边坡稳定影响因素浅析

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边坡结构稳定性影响因素

边坡结构稳定性影响因素

边坡结构稳定性影响因素影响边坡稳定的因素十分复杂,归纳起来可分为内在因素和外在因素。

内在因素包括:边坡岩土体类型、岩土体结构、地应力等;外在因素包括:水的作用、地震作用、边坡形态及人类活动等。

影响边坡稳定最根本的因素为内在因素,它们决定了边坡的变形失稳模式和规模,对边坡稳定性起着控制性作用。

外在因素只有通过内在因素才能对边坡起破坏作用,促进边坡变形失稳的发生和发展,但当外在因素变化很大、时效性很强时,往往也会成为导致边坡失稳的直接诱因。

一、内在因素1.岩土体类型岩土体类型按组成物质的不同和差异,宏观上可分为土质类和岩质类。

土质类主要是由土、砂、碎石、块石、孤石及全风化岩体等组成的均质、非均质材料。

岩质类按饱和单轴抗压强度可分为极坚硬岩(≥80MPa)、坚硬岩(60~80MPa)、中硬岩(30~60MPa)、软岩(15~30MPa)和极软岩(<15MPa)。

土质类边坡的稳定性主要取决于土质类材料的抗剪强度。

就材料本身而言,其抗剪强度的高低主要取决于黏粒(粉粒)、碎(块)石和孤石的含量:黏粒(粉粒)含量越高、碎(块)石和孤石含量越少,则抗剪强度越低;反之,则抗剪强度越高。

因此,就材料强度而言,堆积体边坡的稳定性高于碎石质边坡,碎石质边坡的稳定性高于砾质土边坡,砾质土边坡的稳定性高于粉(黏)土边坡。

具有相同结构特征和岩体结构特征的岩质边坡,其边坡的稳定性随着岩质强度的增加而提高。

2.岩土体结构土质类边坡结构密实度也是影响土质类材料抗剪强度指标的重要因素。

结构越疏松,抗剪强度指标就越低,边坡稳定性越差;结构越紧密,抗剪强度指标就越高,边坡稳定性越好。

当边坡具有多元结构特征时,尤其是颗粒相对较细的物质分布在边坡的中下部时,该土层则可能成为制约边坡稳定的主导因素,即边坡稳定程度取决于该土层的物理力学指标。

岩体的结构类型一般可分为整体结构、块状(次块状、裂隙块状)结构、层状结构、镶嵌碎裂结构和碎裂结构。

由于岩体强度较高,岩质边坡稳定性主要取决于边坡结构及岩体中结构面的性状和规模。

边坡稳定性影响因素、稳定性评价以及植物护坡技术浅析

边坡稳定性影响因素、稳定性评价以及植物护坡技术浅析

边坡稳定性影响因素、稳定性评价以及植物护坡技术浅析边坡是指公路、铁路、水利工程、建筑基础等土建工程中割裂地面形成的坡面。

由于水文因素、大气因素、地质条件、人为因素等原因,边坡的稳定性往往受到威胁。

因此,边坡稳定性评价和护坡技术应用是现代土木工程中不可忽视的重要内容。

一、边坡稳定性影响因素1.地质条件:边坡的地质条件是导致边坡稳定性变化的重要原因。

工程中常见的地质条件包括地层、岩性、地形、构造等。

2.大气因素:大气因素主要指气候、气象条件等因素。

气候的变化,如降雨、气温、气压等变化均可能影响边坡稳定性。

3.水文因素:水文因素主要指地下水位、地表水,地下水、地表水的流动易使坡体中的土壤体积发生改变。

4.土层性质:边坡的土层性质包括土质组成,土层深度,含水量等。

高含水层土质较弱,容易发生滑坡。

5.人为因素:人类活动对边坡稳定性的影响主要表现在坡体的改造、采挖、爆破、排水、排污等方面。

常常会导致边坡失稳、塌方。

二、边坡稳定性评价1.工程地质勘察:工程地质勘察可以分析工程区域内矿物成分、岩性构造、地质断层等因素,为后续工作提供参考。

2.地形分析:地形分析可以利用DEM数字高程模型等工具便捷的分析出坡面的累积高度、坡度、坡向等因素。

3.坡体稳定性分析:坡体稳定性分析是评价边坡稳定性的重要方法,主要是对坡体的强度、地下水位、荷载等因素进行分析。

4.现场监测:对边坡进行现场监测对了解边坡的实际变化情况及时及时采取预警措施具有重要的作用。

三、植物护坡技术植物护坡技术是在边坡表面植入草木,利用草木根系拓宽坡表土层并增强坡体的抗滑性,从而达到强化边坡稳定性的目的。

植物护坡技术有以下优点:1.植物能够降低雨水作用下土壤的侵蚀。

2.植物根系能够抽取坡土中的水分,起到降低地下水位水平的作用。

3.树木和草皮服务于边坡的景观、环保和绿化,增强了景观和环境的质量和价值。

植物护坡技术在护坡资金、施工难度、护坡效果、环保效果等方面都有着明显优势,已经被广泛应用于公路、铁路、水利等行业,并且在边坡稳定性评价和护坡中已经成为了不可缺少的一个技术手段。

高填方边坡稳定性影响因素敏感性分析

高填方边坡稳定性影响因素敏感性分析

高填方边坡稳定性影响因素敏感性分析高填方边坡稳定性影响因素敏感性分析摘要:高填方边坡是一种常见的土木工程形式,其稳定性受到诸多因素的影响。

本文通过对高填方边坡的影响因素进行分析,探讨了各因素对边坡稳定性的敏感性,以期为工程实践提供一定的指导。

1. 引言高填方边坡是土木工程中常见的一种形式,广泛应用于道路、铁路、水利等领域。

边坡的稳定性是工程设计的重要考虑因素之一,不仅涉及工程的安全性,还对项目的经济性和可持续性有着重要影响。

因此,深入研究高填方边坡的影响因素及其敏感性对工程实践具有重要意义。

2. 影响因素高填方边坡的稳定性受到多种因素的影响,主要包括土壤力学参数、边坡几何形状、边坡荷载、降雨等。

其中,土壤力学参数主要包括土的内摩擦角、土的黏聚力等。

边坡几何形状影响着边坡的坡度、高度、坡度比等。

边坡荷载主要由填土荷载和地下水荷载组成。

而降雨因素则直接影响边坡的稳定性。

3. 影响因素敏感性分析方法为了分析各影响因素对边坡稳定性的敏感性,常用的方法有敏感性分析和参数灵敏度分析。

敏感性分析通过改变某一影响因素的数值,观察边坡稳定性指标的变化情况,从而评估该因素的敏感性。

参数灵敏度分析则是通过对各参数的变化程度进行排序,评估各参数对边坡稳定性的影响程度。

4. 结果与讨论通过对不同影响因素的敏感性分析,可以得出如下结论:(1)土壤力学参数对边坡稳定性的影响较大,其中土的内摩擦角对边坡的稳定性有着显著影响;(2)边坡几何形状对边坡的稳定性有较强的影响,特别是边坡的坡度和坡面形态;(3)边坡荷载对边坡稳定性的影响较小,其中填土荷载对边坡的稳定性影响较大;(4)降雨对边坡稳定性的影响是较为复杂的,既受降雨强度影响,也受降雨持续时间的影响。

5. 稳定性分析方法在工程实践中,常用的方法是利用有限元分析对高填方边坡进行稳定性分析。

通过设置不同影响因素的参数范围,观察边坡稳定性指标的变化情况,可以评估各因素对边坡稳定性的敏感性,进而指导工程设计和施工。

影响水利工程边坡稳定的因素及处理措施

影响水利工程边坡稳定的因素及处理措施

影响水利工程边坡稳定的因素及处理措施随着水利工程的发展,水利工程的建设越来越重要。

而在水利工程的建设过程中,边坡稳定性是需要重点考虑的问题之一。

水利工程边坡的稳定性直接关系到人们的生命财产安全以及水利工程的正常运行。

本文将分析影响水利工程边坡稳定的因素以及处理措施。

影响水利工程边坡稳定的因素地质条件因素在水利工程建设中,地质条件是影响边坡稳定性最重要的因素之一。

地质条件的不同,对边坡稳定性的影响也大不相同。

例如,地层结构较稳定的区域,对边坡稳定性的影响较小,而地层结构松散的地区则有较大的影响。

地形条件因素地形条件也是影响边坡稳定性的一个因素。

在不同的地形条件下,边坡的稳定性表现也不同。

例如,在连续斜坡上建造水利工程与在陡峭的悬崖边建造水利工程的情况是完全不同的。

水文条件因素水文条件也是影响边坡稳定性的一个因素。

水流的冲刷作用可以对边坡产生不可预测的影响。

若水流的流速和流量过大,则会导致边坡的崩塌。

设计方式因素设计方式也会影响边坡的稳定性。

例如,在局部地区建造雨水搜集排放设施,如天井、引水槽、泄水口等,在边坡上保留局部植被; 在大坝边斜坡坡角特别陡峭的地方,要采用防水技术和材料,以及恰当的缓冲措施等等。

处理措施加强防御措施1.防护网2.钢筋筋板混凝土护坡3.打压桩、碎石混合土钉墙4.钢筋混凝土加固墙防护措施1.土工布2.植被控制3.生态防护4.梯级式护坡加强监测措施在水利工程建设完成后,需要加强对边坡稳定性的监测。

及时发现边坡稳定性问题,并采取相应的措施,才能最大程度地确保水利工程的安全稳定运营。

结论以上是影响水利工程边坡稳定的因素以及相应的处理措施。

在设计和建设水利工程时,需要对边坡稳定性进行认真考虑,并对其采取适当的措施,以确保水利工程的安全和稳定运行。

边坡稳定性的影响因素及分析方法

边坡稳定性的影响因素及分析方法

边坡稳定性的影响因素及分析方法边坡稳定问题是最常见的工程地质问题之一,随着我国现代化建设事业的迅速发展,高层建筑等大量工程项目开工建设,在这些工程的建设过程或建成后的运营期内,不可避免地形成了大量的边坡工程。

而且,随着工程规模的加大加深及场地的限制,经常需在复杂地质环境条件下,人为开挖各种各样的高陡边坡,所有这些边坡工程的稳定状态,事关工程建设的成败与安全,会对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的制约作用,并在很大程度上影响着工程建设的投资及效益。

合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析与加固方法,是值得深入研究的问题。

一、边坡稳定性的影响因素地形是制约边坡稳态的第一控制要素。

边坡变形主要由地形的改造引起,而变形易发部位是地形坡度陡变部位,变形域规模则取决于边坡的高度。

在边坡工程中,区域构造环境问题可涉及四级构造单元及其后续各级构造。

当工程的部位集中分布多个崩滑体时,则是区域构造环境和地震地质环境。

区域构造环境的分析要点是自老至新构造应力场的转化,包括主应力的偏转(移)、压(剪)应力场向张(剪)应力场的转化、初始应力释放环境、蠕(流)变环境以及对渗流场和风化作用的制约作用(优势面)等。

居地地质构造是判断独立变形、运动单元的根本依据。

(一)节理裂隙序次第一序次:周边完整基岩的节理裂隙和劈理;第二序次:破碎岩体各独立块体的节理裂隙和劈理,含微构造、显微构造系列;第三序次:新近出现的变形裂隙(缝)。

(二)坡体结构坡体的整体刚度取决于节理裂隙的发育程度;坡体的变形、失稳类型取决于各类地质结构面产状同坡面产状之间的相互关系。

地层岩性的边坡变形、失稳效应最终反映在各层的刚度与抗剪强度。

如果坡体各组成层位的刚度比值大于1/3,该坡体可作为准均质体考虑;若刚度比值不大于1/3,变形第一控制层位是刚度比值最小的那一层位。

分析塑性域扩展趋势时,各层抗剪强度值都有影响,但控制层位仍然是刚度最小的那个层位。

当一处坡体具备变形、失稳条件时,导致其失稳的直接诱发因素之一是水的作用,包括地表水和地下水的作用,其中地表水及大气降雨又往往是该部位地下水的直接补给源,故对一处坡体的研究,它的研究范围应该是地表水汇水域。

影响公路边坡稳定性的因素分析及防治措施

影响公路边坡稳定性的因素分析及防治措施

影响公路边坡稳定性的因素分析及防治措施对公路边坡病害原因的分析,采取边坡的防护措施,坡面防护和冲刷防护,使用条件及施工注意事项,在不同环境和施工条件下采用不同的防护类型。

标签:公路;边坡稳定性的因素;原因分析及防护措施引言:近年来我省许多公路边坡失稳的事例屡见不鲜,由于边坡失稳不仅影响行车安全,掩埋公路中断交通,甚至已建成的公路放弃使用,造成不可估量的经济损失;同时也给人们的生命财产带来重大损失,因此研究公路边坡的防护治理显得非常迫切和必要,通过对丹锡高速公路锦朝段和长深高速公路阜朝段的边坡施工和维护,总结出影响边坡的稳定因素和采取的防护措施,为今后施工提供经验。

1 影响边坡稳定性的因素分析影响边坡稳定性的主要因素分为两类:自然因素和人为因素。

1.1影响边坡稳定性的自然因素(1)地质条件坚硬岩石由于地质构造引起的失稳以崩塌和结构面失稳为主;软弱岩石是由于应力控制性失稳为主。

所谓地质构造影响是指岩石结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度及充填物成分和结构面的产出状态对边坡稳定性的影响。

(2)水文地质条件边坡水文地质条件的改变必然导致其地下水富集程度的改变。

由于岩土体的力学性质受水的影响很大,地下水富集程度的提高一方面增大坡体下滑力;另一方面降低软弱夹层和结构面的抗剪强度,导致不少边坡失稳与边坡水文地质条件恶化有关。

(3)气候因素气候类型不同,大气降雨也不同,因此在不同的地区由于大气降雨不同,即使其他条件相同,边坡的稳定性也不同,暴雨或长期降雨及融雪过后往往可以见到边坡失稳增多的现象,大气降雪、融雪的增加提高了地下水的补给量,一方面降低岩体强度,增大孔隙水压力,使边坡滑动面的抗滑能力降低;另一方面降低岩体强度,增大孔隙水压力,使边坡滑动面的抗滑能力降低;同时增大边坡的下滑力,两者结合起来极大地降低了边坡的稳定性。

(4)风化作用它使岩土的抗剪强减弱。

裂隙增加、扩大,影响边坡的形状和坡度;透水性增加,使地面水易于侵入,改变地下水动态等,沿裂隙风化时,可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌、堆积、滑移等。

影响土方边坡稳定的因素及安全防护措施

浅析影响土方边坡稳定的因素及安全防护措施摘要近年采,随着我国城市基础设施的不断完善与建设、旧城改造和住宅小区的持续开发,给排水、供热、供气、电缆及输油等市政管线工程日益增多。

与此同时,随着建筑机械在我国土木建筑工程施工中的不断应用,在市政管线的沟槽开挖工程中,挖掘机的应用越来越普遍。

挖掘机在开挖淘槽过程中,由于沟槽壁坍塌、挖掘机倾倒,造成人员伤亡和经济损失的事故时有发生。

土方坍塌已经成为建筑业的五大伤害之一,据2004年全国建筑施i伤亡事故调查分析,土方坍塌事故占所有建筑行业伤亡事故的5%左右,土方坍塌的直接原因是土方边坡的失稳。

如何做到土方边坡稳定及安全防护,保障财产及就业人员的生命安全,已经成为影响国计民生的大事,直接影响的国家安全及社会稳定。

作者通过十多年来从事建筑施工安全生产技术工作,总结出一些影响土方边坡稳定的因素及行之有效的安全防护措施。

关键词边坡稳定;因素;安全防护措施中图分类号tv99文献标识码a文章编号1674-6708(2010)27-0035-021 影响边坡稳定的因素基坑开挖后,其边坡失稳坍塌的实质是边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度。

而土体的抗剪强度又来源于土体的内摩阻力和内聚力。

因此,凡是能够影响土体中剪应力、内摩阻力和内聚力的,都能影响边坡的稳定。

1.1 土类别的影响不同类别的土,土的颗粒矿物组成,颗粒形状、尺寸,颗粒级配,空隙比、干容重及土中的含水量皆不同,其土体的内摩阻力和内聚力不同。

例如,砂土的内聚力为0,只有内摩阻力,靠内摩阻力来保持边坡的稳定平衡。

而粘土则同时存在内摩阻力和内聚力。

因此,对于不同类别的土能保持其边坡稳定的最大坡度也不同。

1.2 土湿化程度的影响土内含水愈多,湿化程度增高,使土壤颗粒之间产生滑润作用,内摩阻力和内聚力均降低。

其土的抗剪强度降低,边坡容易失去稳定。

同时含水量增加,使土的自重增加,裂缝中产生静水压力,增加了土体内剪应力。

1.3 气候的影响气候使土质松软或变硬,如:冬季在我国北方气温能到-10℃以下,能使边坡土体冻结,使土体的内摩阻力和内聚力提高,从而提高土体的抗剪强度,春季气温回升至o℃以上,能使边坡土体融化,使土体的内摩阻力和内聚力降低,从而降低土体的抗剪强度,进人雨季,随着降雨量的增加,土质松软,从而降低土体的抗剪强度。

浅谈露天煤矿边坡稳定性影响因素及防治

浅谈露天煤矿边坡稳定性影响因素及防治摘要:对于露天煤矿而言,露天开采是由多个台阶组成的斜坡称为露天矿边坡,由于边坡不稳定因素的影响和边坡安全管理的不善,可能会导致露天矿边坡岩体滑动或崩落坍塌,给矿山人员安全、国家财产和矿产资源带来严重的危害和损失,因此,进行露天矿边坡的稳定性研究和防治对于贯彻国家有关安全法规和保证矿山安全生产具有重要意义。

关键词:露天矿;边坡稳定性;影星因素;防治措施1露天煤矿边坡稳定性影响因素1.1由边坡岩石的构造影响影响露天煤矿边坡滑坡的主要因素包括岩石断层、破碎带、裂隙等,一般而言,边坡岩石构造会控制边坡的滑动以及边沿轮廓,边坡岩石的物理性质会影响其构造,边坡滑坡主要会受到岩石的硬度以及内部凝聚力等的影响,岩石硬度越小边坡的稳定性越差岩石硬度越大边坡的稳定性越高。

从我国矿山边坡滑坡地质灾害的实际案例来看边坡滑坡常常是因为软岩层造成的如泥岩、砂质泥岩、泥岩互层等岩石的物理属性不同造成的边坡滑坡类型不同。

1.2结构面的影响一般来说结构面也会对边坡稳定性产生影响,当边坡破面与结构面的倾向面相同时,当倾角小于坡角面时,其稳定性相比反向坡差,当存在同向缓倾边坡时,稳定性会随着岩层倾角愈加陡峭而变差,那么处于水平的岩层一般稳定性就会较好;结构面与坡面夹角愈大边坡稳定性越好;如果边坡受到多种相交结构面切割时,那么其岩体发生变形的可能性就会越大,岩体会随着节理面破碎成小块,会促进水的渗入,从而严重影响边坡的稳定性。

露天煤矿开采台阶高度和平台宽度对边坡行成及其稳定性具有重要影响。

确定台阶高度和平台宽度要考虑矿岩的埋藏条件与力学性质、穿爆作业和采掘工作面的要求。

大中型露天矿台阶高度一般为8-15m,在边坡角相同的情况下,边坡越高其自重力越大,相应的边坡滑动的剪切力也增大,稳定性越差;平台宽度影响着边坡角的大小,当边坡高度一定时,边坡角越大,边坡的稳定性越差,台阶最小宽度一般以满足运输和安全条件为前提。

边坡稳定性分析

边坡稳定性分析1. 引言边坡是在土工工程中常见的一种地形特征,边坡的稳定性是工程建设中必不可少的一个考虑因素。

在土地资源有限的情况下,为了尽可能地把土地利用起来,往往需要进行大规模的平整和填土工程,而边坡的构建就是这些工程中常见的一种。

为确保边坡能够正常使用和安全运营,需要对边坡稳定性进行分析,发现潜在的稳定性问题,并采取有效措施加以解决,以减少边坡因滑坡等稳定性问题带来的危害。

2. 边坡稳定性的主要影响因素边坡稳定性的主要影响因素有以下几个方面:2.1 地质环境因素地质环境因素包括岩土体的层位、结构、断层等特点,以及岩质的物理和力学性质,这些因素会直接影响边坡岩土块体的稳定性。

2.2 气候因素气候因素主要是指气温、降雨等,因为气候因素对土壤的含水量影响较大,土壤含水量直接关系到土体的抗剪强度、摩擦角等力学性质,因此气候因素也会直接影响边坡的稳定性。

2.3 工程因素工程因素主要指在边坡的设计、施工中,采用了哪些工程措施或技术,如施工质量、施工机械的选择等。

3. 边坡稳定性分析方法根据上述因素,边坡稳定性分析可以采用切割平衡法、极限平衡法、有限元法、数值拟合法等方法进行。

其中,切割平衡法和极限平衡法是常用的方法。

3.1 切割平衡法切割平衡法又称切割解析法,是采用力学平衡原理进行切割处理的方法,先将边坡划分为一系列相邻的平衡块,然后逐块进行力学平衡分析,最终确定边坡的稳定性。

3.2 极限平衡法极限平衡法又称极限平衡分析法,是一种抗剪强度理论应用到边坡稳定问题中的方法。

该方法的基本思想是,将岩土体看作由一系列平衡体构成,通过计算边坡中每个平衡体的稳定性系数,然后比较得出最不稳定的平衡体,以此推断边坡岩土体的总稳定性。

4. 结论边坡的稳定性分析是土工工程中的重要内容,它关系到边坡的使用和安全运营。

本文介绍了边坡稳定性分析的主要影响因素和常用的分析方法,希望能够有所帮助。

在实际工程中,需要根据具体情况综合运用多种方法进行分析,以确保工程的安全性和可靠性。

露天煤矿矿采场边坡稳定性浅析

露天煤矿矿采场边坡稳定性浅析1500字一、煤矿露天采矿矿坑边坡稳定性的影响因素1. 矿层稳定性:煤层属性包括煤的种类、结构、物理力学特性和化学性质等,都会直接影响煤层稳定性。

煤质越差,煤矿的稳定性就越差。

2. 水文地质条件:地表水、地下水对矿坑边坡稳定性有较大的影响。

水的渗透和漫入矿体会加速矿体的软化和溶解,从而加剧矿体坍塌的风险。

3. 工作面排土量:露天煤矿的采矿活动会产生大量的废石、杂质和排土物,这些产物可能在坡面积聚,导致边坡稳定性风险增加。

4. 边坡坡度和高度:边坡坡度越大,边坡稳定性就越差。

边坡高度也是影响稳定性的因素之一,高度越大,稳定性就越差。

5. 边坡岩土性质:边坡岩土性质包括地基的物理力学性质和工程地质特征。

如果地基属于弱层或破碎带,那么边坡稳定性会受到很大的威胁。

二、煤矿露天采矿矿坑边坡稳定性的修复技术1. 建造支护结构:在煤矿边坡的关键部位(如支护围岩短墙、网格支护、倾斜支撑等)加固支护结构,以确保矿坑边坡的基本稳定。

2. 处理边坡局部溶洞:在煤矿边坡局部发现溶洞等地质灾害时,针对具体情况采取有效的防治措施,如对大型空洞可采用灌浆、注浆等方法填实洞穴,对于小洞穴可采用钻孔注浆等方式进行修复。

3. 沿边坡设置排水系统:采用防渗排水布置技术,安装水平式、垂直式排水管并设下限流系统,以防止雨水和地下水穿透和浸淀矿坑边坡。

4. 矿石堆移位和加固:煤矿露天采矿活动过程中,顶板垮落会引发矿石堆积,而堆积的矿石会对边坡造成较大的威胁。

解决这个问题的方式可以是将矿石移位至坑内,或进行加固措施,如矿石保护网、橡胶垫等。

5. 技术管理手段:煤矿露天采矿边坡稳定性修复工作中,科学的技术管理手段是不可少的。

需要通过人工巡检、安全监测、数据分析等管理手段,全面掌握边坡的稳定性情况,及时发现和处理边坡问题,切实保证工业生产的稳定运行。

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边坡稳定影响因素浅析摘要:介绍了土坡稳定分析中常用的瑞典法、毕肖普法和杨布法安全系数的定义和方法,并结合工程实例讨论土体强度指标、值和地下水位的变化对边坡稳定的影响。

关键词:边坡稳定敏感性强度指标地下水位Analysis Influencing Factors of Slope StabilityWang XuguangZhang YangFan Hua(Civil Science and Engineering College of Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu)Abstract: The paper introduces three commonly used methods to calculate safety factor of slope stability, and it combines with engineering examples to discuss the effects of the soil strength index, value ofand the change of underground water level to the slope stability.Keywords: the slope stability, sensitivity, intensity index,underground water level随着我国经济建设的快速发展,大规模基础设施以及一些重大项目相继动工兴建。

这些工程中一个普遍遇到的问题就是边坡稳定的问题, 这一问题是土木工程和岩土工程中的重要研究课题, 在岩土工程和土木工程领域占据相当重要的地位。

本文就土体,值以及地下水位对边坡稳定的影响进行简要分析。

1. 工程概况中川•临江国际小区位于扬州市江都区,该项目开挖的基坑平面呈不规则形状,东西方向长189.8m,南北方向宽55.3~82.8m,基坑总面积12800㎡,场地地面相对标▽-1.5m~▽-1.9m,基坑深度高低不等,一般高程为▽-6.9m。

基坑开挖深度一般为5.0m。

距基坑边缘1m,加一20kPa的均布荷载,其作用宽度为3.8m。

由于该工程周围无建筑物,故对基坑采用放坡的方法进行处理。

由于施工期临近雨季且濒临长江,工程地下水位高,为防止施工期间发生滑坡等不良情况,需要对基坑进行降低地下水位处理,地下水位降至▽-7.0m。

2. 边坡的分析2.1 整体圆弧滑动法大量的工程调查和研究成果表明,粘性土坡滑动面的形状近似于圆柱面。

如图1为简化起见,稳定分析时,将滑动面假定为圆弧面,与之相应的分析方法称为圆弧滑动法。

常见的圆弧滑动面的形式有以下三种:(1)坡脚圆,圆弧滑动面通过坡脚;(2)坡面圆,圆弧滑动面通过坡面;(3)中点圆,滑动圆弧的圆心位于通过该边坡中点的垂线上。

常用的整体圆弧滑动法有瑞典圆弧滑动法和稳定因素法等。

图1 均质粘性土坡整体圆弧滑动土坡的安全系数为抗滑力矩与滑动力矩的比值,安全系数可表示成:(1)式中:表示土的抗剪强度,按库仑公式;表示滑动圆弧的长度;表示滑动圆弧的半径;表示滑动土体的重力;表示对圆心的力臂。

2.2条分法条分法就是将滑动土体分成若干竖向土条,并将土条当成刚体,分别求出土条上的作用力,根据作用力对滑动圆心的滑动力矩和抗滑力矩判断土坡的稳定。

常用的方法有:瑞典条分法和毕肖普法等。

2.2.1 瑞典条分法瑞典圆弧法的基本假定:⑴假定土坡稳定问题是平面应变问题。

⑵假定滑裂面为圆弧形,计算时不考虑土条两侧的作用力。

⑶假定圆弧面上的安全系数值计算时,简单地将条块重量向滑面法向分解来求得法向力。

由于弧面上各点的斜率都不相等,自重等外荷载对弧面的法向和切向作用分力都不能按整体计算,所以采用条分法计算,如图2所示。

图2 瑞典条分法受力分析图示依据假定用附加外力使土坡达到极限平衡,安全系数的计算公式如下:(2)2.2.2 毕肖普法毕肖普(Bishop)条分法假定滑动面为圆弧面,它考虑了土条侧面的作用力,并假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同,即等于滑动面的平均安全系数。

整个滑动土体对圆心求力矩平衡,此时相邻土条之间侧壁作用力的力矩将相互抵消(如图3)。

图3 毕肖普条分法受力分析图示根据毕肖普法假定可由条分法的力矩平衡方程推导可得毕肖普法安全系数公式为:(3)毕肖普法计入了分条间推力,多数情况下求得的值比瑞典法大,更接近实际。

2.2.3 简布普遍条分法简布普遍条分法将最初的圆弧法推广到任意土坡滑动面的情况,通过假设土条间推力的作用点位置,合理解决问题。

简布普遍条分法基本假定:⑴假定整个滑裂面上的稳定安全系数相同。

⑵假定滑体中各土条间推力的作用点的连线为直线分布,即推力作用线的位置假定已知。

根据简布普遍条分法的假定条件,可由条分法的力矩平衡方程推导得安全系数公式为:(4)2.2.4 几种方法的简单比较条分法至今已有70多年的历史,期间经过许多学者的研究改进,基本出发点都是一样,但计算方法日趋完善。

瑞典圆弧法是条分法中最古老而又简单的方法。

此法假定滑裂面是圆弧面,并假定不考虑土条两侧的作用力,因此对每一土条力和力矩的平衡条件是不满足的,只能满足整个滑动土体的整体力矩平衡条件,所以计算结果会产生的误差,使求出的安全系数偏低10%~20%,误差也随滑裂面圆心角和孔隙水压力的增大而增大。

用瑞典圆弧法求出的安全系数不比其它方法保守。

对于圆弧滑裂面的总应力法可得出基本正确的结果。

毕肖普法对传统的费伦纽斯法做了重要改进。

提出安全系数的定义,通过假定土条件间的作用力为水平方向,求出土条底的法向力,通过力矩平衡方程确定安全系数。

得到的安全系数比较瑞典条分法的精度要高些,但仅适用于圆弧形滑裂面。

简布法是一种严格的条分法,适用于任意形状的滑裂面。

该方法中的推力线位置影响土条侧向力的分布,对安全系数的影响很小;由于考虑到对于任意形状的滑裂面条间力的作用点不同,因此在安全系数求解过程中,需要反复迭代。

该法计算过程比较简单,可用手算或编制简单程序计算;但是实际计算时存在严重的收敛困难问题。

通过对上述方法的比较分析,本工程采用瑞典条分法进行计算。

3.数值分析3.1 模型参数的选取有限元软件ABAQUS中有多种模型,主要有Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型、Cam-clay模型。

本文采用了Mohr-Coulomb模型,该模型中需要的参数见表1。

表1断面土体数值模拟计算参数3.2模型的建立与分析模型选取断面计算宽度50m,深度15m,土体的边坡采用二级放坡,斜率为1:1.5,地下水位位于基坑底0.5m处。

距基坑边缘1m,地面有20kPa的均布荷载,其作用宽度为3.8m。

二维模型采用四边形单元进行划分,见图4。

图4 二维模型的网格划分基坑的边坡的应力云图见图5、图6,位移云图见7、图8。

图5 水平方向应力云图图6 竖直方向应力云图图7 水平方向位移云图图8 竖直方向位移云图由应力云图与位移云图可知土体坡脚处有较大的应力集中与位移,易在坡脚处产生滑坡失稳破坏。

4. 影响因素比较分析边坡的稳定受各种因素的影响,如地下水位、地震等外界因素。

但上述因素是通过,而影响边坡的稳定,因此讨论,值的变化对边坡稳定对实际工程有重大意义。

4.1值变化对边坡稳定的影响由于土层1、土层2厚度较小,在原有的计算基础上,保持其条件不变,土层3的值相应变化了、,其他条件也不变。

利用瑞典条分法计算得到结果如表2:表2 安全系数、圆心角随值的变化由计算结果分析可得:安全系数随值的增大而相应的增大。

4.2值变化对边坡稳定的影响由于土层1,、土层2厚度较小,在原有的计算基础上,保持其条件不变,土层3的值相应变化了、,其他条件也不变。

利用瑞典条分法计算得到结果如表3所示:表3 安全系数、圆心角随值的变化由计算结果分析可得:安全系数随值的增大而相应的增大。

4.3 边坡稳定中、值敏感性分析敏感度系数是指评价指标变化的百分率与不确定因素变化百分率之比。

敏感度系数越高,表示对该不确定因素的敏感度越高。

敏感度系数的计算公式为式中:表示指标对于不确定性因素的敏感度系数;表示不确定因素的变化率;表示指标的变化率。

对滑动面进行计算,得到、值敏感性分析结果如表4、表5。

表4稳定安全系数对于的敏感度系数表5稳定安全系数对于的敏感度系数由表4、表5分析可得土体的值比值对边坡稳定影响较大。

4.4 地下水位的影响由于该工程濒临长江,地下水位高,在边坡稳定分析过程中对地下水位影响进行简要分析,分别取基坑外侧地下水位为0.5m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m时,边坡稳定安全系数进行比较。

利用瑞典条分法计算得到结果如表6所示:表6稳定安全系数随地下水位的变化由计算结果分析可得:安全系数随基坑外侧地下水位的降低而相应的增大。

故在基坑施工过程中,注意坑外侧的水位,在不对周围建筑产生影响的情况下,做到尽可能地降低地下水的水位。

4.结论本文以瑞典条分法为理论基础,分别讨论地下水位、强度指标、值对边坡稳定的影响,得到以下几点结论:⑴通过引进敏感性因素分析理论,分别把、值作为不确定因素进行讨论分析,比较敏感度系数,得出值对边坡稳定的影响比值大。

⑵通过计算基坑外侧地下水位在不同位置的稳定安全系数,分析比较得出基坑外侧地下越低,安全稳定系数越高。

参考文献[1] 张卫民,陈兰云. 地下水位线对土坡稳定的影响分析[J].岩石力学与工程学报,2005,24(2):5319~5322.[2] 张丽,黄英,任磊,孙宏波.边坡稳定影响因素及稳定分析方法探讨[J].云南水利发电,2007,23(4):22~26.[3] 邱平,张喜中.露天采石场边坡稳定因素浅析[J].中国安全科学学报,2006,16(7):133~139。

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