摘要:在岩土工程施工中如何对高挖方边坡的稳定性问题进行妥善解决,保证在岩土工程施工中边坡施工的安全性,是岩土工程中边坡应用工程的重要内容。论文对边坡稳定性分析的相关理论进行了阐述,对影响岩质高边坡稳定性因素以及边坡变形的原因进行了分析,结合北方地区工程施工的实际情况,选择科学合理的措施对高挖方边坡进行加固,并对高挖方边坡治理的相应措施进行研究。?
关键词:岩土工程;高挖方边坡;稳定性?
引言
随着我国基础设施的快速增加,机场、高速铁路、高速公路等重点交通设施以及城镇化的建设已从平地向地质地貌条件较为复杂的丘陵和山区扩散。这不可避免地形成了大量的高挖方。山区高挖方工程在强降雨或长时间降雨的极端条件下会发生失稳滑坡,因此,高挖方边坡破坏后,其滑坡时间预测是避免财产损失和人员伤亡的有效方法。?
一、岩质高边坡稳定性分析的发展前景
1、岩体力学作为岩质边坡稳定性分析理论基础己取得很大发展,但针对大 型边坡工程的研究还可以深入加强岩体强度及边坡岩土变形破坏机制的研究、边 坡岩体变形破坏的时间效应的研究、通过对地质力学原理的运用研究区域构造中 应力场与地应力对边坡岩体的作用等等专题。对于边坡不断与周围环境进行物质 和能量交换,导致边坡破坏前后其能量的不等关系,今后可以加强工程热力学的 研究,通过能量角度分析预测边坡稳定性。
2、可以打破牛顿时代的传统正向思维,发展新理论和新方法,即伸展到反 馈思维、系统思维、全方位思维的方向上。结合计算机高速强大的系统功能 积极发展新型边坡信息模型,加强边坡智能化研究,建立起有效的专家系统,这 具有重要的研究价值和实际意义。
3、目前岩质边坡的稳定性分析多是专题性针对性的就单个或几组边坡进行 分析,缺乏系统综合该类边坡的研究与研讨。今后应加强边坡稳定性分析的系统 化研究,通过长期对边坡工程的专题研究成果建立边坡档案,对研究数据、分析 结果及治理成果等进行统计和系统化分析,特别是在边坡类型的划分、稳定性评 价以及岩质边坡失稳机理的研究方面,通过概率分析可以为以后该类边坡的分析 治理等提供依据。
4、由于岩体的地质体性质复杂多变,现行数学模型和数值计算方法还不能 完全模拟岩体内应力应变关系,因此在以后的研究中可以继续加强边坡稳定性力 学机理研究。寻求更精确的地质模型,加强数值模拟技术的研究,并且更好的将 两者相结合,使数值计算模型能更接近于地质力学实际。而在分析解决各种工程 问题时可以根据不同边坡的工程实际情况采用某种适当的分析方法甚至是采用 多种分析方法相结合的分析方法,如极限平衡法与极限分析法的综合、极限分析 法与可靠分析法或不确定分析法的结合等等,或同一种方法内用两种或一种模拟 方式相互耦合,力求得出一个更客观、可靠、合理的评价结果。
5、在理论计算的同时还应加强各种测试手段的改进和综合,如物理模拟技术的改进,红外线技术和遥感技术等。这些测试技术能有效地监测边坡岩土 变形和破坏,并为边坡岩土失稳预报提供依据。
二、边坡稳定性相关理论分析
边坡稳定性受很多因素的影响,不同的地层岩性使边坡 工程的边坡表现出了不同的变形破坏形式。边坡的表面形态 以及边坡的几何形状都是对边坡稳定性产生影响的重要因 素。如果边坡表面坡度增加,那么坡面和破顶之间的应力范围 也会扩大,坡脚的剪切应力也加大,经过推理得出,边坡的稳 定性会随着坡度的增加而变差。边坡变形的情况会受岩层褶 皱形态的直接影响,对于地质构造复杂的边坡来说,通常会比较差。在岩土工程施工中边坡稳定性受到破坏而发 生变形的重要因素包括水对边坡岩土的影响。水会与岩土内 的矿物质发生物理或者化学反应,这样岩土内的矿物质成分 会发生变化导致岩土体破碎或者发生松散的情况。地震或者 爆破等情况产生的振动作用,会对边坡的稳定性产生很大的 影响。
爆破产生的振动作用会在瞬间对边坡的应力场进行改 变,爆破会破坏介质之间的联结力,这样岩土体的抗剪能力 会被大大降低,导致边坡几何结构发生变形,这些都会直接影 响边坡的稳定性。
三高挖方边坡稳定性分析及治理措施研究
边坡稳定分析方法经过不断的研究和发展,目前主要采用极限平衡法:极限平衡方法作为定量分析的一种常用方法,可以对边坡的稳定性进行量化分析,是一种被广泛应用的边坡稳定分析方法。极限平衡分析方法可以针对岩土体边坡的稳定性进行准确的分析,极限平衡分析方法中的瑞典条分法是基于圆弧滑裂面的一种边坡稳定性分析方法。瑞典条分法的原理是先对边坡的单位长度进行选取,然后把计算分析中的空间问题转变为简单的平面问题进行解决。在边坡稳定性分析中极限平衡分析方法中的简布法H,主 要应用于对滑动面非圆弧形的边坡稳定性进行分析。简布法 采用迭代计算的方法进行求解,选择很多的滑动面来计算,选 取安全系数最小的滑动面作为边坡危险滑动面,这时选取的 边坡安全系数才是和实际情况最接近的安全系数。简布法可 以满足全部的平衡条件,这样在计算结果上相对要准确,并且在计算时严格满 足平衡条件的要求,所有的计算都通过计算机完成,计算结果 与实际情况比较接近。
四、边坡稳定性评价方法?
1.1 赤平投影法 赤平投影法大多数用在初步测试高边坡稳定性的环节。赤平投影法在分析高边坡稳定性时,能有效地把岩质内部的结构用图像的形式表达出来,岩体内部结构详细的分布图相互之间的组合状态和组合空间关系,高边坡和水平面的倾斜角以及高边坡的倾斜面,岩体中的结构数量等都利用图形投影的形式详细的体现出来,而且,通过图像的形式能直观的体现出高边坡的结构面、破面、空间位置等,从而达到对高边坡失稳的原因做出有效的判断。?
1.2 CSMR总体稳定性评价法 CSMR稳定性评价法是基于RMR体系评价法之上进行改进的。RMR体系评价法主要根据岩体的RQD、节理间距、单轴抗压强度、节理条件、地下水等五个因素的综合评价来衡量岩体的质量,而CSMR则会在这个基础上增加了边坡高度的修正系数和结构面性质折减系数。从对高边坡稳定性总体评价中,CSMR填补了RMR体系评价法中边坡高度没有考虑到对稳定性的影响,以及控制结构面的条件没有对边坡稳定性带来的影响等两大重要缺陷。通过CSMR稳定性评价法改进之后,对岩质高边坡稳定性有了更大的保证。?
五、影响边坡稳定性的因素分析??
边坡的工况条件主要指边坡所受水及外荷载的影响。边坡坡体后方地下水位的变化、地表水的径流量、季节性融雪洪水等情况是影响边坡稳定的重要因素,它们在对边坡产生作用的同时,还对边坡的物理力学指标产生很大的影响。边坡的外荷载指边坡荷载及坡后传递荷载,主要影响下部边坡的稳定性。?
六、高挖方边坡治理措施研究?
锚固工程治理措施可以对边坡预应力损失的情况进行预防,可以适用于边坡浅层的保护。抗滑桩工程可以对边坡的滑动进行控制,在边坡体内设置抗滑桩,可以加强边坡坡体的稳定性。抗滑桩工程实施过程中,在坡脚固定抗滑桩的同时还要结合削坡一起使用。护坡工程可以有效地防止边坡表面层的破坏,对边坡进行适当的保护。护坡工程在实施的过程中可以通过削方措施对坡面进行保护。另外,水会对边坡面产生冲刷的影响,导致岩土边坡的整体性被破坏,边坡失去原有的稳定性。排水工程可以防止水对边坡稳定性的破坏,采用坡内排水等施工措施保证边坡岩体的干燥,进而降低水对边坡稳定性的破坏作用。?
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