高边坡稳定分析
公路边坡稳定分析

公路边坡稳定分析公路边坡是指公路两旁的斜坡地形,其稳定性对于道路的安全运营至关重要。
本文将对公路边坡的稳定性进行分析,并提出相应的对策和建议。
一、边坡稳定性分析1. 边坡材料特性公路边坡的材料多为土质,因此需要对土体的物理力学性质进行分析。
这包括土体的密实度、抗剪强度、渗透性等参数,以评估其稳定性。
2. 边坡坡度和坡高边坡的坡度和坡高是决定边坡稳定性的重要因素。
较陡的坡度和高的坡高会增加边坡的失稳风险。
因此,需要对边坡的设计要求、实际情况等进行综合分析。
3. 边坡地质条件边坡的地质条件直接影响边坡的稳定性。
需要考虑的地质因素包括地质构造、岩性、断裂等,以确定边坡的稳定性评估标准和分析方法。
二、边坡稳定性分析方法1. 极限平衡分析法极限平衡分析法是最常用的边坡稳定性分析方法之一。
它通过分析边坡在不同荷载和地质条件下的平衡状态,确定边坡的稳定性,并根据计算结果提出相应的加固措施和建议。
2. 数值模拟分析法数值模拟分析法利用计算机软件对边坡进行模拟,模拟边坡在不同荷载和地质条件下的受力和变形情况。
通过分析模拟结果,得出边坡的稳定性评估,并提出相应的治理方案。
三、边坡稳定性治理措施1. 边坡加固设计根据边坡分析结果,设计相应的边坡加固措施。
这包括使用加固材料、增加边坡的支护结构等,以提高边坡的稳定性和抗滑性能。
2. 排水措施排水是边坡稳定的重要因素之一。
通过设计合理的排水系统,降低土壤的含水量,减少边坡受水力影响,提高边坡的稳定性。
3. 灌浆加固对于因地质条件不良导致的边坡问题,可以采取灌浆加固的方法。
通过注入稀浆材料,填充土壤中的空隙,提高边坡的稠度和强度,增加边坡的稳定性。
四、边坡稳定性监测与维护1. 定期监测对公路边坡进行定期监测,包括测量边坡的位移、裂缝变化等情况,及时发现边坡稳定性问题,并采取相应的维护措施。
2. 维护保养定期对边坡进行维护保养,及时清理排水系统、维修加固结构等,确保边坡的长期稳定性。
路基高边坡稳定性与加固措施分析

评价 。
类 。植 物 防护有 喷播 草籽 、植 草皮 、三维 网植 草 和 厚层 基材 喷射植 被 护坡等 植 物 防护 是我 国高 速公
路建设 工 程传统 的防护方 式 .适用 于 自身 稳定 的边
高边 坡稳 定性 评价 有多 种方 法 .对 于工程 地 质 条件 较简 单 的挖方 段 ,可采 用工 程地 质类 比法 .即 从 附近 自然稳定 的山坡 中调 查可 以类 比的坡率 、坡 高及 坡形 ;对 于土 质挖方 .可采 用直 线法 或 圆弧计 算 法验 算 其 稳 定 性 ,最 小 稳 定 性 系数 不 小 于 1 . 2 0 而对 于岩 石挖方 ,多采用 定性 的分 析 方法 .辅 以力 学 计 算 法 。定 性 分 析 主要 采用 以工 程 地质 类 比法 、
道路工程 H i g h w a y E n g i n e e r i n
赤平 极射 投影 法等 为主 :力学 计算 法 采用 极 限平衡
法 和有 限元法
0 引 言
随着我 国经 济建设 的飞速发 展 .全 国高 速公 路 网也在 迅速 建成 。高速 公路 路 面较 宽 ,线形 指标 要 求 高 .在 复杂 山区展 线 时 .不可 避 免产 生 高 边坡 . 且 由于 山区地 形地 质复 杂 .很 容 易导致 高 边坡 变形 甚 至 产 生 滑 坡 .从 而 延 误 施 工 工 期 .增 加 投 资成 本 。本文 从 山区高 速公 路设计 、施工 等方 面 ,对 如 何提 高 高边坡 的稳 定性 及高边 坡 加 固进 行分 析 。 高边 坡 的变形 是施 工及 运 营 中最 大 的隐 患 .其 破坏 类 型一般 分 为老滑 坡体 复活 和新 边坡 病 害 。老 滑 坡 体 复 活 .是 指 路 线 通 过 老 滑坡 等 不 良地 质 地 段 .在 其下 部 进行 开挖 ,对 老 滑 坡体 进 行 了扰动 , 使 滑坡 复活 :新 边坡病 害 。是指 自然斜 坡本 身处 于 欠 稳 定 或 极 限平 衡 状 态 .路 基 边 坡 开 挖 后 产 生 变
边坡稳定性分析—

第一章绪论1.1引言边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。
随着我国基础设施建设的蓬勃发展,在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。
边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度,重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此,边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理,是降低降低灾害的有效途径,是地质和岩土工程界重点研究的问题。
随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀,越来越多的建筑物需要被建造,城市的用地也越来越珍贵。
特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说,建筑边坡成为了不可避免的工程。
1.2边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。
崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离,向前翻滚而下。
一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏,且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。
崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段,破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。
崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。
主要原因有:风化等作用减弱了节理面的黏聚力,或者是雨水进入裂隙产生水压力,或者是气温变化、冻融松动岩石,或者是植物根系生长造成膨胀压力,以及地震、雷击等外力作用(图1-1)。
滑坡是指岩土体在重力作用下,沿坡内软弱面产生的整体滑动。
与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现,其滑动面往往深入坡体内部,甚至可以延伸到坡脚以下。
其滑动速度虽比崩塌缓慢,但是不同的滑坡滑动速度相差很大,这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时,其滑动速度一般比较缓慢;相反,当滑动面通过脆性岩石,且滑动面本身具有一定的抗剪强度,在构成滑面之前可承受较高的下滑力,那么一旦形成滑面即将下滑时,抗剪强度急剧下降,滑动往往是突发而迅速的。
滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。
当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致,并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面,滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。
浅谈高边坡的稳定性分析

摘
要: 高边 坡稳 定与 治理 问题 是现代 大型露天矿 建设 中经 常遇到 的 问题 , 何评 价其 稳 定性, 如 并使 其
合理 防 治与环境保 护相结 的特 点, 对其稳 定・ : tf . # -
析进 行 了初 步探讨 。
1 . 高边坡设 计理念 2
2 l 0n 即为 高边坡 , 理高边 坡首 先应 以“ 治 治早 治小 ,
一
次根 治 , 留后患 ” 不 为原 则。
高边坡治理应 遵循 “ 固脚强腰 ” 的理 念 。 所谓 “ 固 脚 ” 就是在 高边坡治 理 中对 高边坡 的坡脚进 行加 固 ,
() 1 破坏作用 大 。 高边坡 失稳产 生 的破坏 作用要
b t c :T e p o lms a o t te h g l p t bl y a d g v m a e r f q e t e c u tr d i h rc s ft e s 瑚It+ h rb e b u h ih so e sa i t n o e n e a e r u n y n o ne e n t e p o e s o h mo e i e l d m l re- c l o e p t l c n t c o . F r x mp e h w o v l ae t s b l y n ma e e s n b e r v ni n n ag s a e p n— i mi e o sr t n l ui o e a l , o t e a u t i s t i t a d a i k ra o a l p e e t a d o e vr n n a r tci n c mb n s si r b e i h r d c o rc c n h o e c lsu y. a e n t e c aa t r t s o n i me t p oe t o i e i t la p o l m n te p o u t n p a t e a d t e r t a t d B s d o h r ce ii f o l o l i i i h sc
边坡稳定性分析原理及防治措施

第一部分边坡稳定性分析原理及防治措施1.边坡稳定性基本原理1.1边坡稳定性精确分析原理要对边坡稳定性问题进行精确分析,首先要对材料性能进行透彻的的研究实验,查清它的各种应力--应变关系以及它的屈服、破坏条件。
假定这些问题都已查清,那么从理论上讲,边坡在指定荷载下的稳定性问题是可以精确解决的。
七步骤大致如下:(1)进行边坡在指定荷载下的应力、变形的精确分析。
分析过程中,要采用合理的数学模型来反映材料的特性,务使这种数学模型能够如实表达出材料的主要性能,例如应力—应变间的非线性、卸载增荷性质、屈服破坏性质等等。
分析工作要通过计算机和非线性有限单元法进行。
(2)这种精确计算的数学分析将给出各点应力、应变值。
例如,就抗剪问题讲,通过分析得到了每一点上的抗剪强度τ= c +fσ,从而可以算出每一部分点上的局部安全系数。
如果每一点上的K均大于1,整个计算体系在抗剪上当然是安全的。
如果有个别点已达屈服,则由于在计算程序中已反映力材料性质,这,表明这些部位已进入屈服状态。
只要这些屈服区是些部位的τ将自动等于τf孤立的、小范围的,而没有形成连贯的破坏面,那么,在指定荷载下该体系仍是稳定的。
进入屈服状态的部位大小,野可以给出一个安全度的概念。
反之,如果屈服的部位已经连成一个连贯的破坏面,甚至已求不出一个满足平衡要求的解答,就说明该体系在指定荷载下已不能维持稳定。
(3)如果要推算“安全系数”,首先要给出安全系数的定义。
第一种方法,是将荷载乘以K,并将K逐渐增大。
每取一个K值就进行如上一次分析,直到K达到某临界值,出现了连贯性断裂面或已无法求得解答为止。
这个临界值就是安全系数。
显然,这样求出的K具有“超载系数”性质。
第二种方法,是将材料的强度除以K,并用于计算中,逐渐增加K,使其强度逐渐降低,直至失稳。
相应的K值就是安全系数。
显然,这样求得的K具有“材料强度储备系数”的意义。
上述方法虽很理想,但是近期内还不能实现。
首先,要进行这种合理分析,必须对材料的特性有透彻、明确的了解。
边坡稳定性分析方法及其适用条件

边坡稳定性分析方法及其适用条件边坡稳定性是指边坡在外力作用下保持不倒塌或滑动的能力,边坡稳定性分析方法一般可以分为经验法、力学方法和数值模拟方法三类。
不同方法适用于不同类型的边坡,且各方法在分析准确性、工程实施条件、运算速度以及数据要求等方面有所不同。
1.经验法:经验法是基于大量实际工程经验和观测总结出的简化计算方法,适用于边坡规模较小、地质条件比较简单的情况。
根据边坡的高度、坡度、土质等因素,通过经验公式计算出边坡的稳定性系数,从而判断边坡的稳定性。
2.力学方法:力学方法是通过岩土力学原理和边坡土体的力学性质来分析边坡稳定性。
力学方法主要应用于边坡高度较大、复杂地质条件的情况。
常用的力学方法包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
-平衡法:平衡法是基于边坡的平衡条件进行分析的方法,通过计算剪力平衡方程来确定边坡的稳定性。
平衡法适用于坡度较小、土体不饱和、坡面无裂缝等条件下的边坡稳定性分析。
-极限平衡法:极限平衡法是在平衡法的基础上引入抗剪参数的概念,通过计算抗剪参数的极限值来判断边坡的稳定性。
极限平衡法适用于任意坡度、土体饱和或部分饱和的边坡稳定性分析。
-有限元法:有限元法是一种基于连续介质力学和离散化原理的数值分析方法,将边坡土体划分成网格,通过求解有限元方程来计算边坡的应力和变形,并进而判断边坡的稳定性。
有限元法适用于复杂地质条件和复杂边坡形状的稳定性分析。
3.数值模拟方法:数值模拟方法是通过数值计算和模拟来分析边坡稳定性,主要利用计算机和专业软件进行模拟计算。
数值模拟方法通常适用于复杂地质条件、复杂边坡形状、非线性、动力等问题的研究。
常用的数值模拟方法包括有限差分法、边界元法、粒子法等。
总体来说,经验法适用于边坡规模较小、较简单的情况;力学方法适用于边坡规模较大、地质条件复杂的情况;数值模拟方法适用于复杂的边坡形状和非线性、动力问题。
在实际工程中,边坡稳定性分析通常采用多种方法相结合的方式,综合考虑不同方法的分析结果,从而提高分析的准确性。
边坡稳定性分析方法和适用条件

边坡稳定性分析方法和适用条件一、经验法:经验法是指根据实际工程经验和历史数据,运用公式或经验关系对边坡稳定性进行初步评估和判断。
经验法主要适用于初步设计阶段,可以快速判断边坡的稳定性,但精度较低。
常见的经验法有切坡稳定系数法和地质力学分类法。
切坡稳定系数法是根据剪切强度理论,将边坡剪切强度与外力因素之比来进行稳定性评估的方法。
常用的切坡稳定系数有库仑切坡系数、比谢尔切坡系数和斜坡承载系数等。
地质力学分类法是将边坡划分为不同类别,根据边坡的形状、岩性、构造、地质断层等因素,选择相应的边坡稳定性参数,进行评估。
常用的分类法有英国地质力学分类法和日本地质力学分类法等。
二、解析法:解析法是指通过建立边坡稳定性的解析模型,运用解析解或解析关系对边坡进行稳定性分析。
解析法适用于边坡形状简单、边坡参数确定明确的情况。
常见的解析方法有切坡法、极限平衡法和承载力平衡法等。
切坡法是通过建立边坡剪切面的切平衡方程,求解边坡的稳定性系数。
切坡法适用于边坡形状不规则、变化较大的情况。
极限平衡法是根据极限平衡状态,建立边坡的稳定性方程,求解稳定性系数。
极限平衡法适用于边坡开挖、填筑以及高边坡等情况。
承载力平衡法是根据边坡土体的强度参数和边坡几何形状,建立力学平衡方程,求解边坡的稳定性系数。
承载力平衡法适用于复杂边坡、非均质边坡的稳定性分析。
三、数值模拟法:数值模拟法是指通过建立边坡的数值模型,利用计算机进行边坡的力学行为分析,求解边坡的稳定性。
数值模拟法适用于边坡形状复杂、地质条件复杂、边坡参数变化大的情况。
常用的数值模拟方法有有限元法、边坡稳定分析软件等。
有限元法是将边坡划分为有限个单元,建立边坡的离散模型,通过求解有限元方程,得到边坡的位移和应力分布,从而进行稳定性评估。
边坡稳定分析软件是基于数值模拟原理,将边坡稳定性分析过程进行自动化处理的软件工具。
常见的边坡稳定分析软件有GeoStudio和Plaxis等。
以上是边坡稳定性分析的几种常见方法,不同的方法适用于不同的情况,工程设计人员可以根据实际情况选择合适的方法进行分析和评估。
某铁矿高边坡稳定性分析

l 62 ・
路 基 工 程 S u b g r a d e E n g i n e e i r n g
2 0 1 3年第 4期 ( 总第 1 6 9期 )
某铁 矿 高 边 坡稳 定 性 分 析
罗 苏 军
( 湖 北 工 业 大 学土 木 工 程 与 建筑 学 院 ,武 汉 4 3 0 0 8 6 )
、 \ 、
o
图 1 点安 全度示 意
其原理是 :降低边坡 的抗减强度 直到滑 动面 的产生 ,
收 稿 日期 :2 0 1 2—1 0—1 6
作者简介:罗苏军 ( 1 9 7 6一) ,男 ,湖南人。硕士研 究生 ,主要从 事土木工程研究工作。E — m a i l : L u o s u j u n @s i n a . c a 。
开采 标高为 3 6 m,最高 开 采标 高 为 1 0 8 m,边 坡最
摘
要 :随着采掘 工业的不 断发展 ,对高边坡露天采 场的设计合 理优化 ,能进一 步保证 开采的
施工安全 ,还 能在 减少废石剥 离的情 况下达到 多采矿石 的经济效果 。对某 大型富铁矿 高边坡进行 现 场分析 ,总结 出高边坡 出现的几 种破 坏模 式 ,并 用极 限平衡 法、强度折 减 法、点安 全度 法来 分析 、
( 2 )倾倒 破坏 :由顺坡 陡倾 或 反倾 面 的不连 续 面切 割的岩 坡 ,将 形 成 倾 倒 破 坏 。在 铁 矿 边 坡 中, 发生倾倒 破坏 的 主要是 片理 面 ,其次 为顺 坡 向的长 大结 构面 。主要 有沿 片 理 面发 生倾 倒破 坏 、沿顺 坡
向的结构面发生倾倒 破坏 。 ( 3 )楔形破坏 模式 :两个 或 两组不 连 续面 的交
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K63+142高边坡稳定性分析评价
1、计算方法
按照现行公路路基设计规范JTGD30-2004中条款3.7.4边坡稳定性评价:边坡稳定性评价宜综合采用工程地质类比法、图解分析法、极限平衡法和数值分析法进行。
这几种方法是基本都属于极限平衡法的非严格条分法,是在已知滑移面的基础上对变坡进行平衡分析,并且只能满足力或者力矩平衡,所得结果能满足工程试验应用,但结果存在一定偏差。
本计算采用Morgenstern-price法进行计算分析。
Morgenstern-price法是50年前提出的严格条分法,该法假设条块的竖直切向力与水平推力之比为含有参数与条间力函数的乘积,然后建立满足水平和垂直方向力的平衡力方程与力矩平衡方程,通过迭代求解安全系数与待定系数。
我国陈祖煜教授对Morgenstern-price 法的计算格式进行了一定的改进,由于这个方法收敛性非常良好,并且满足严格平衡条件,因而在国际岩土工程界受到欢迎,但同时该法的求解过程相当复杂,一般工程技术人员往往只得依靠软件,Morgenstern-price法在我国没得到普及应用。
Morgenstern-price法首先对任意曲线形状的滑裂面进行分析,导出满足力的平衡及力矩平衡的微分方程,然后假定满足条间力的倾角的正切值为某一函
数,根据整个滑动土体的边界条件求出问题的解答。
边坡稳定性计算应考虑边坡可能的破坏形式,按下面方法确定:采用加拿大商用计算软件GEO-slope进行计算分析,滑动面为任意滑移面,非一般的圆弧形滑面或者折线滑面。
2、计算参数取值
为了进行边坡的稳定性计算和加固工程设计,必须在勘察中对边坡岩土取样并进行物理力学试验,取样应该包括边坡的所有地层,特别是对边坡稳定起控制作用的软弱地层。
一般情况下对尚未变形的边坡应取原装非扰动样。
根据目前试验结果,该地区处于干旱半干旱区域,一般不考虑空隙水压力对边坡稳定性的影响,在试验过程中一般以天然含水率下的土为试验对象。
实验室试验以公路土工试验规程(JTG E40-2007)与土工试验规程(SL237-1999)为依据。
安排试验如表2.1所示,数值计算参数见附表试验记录。
3、工程阶段的计算工况
按照现行公路路基设计规范JTGD30-2004 条款3.7.4 边坡稳定性评价:边坡稳定性计算应分成以下三种工况:
1) 正常工况:边坡处于天然状态下的工况;
2) 非正常工况Ⅰ:边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况;
3) 非正常工况Ⅱ:边坡处于地震等荷载作用状态下的工况。
由于试验仪器调试还在进行,动力学参数目前还未得出,只针对前两种工况进行分析。
4计算过程与结果分析
边界条件以山西省交通规划勘察设计院所设计图纸为依据,原设计中采用的计算参数为容重γ=19kg/cm3,粘聚力c=40Kpa,φ=30.采用简化BISHOP法得出在设计坡率及高度下,得出安全系数均达到1.20。
本计算中条间力函数采用半正弦函数,滑动面软件自动搜索,不产生拉裂纹,分配计算安全系数为常数,分为150条,安全系数最大收敛于0.000001。
分条的最小深度为0.1m,最大宽度为0.1m。
材料计算参数见附表,k63+142为最危险断面,总计算区域面积5277m2,计算模型如图1。
4.1正常工况荷载下的边坡稳定性分析
图2 各种不同计算方法的稳定性安全系数
图3潜在的1000个滑移面分析
图4 Bishop法的最不稳定滑移面及稳定安全系数
Slice 1 - Morgenstern-Price Method
图6 M-P法的最不稳定滑块受力分析图
图7不稳定与稳定交界区域
根据对1000个潜在滑移面分析可以看出,基于M-P法得出的安全系数稍小于BISHOP法得出的安全系数,其不稳定滑裂面基本为同一滑裂面,由于M-P 法的基于严格条分法,可以认为M-P法得出的安全系数更合理。
根据M-P法,对最不稳定条块进行分析,最不稳定条块宽0.50321 m,滑动面与水平方向角度为-17.154°,重量为3.5858kN,距离坐标原点为14 m,位于坡脚处,受力如图6所示,最不稳定滑面下滑动体积1078.1 m3,总重量18595kN。
按照现行公路路基设计规范JTGD30-2004 条款3.7.4 边坡稳定性评价,如表2所示:
表2路堑边坡安全系数
根据文献《边坡病害及工程治理效果评价》,边坡病害治理的整体稳定性对应于边坡的整体变形破坏,局部稳定性对应于边坡的局部变形破坏,根据边坡病害体治理的整体稳定性与局部稳定性,将边坡病害体治理的稳定性划分为五级,见表3.
表3 边坡病害治理的稳定性分级标准划分
根据现场试验以及数值计算,可以看出,设计时边坡的粘聚力,内摩擦角与容重估计值与真实值略有出入,真实粘聚力较设计值大,但是内摩擦角小,该边
坡在正常荷载下不满足规范设计要求,边坡不稳定,需要进行加固处理。
4.2非正常工况Ⅰ下的边坡稳定性分析
在该工况下,由于降雨入渗后黄土仍未饱和,其强度位于天然含水率和饱和含水率之间,由于降雨等条件的不一样,很难确定降雨大小对强度的影响,暂假设粘聚力减低1/4,内摩擦角不变,雨水下渗深度为2m。
图8 各种不同计算方法的稳定性安全系数
图9潜在的1000个滑移面分析
图10 Bishop法的最不稳定滑移面及稳定安全系数
图11 M-P法的最不稳定滑移面及稳定安全系数Slice 1 - Morgenstern-Price Method
图12 M-P法的最不稳定滑块受力分析图。