19)(七)特定地段石方爆破施工方案和防护措施 (19)1、村庄、居民区附近爆破施工 (19)2、岩石爆破块度以及路堑边坡控制 (21)三、路堑边坡设计与稳定性分析 (22)(一)边坡稳定性分析方法 (22)(二)典型边坡稳定性分析 (23)1、影响边坡稳定因素分析 (23)2、典型边坡选择 (24)3、典型边坡稳定性分析 (25)四、路基挡土墙设计 (36)(一)重力式挡土墙的构造与布置 (36)1、挡土墙位置的选定 (37)2、纵向布置 (37)3、横向布置 (38)4、平面布置 (38)(二)重力式挡土墙的力学验算 (39)(三)路基挡土墙设计 (39)1、坡面的选取 (39)2、重力式挡土墙设计 (40)五、结束语 (48)致谢 (49)参考文献 (50)一、绪论(一)工程建设背景路基设计是一个系统工程,其设计和施工应严格按照交通部新颁布的有关路基设计和施工的规范和标准,因地制宜地进行精心设计,精心施工,以确保路基具有足够的强度、稳定性,同时兼顾路基的养护、路基的绿化、以加强对社会环境和生态环境的保护。
高速公路边坡防护毕业设计首先对边坡进行稳定性分析,判定该边坡的稳定程度,再根据工程勘察报告和相关资料,进行了抗滑桩的设计计算,得出了本工程的设计结果。
完整详细,有很好的参考价值。
目录第一章绪论1.1 本课题研究的目的和意义1.2国内外的研究及发展现状1.3 边坡稳定性分析方法1.4常见边坡工程治理措施介绍1.5技术方案1.6技术路线第二章工程简介2.1 工程概况2.2边坡工程治理措施分析2.3 结论建议第三章边坡稳定性计算3.1 边坡计算公式3.2 滑坡推力计算第四章支挡结构设计4.1支挡结构设计4.2抗滑桩设计方案4.3植被护坡4.4边坡排水和防渗设计第五章施工技术5.1施工准备及平面布置5.2抗滑桩施工5.3植生带施工5.4排水设施施工第一章绪论1.1 课题研究的目的和意义随着我国经济的发展,全国的工程建设突飞猛进,公路建设发展生机勃勃。
随着公路建设的不断偏远化,公路基础环境越显复杂,公路开挖造成的边坡稳定性及其边坡支护安全已成为公路施工时不可忽视的重要环节,应予以高度重视。
在大量的工程实践过程中,大都存在对边坡工程病害特征和性质认识不清,治理工程措施不力等诸多问题,常常会造成边坡工程的变形和破坏。
或因治理方案过于保守,造成不必要的浪费。
因此,预测边坡失稳的破坏时间、规模,以及危害程度,事先采取防治措施,减轻地质灾害,达到满足经济合理和安全可靠的双重目标。
1.2 国内外的研究及发展现状交通运输是影响我国经济发展的重大因素,公路运输在交通运输中扮演着重要的角色。
随着公路建设的大规模化,公路建设越发向地质条件复杂的地区发展,边坡问题也成为了公路建设不可避免的重要问题。
我国于20世纪50年代对边坡问题开始重视并对其进行研究,当时铁路部门在修建宝成铁路过程中遇到了严重的高边坡问题。
由于对地质条件复杂性的认识不够深刻,对地质工作不够重视,技术力量薄弱等,采用大量爆破开挖土石方工程而造成了大量的高边坡病害。
第一章绪论1.1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,也是工程建设中最常见的工程形式。
随着我国基础设施建设的蓬勃发展,在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。
边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度,重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此,边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理,是降低降低灾害的有效途径,是地质和岩土工程界重点研究的问题。
随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀,越来越多的建筑物需要被建造,城市的用地也越来越珍贵。
特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说,建筑边坡成为了不可避免的工程。
边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。
崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离,向前翻滚而下。
一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏,且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。
崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段,破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。
崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。
主要原因有:风化等作用减弱了节理面的黏聚力,或者是雨水进入裂隙产生水压力,或者是气温变化、冻融松动岩石,或者是植物根系生长造成膨胀压力,以及地震、雷击等外力作用(图1-1)。
滑坡是指岩土体在重力作用下,沿坡内软弱面产生的整体滑动。
与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现,其滑动面往往深入坡体内部,甚至可以延伸到坡脚以下。
其滑动速度虽比崩塌缓慢,但是不同的滑坡滑动速度相差很大,这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时,其滑动速度一般比较缓慢;相反,当滑动面通过脆性岩石,且滑动面本身具有一定的抗剪强度,在构成滑面之前可承受较高的下滑力,那么一旦形成滑面即将下滑时,抗剪强度急剧下降,滑动往往是突发而迅速的。
滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。
当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致,并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面,滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。
平面滑动可以分为单平面形、折线形、连续曲面形等。
单平面形滑动面为一平直面,它常常是地质上先期已经存在的软弱结构面,如岩层面、构造面(断层错动面、大节理面、片理面等),基岩顶面的剥蚀面、不整合面、老地面、不同成因的堆积(坡积、崩积、洪积物)面等(图1-2)。
常见的有三种情况:第一,堆积物(包括坡积、崩积、洪积物及人工堆积物)沿下伏的平直的基岩顶面,老地面或不同成因的堆积面滑动;第二,较坚硬的岩层(如砂岩、石灰岩等)或互层岩层沿下伏软弱岩层(如泥岩、页岩、泥灰岩等)或层向错动带滑动。
其后缘破裂面符合与走向与层面走向一致的张裂面,或一组X节理面,所以呈直线;第三,半层岩地层,如第四纪初形成的河、湖地层,因含有遇水易膨胀的矿物(如蒙脱石),强度低,上覆岩层沿下伏受水软化的岩层滑动。
折线形滑动面为若干个平直面得组合,它可以是基岩顶面的剥蚀面、不同成因或成分的堆积面,也可以是基岩中层面或构造结构面得组合面,是最常见的滑动面形态(图1-3)。
连续曲面形滑动面为倾向沟谷等临空面得上陡下缓逐渐变化的软弱岩层或层间错动带,常常是向斜的一翼,形成大型或特大型岩石顺层滑坡(图1-4)。
圆弧滑动的滑动面为圆弧面或螺旋曲面,它不受地质上先期形成的软弱面控制,主要受控于坡形造成的最大剪应力面,与滑动过程同时形成,因此也有人称其为同生面(图1-4)。
滑坡发生前在坡脚附近出现应力集中,剪应力超过该部位土体的抗剪强度造成坡体蠕动,应力调整,坡顶则产生拉力破坏出现张拉裂缝,一旦滑面中段全部出现剪应力大于土体的抗剪强度,滑坡将发生整体滑移。
由于滑动面为圆弧型,故以旋转滑动为主。
在有地下水活动的情况下,滑动面的一部分常符合与地下水位的波动线上,这类滑坡多出现在匀质土坡和强风化的破碎岩石斜坡。
楔形破坏一般发生在边坡中有两组结构面与边坡斜交,且相互交成楔形体。
当两组结构面的组合交线倾向与边坡倾向相近,倾角小于坡面角而大于其摩擦角时,容易发生这类破坏(图1-5)。
由于边坡物质组成和坡体结构的特殊性和复杂性,但以破坏形式的发生往往较少,或者其规模相对较少,一般的边坡变形和破坏是上述几种基本破坏类型的复合,故称之为复合型破坏(图1-6)。
复合型破坏可以简单的归纳为平面形和圆弧形的组合,由于其空间形态的组合变化,其复合形式更为多样和复杂。
边坡滑动变形发育过程边坡在发生滑动之前通常是稳定的,由于各种因素影响,边坡土体强度逐渐降低,或边坡内部剪切力不断增加,使边坡的稳定状况受到破坏。
在边坡内某一部分因抗剪强度小于剪切力而首先变形,产生微小滑动,以后变形逐渐发展,直至坡面出现断续的拉张裂缝。
随着裂缝的出现,渗水作用加强,变形进一步发展。
后缘拉张裂缝加宽,开始出现不大的错距,两侧剪切裂缝也相继出现。
坡脚附近的土石被挤压,滑坡出口附近潮湿渗水,此时滑动面己大部分形成,但尚未全部贯通。
.随着边坡变形的继续发展,后缘拉张裂缝进一步加宽,错距不断增大。
两侧剪切裂缝贯通井撕开。
边坡前缘的土石挤紧并鼓出,出现大量的鼓张裂缝,滑坡出口附近渗水混浊,这时滑动面已全部形成,接着便开始整体地向下滑动了。
边坡变形破坏的发生是一个长期的变化过程,按照滑坡的受力和变形特征将其分为蠕动阶段、挤压阶段、滑动阶段、剧滑阶段和稳定压密阶段(表1-1)。
边坡稳定影响因素结构面在边坡破坏中的作用边坡的稳定性随组成边坡的岩体中结构面(诸如断层、节理、层面等)的倾角而变化。
如果这些结构面是直立的活水平的,就不会发生单纯的滑动,此时的边坡破坏将包括完整岩块的破坏以及沿某些结构面的滑动。
另一方面,如果岩体所含的结构面倾向于坡面,倾角又在30º~70º之间,就会发生简单的滑动。
因此,边坡中存在的各种形式结构面是影响其稳定性的首要因素。
岩体的结构特征对边坡应力场的影响主要表现为由于岩土体的不均一和不连续性,使沿结构面周边出现应力集中和应力阻滞现象。
因此,它构成了边坡变形与破坏的控制条件,从而形成不同类型的变形与破坏机制。
边坡外形对边坡稳定性影响边坡形态指边坡的高度、长度、坡角、平面形态、剖面形态以及边坡的临空条件等。
边坡形态对边坡的稳定性有直接影响。
不利形态的边坡往往在坡顶产生张应力,并引起坡顶出现张裂缝:在坡脚产生强烈的剪应力,出现剪切破坏带,这些作用极大地降低边坡的稳定性。
一般来说,坡度越陡,边坡越容易失稳,坡度越缓,边坡越稳定:而坡高越大,对边坡稳定越加不利。
平面上呈凹形的边坡较呈凸形的边坡稳定:同是凹形边坡,边坡等高线曲率半径越小,越有利于边坡稳定。
地下水条件对边坡稳定的影响滑坡的发生与地下水和地表水的关系紧密。
绝大多数滑坡都或多或少有地下水的作用。
地下水对边坡稳定性的影响可反映在以下几个方面:a.静水压力处于地下水位以下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,使坡体的有效重量减轻;而不透水的边坡,坡面将承受静水压力,充水的张开裂隙也将承受裂隙静水压力的作用,这些都对边坡的稳定不利。
地下水的存在使边坡上体的含水量增大,上体容重也随之增加,而且孔隙水压力也随之增大,从而引起剪应力增大和土体抗剪能力下降,使边坡稳定受到影响。
b.动水压力地下水的渗透流动,将对坡体产生动水压力,在动水压力作用下,水流将带走边坡断层破碎带或其它软弱结构面中的细小颗粒,经过长期的渗流作用,上质边坡内部可能形成较为连贯的渗流通道,随着通道的不断扩大,坡体不断被淘空,最终将导致边坡失稳。
c.水的软化作用水的软化作用指由于水的浸泡使边坡土体强度降低的作用。
对于碳酸盐岩红粘性土边坡,在地下水的作用下,土体强度将比干燥时大为降低,浸水后的软化现象非常明显,严重影响边坡稳定。
此外,地下水的溶蚀和潜蚀也直接对边坡产生破坏作用。
出露的地下水可能,冲刷边坡坡脚,并不断侵蚀掏空,使边坡不断崩垮,引起坡体整体失稳。
各种外力作用多边坡稳定性的影响区域构造应力的变化、地震、气候条件及人类活动等都会对边坡稳定性造成较大的影响。
边坡处于一定历史条件下的地应力环境中,特别是在新构造运动强烈的地区,往往存在较大的水平构造残余应力。
因而这些地区边坡岩体的临空面附近常常形成应力集中,主要表现为加剧应力差异分布。
在坡脚、坡面及坡顶张力带表现的最为明显。
地震对边坡稳定性的影响较大,地震作用导致边坡稳定性降低主要是由于地震作用产生水平地震附加力,使边坡下滑力增大:而且,在地震力的作用下,边坡岩上体的结构发生变化甚至破坏,出现新的结构面或使原有结构面张裂、松弛,地下水状态也有较大变化,孔隙水压力增大,边坡岩上体强度降低,随着地震力的反复作用,边坡发生位移变形,最终导致破坏。
分化作用使坡体强度减小,坡体稳定性大大降低,加剧了斜坡的变形与破坏。
坡体土风化越深,斜坡稳定性越差,稳定坡角越小。
降水对滑坡形成也十分明显。
降水是地下水的重要补给来源,降水量大的地区较降水量小的地区滑坡数量多,灾害严重。
人为因素在滑坡形成中的作用越来越大。
开挖削坡、坡顶加载、爆破震动、地下开挖以及破坏坡面植被都会对边坡稳定产生影响。
边坡稳定性分析与评价边坡的稳定性分析一直是学者研究的热点问题,目前边坡稳定评价方法很多归纳起来有以下六类:a.地质分析法。
根据边坡的工程地质条件分析、判断边坡的稳定性。
其不足之处是不能进行定量评价。
b.经验类比法。
通过大量相似的两个或多个边坡进行比较,根据它们的属性推出其它属性的相似性的方法,这是一种定性评价方法。
c.结构分析法。
通过大量的结构面统计,应用赤平投影、实体比例投影和摩擦圆方法判断边坡稳定性,也是一种定性评价法,难以量化。
d.极限平衡法。
该法把滑体视为刚体,分析其沿滑动面的平衡状态。
常用方法有Fellenius法、Bishop法、Sarma法等,主要优点是简便,其缺点是把岩体作为刚体处理不能反映岩体内部的真实的应力—应变关系;稳定性系数是滑动面上的平均值,带有一定的假定性,也无法考虑累进性破坏对稳定性的影响;各种计算方法本省还有不同的假设,均有一定的适用范围和局限性,都是把超静定问题变为静定问题处理。
e.数值分析法。
在边坡稳定性评价中常用的数值分析方法有有限元法、边界元法、离散元法等。
这些分析方法本身具有较高精度,但受地质模型、简化的力学模型和力学参数等的影响,使“高精度”的计算结果难以作出“高准确”评价。
f.概率分析法。
该法是以极限平衡原理建立状态方程,在定值稳定系数方法基础上计算边坡的不稳定性概率的方法。
边坡稳定性评价研究已取得很大进步,但任存在不少问题,无论那一种评价方法都有其适用性与局限性。
近年来,非线性科学理论、非连续介质理论、可靠性分析理论以及计算机技术的发展为边坡稳定性问题研究提供了新的方法。
多学科,多专业的交叉渗透研究已成为边坡稳定分析的发展方向。