新版邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)模板

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方法摘要 經(jīng)過對(duì)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方法的介紹, 分析了工程可靠性控制及措施。關(guān)鍵詞 邊坡、 可靠性、 地質(zhì)評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)包括兩方面的任務(wù): 一方面要對(duì)與工程活動(dòng)有關(guān)的天然斜坡或人工邊坡的穩(wěn)定性作出定性和定量的評(píng)價(jià), 另一方面要為設(shè)計(jì)合理的人工邊坡和邊坡變形破壞的防治措施提供依據(jù)。邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方法可概括為地質(zhì)分析法(歷史成因分析法)、 力學(xué)計(jì)算法和工程地質(zhì)類比法三種。邊坡穩(wěn)定分析應(yīng)收集下列資料: 地形和地貌特征; 地層巖性和巖土體結(jié)構(gòu)特征: 斷層、 裂隙和軟弱層的分布、 產(chǎn)狀、

2、充填物質(zhì)以及結(jié)構(gòu)面的組合與連通率; 邊坡巖體風(fēng)化、 卸荷深度; 各類巖土和潛在滑動(dòng)面的物理力學(xué)參數(shù)以及巖體應(yīng)力; 巖土體變形監(jiān)測(cè)和地下水觀測(cè)資料; 坡腳淹沒、 地表水位變幅和坡體透水與排水資料; 降雨歷時(shí)、 降雨強(qiáng)度和凍融資料; 地震基本烈度和動(dòng)參數(shù); 邊坡施工開挖方式、 開挖程序、 爆破方法、 邊坡外荷載、 坡腳采空和開挖坡的高度和坡度等。下面主要介紹地質(zhì)分析法這種方法是根據(jù)邊坡的地貌形態(tài)、 地質(zhì)條件和邊坡變形破壞的基本規(guī)律, 追溯邊坡演變的全過程, 預(yù)測(cè)邊坡穩(wěn)定性發(fā)展的總趨勢(shì)和邊坡變形破壞方式, 對(duì)邊坡的穩(wěn)定性作出定性評(píng)價(jià)。對(duì)已發(fā)生過滑坡的邊坡, 則判斷其能否復(fù)活或轉(zhuǎn)化。(一)根據(jù)邊坡的地

3、貌形態(tài)演變預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性根據(jù)邊坡的表部特征, 可判斷邊坡的穩(wěn)定性: (1)山坡表面比較平整順直, 坡腳沒有地下水出露, 樹木生長(zhǎng)亦較茂盛, 則邊坡比較穩(wěn)定。(2)山坡表面不平整, 有較多的大小臺(tái)階, 樹木歪斜傾倒, 坡腳有泉水出露, 則邊坡可能不穩(wěn)定。(3)山坡泉水較多, 呈點(diǎn)狀不規(guī)則分布, 成為高地地下水排泄面時(shí), 說明山坡可能滑動(dòng), 將地下水通道切斷。(4)當(dāng)邊坡表層為松散堆積層時(shí), 可按基巖形態(tài)判斷其穩(wěn)定性。當(dāng)基巖的層面較陡或呈凹向地下洼槽時(shí), 易形成滑坡。(5)河流沖刷岸的邊緣易產(chǎn)生崩塌或滑坡。對(duì)是否曾產(chǎn)生過滑坡, 可根據(jù)以下的地貌特征進(jìn)行判斷: (1)在地層、 構(gòu)造等條件相類

4、似的河段上, 局部邊坡剖面呈上陡、 中緩、 下陡的地貌形態(tài), 而緩坡的高程與當(dāng)?shù)仉A地又不相協(xié)調(diào)。(2)在邊坡高處的陡坡下部出現(xiàn)洼地、 沼澤及其它負(fù)地形, 而又不是碳酸鹽類巖層, 且陡坡的后緣出現(xiàn)裂縫。(3)邊坡出現(xiàn)獨(dú)特的簸箕形或圈椅形地貌, 與上下游河段平順邊坡不相協(xié)調(diào); 在巖石外露的陡坡下, 中間有一個(gè)坡度較為平緩的核心臺(tái)地(滑坡臺(tái)地)。(4)在現(xiàn)代河床受沖刷的凹岸, 山坡反而稍微突出河中, 有時(shí)形成急灘; 或在古河床受沖刷的凹岸, 河岸邊多有大塊孤石分布這很可能是由于滑坡體下緣已被沖走而殘留的大孤石: (5)雙溝同源地形。一般山坡上的溝谷多是一溝數(shù)源, 而在一些大的老滑坡體上, 兩側(cè)為沖溝

5、環(huán)抱, 而上游同源或相距很近, 有時(shí)甚至形成環(huán)谷。青年期、 壯年期的滑坡地形, 后部臺(tái)地清晰, 其中可見陷落洼地或池沼, 雙溝上游的距離相距亦較遠(yuǎn); 而老年期的滑坡地形, 表面劇烈起伏不平, 形成平緩斜坡, 一直延伸到河岸, 地形等高線呈明顯的紊亂。(6)在山坡上出現(xiàn)樹干下部歪斜、 上部直立的”馬刀樹”和東倒西歪的”醉漢林”。(7)陡峭峽谷段出現(xiàn)緩坡, 但必須注意區(qū)別因地層巖性變化而出現(xiàn)的緩坡。必須指出, 地貌形態(tài)的成因是很復(fù)雜的, 在判斷滑坡標(biāo)志時(shí), 要綜合考慮, 不能僅根據(jù)一點(diǎn)就判定是滑坡。一些地貌形態(tài)是地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)成因, 不一定是滑坡成因。(二)根據(jù)地層巖性、 地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)條件分析邊坡

6、變形破壞的形式根據(jù)地層巖特特征能夠定性地評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性和可能的變形破壞形式。根據(jù)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征, 應(yīng)用圖解分析法(例如赤平投影方法)綜合分析坡體中起控制作用的結(jié)構(gòu)面或軟弱帶的空間組合特征, 即可大致確定邊坡可能的變形破壞形式。(三)根據(jù)邊坡變形體的外形和內(nèi)部變形跡象判斷邊坡的演變階段具有下列標(biāo)志時(shí), 能夠認(rèn)為滑坡處于穩(wěn)定階段: (1)山坡滑坡地貌已不明顯, 原滑坡平臺(tái)寬大且已被夷平, 土體密實(shí), 無不均勻沉陷現(xiàn)象。(2)滑坡后壁較高, 長(zhǎng)滿樹木, 壁面穩(wěn)定, 找不到擦痕; 前緣的斜坡較緩, 土體密實(shí), 無松散坍塌現(xiàn)象, 滑坡舌迎河部分多出露含大孤石的密實(shí)土層。(3)河水當(dāng)前已遠(yuǎn)離滑坡臺(tái)地

7、, 在有些臺(tái)地外且已有漫灘階地。(4)滑坡兩側(cè)的自然溝谷切割很深, 已達(dá)基巖。(5)滑坡臺(tái)地的坡腳有清晰的泉水出露。具有下列標(biāo)志時(shí), 滑坡可能處于復(fù)活階段: (1)邊坡產(chǎn)生新的裂縫。各種類型的滑坡, 裂縫開裂的形狀及部位是不同的。如堆積層滑坡主要裂縫在平面上是向上彎的弧形裂縫, 出現(xiàn)的部位離邊坡頂較遠(yuǎn)處有時(shí)竟達(dá)數(shù)十米到數(shù)百米。而巖層滑坡裂縫多出現(xiàn)在構(gòu)造軟弱線上, 常與斷層面或大節(jié)理面一致, 裂縫長(zhǎng)而貫通。當(dāng)滑坡帶主要裂縫首先出現(xiàn)在山坡中部, 而且張開很寬, 錯(cuò)距增大, 在滑坡前緣也出現(xiàn)滑動(dòng)面后, 從主要裂縫向上又發(fā)生一弧形裂縫, 愈向上裂縫愈小, 長(zhǎng)度愈短, 則顯示是牽引式滑坡; 如最上面的一

8、圈裂縫首先出現(xiàn), 發(fā)展最快, 長(zhǎng)度最長(zhǎng), 則顯示是推動(dòng)式滑坡。如從滑壁到滑坡前緣都出現(xiàn)連貫成不規(guī)則馬蹄形的裂縫帶, 則說明滑坡正在活動(dòng)。(2)雖有滑坡平臺(tái), 但面積不大, 有向下緩傾的現(xiàn)象, 坡面未夷平; 或者山坡表面有不均勻陷落的局部平臺(tái), 參差不齊。(3)滑坡地表潮濕, 地下水泉發(fā)育, 口有新生沖溝。(4)滑坡前緣土體松散, 有小坍塌, 并處于當(dāng)前河流沖刷條件下。(5)在平硐勘探中, 發(fā)現(xiàn)巖體中有明顯的滑動(dòng)面, 并見有擦痕。在排除斷層或巖石斷裂所產(chǎn)生的擦痕的情況下此現(xiàn)象可作為滑坡是否重新復(fù)活的一個(gè)根據(jù)。(四)根據(jù)周期性規(guī)律判定促進(jìn)邊坡演變的主導(dǎo)因素促進(jìn)邊坡變形破壞的各種因素, 在地質(zhì)歷史進(jìn)

9、程中都有其周期性變化規(guī)律。例如河流由侵蝕變?yōu)橛俜e、 再侵蝕、 再淤積的規(guī)律, 地震的周期性出現(xiàn), 氣象、 水文的季節(jié)性和多年性變化等。因此, 邊坡的演變和發(fā)展也會(huì)具有周期性變化規(guī)律, 在某一個(gè)時(shí)期必然是由某一主導(dǎo)因素所制約的, 這樣, 追溯邊坡演變的周期性規(guī)律, 將有助于判明不同時(shí)期促進(jìn)邊坡演變的主導(dǎo)因素。(五)邊坡穩(wěn)定性的區(qū)域性特點(diǎn)在地質(zhì)、 地貌及氣候條件相似地區(qū), 邊坡變形破壞的演變規(guī)律也會(huì)具有相似性, 因而還必須研究邊坡破壞的區(qū)域性規(guī)律。這對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定性有重要的理論和實(shí)踐意義。除地質(zhì)分析法外,下面簡(jiǎn)要介紹其它幾種計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性的方法(一)極限平衡理論法計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性(1)土質(zhì)邊坡以

10、極限平衡理論為基礎(chǔ)計(jì)算土坡的穩(wěn)定性, 如瑞典條分法、 畢肖普法、 泰勒摩擦圓法等。這些方法假定邊坡破壞時(shí)的滑面形態(tài)為圓弧形(圓柱面形), 經(jīng)過試算或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找出最危險(xiǎn)滑動(dòng)圓弧的中心。邊坡的穩(wěn)定系數(shù)K定義為: 沿圓弧形滑面的抗滑力和滑動(dòng)力對(duì)滑弧圓心的力矩之比。根據(jù)試驗(yàn)和野外調(diào)查資料, 均質(zhì)土坡的滑面多呈圓弧形或接近于圓弧形故用瑞典條分法等來計(jì)算均質(zhì)土坡的穩(wěn)定, 比較接近實(shí)際, 但由于計(jì)算時(shí)作了一些簡(jiǎn)化假定: 如把滑體作為均質(zhì)剛體考慮, 認(rèn)為滑體本身小變形, 滑面簡(jiǎn)化為圓弧形, 立體問題簡(jiǎn)化為平面問題等; 而且影響邊坡穩(wěn)定的因素很復(fù)雜, 很多計(jì)算參數(shù)是隨機(jī)變量。因此, 計(jì)算出的穩(wěn)定系數(shù)實(shí)際上仍屬于

11、定性或半定量指標(biāo)的范疇, 必須根據(jù)邊坡的工程地質(zhì)條件作出綜合的分析。對(duì)于非均質(zhì)上坡, 滑面的形狀則決定于土的性狀和結(jié)構(gòu)。(2)巖質(zhì)邊坡巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算必須密切結(jié)合巖體的工程地質(zhì)條件分析。巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定計(jì)算的準(zhǔn)確性, 在很大程度上決定于地質(zhì)邊界條件的正確分析和計(jì)算參數(shù)的正確選取。脫離地質(zhì)分析的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定計(jì)算, 即使采用的力學(xué)理論很精確, 也是徒勞的。為此, 首先要弄清邊坡滑體的邊界條件, 以便確定滑體的體型。邊坡滑體的邊界條件是指邊坡變形破壞時(shí)的滑動(dòng)面(或可能滑動(dòng)面)、 切剖面和臨空面的產(chǎn)狀、 形狀及受力條件。這些面在邊坡變形破壞時(shí)構(gòu)成了邊界, 受邊坡巖體的地質(zhì)構(gòu)造、 巖體結(jié)構(gòu)、 邊坡形態(tài)及地

12、貌、 地下水、 地表水等因素控制?；瑒?dòng)面能夠由層面、 節(jié)理、 裂隙、 斷層等有一定延展性的面組成, 大部分是較緩的軟弱面。切割面是指邊坡巖體與其周圍巖體分割開來的面, 一般都為高角度的節(jié)理面和構(gòu)造破裂面。巖質(zhì)邊坡在地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下, 往往有多組不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面, 因而滑動(dòng)巖體的邊界條件是很復(fù)雜的。以上的計(jì)算方法只用于分析巖質(zhì)邊坡滑動(dòng)破壞最簡(jiǎn)單的情況, 在理論上亦存在一定問題, 但比較簡(jiǎn)便, 在初步評(píng)價(jià)巖坡穩(wěn)定時(shí), 仍被廣泛采用。在考慮各種設(shè)計(jì)方案時(shí), 需要切取不同剖面進(jìn)行繁復(fù)的分析計(jì)算, 能夠編制程序用計(jì)算機(jī)計(jì)算。(二)圖解法邊坡穩(wěn)定分析的圖解法, 按其性質(zhì)可分為兩種。一種是用一定的曲線和

13、諾模圖來表征邊坡有關(guān)參數(shù)之間的定量關(guān)系, 由此求出邊坡的穩(wěn)定系數(shù)。這是力學(xué)計(jì)算法的簡(jiǎn)化。另一種是利用圖解求邊坡變形破壞的邊界條件分析軟弱結(jié)構(gòu)面的組合關(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。(三)有限單元法分析邊坡的穩(wěn)定性用有限單元法分析邊坡巖體的應(yīng)力分布、 位移和塑性區(qū)分布來評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性, 已是邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)中廣泛采用的一種方法。這個(gè)方法的基本原理和步驟是: 將一個(gè)連續(xù)的邊坡巖體, 經(jīng)過離散化, 變換成離散的單元組合體, 利用網(wǎng)格剖分, 將邊坡(一般采用二維)剖面體系在形式上劃分為有限個(gè)單元體, 假定各單元均為均勻、 連續(xù)、 各向同性的完全彈

14、性體(或非線性彈性體、 彈塑性體、 粘彈塑性體), 保持自己的介質(zhì)特征, 有自己的物理力學(xué)參數(shù); 各單元由節(jié)點(diǎn)相互連接, 邊坡巖體的內(nèi)力和外力由節(jié)點(diǎn)來傳遞。單元所受的力, 按靜力等效原則移置到節(jié)點(diǎn), 成為節(jié)點(diǎn)力。當(dāng)按位移法求解時(shí), 取各節(jié)點(diǎn)的位移作為未知數(shù), 按照一定的函數(shù)關(guān)系, 求出各節(jié)點(diǎn)位移后, 即可進(jìn)一步求得單元的應(yīng)變與應(yīng)力。有限單元法實(shí)質(zhì)上是一種”化整為零”的計(jì)算方法。單元的形狀一般都采用簡(jiǎn)單的三角形, 以便于適應(yīng)邊坡坡面復(fù)雜的邊界形狀。網(wǎng)格的大小、 單元的劃分布置, 則取決于模擬邊坡各種特定工程地質(zhì)問題的要求和精度, 一般可參照邊坡中層面、 斷層面、 節(jié)理面等各種結(jié)構(gòu)面的特征和巖性進(jìn)

15、行劃分。在應(yīng)力變化比較劇烈的部位, 單元要?jiǎng)澐值妹芤恍? 有限單元法的優(yōu)點(diǎn)在于部分地考慮了邊坡巖體的非均質(zhì)不連續(xù)介質(zhì)的特性, 考慮了巖體彈性和塑性, 因而能夠避免將坡體視為剛性塊體過于簡(jiǎn)化計(jì)算邊界條件的缺點(diǎn), 能夠較接近實(shí)際地從應(yīng)力應(yīng)變分析邊坡的變形破壞機(jī)制, 并能夠直接得出邊坡的位移量和坡體的應(yīng)力分布。有限單元法分析邊坡穩(wěn)定性的可靠性仍取決于對(duì)邊坡的工程地質(zhì)條件的研究, 特別是正確地定出邊坡的巖體結(jié)構(gòu)、 邊界條件和選擇巖體及結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。(四)工程地質(zhì)類比法工程地質(zhì)類比法的實(shí)質(zhì)是把已有的自然邊坡或人工邊坡的研究設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn), 應(yīng)用到條件相似的新邊坡的研究和人工邊坡的研究設(shè)計(jì)中去。為此,

16、 需要對(duì)已有邊坡進(jìn)行廣泛的調(diào)查研究, 全面分析工程地質(zhì)因素的相似性和差異性, 分析影響邊坡變形發(fā)展的主導(dǎo)因素的相似性和差異性。另外, 還應(yīng)考慮工程的類別、 等級(jí)以及對(duì)邊坡的特征要求等。工程地質(zhì)類比法雖然是一種經(jīng)驗(yàn)方法, 但在邊坡設(shè)計(jì)中, 特別是中小型工程的設(shè)計(jì)中, 是很通用的一種方法地質(zhì)分析法是經(jīng)過邊坡形成的地質(zhì)歷史及所處的自然地質(zhì)環(huán)境的研究, 根據(jù)邊坡的地質(zhì)地貌條件、 變形破壞形跡以及影響邊坡穩(wěn)定的各種因素, 對(duì)邊坡的演變發(fā)展趨勢(shì)和穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。力學(xué)計(jì)算方法很多, 上述的(二)、 (三)、 (四)種方法均屬于力學(xué)計(jì)算方法。能夠根據(jù)邊坡的不同邊界條件和變形破壞的類型采用不同的計(jì)算和評(píng)價(jià)

17、方法如極限平衡理論法中的圓弧面法(瑞典法、 畢肖昔法)、 薩爾瑪法、 平面及折線形滑動(dòng)面計(jì)算法、 二維和三維有限單元法、 離散元法、 圖表計(jì)算法、 圖解分析法(以赤平投影為基礎(chǔ))等。工程地質(zhì)類比法是根據(jù)邊坡的工程地質(zhì)因素分析及已有工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)選擇邊坡的穩(wěn)定坡角。地質(zhì)分析法是當(dāng)前判斷邊坡的重要方法, 是邊坡工程的最基本的分析方法。地質(zhì)分析法最突出的特點(diǎn)是其不確定性, 對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的判斷因人而異, 工程的安全度完全由人為控制。地質(zhì)條件多變性, 信息的隨機(jī)性、 模糊性和不完善性在對(duì)邊坡的評(píng)價(jià)中都由人控制, 每一個(gè)工程問題, 都需要巖土工程師綜合判斷。實(shí)際工作中, 對(duì)地質(zhì)勘察工作要求非常細(xì)致, 每一個(gè)

18、遺漏的地方都有可能使工程的安全性出問題, 在地質(zhì)報(bào)告中對(duì)不利的地質(zhì)條件描述很多, 而對(duì)其有利的方面卻很少涉及,使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí),過于保守,有些工程地質(zhì)工作做的較少,地質(zhì)問題沒有查盡,為日后工程留下隱患.工程質(zhì)量難于控制.影響邊坡穩(wěn)定的因素十分復(fù)雜, 用力學(xué)計(jì)算法、 評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性都是在對(duì)自然條件作某些簡(jiǎn)化的前提下進(jìn)行的。雖然是定量的計(jì)算結(jié)果, 亦只能作為全面評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的參考。大型重要的工程邊坡還經(jīng)過模型試驗(yàn)法研究在特定邊坡巖體結(jié)構(gòu)和開挖、 處理?xiàng)l件下邊坡巖體的變形與破壞機(jī)制、 變形的大致部位和危害程度。采用的試驗(yàn)方法有塊體結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)、 離心模型試驗(yàn)和底面摩擦試驗(yàn)等。但前兩種耗資大、 試驗(yàn)復(fù)雜, 僅適用于大型重要工程。由于影響因素的復(fù)雜性和不確定性, 一般表征這些影響因素的指標(biāo), 如裂隙間距、 長(zhǎng)度、 摩擦角凝聚力、 地下水埋深等都是隨機(jī)變量。為此, 從20世紀(jì)70年代起在國(guó)外發(fā)展了邊坡穩(wěn)定的隨機(jī)性分析, 如蒙特卡羅(Monte Carlo)法, 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法, 確定隨機(jī)變量的分布及密度函數(shù), 并對(duì)已知分布的隨機(jī)變量抽樣, 最后求出邊坡的破壞概率。這對(duì)克服以極限平衡理論法為基礎(chǔ)的力學(xué)計(jì)算法的不足有很大的實(shí)用意義, 也是可靠度理論在邊坡工程中的最初