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中国民用航空中南地区空中交通管理局 广东广州 510640
摘要:影响边坡稳定性的因素很多,包括土坡的边界条件、土质条件和外界条件。本文通过使用midas岩土工程分析软件,分析各种因素对边坡的影响情况,得出的结果对工程具有一定的指导意义。同时,通过对数据的分析,指出了实际工程中需要注意和改进的地方。
关键词:边坡;安全系数;软弱层
引言
影响边坡稳定具体因素包括:(1)土坡坡度。坡角越小土坡越稳定但不经济。(2)土坡高度。高度越小土坡越稳定。(3)土的性质,土的抗剪强度指标C、φ值较大的土坡比C、φ值较小的土坡稳定。(4)气象条件,天气晴朗,处于干燥条件下的土坡强度高,稳定性好,处在雨季情况下,尤其是暴雨情况下大量雨水渗入,土坡稳定性降低,容易发生工程事故。(5)地下水的渗透,当土坡中存在与滑动方向一致的渗透力时,对土坡稳定不利,如水库中下游水坝就容易发生。(6)地震,发生地震时容易产生附近荷载,降低土坡稳定性。本文以midas gts有限软件为工具,通过对大量工况的分析,绘出了存在软弱夹层的各种土质的边坡安全系数与堆载的关系曲线,由曲线可得出堆载对边坡的内力及稳定性的影响情况。
1 边坡基本模型及本文计算工况
模型类型为莫尔库伦,计算方法采用强度折减法,使用初始安全系数开始计算,收敛后增加一个安全系数增量重新开始计算,未收敛时减去一个安全系数增量重新开始计算。通过最大剪切应变等值线查看破坏模式。不考虑地下水作用和地震作用,不设支锚,挡墙等其他措施。
本文计算模型的几何参数如下:边坡高度为10m,坡顶、坡角向外延伸20m为边界条件,坡度35度,坡面往下5m处有1.5m厚软弱夹层,软弱夹层从坡顶沿边坡到坡底12m处出地面。堆载分布为线荷载,分别取0kpa,50kpa,100kpa,150kpa。模型中土层分两层,边坡软土层粘聚力分别取8kpa,15kpa,20kpa,30kpa。物理力学参数如表1所示。
表1:土层物理力学参数
层号 名称 厚度
(m) 重度
kN/m3 粘聚力
kN/m2 内摩擦角
(°)
1 淤泥质土 1.5 20 8 0
2 边坡土 15 20 15 0
2 堆载对边坡安全系数的影响
2.1计算結果对比
为了得出含有软弱夹层对边坡的影响,先把堆载设为0kpa,对比含有软弱夹层边坡与不含有软弱夹层的边坡的安全系数,破坏模式对比如图1(两种边坡破坏模式)所示。
图1:含软弱夹层最大剪应变等值线
图2:不含软弱夹层最大剪应变等值线
从图1可以看出,含有软弱夹层边坡的安全系数为1.1。不含软弱夹层边坡的安全系数为1.3。含有软弱夹层边坡的破坏模式沿着软弱夹层,最大剪应变为0.62,发生在软弱夹层端部。不含有软弱夹层的边坡破坏模式沿着理论圆弧滑动面,最大剪应变为0.049,发生在圆弧底部。
2.2堆载对边坡安全系数的影响
按照之前设定的不同软土层参数与不同堆载输入计算模型,计算出不同的边坡安全系数并绘成曲线如图2所示。
图3:堆载对边坡安全系数影响的关系曲线
从图2可以看出,软土层的粘聚力对边坡的安全系数影响很大,粘聚力越大,边坡的安全系数就越高,堆载大小对边坡安全系数影响很大,堆载越大,边坡安全系数越小,不同的堆载,边坡安全系数随着粘聚力的变化都发生均匀变化,但是因为堆载的影响都会相差0.2至0.3的一个级别。当软土层粘聚力非常小(8kpa)的时候,不同堆载下的边坡安全系数差别不大,都很低。
3 结语
含有软弱夹层的边坡其稳定性比均匀土质边坡稳定性差很多。在工程建设中,如建筑在山顶上的建筑物如雷达塔、铁塔、基站等,往往考虑了建筑物地基承载力而没考虑山顶边坡稳定性。不能因为建筑物荷载小就忽略边坡稳定性的影响,在结构设计时同时要通过勘察报告判定边坡有无软弱夹层,如果有软弱夹层应及时设计支档构筑物如挡土墙、打锚杆等。建筑物荷载应尽量离边坡边远,如建筑物处于圆弧滑动面内则建筑物荷载会缩小边坡安全系数,处于圆弧滑动面外则建筑荷载会放大边坡安全系数。必须重视当地的工程经验,总结经验:(1)经过稳定验算后,才能在坡顶上加载以及在坡脚挖方;(2)对于稳定性不足的地段,应事先分段做好挡土结构;(3)应在坡顶和填土体内分别做好明沟和暗沟(或盲沟)以便排水;(4)大型基础工程,应在开挖基坑之前做好保证坑壁稳定的措施,然后才能开挖。
参考文献:
[1]杨小平.[M].土力学及地基基础,2005,26(3):441-444
[2]《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002). 56-58
摘要:影响边坡稳定性的因素很多,包括土坡的边界条件、土质条件和外界条件。本文通过使用midas岩土工程分析软件,分析各种因素对边坡的影响情况,得出的结果对工程具有一定的指导意义。同时,通过对数据的分析,指出了实际工程中需要注意和改进的地方。
关键词:边坡;安全系数;软弱层
引言
影响边坡稳定具体因素包括:(1)土坡坡度。坡角越小土坡越稳定但不经济。(2)土坡高度。高度越小土坡越稳定。(3)土的性质,土的抗剪强度指标C、φ值较大的土坡比C、φ值较小的土坡稳定。(4)气象条件,天气晴朗,处于干燥条件下的土坡强度高,稳定性好,处在雨季情况下,尤其是暴雨情况下大量雨水渗入,土坡稳定性降低,容易发生工程事故。(5)地下水的渗透,当土坡中存在与滑动方向一致的渗透力时,对土坡稳定不利,如水库中下游水坝就容易发生。(6)地震,发生地震时容易产生附近荷载,降低土坡稳定性。本文以midas gts有限软件为工具,通过对大量工况的分析,绘出了存在软弱夹层的各种土质的边坡安全系数与堆载的关系曲线,由曲线可得出堆载对边坡的内力及稳定性的影响情况。
1 边坡基本模型及本文计算工况
模型类型为莫尔库伦,计算方法采用强度折减法,使用初始安全系数开始计算,收敛后增加一个安全系数增量重新开始计算,未收敛时减去一个安全系数增量重新开始计算。通过最大剪切应变等值线查看破坏模式。不考虑地下水作用和地震作用,不设支锚,挡墙等其他措施。
本文计算模型的几何参数如下:边坡高度为10m,坡顶、坡角向外延伸20m为边界条件,坡度35度,坡面往下5m处有1.5m厚软弱夹层,软弱夹层从坡顶沿边坡到坡底12m处出地面。堆载分布为线荷载,分别取0kpa,50kpa,100kpa,150kpa。模型中土层分两层,边坡软土层粘聚力分别取8kpa,15kpa,20kpa,30kpa。物理力学参数如表1所示。
表1:土层物理力学参数
层号 名称 厚度
(m) 重度
kN/m3 粘聚力
kN/m2 内摩擦角
(°)
1 淤泥质土 1.5 20 8 0
2 边坡土 15 20 15 0
2 堆载对边坡安全系数的影响
2.1计算結果对比
为了得出含有软弱夹层对边坡的影响,先把堆载设为0kpa,对比含有软弱夹层边坡与不含有软弱夹层的边坡的安全系数,破坏模式对比如图1(两种边坡破坏模式)所示。
图1:含软弱夹层最大剪应变等值线
图2:不含软弱夹层最大剪应变等值线
从图1可以看出,含有软弱夹层边坡的安全系数为1.1。不含软弱夹层边坡的安全系数为1.3。含有软弱夹层边坡的破坏模式沿着软弱夹层,最大剪应变为0.62,发生在软弱夹层端部。不含有软弱夹层的边坡破坏模式沿着理论圆弧滑动面,最大剪应变为0.049,发生在圆弧底部。
2.2堆载对边坡安全系数的影响
按照之前设定的不同软土层参数与不同堆载输入计算模型,计算出不同的边坡安全系数并绘成曲线如图2所示。
图3:堆载对边坡安全系数影响的关系曲线
从图2可以看出,软土层的粘聚力对边坡的安全系数影响很大,粘聚力越大,边坡的安全系数就越高,堆载大小对边坡安全系数影响很大,堆载越大,边坡安全系数越小,不同的堆载,边坡安全系数随着粘聚力的变化都发生均匀变化,但是因为堆载的影响都会相差0.2至0.3的一个级别。当软土层粘聚力非常小(8kpa)的时候,不同堆载下的边坡安全系数差别不大,都很低。
3 结语
含有软弱夹层的边坡其稳定性比均匀土质边坡稳定性差很多。在工程建设中,如建筑在山顶上的建筑物如雷达塔、铁塔、基站等,往往考虑了建筑物地基承载力而没考虑山顶边坡稳定性。不能因为建筑物荷载小就忽略边坡稳定性的影响,在结构设计时同时要通过勘察报告判定边坡有无软弱夹层,如果有软弱夹层应及时设计支档构筑物如挡土墙、打锚杆等。建筑物荷载应尽量离边坡边远,如建筑物处于圆弧滑动面内则建筑物荷载会缩小边坡安全系数,处于圆弧滑动面外则建筑荷载会放大边坡安全系数。必须重视当地的工程经验,总结经验:(1)经过稳定验算后,才能在坡顶上加载以及在坡脚挖方;(2)对于稳定性不足的地段,应事先分段做好挡土结构;(3)应在坡顶和填土体内分别做好明沟和暗沟(或盲沟)以便排水;(4)大型基础工程,应在开挖基坑之前做好保证坑壁稳定的措施,然后才能开挖。
参考文献:
[1]杨小平.[M].土力学及地基基础,2005,26(3):441-444
[2]《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002). 56-58