邊坡穩(wěn)定性影響因素及評(píng)價(jià)方法

1、No.7,2011Sum No. 209)2011年第7期（&第209期）黑龍江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI邊坡穩(wěn)定性影響因素及評(píng)價(jià)方法王浩黑龍江省高速公路建設(shè)局）摘 要邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題是土木I程建設(shè)中十分巫要的問(wèn)邈系統(tǒng)分析r邊坡失穩(wěn)的外部和內(nèi)部因索厲上 耍介紹了影響邊坡穂定性的因素對(duì)目ir邊坡工程中常用的一些穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，對(duì)它們 各"的上耍販理、特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行門(mén)釗述為實(shí)際匸程的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算提供j指導(dǎo)總義為邊破治理 捉供依抓關(guān)鍵詞:邊破穩(wěn)定；影響因索;評(píng)價(jià)方法中圖分類(lèi)號(hào):1416. 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C文章編號(hào):1008 -3

2、383 （2011 ）070110-02No.7,2011Sum No. 209)No.7,2011Sum No. 209)1影響邊坡穩(wěn)定性的因素1.1內(nèi)部因索（1 ）巖土性質(zhì)和類(lèi)醴巖性對(duì)邊坡的穩(wěn)定及其邊坡的坡高和坡角起巫耍的控 制作用。堅(jiān)破完整的塊狀或厚層狀巖石如花崗巖、石灰?guī)r、 礫巖等可以形成數(shù)KT米的陡坡如氏江三峽峽谷。而在淤泥 或淤泥質(zhì)軟土地段山淤泥的塑性流動(dòng)兒乎難以開(kāi)挖渠 道邊坡碗挖酗塌難以成形.黃土邊坡在干早時(shí)可以直立 陡峻但-經(jīng)水浸土的強(qiáng)度人減，變形急劇滑動(dòng)速度快規(guī) 模和動(dòng)能戸大破壞力強(qiáng)M令加塌性。松散地層邊坡的坡度 較緩。Q）地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)的形響表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、規(guī)模

3、.連通件、充填程度及充 成分和結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)生狀態(tài)對(duì)邊坡隱定性的影響。在評(píng) 價(jià)結(jié)構(gòu)血對(duì)邊坡穩(wěn)宦性的影響時(shí)要特別注盤(pán)結(jié)構(gòu)畫(huà)的產(chǎn)生 狀態(tài)與邊坡面的相耳關(guān)系.金區(qū)域構(gòu)造比較復(fù)雜裙皺比較 嘰新構(gòu)逍運(yùn)動(dòng)比較活動(dòng)的地區(qū)邊坡穩(wěn)泄性皋 反向傾 斜層狀結(jié)構(gòu)的邊坡通常較穩(wěn)定但匝肖層面或片理向的走向 節(jié)理發(fā)療且順山坡傾斜則亦易產(chǎn)生切層滑坡。1.2外部因素（1）水的作用地農(nóng)水和地下水是影響邊坡穩(wěn)定性的巫耍因索。不少 滑坡的典熨實(shí)例都與水的作用右關(guān)或者水址滑坡的觸發(fā)因 素處丁水下的透水邊坡將承受水的浮托力的作用而不透 水的邊坡將承受靜水壓力；充水的張開(kāi)裂隙將承受裂隙水 靜水用力的作用;地卜水的滲流將對(duì)邊坡巖土體產(chǎn)生動(dòng)水 壓

4、力水對(duì)邊坡巖體還產(chǎn)生軟化或泥化作用使巖土體的抗 剪強(qiáng)度人為降低;地衣水的沖刷地卜水的溶蝕和潛蝕也4 接對(duì)邊坡產(chǎn)生被壞作用。不同結(jié)構(gòu)類(lèi)空的邊坡有其門(mén)身特 有的水動(dòng)力模顯。Q）新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)往往引起邊坡形態(tài)產(chǎn)生狀態(tài)及水文地質(zhì)條 件發(fā)生改變而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)強(qiáng)烈的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)-地爲(wèi)對(duì)邊 坡穩(wěn)定性的彩響極大地蔭往往伴有大呆的邊坡失穩(wěn)。3）工程荷我人類(lèi)匸程活動(dòng)規(guī)模的LI益擴(kuò)人它対邊坡穩(wěn)宦性的影響 越來(lái)越顯善不半的人類(lèi)丁程活動(dòng)引起的邊坡失穩(wěn)屮故頻緊 發(fā)生便得人fi.仆得4、電視人類(lèi)I *活動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的B 響。對(duì)邊坡總定性產(chǎn)生顯著影響的人類(lèi)活動(dòng)有：削坡、坡頂 加截、地下開(kāi)挖4）氣候囚索人氣降雨是地下水的

5、工娶補(bǔ)給源。氣候類(lèi)樂(lè)不同人氣 降雨雖也不同因此在不同的地區(qū)由于大氣降南雖不同即 使其它條件相同邊坡的穩(wěn)定性也不相同.赧雨或長(zhǎng)期降雨 以及堪分過(guò)后往往可以到邊坡失穩(wěn)增多的現(xiàn)彖這說(shuō)明人 氣降雨等對(duì)邊坡的穩(wěn)定性有很大影響。6 ）風(fēng)化作用風(fēng)化作用使巖土的抗剪強(qiáng)度減弱。裂隙增加.擴(kuò)人影 響斜坡的形狀和坡度:透水件増加使地而水易丁浸入改變 地卜水的動(dòng)態(tài)等沿裂隙風(fēng)化時(shí)町使巖上體脫落或沿斜坡 刪塌、堆積.滑移等6）地貌因索邊坡的形念和規(guī)模等地貌因索對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響采 顯而易見(jiàn)的不利形態(tài)和規(guī)模的邊坡往往在坡頂產(chǎn)牛張應(yīng) 力.并引起坡頂出現(xiàn)張袈縫:左奶產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪應(yīng)力出現(xiàn) 剪切破壞帶這些作川極人地降低邊坡的穩(wěn)泄性

6、。邊坡何與 地質(zhì)構(gòu)造而的不利紐合會(huì)導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)而控制衛(wèi)失穩(wěn) 2邊坡穩(wěn)定分析與評(píng)價(jià)2. 1定性分析方法（1 ）地質(zhì)分析法仞史成因分析法）根據(jù)邊坡的地形地貌形念.地質(zhì)條件和邊坡變形破壞的 星本找律迫溯邊坡演變的全過(guò)程預(yù)測(cè)邊坡穩(wěn)定性發(fā)展的 總E勢(shì)及其破壞方式從而對(duì)邊坡的穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)對(duì)已 發(fā)生過(guò)滑坡的邊坡則判斷其能否復(fù)活或轉(zhuǎn)化。C）工程地質(zhì)類(lèi)比法工程類(lèi)比方法該方法實(shí)質(zhì)上就是利用C仃的門(mén)然邊坡 或人I：邊坡的穩(wěn)定件狀況及其影響I人I索、令關(guān)設(shè)計(jì)等方向的 經(jīng)驗(yàn)并把這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到類(lèi)似的所耍研究邊坡的穩(wěn)定性分 析和設(shè)計(jì)中去的種方法。G ）圖解法 用-運(yùn)的曲線和借謨圖來(lái)農(nóng)征邊坡仃關(guān)參數(shù)Z間的 定星關(guān)系山此求出

7、邊坡穩(wěn)定性系數(shù)或已知穩(wěn)定系數(shù)及其 它參數(shù)g八結(jié)構(gòu)而傾角、坡角、坡高）僅一個(gè)未知的情況下. 求出稅定坡角或極限坡高。這是力學(xué)il算的簡(jiǎn)化。 利用圖解求邊坡變形破壞的邊界條件分析軟弱結(jié)構(gòu) 而的細(xì)合關(guān)系分析滑體的形態(tài)、滑動(dòng)方向評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定 程度為力學(xué)計(jì)算創(chuàng)造條件。常用的為赤半極射投影分析法 及實(shí)體比例投彩法0）邊坡穩(wěn)定專(zhuān)家系統(tǒng)匸程地質(zhì)領(lǐng)域最早研制出的專(zhuān)家系統(tǒng)是用地質(zhì)勒察 的專(zhuān)彖系統(tǒng)Prompter. Ih斯坦福大學(xué)丁 7（）年代中期完成的. >外- M1T在80年代中期研制的測(cè)井資料咨詢(xún)的V家系統(tǒng)No.7,2011Sum No. 209)No.7,2011Sum No. 209)收稿日期：2

8、011 -04-11 110 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/wwu 第7期王 浩:邊坡穩(wěn)定性影響岡索及評(píng)價(jià)方法總第209期也得到成功地應(yīng)用在國(guó)內(nèi)許多單位正在進(jìn)行研制片取 得了很多的成果。專(zhuān)家系統(tǒng)使得一般程技術(shù)人員在解決 工程地質(zhì)問(wèn)題時(shí)能彖冇經(jīng)驗(yàn)的少家給出比較正確的判斷并 做出結(jié)論因此專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用為匸程地質(zhì)的發(fā)展提供了 一條新思路。2.2定量評(píng)價(jià)方法a)極限平術(shù)法極限平衡法在工程中應(yīng)用最為廣泛極限平衡法是通過(guò) 潛在滑體的受力分析引入摩

9、爾一庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則根據(jù)滑體 的力(力矩)平衡建立邊坡安全系數(shù)表達(dá)式進(jìn)行定戢評(píng)價(jià). 這種方法由.企系數(shù)的直觀性至今仍被IT界廣泛應(yīng) 用.11詢(xún)我國(guó)邊坡I】程研究中根據(jù)匸程實(shí)際入臨界滑移 理論進(jìn)行陸天邊坡的評(píng)價(jià)也屈丁此法這種方法的關(guān)鍵在 丁止確判斯臨界破壞面的位遙和選定汁算參數(shù)這些郁需耍 依靠經(jīng)驗(yàn)確定。n前剛體極限平衡方法已經(jīng)從二維發(fā)展到n詢(xún)的三 維。仃關(guān)邊坡穩(wěn)定二維極限半衡方法.C有眾務(wù)文獻(xiàn)介紹研 究成果.下面就幾種常用的方法做介紹a)數(shù)值分析方法上要是利用某種方法求出邊坡的應(yīng)力分如和變形怡況. 研究巖體中應(yīng)力和應(yīng)變的變化過(guò)程求得并點(diǎn)上的局部穩(wěn)定 系數(shù)山此判撕邊坡的穩(wěn)泄性。上耍有以下兒種： 有限號(hào)

10、元法(TEM )該方法是11向應(yīng)用最廣泛的數(shù)值分析方法。其解題步 驟已經(jīng)系統(tǒng)化并形成了很多通用的計(jì)算機(jī)程序。其優(yōu)點(diǎn)是 部分地不慮了邊坡巖休的非均質(zhì)、不連續(xù)介質(zhì)特征考世了 巖體的應(yīng)力應(yīng)變特征岡而町以避免將坡體視為剛休、過(guò)丁 簡(jiǎn)化邊界條件的缺點(diǎn)能夠接近實(shí)際地從應(yīng)力應(yīng)變分析邊坡 的變形破壞機(jī)制對(duì)了解邊坡的應(yīng)力分布及應(yīng)變位移變化很 仃利e JI/、 處是： 準(zhǔn)備1作竝人，原如 易出借. 不能保證整個(gè)區(qū)域內(nèi)某些物理嵐的連續(xù)th對(duì)斛決無(wú)限性問(wèn) 題.應(yīng)力集中問(wèn)題籌其粘度比較基。 邊界單元法(BEM )該方法只需對(duì)已知區(qū)的邊界極限離散化因此典冇輸入 數(shù)據(jù)少的特點(diǎn)由対邊界極限離散離散化的誤墾僅來(lái)源 丁邊界區(qū)域內(nèi)

11、的有關(guān)物理樂(lè)是用耕確的解析公式計(jì)篦的. 故邊界元法的汁算粘度較高在處理無(wú)限域方而仃明顯的優(yōu) 勢(shì)。其不足Z處為：一般邊界元法得到的線性方程組的關(guān)系Ct接第109頁(yè))續(xù)表2序兮墾層萸型單價(jià))對(duì)t價(jià)恪聞化劑成本合計(jì)46%水祀倉(cāng)l風(fēng)化砂22.92022.9256%水泥檢宦砂睡49.86049.866鉄石衣+路將檢定土25.4510.6736.1276%石灰+吉林中賂穩(wěn)定土25.454.2729.7286%石灰今氏建定土25.458.4933. W完縣試驗(yàn)路依然是水泥穩(wěn)定砂礫的單價(jià)最高索土 固 化劑類(lèi)型雖低，水泥穩(wěn)泄風(fēng)化砂次Z-6%右灰+固化劑穩(wěn)定 土居中。一般惜況下在砂石料較為豐富的地區(qū)土的來(lái)源 是I

12、F簾仃限的，若運(yùn)距人幅增加個(gè)化上心適價(jià)方而的優(yōu)勢(shì) 就會(huì)變?yōu)榱觿?shì)，加上水泥穩(wěn)定粒料在工程效果方面要優(yōu)FIA1 化土 因此在砂石料較為豐富的地區(qū)同化土在技術(shù)和經(jīng)濟(jì) 兩方面都不占優(yōu)。3結(jié)語(yǔ)綜介來(lái)看同化劑的使用對(duì)基礎(chǔ)價(jià)格郁仃定幅度的提 矩陣是不對(duì)稱(chēng)矩陣不便應(yīng)用仃限元中成熟的対稀疏對(duì)稱(chēng)矩 陣的系列解法。另外邊界元法在處理材料的非線牲和嚴(yán)亜 不均勻的邊坡問(wèn)題方而遠(yuǎn)不如冇限元法 離散元法(OEM)是ft Cundall (1971 )首先提出的.該方法利用中心差分 法解析動(dòng)態(tài)松弛求解為 種顯式解法.不需要求解大空妙 陣計(jì)算比較簡(jiǎn)便其基本特征在J允許各個(gè)離散塊體發(fā)生 平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、我至分離彌補(bǔ)了冇限元法或邊界元

13、法的介質(zhì)連 續(xù)和小變形的限制因此該方法特別適合塊裂介質(zhì)的人變 形及破壞問(wèn)題的分析其缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)步需耍很小陽(yáng)尼系 數(shù)難以確定等離散單元法可以直觀地反映巖體變化的應(yīng)力場(chǎng).位移場(chǎng) 及速度場(chǎng)等并個(gè)參吊的變化可以模擬邊坡失穩(wěn)的全過(guò)程 塊體理論(BT)是由Goodman和Shi (1985 )提出的該方法利用拓?fù)鋵W(xué) 和群論評(píng)價(jià)二維不連續(xù)巖休穩(wěn)定性英建立在構(gòu)造地質(zhì)和 簡(jiǎn)單的力學(xué)半衡計(jì)算的基礎(chǔ)上。利川塊體理論能夠分析節(jié) 理系統(tǒng)和梵它巖體不連續(xù)系統(tǒng)找出沿規(guī)定臨空面巖體的臨 界塊休。塊體理論為三維分析方法隨著關(guān)健塊體類(lèi)型的確 定能找出具令潛在危險(xiǎn)的關(guān)犍塊體在臨空向的位玄及其分 布。塊體理論不提供犬變形下的解答能較

14、好地應(yīng)用丁選擇 邊坡開(kāi)挖的方向和形狀。3結(jié)束語(yǔ)邊坡穩(wěn)定性彩響因索比較父雜.11在實(shí)際工作中右時(shí)難 以明雄判斷應(yīng)加強(qiáng)對(duì)邊坡失穩(wěn)因索的勘察分析并找到主 導(dǎo)原因.同時(shí)應(yīng)根攜不同的實(shí)際情況選擇合理的邊坡稅定 評(píng)價(jià)力法為合理的工程措施提供依據(jù)及理論指導(dǎo).參考文獻(xiàn)：.1楊念剛.劉建剛杜明亮.邊坡隱定性分析方法綜述汕部 探礦工程.2007 0):59 - 77. 2許保英高略堤邊坡防護(hù) 的探討Jl.lll兩交通科技9960*19-213 薛萍竽郵弔.111興運(yùn)略堤邊坡穩(wěn)定性分析方法的正確理解 和表述J工程建設(shè)與設(shè)計(jì)20056):40-41.4 文貴顏榮貴邊坡非闕臨界灣動(dòng)囪確定Z動(dòng)態(tài)規(guī)劃法研究(J巖石力學(xué)與工

15、程學(xué)報(bào).1995.14 (4 ):320-328.5 劉勇健娠訂|適應(yīng)遺傳H法的垢堤邊坡穩(wěn)泄性生分析方法 (J公路交邇科技.2005.22 6):42-45.高在無(wú)砂右地區(qū)対交通雖較低的農(nóng)村公路蟲(chóng)層釆用石 灰土冰泥土)基本I：是町以滿足要求的如果強(qiáng)度方面稍 微欠缺町以采収適十増加水泥或右灰的劑雖來(lái)解決既經(jīng) 濟(jì)又便丁施X. W此在農(nóng)村公路中與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比尚化 土總體上優(yōu)勢(shì)不明顯.而在等級(jí)公路U級(jí)及以上)的建設(shè) Z中腐能使川尚化土樸代常視的水泥穩(wěn)宦類(lèi)結(jié)構(gòu)山丁上 的儲(chǔ)昴豐富和來(lái)源的便捷件尚化十的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)便會(huì)充分發(fā) 揮出來(lái)，可以較大幅度地降低匚程適價(jià)，為無(wú)砂石地區(qū)節(jié)省 資金有效促進(jìn)地方基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐減少實(shí)施難度。 因此建議4雋等級(jí)公路建設(shè)中枳極探索固化土使用的町能 性改善網(wǎng)化土的水穩(wěn)圧性和抗凍性能以便収代常規(guī)的水 泥穩(wěn)定砂礫或碎右妹層充分發(fā)揮同化十的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效 益.參考文獻(xiàn)1 公略匸程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(