?現(xiàn)代公路l?。龋桑牵龋祝粒佟觥」讽槍訋r質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析研究 文/王瑞甫 隨 路建設(shè)中,存在著大量的順層巖質(zhì)路塹邊 坡,其穩(wěn)定性分析及合理設(shè)計(jì)對于公路建 設(shè)有很大的影響。根據(jù)資料以及研究發(fā) 現(xiàn) 目前危害最大、影響最深的邊坡失穩(wěn) 質(zhì)發(fā)生一定的改變。風(fēng)化作用會降低 滑動面、切割面和臨空面三種?;瑒用妗r土的強(qiáng)度,使其穩(wěn)定性受到一定的 影響?!∈侵钙鸹瑒樱词Х€(wěn)巖體沿其滑動)作用 的面,包括潛在破壞面。切割面是指起 切割巖體作用的面,由于失穩(wěn)巖體不沿 力學(xué)因素的影響 公路巖質(zhì)邊坡破壞的力學(xué)因素很 該面滑動,因而不起抗滑作用,如平面 多,如震動力、地質(zhì)構(gòu)造力、巖體自重 滑動的側(cè)向切割面。臨空面指臨空的自 由面,它的存在為滑動巖體提供活動空 間.臨空面常由地面或開挖面組成。幾 問題就是順層巖質(zhì)邊坡.給社會帶來了嚴(yán) 力以及物理化學(xué)和地球化學(xué)作用等在巖 重的危害與影響。如何進(jìn)行有效的順層巖 體內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力等。在某些情況下開 質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析 并提出合理的工程設(shè)計(jì) 挖時(shí)進(jìn)行爆破(震動)是影響巖質(zhì)邊坡 何邊界條件分析的內(nèi)容是查清巖體中的 方案已成為一項(xiàng)非常重要的課題?!》€(wěn)定性最普遍、最嚴(yán)重和最經(jīng)常的基本 各類結(jié)構(gòu)面及其組合關(guān)系.確定出可能 因素 對于階梯邊坡來說尤為嚴(yán)重?!〉幕泼妗⑶懈蠲?。 幾何邊界條件分析的目的是確定 順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響 水因素的影響 水對邊坡巖體穩(wěn)定性的影響不僅 因素 巖體結(jié)構(gòu)因素 包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體(結(jié)構(gòu)面是 是多方面的而且是非?;钴S的。大量 邊坡中可能滑動巖體的位置、規(guī)模及形 態(tài) 定性地判斷邊坡巖體的破壞類型及 主滑方向。幾何邊界條件的分析可通過 事實(shí)證明.大多數(shù)邊坡巖體的破壞和 指具有一定面積的連續(xù)、斷續(xù)延展的破 滑動都與水的活動有關(guān)。首先水對巖 赤平投影、實(shí)體比例投影等圖解法或三 裂或隱伏破裂的地質(zhì)介面.結(jié)構(gòu)體是指 體有明顯的化學(xué)作用 其次水對巖體 角幾何分析法進(jìn)行?!∮刹煌a(chǎn)狀結(jié)構(gòu)面組合分割的單元巖 的物理作用.兩者共同使巖體松散、 受力條件分析 在工程使用期間.可能滑動巖體 塊) 巖體中結(jié)構(gòu)面的存在是影響巖質(zhì) 破碎并不同程度地影響巖體結(jié)構(gòu)面的 邊坡穩(wěn)定性的重要因素之一。巖體中結(jié) 密度和貫通性、壓縮性和透水性 而 或其邊界面上承受的力的類型及大小、 構(gòu)面的存在,降低了巖體的整體強(qiáng)度. 導(dǎo)致強(qiáng)度的降低.這對邊坡巖體穩(wěn)定 方向和合力的作用點(diǎn)統(tǒng)稱為受力條件?!∵吰聨r體上承受的力常見有巖體重力、 靜水壓力、動水壓力、建筑物作用力及 增大了巖體的變形性能,加強(qiáng)了巖體的 有著重要影響?!×髯兞W(xué)特性和其他時(shí)間效應(yīng),并且加 深了巖體的不均勻性、各向異性和非連 續(xù)性等性質(zhì)?!∵吰路€(wěn)定性分析 幾何邊界條件分析 幾何邊界條件是指構(gòu)成可能滑動 震動力等等?!〈_定計(jì)算參數(shù) 從偏安全的角度起見,一般選用 的計(jì)算參數(shù),應(yīng)接近于殘余強(qiáng)度。研究 巖性風(fēng)化作用的影響 長期的風(fēng)化會使得順層巖土的性 巖體的各種邊界面及其組合關(guān)系.包括 圖2 按巖體破裂面進(jìn)行穩(wěn)定'15驗(yàn) 算示意圖?。梗稀。裕遥粒危樱校希祝希遥蹋摹。玻埃保础。危铮常础。妫省。狻俊”砻鳎簹堄鄰?qiáng)度與峰值強(qiáng)度的比值,大?。埃撸埃担?,l ̄pa=O.5m/s ?!《嘧兓冢埃丁埃怪g,因此,在沒有 設(shè)計(jì)方案的確定 根據(jù)穩(wěn)定性分析計(jì)算的結(jié)果,對 邊破穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。對于評價(jià)為失穩(wěn) 按巖體破裂面(貫通結(jié)構(gòu)面)進(jìn)?。ā。欤椤。悖铮螅鹨患海匝穑。担砬酰簦幔睿啊。蓿健~@得殘余強(qiáng)度的條件下.建議摩擦系數(shù) 行穩(wěn)定性驗(yàn)算 計(jì)算值在峰值摩擦系數(shù)的60%~90%之 間選取,內(nèi)聚力計(jì)算值在峰值內(nèi)聚力的 10%~30%之間選取?!〉倪吰禄蚣磳⑹Х€(wěn)的邊坡,則結(jié)合當(dāng)?shù)亍〉牡匦蔚孛?,?jīng)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期等多 方面比較后 可采取順層清方、抗滑支 式中: ——巖體內(nèi)摩擦角(度);?。靡灰换瑒用嫔蠋r體粘聚力(kPa); 穩(wěn)定性系數(shù)的計(jì)算和穩(wěn)定性評價(jià) 動力?!。佟獛r體的容鶯(kN/m?。?;0——破 擋加固等設(shè)計(jì)方案?!》€(wěn)定性系數(shù)=可供利用的抗滑力,滑 裂角(度);o——邊坡開挖后邊坡角?。ǘ龋?,n=64。;H——坡體高度(m)?!「鶕?jù)圖2進(jìn)行計(jì)算?!≈ёo(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)前述邊坡的地形地質(zhì)條件及 安全系數(shù)是根據(jù)各種因素規(guī)定的 允許的穩(wěn)定性系數(shù),其大小是根據(jù)各種 影響因素人為規(guī)定的,但都必須大于?。?,目前公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的路塹 邊坡安全系數(shù)為1.05~1.30。 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算 按巖層層面滑動進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算 考慮巖層層面為滑動面,如圖1 所示?!∵吰轮袑用媾c垂直裂縫的組合 面為ABC,由它切割的邊坡滑體為 ABCD,滑塊的重量為W,BC面傾角為?。穑旅鎯A角為 坡高為H?!。龋辏保薄。妫保薄「鶕?jù)極限平衡條件.邊坡穩(wěn)定性 安全系數(shù)為:?。ǎ玻∈街校海觥獛r體的容重 kN/?。怼?;H——滑坡體高度.m:L——滑 動面長度.L=(H—Z)/sin6?。怼。凇∑马敶怪绷芽p深度,m.6——滑動 面傾角,度;c【——坡面傾角.度;?。谩瑒用嫔系恼尘哿Γ耄校?; —— 滑動面上的內(nèi)摩擦角,度.W——滑 塊的重量,kN;U——滑動面上垂 直方向靜水壓力.U=Y ×Z ×L/2, kN;V——滑動面上側(cè)向靜水壓力.?。郑剑 粒凇 粒蹋玻耄?;Z ——坡頂裂縫 中地下水位深度.m;A——水平地震 力.A=ma,kN m——滑體質(zhì)量,?。耄?;a——地震加速度.6度地震區(qū)取 穩(wěn)定性分析成果,以及上述設(shè)計(jì)原則. 順層路塹巖質(zhì)邊坡勘察設(shè)計(jì) 結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)際情況,確定本工程人 流程 工邊坡支護(hù)方案為:截排水+肋梁錨桿 現(xiàn)場地質(zhì)初步調(diào)查 支護(hù)?!θ€順層工點(diǎn)逐一進(jìn)行現(xiàn)場調(diào) 截排水:在邊坡坡頂及坡面布置 查,重點(diǎn)調(diào)查邊坡巖性、軟弱夾層的厚 截排水系統(tǒng).以減少雨水對坡面及坡體 度和位置、層狀結(jié)構(gòu)面的起伏特征、層 的沖刷、侵蝕?!¢g錯(cuò)動情況、巖層產(chǎn)狀(走向、傾向和 日肋梁錨桿:邊坡整體加固及坡面 傾角)、巖層產(chǎn)狀與線路方向的關(guān)系、 治理防護(hù)??紤]了兩種方案:一種為普 節(jié)理發(fā)育情況(包括節(jié)理面產(chǎn)狀、節(jié)理 通錨桿結(jié)合片石肋梁支護(hù)方案:另一種 間:等)以及地下水、層間充填物情況 為普通錨桿結(jié)合鋼筋混凝土肋梁支護(hù)方 等 并對順層邊坡進(jìn)行歸類?!“浮F渲绣^桿主要起整體加固作用 肋 詳細(xì)工程地質(zhì)勘察 梁主要起坡面加固作用.同時(shí)兼作錨桿 通過地質(zhì)測繪、鉆探以及試 外錨頭的錨固端。由于工程場區(qū)內(nèi)坡體 坑.豎井等挖探手段.詳細(xì)查明順層 結(jié)構(gòu)主要為泥質(zhì)粉砂巖、砂巖與粉砂質(zhì) 邊坡工點(diǎn)工程地質(zhì)條件,特別是軟弱 泥。經(jīng)過驗(yàn)算沿裂面滑動體存在滑移 夾層位置、層間充填物情況,對軟弱 可能,錨桿必須穿過滑動體進(jìn)入穩(wěn)定巖 夾層及層間充填物進(jìn)行必要的巖體力 體.選用錨桿結(jié)合鋼筋混凝土肋梁方 學(xué)性能指標(biāo)測試.結(jié)合區(qū)域調(diào)查分析 案,采用錨桿對滑動體加固 坡面采用 的結(jié)果.確定出邊坡穩(wěn)定性分析的力 混凝土肋梁做為錨桿的錨固體?!W(xué)參數(shù)?!№槍勇穳q邊坡分類 結(jié)語 根據(jù)順層巖質(zhì)邊坡巖體結(jié)構(gòu)特 此次設(shè)計(jì)通過對順層巖質(zhì)邊坡的 性,對每一個(gè)順層按照本文第三章提出 變形活動動態(tài)和發(fā)展規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào) 的巖質(zhì)邊坡分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸類.判斷開 查和研究.特別是針對邊坡的實(shí)際情況 挖后邊坡可能發(fā)生的失穩(wěn)破壞模式。對 提出的治理措施,目的明確.針對性 開挖后巖質(zhì)邊坡是否需進(jìn)行支擋提出初 強(qiáng)。在設(shè)計(jì)過程中注重土力學(xué)基本理論 步的意見或建議。 的指導(dǎo),嚴(yán)格遵照各種工程設(shè)計(jì)規(guī)范?!》€(wěn):定性分析評價(jià) 設(shè)計(jì)的主要精力應(yīng)結(jié)合工程類比.對邊 根據(jù)工程地質(zhì)勘察成果及邊坡的 坡有宏觀認(rèn)識的基礎(chǔ)上 重點(diǎn)放在邊坡 工程地質(zhì)類比,建立邊坡坡體結(jié)構(gòu)?!〉姆€(wěn)定性分析和計(jì)算上。?!⌒停治鲇?jì)算進(jìn)行綜合評價(jià),有時(shí)還應(yīng) 作者單位:貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股 對邊坡進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析。 份有限公司?。玻埃保茨甑冢常雌冢ǎ保≡隆。督煌ㄊ澜纭饭こ?技術(shù)91
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