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[摘 要]随着我国经济的不断发展,国家不断加强基础设施建设。在工程建设过程中,边坡问题成为了制约工程建设的一个重要因素。本文从实际工程出发,分析邊坡失稳的内在因素和外在因素,并提出了边坡防治措施建议。
[关键词]稳定性 影响因素 防治措施
中图分类号:R747 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)26-0162-01
近年来,随着我国经济的不断发展,基础设施建设正在飞速发展,尤其是在山区进行工程建设时,往往将形成边坡。边坡失稳造成的地质灾害严重影响人民的生命财产安全,因此,对边坡失稳机制进行分析,找出影响其稳定性的因素,对边坡失稳做出正确的评价,进而提出合理的防治措施,保证边坡的稳定性是工程建设成功的关键。
1.边坡失稳的因素分析
影响边坡工程稳定性的因素可分为内在因素和外在因素两个方面,边坡失稳是内在因素和外在因素共同作用的结果。
1.1 内在因素
边坡失稳的内在因素主要是由于边坡的工程地质条件的影响,主要包括边坡的空间分布,岩土构成、岩体结构面特征等,内在因素决定着边坡失稳的模式和规模,对边坡的稳定性起着决定性作用。
(1)边坡的空间分布主要是坡面的产状、坡率、坡高等。边坡的产状和岩层产状的组合关系对边坡失稳的影响非常大,如边坡为顺层边坡,则边坡稳定性差,反之,稳定性较好;一般来说,无论是岩质边坡还是土质边坡,坡率越陡边坡稳定性越差,边坡高度越高稳定性越差。
(2)边坡的岩土构成决定着边坡失稳的模式。一般来说,土质边坡的失稳模式主要圆弧滑动,岩质边坡的失稳模式主要为平面滑动、楔形破坏、坡面掉块等。
(3)边坡岩体中结构面的存在,降低了岩体的整体强度,增大了岩体的变形性能,加强了岩体的流变力学特性和其他时间效应,并且加深了岩体的不均匀性、各向异性和非连续性等性质。
1.2 外在因素
外在因素对边坡的变形和破坏作用是短暂但十分明显,作为外部条件,它们只能间接促进边坡变形和破坏的发生和发展,主要包括降雨的气候条件、人类工程活动等。
(1)降雨对边坡稳定性的影响主要为对边坡的冲刷作用和降雨下渗形成地下水。降雨冲刷作用增加边坡边坡荷载,影响边坡稳定性。地下水是导致边坡失稳的重要外在因素,其不利影响主要表现为动水压力、降低岩体强度和增加孔隙水压力等几个方面。地下水渗流形成动水压力,在动水压力的影响下,边坡岩体裂隙贯通,导致坡体不断被掏空。地下水软化岩体结构面中的充填物,是的岩体的抗剪强度降低,进而导致边坡失稳破坏。降雨后,雨水在重力的作用下,沿着边坡岩土体中的裂隙向里流动,使得边坡内孔隙水压力增大,对边坡稳定不利。
(2)人类工程活动的影响主要为坡顶加载和边坡开挖。坡顶增加荷载一方面增加了坡体的下滑力;另一方面加大坡顶张拉力和坡脚剪应力的集中程度使边坡岩土体破坏,降低强度,因而引起边坡稳定性的降低。不当的削坡往往坡脚结构面或软弱夹层的覆盖层变薄或切穿,减小坡体滑动面的抗滑力,而边坡的下滑力却没有相应地减小,造成稳定性降低。
2、工程案例
2.1 边坡工程概况
拟建场地原始地貌为以斜坡,为了修建建筑,拟对斜坡进行开挖形成建筑场地。开挖后将形成高度为高20.0~30.0m的岩土质边坡,为顺向边坡。根据钻探资料显示,边坡岩土构成自上而下分别为第四系红粘土,下伏基岩为中风化石灰岩,其中红粘土厚度约为5.5-9.6m,中风化石灰岩厚度大,本次钻探未揭穿。
2.2 边坡稳定性计算
(1)边坡失稳因素及模式分析
该边坡为岩土质混合边坡,土层厚度较大。通过工程地质调绘结合钻探结果,该段边坡为顺层边坡,且在邊坡坡脚存在有切坡现象,因此,影响本边坡工程的因素主要为边坡的空间分布及人类工程活动。开挖后可能沿着土体内部发生圆弧滑动,该段边坡为顺向边坡,可能发生顺层滑动(图1)。
(2)计算参数选择
根据取样试验结果结合《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2012)表4.5.1,边坡计算参数取值如表1:
(3)计算结果
通过计算分析,圆弧滑动时边坡安全系数Ks=0.87,平面滑动的边坡安全系数安全系数K=1.15,均小于一级边坡的稳定安全系数1.35,说明边坡在开挖过程中,有可能失稳。
2.3 边坡支护措施建议
开挖时基本无放坡条件,开挖后边坡稳定性差,建议按红线边界尽量放坡开挖,然后采取锚索+格构梁进行支护,并在坡面及坡脚设泄水孔,并在坡脚、坡顶设置排水沟,边坡工程按逆作法进行施工,严禁超挖。
3.结论
本文分析了边坡失稳的影响因素,包括边坡的空间分布,岩土构成、岩体结构面特征等内在因素和降雨的气候条件、人类工程活动等外在因素,并以工程实例为基础,分析了某边坡失稳影响因素及边坡失稳模式,对边坡稳定性进行计算,提出了边坡支护建议。
参考文献
[1] 潘家铮.建筑物的抗滑稳定和滑坡分析[M].北京:中国水利水电出版社,1980.
[2] 朱晗迓,马美玲,尚岳全.顺倾向层状岩质边坡溃屈破坏分析[J].浙江大学学报(工学版),2004,38(9):1144-1149.
[3] 吕生弟,赵志祥,叶文芳.李家峡.层状岩体人工开挖边坡变形破坏模式研究[J].成都理工学院学报,2001,28(增):328-332.
[关键词]稳定性 影响因素 防治措施
中图分类号:R747 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)26-0162-01
近年来,随着我国经济的不断发展,基础设施建设正在飞速发展,尤其是在山区进行工程建设时,往往将形成边坡。边坡失稳造成的地质灾害严重影响人民的生命财产安全,因此,对边坡失稳机制进行分析,找出影响其稳定性的因素,对边坡失稳做出正确的评价,进而提出合理的防治措施,保证边坡的稳定性是工程建设成功的关键。
1.边坡失稳的因素分析
影响边坡工程稳定性的因素可分为内在因素和外在因素两个方面,边坡失稳是内在因素和外在因素共同作用的结果。
1.1 内在因素
边坡失稳的内在因素主要是由于边坡的工程地质条件的影响,主要包括边坡的空间分布,岩土构成、岩体结构面特征等,内在因素决定着边坡失稳的模式和规模,对边坡的稳定性起着决定性作用。
(1)边坡的空间分布主要是坡面的产状、坡率、坡高等。边坡的产状和岩层产状的组合关系对边坡失稳的影响非常大,如边坡为顺层边坡,则边坡稳定性差,反之,稳定性较好;一般来说,无论是岩质边坡还是土质边坡,坡率越陡边坡稳定性越差,边坡高度越高稳定性越差。
(2)边坡的岩土构成决定着边坡失稳的模式。一般来说,土质边坡的失稳模式主要圆弧滑动,岩质边坡的失稳模式主要为平面滑动、楔形破坏、坡面掉块等。
(3)边坡岩体中结构面的存在,降低了岩体的整体强度,增大了岩体的变形性能,加强了岩体的流变力学特性和其他时间效应,并且加深了岩体的不均匀性、各向异性和非连续性等性质。
1.2 外在因素
外在因素对边坡的变形和破坏作用是短暂但十分明显,作为外部条件,它们只能间接促进边坡变形和破坏的发生和发展,主要包括降雨的气候条件、人类工程活动等。
(1)降雨对边坡稳定性的影响主要为对边坡的冲刷作用和降雨下渗形成地下水。降雨冲刷作用增加边坡边坡荷载,影响边坡稳定性。地下水是导致边坡失稳的重要外在因素,其不利影响主要表现为动水压力、降低岩体强度和增加孔隙水压力等几个方面。地下水渗流形成动水压力,在动水压力的影响下,边坡岩体裂隙贯通,导致坡体不断被掏空。地下水软化岩体结构面中的充填物,是的岩体的抗剪强度降低,进而导致边坡失稳破坏。降雨后,雨水在重力的作用下,沿着边坡岩土体中的裂隙向里流动,使得边坡内孔隙水压力增大,对边坡稳定不利。
(2)人类工程活动的影响主要为坡顶加载和边坡开挖。坡顶增加荷载一方面增加了坡体的下滑力;另一方面加大坡顶张拉力和坡脚剪应力的集中程度使边坡岩土体破坏,降低强度,因而引起边坡稳定性的降低。不当的削坡往往坡脚结构面或软弱夹层的覆盖层变薄或切穿,减小坡体滑动面的抗滑力,而边坡的下滑力却没有相应地减小,造成稳定性降低。
2、工程案例
2.1 边坡工程概况
拟建场地原始地貌为以斜坡,为了修建建筑,拟对斜坡进行开挖形成建筑场地。开挖后将形成高度为高20.0~30.0m的岩土质边坡,为顺向边坡。根据钻探资料显示,边坡岩土构成自上而下分别为第四系红粘土,下伏基岩为中风化石灰岩,其中红粘土厚度约为5.5-9.6m,中风化石灰岩厚度大,本次钻探未揭穿。
2.2 边坡稳定性计算
(1)边坡失稳因素及模式分析
该边坡为岩土质混合边坡,土层厚度较大。通过工程地质调绘结合钻探结果,该段边坡为顺层边坡,且在邊坡坡脚存在有切坡现象,因此,影响本边坡工程的因素主要为边坡的空间分布及人类工程活动。开挖后可能沿着土体内部发生圆弧滑动,该段边坡为顺向边坡,可能发生顺层滑动(图1)。
(2)计算参数选择
根据取样试验结果结合《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2012)表4.5.1,边坡计算参数取值如表1:
(3)计算结果
通过计算分析,圆弧滑动时边坡安全系数Ks=0.87,平面滑动的边坡安全系数安全系数K=1.15,均小于一级边坡的稳定安全系数1.35,说明边坡在开挖过程中,有可能失稳。
2.3 边坡支护措施建议
开挖时基本无放坡条件,开挖后边坡稳定性差,建议按红线边界尽量放坡开挖,然后采取锚索+格构梁进行支护,并在坡面及坡脚设泄水孔,并在坡脚、坡顶设置排水沟,边坡工程按逆作法进行施工,严禁超挖。
3.结论
本文分析了边坡失稳的影响因素,包括边坡的空间分布,岩土构成、岩体结构面特征等内在因素和降雨的气候条件、人类工程活动等外在因素,并以工程实例为基础,分析了某边坡失稳影响因素及边坡失稳模式,对边坡稳定性进行计算,提出了边坡支护建议。
参考文献
[1] 潘家铮.建筑物的抗滑稳定和滑坡分析[M].北京:中国水利水电出版社,1980.
[2] 朱晗迓,马美玲,尚岳全.顺倾向层状岩质边坡溃屈破坏分析[J].浙江大学学报(工学版),2004,38(9):1144-1149.
[3] 吕生弟,赵志祥,叶文芳.李家峡.层状岩体人工开挖边坡变形破坏模式研究[J].成都理工学院学报,2001,28(增):328-332.