黄土边坡稳定性分析方法研究(1)
黄土地区某边坡稳定性治理研究
２ 边坡 的工 程地质 条件
４ 边坡稳 定性分 析
根 据 该 厂 场 地 工 程 地 质 勘察 报 告 ， 场 地 地 形呈 “ Ｕ ” 形沟谷 ， 沟 １ ） 位置 、 地形及地 貌。拟建场南 边邻 近二级公 路 ， 距 市 区约 东、 西 两侧 台阶式 向中部 沟谷缓倾 ， 北高南 １ ０ ｋ ｍ， 交通便利 。 目前为耕地 ， 地 势呈 现南低 北高 的走 势 ， 场地 谷将场地从 中部分开 ， 呈缓倾状 ， 总体认 为 ： 边坡 呈 台阶式或缓 坡地 貌景 观 ， 其 上覆 中部为一深度约 为 １ ０ ｍ一２ ０ ｍ南 北走 向的 冲沟 ， 该 沟 的端 面呈 低 ，
年平均气温为 ９ ． ８ ｏ Ｃ， 最低气温为 一 ２ ４℃ ， 最高气温为 ３ ８ ． ６ ｏ Ｃ， 技术 ， 配合 地 表 、 地 下排 水 相 结 合 的整 治措 施 。由 于边 坡 是 永 久 性
年平均蒸发量为 １ ７ ９ ２ ． ６ ｍ ｍ， 年平均降水量为 ６ １ ７ ． １ ｍｍ， 最 大冻 支护 ， 喷射混凝土面层厚度为 Ｃ ２ ０的｝ 昆 凝土 １ ５ ｅ ｍ， 钢筋网系 ５ ｍｍ 为以后在类似地层中施工有推广应用价值 。 凝 土顶面标高等措施保证连续墙施工质量。连续墙护壁桩见图 ６ 。 施工提供 了成功的案例 ，
残积层 。综合 分析认 为 ， 本场 地 可 现“ ｕ ” 字形 ， 在 中部有几个小 冲沟分支 。沟底 比较平坦 、 开阔 。场 盖岩土主要为第 四系坡洪 积 、 基 坑开挖 地东、 西、 北 三面环 山， 南侧 为沟 Ｅ ｌ 。场 地 总体的地 形起 伏较 大 ， 不考虑崩塌与滑坡问题 。但 由于边坡 的地形起伏 较大 ， 或场 地 平 整 较 深 ， 最 大深 度 将 近 地 下 ２ ０ ｍ， 涉及 土层 较 深 ， 且 边 坡 地 面标 高 约 介 于 ８ ５ ９ ． ６ ４ ｍ一 ９ ０ ２ ． １ ９ ｍ。 其地 貌单 元 属 中低 山 。 进 行 大面 积 开 挖 后 ， 坡 体 内岩 土 的 初 始 应 力 状 态 将 会 改 变 ， 在 坡 ２ ） 地质层 。据勘 探资料 显示 ， 场地 的地层 自上而下 依次 为 ：
公路黄土路堑高边坡稳定性研究
系 。故 在 保 证 安 全 、 靠 、 济 的前 提 下 ， 于 三 者 进 行 最 优 化 的组 可 经 对 Ｏ 引言 合， 是黄 土 路 高 堑边 坡 设 计 的指 导 原 则 。 而坡 高 、 度 及 坡 型三 者 设 坡 在 国家 大 量 进 行 基础 设 施 建 设 的 过 程 中 ， 其 是 在 公 路 建 设 方 尤 计 中 ， 合 坡 度 的确 定 又 是 设计 中 的最 为 重 要 的部 分 ， 综 它反 映 的是 边 面 ， 地质 结 构 复 杂 的黄 土 区 进 行 公 路 建 设 ， 成 了 许 多 黄 土 路 堑 在 形 坡 的力 学平 衡 问题 。研 究边 坡 坡 面 稳定 性 问题 ， 从 两 方面 考 虑 ： 需 一 高边 坡 。 这 些黄 土 路 堑 高边 坡 ， 一般 横 断 面 宽 、 断 面 长 、 高较 高 ， 纵 坡 是 在 综 合坡 度 一 定 时 ， 型 的 设计 ； 是 坡 面 的 防护 工 作 。 坡 二 因 此 工 程 量 巨大 ， 何 在 经 济 合 理 的 前 提 下 ， 证 边 坡 的 整 体 稳定 如 保 目前 黄 土边 坡 坡 型设 计 主 要 采 用 台 阶 型 ， 即将 边 坡 分 割 成 一 定 性 与稳 定 性 ， 工程 中需 要 解 决 的技 术难 题 。 是 坡度的台阶， 在确 保 每 一 单 级坡 整 体 稳 定 ， 有 利于 排 水 和 防止 雨 水 更 １ 黄 土 路 堑 高边 坡 稳 定 性研 究 现 状 冲 刷坡 面 ， 这种 坡 型 常 用 石材 封 护 ， 利 于坡 面 的植 物 防 护。 但加 但 不 黄 土 路 堑高 边 坡 稳 定性 研 究 主 要 是在 边 坡 的 变 形破 坏 方面 。通 强 植 物 栽植 与 防 护在 大面 积 黄 土 路 堑 高 边 坡 保 护 中 ， 仅 有 利 于 边 不 常， 路堑高边坡的变形破坏分为两种： 坡面变形破坏与坡体整体破坏。 坡 稳定 ， 有利 于 美 化 和 净化 环 境 。 更 １１坡面变形破坏 坡 面变形破坏主要表 现在坡面 的冲蚀、 ． 剥落 ４ 黄土 路 堑 高 边坡 型设 计 现 状及 坡 面 防 护措 施 等方面 ， 坡面变形破坏 占黄土地区边坡 变形破坏 的大部 分。虽然 这 ４１ 黄 土 路 堑 高边 坡 坡 型设 计 现 状 合 理 的 坡 型 标 准 应 该 是 自 ． 种破坏形式不如坡体整体 变形明显 ， 但却直接增加 了线路养 护维修 然 稳定 的边 坡 坡 型 ， 因为 自然 边 坡 是 在 各种 自然 力 的作 用 及 影 Ⅱ下 ， 向 费用 ， 并且 恶 化 公 路 沿 线 生 态 环 境 ， 成 水 土流 失 等 不 良后 果 ； 进 造 如 长期演化而形成 的。 大量的工程实践证 明， 交通及水利工程中的常 步 发 展 ， 导 致路 堑边 坡 滑 坍 、 坍 等 灾害 产 生 。 可 崩 见 边坡 坡 型 有 ： 线 型 边 坡 、 直 滑动 型边 坡 、 自然 斜坡 型边 坡 、 台型 边 平 １２ 坡 体 整体 破 坏 坡 体 整 体 破 坏 包 括崩 塌 和 滑塌 ， 占黄 土地 坡 ￣ ｆ合 型 边 坡 等 五大 类。 而 台 阶型 边 坡 则是 黄 土 路 堑 高边 坡 最 适 ． 仅 Ｄｇ ， 区路 堑 边 坡 变形 破 坏 的 少部 分 ， 对 公 路 的 危害 极 大 。 但 宜 的坡 型 ， 阶 型边 坡 主 要有 以下 几 个特 点 ： 台 对 应 于 边 坡 变 形破 坏 形 式 ， 土 路 堑 高 边 坡 稳 定 性研 究 问题 也 黄 ４１１ 有 利 于坡 体 稳 定 。因型 边 坡 的 台阶 较 宽 （ ．． 目前使 用 的最 宽 包 括 两 方面 内容 ： 面 稳 定 性 与 坡 体 稳 定 性 。坡 体 稳 定 性 主要 是 由 达 ２ ｍ ）一 般 在 ３～１ ｍ 左 右 ， 将 坡 体 分 为相 对独 立 的两 个 或 多 坡 ２ ， ０ 它 总坡 比 控 制 ， 面 稳 定 性 则 是 在 坡 体 整 体 稳 定 性 的 基 础 上 ， 虑 采 坡 考 个 坡段 ， 对 改 变高 边 坡 重 力 分布 有 较 大 的影 响 ， 样 使坡 脚 应 力集 这 这 用 哪种 坡 型 和 坡 面 防 护 措 施 ， 以避 免 因坡 面 渐进 性 变 形 而 引 起坡 体 中的 现 象有 所 减缓 ， 而 有效 地 保 护 坡脚 ， 强坡 体 稳 定 性。 从 增 大范 围 失 稳 等 问 题 。 在 这两 个 方 面 ， 内外 专 家学 者 都 进 行 了 大量 国 ４１２ 有 利 于 坡 面 排 水 ， 止 坡 面 冲 刷 。 台 阶型 边 坡 设 计 中 ， ．． 防 一 的研究。 般单级坡较陡 ， 常使用 １Ｏ５或 １ ．５的坡率 ， ：． ：７ Ｏ 这样使坡面径流快速 ２ 黄 土 路 堑 高边 坡 变 形 破坏 特 点 流 入坡 体 台阶 处 ， 少 雨 水渗 坡 面 ， 而 减 轻 降 雨对 坡 面 的 ；刷 。 同 减 从 中 黄 土 路 堑 高 边 坡 变 形破 坏 形 式 主 要 分 冲 刷 、 落 、 塌 、 剥 坍 滑坡 等 时 ， 体 台 阶底 部 一 般 设 有排 水 设 施 ， 坡 面 积 水 很 快 排 出坡 体 ， 坡 使 保 四种 ， 前两 者 属 于坡 面 变 形 破 坏 ， 两 者 属于 坡 体 变 形破 坏 。 后 证 了边 坡坡 面 的整 体 稳定 性 。 ２１坡面变形破坏的形式 坡 面变形破 坏是黄土路堑高边坡 的 ． ４１３ 有 利 于 施 工 及 后 期 养 护 管 理 。 目前 黄 土 高 边 坡 最 高达 ．． 常见 现 象 ， 破 坏 形 式又 可 分 为 坡面 ； 涮 、 状 剥 落 等 。 其 中 面 １ ８ ， ６ ｍ 左 右 的较 为 常 见 ， 以 ， 施 工 过 程 中 ， 级 修 筑 马 ０ｍ 高 ０ 所 在 分 ２１１ 坡 面 冲 刷通 常表 现 为 ：坡 肩 冲 刷 坍 塌 、坡 面 ．． 中刷产 生 沟 道 ， 成 分 级 台 阶 ， 于机 械 化 作 业 ， 时 也 有 利 于 后 期 养 护 维 修 工 形 便 同 穴 、 沟及 跌 水 等 现 象。由 于 湿 陷性 黄 土 的抗 冲 刷 能 力 较 差。在 新黄 细 作。 土 层 中 进 行 高 陡 边 坡 开挖 时 ， 果 雨 水 径 流 集 中 ， 很 容 易 形 成 沟 如 则 ４２ 黄 土 路 堑 高边 坡 坡 面 防 护措 施 为 保 证 在 自然 或 者 人 为 因 ． 穴 或 深 沟。 而 老 黄 土 层 边 坡 则 具 有 较 好 的 抗 冲 刷 能 力 ， 受 到 水流 素 影 响 下 的黄 土 路 堑 高 边坡 坡 面 稳定 性 ， 不 发生 严 重 的坡 面 冲 蚀 、 当 即 冲 击 比 较 均 匀 时 ， 会 在 坡 面 形 成 明 显 的 条 带 ； 受 到 集 中 的水 流 剥 落 、 常 当 滑坡 、 崩 等 变 形破 坏 ， 程 实 践 中常 采 用 的坡 面 防 护 措 施 概 滑 工 冲刷 时 ， 易形 成 冲 沟 形跌 水 。 括 起 来 可 分 为三 类 ： 程 防 护 方法 、 一 植 被 防 护 方法 和 综 合 防 护方 工 单 ２１ 坡面剥落主要 表现 为 ： ．． ２ 在重力或雨 水作 用下 ， 坡面土层很 法（ 工程防护与植被 防护相结合） 。①工程防护措施主要采用浆砌 片 容易脱 落掉块 ， 产生带状 凹璧 的现 象。坡面 剥落是黄土堑高边坡变 石护面、 锚杆喷浆护坡 、 护面墙、 网喷浆护坡等措施 ； 挂 ②单一植被防 形的一种普遍现 象， 尤其产 生在古黄土壤层 中 ， 常是粘粒含 量多 护措施主要有人工植 草、 通 液压喷播植草、 植树 等措 施 ； ③综合防护措 及易溶盐含量较 高的土层易产 生坡 面剥落。而在 公路两边 的边坡 施主要有框架植被护坡、 网植草护坡 、 铺 厚层 基材 喷播植 草护坡 、 土 中 ， 般 阳坡 要 比阴 坡 剥 落 的严 重 。 一 工 格 室 与 绿 化 防护 板 植 草 护坡 等 。 ２２ 坡 体 变 形 破 坏 的形 式 坡 体 变 形破 坏 的 形 式 主 要 是 滑 坡 和 ＿ 这 些 防 护措 施 的 应 用成 功 为 黄 土 路堑 高 边 坡坡 面 稳 定 性 提供 了 滑 塌 。 坡 是 边坡 整 体 失 稳 ， 生较 大滑 距 的 边 坡破 坏 现 象 。滑塌 是 有 力 的保 障 。 同时 也 可 以 从坡 面 防 护 发 展 历 程 看 出 ， 由早 期 的工 滑 产 其 边 坡 的土 体 在 重 力作 用 下 ，沿 不 规 则 滑 面 向下 整 体 塌 落 的破 坏 现 程 防护 到 植 被 防 护 ， ￣ 程 防护 与 植 被 护 坡 有机 结 合 的综 合 防护 再 ＋－ ｊ ｑ
浅析黄土边坡降雨入渗及稳定性研究方法
浅析黄土边坡降雨入渗及稳定性研究方法朱丽娟【摘要】降雨入渗是非饱和黄土边坡失稳的主要诱发因素,滑坡与降雨有着密切的关系。
黄土边坡稳定性问题越来越引起岩土工程界的重视,降雨对边坡的稳定性影响的研究还不尽完善。
本文浅析了非饱和黄土边坡雨水入渗及稳定性研究的现状,均为某一实例边坡,尚缺乏对边坡问题的系统研究。
基于此,本文在前人的基础上研究了坡高、坡度、干密度、含水量等因素影响下黄土边坡内水分场的分布规律,而且进一步对不同因素影响下的黄土边坡的安全系数进行了计算分析。
%Landslide is closely related to rainfall,and for unsaturated soil slope the rain infiltration is the most important one that results in landslide.The stability of loess slope has aroused more and more attention with the development of the loess plateau area.But the study on effect of loess slope stability under rainfall is not so perfect.In this paper the status of studies on rain infiltration and stability of loess slope are analyzed which are all actual slopes,and there is no systematic research.The law of water-field distribution is analyzed theoretically as well under the influence of different factors such as the height of the slope,the gradient of the slope,dry-density,water content,and then calculate the stability of loess slope influenced by different factors.【期刊名称】《杨凌职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(010)004【总页数】3页(P4-6)【关键词】黄土;非饱和土;边坡;降雨入渗;水分场;边坡稳定【作者】朱丽娟【作者单位】杨凌职业技术学院,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】P642.1310 前言边坡稳定性分析成为岩土工程中一个十分重要的研究课题，大量实例证明，有90%左右的边坡破坏均发生在雨季，暴雨、连续降雨期间或之后。
黄土地区边坡稳定性分析
務审他的第37卷第2期GEOLOGY OF SHAANXI2019年12月文章编号：1001—6996(2019)02—0052—06黄土地区边坡稳定性分析郭晓亮"，王伟刚「2(1.陕西地矿第三地质队有限公司，宝鸡721300; 2.陕西地矿宝鸡工程勘察院有限公司，宝鸡721300)摘要：黄土边坡是黄土地区公路建设面临的重要问题之一。
对已有边坡进行全面系统地调查研究，从工程类比和理论计算两方面完善边坡的稳定性评价方法。
文中以甘肃华池县新南公路K2+430〜K2+630路段路堑边坡为例，利用圆弧法中的条分法及简化毕肖普法对黄土边坡稳定性进行分析，对比了各个方法的适用条件以及可靠性。
关键词：黄土；边坡；稳定性；圆弧法；可靠性中图分类号：U416.1文献标识码：A1黄土边坡的特性黄土是一种第四纪松散沉积物，在世界上分布较广，在世界各国中以我国西北地区黄土地层最厚，最完整。
黄土的主要特征有：颜色为淡黄、褐黄或灰黄色，颗粒组成以粉粒为主，具多孔性，富含碳酸钙，垂直节理发育，具湿陷性等。
由于黄土本身固有的特殊的物理、水理和力学特性，其边坡稳定分析方法目前仍然处于研究和探索的阶段，黄土路堑边坡的稳定性分析是黄土山区公路建设面临的重要技术问题。
1.1黄土边坡的特点黄土边坡的特点主要有如下方面：①黄土结构性强，湿水软化后强度降低显著。
②人工开挖的黄土边坡高陡，黄土地区虽属干旱或半干旱区，降水较少，但降水较集中，且多为暴雨，由于地面及坡面植被差，常受雨水剧烈冲刷，坡肩受雨水入渗影响明显。
③黄土边坡土体的均匀性差，高陡边坡土层通常可分为多种地层结构，同一地层中也常有不同性质和结构土的间夹层。
土层中节理、裂隙均较发育，影响黄土的整体强度。
1.2边坡稳定性影响因素影响边坡稳定性的因素有很多，有内因和外因。
外因主要有水的作用、人为因素以及植被因素等，内因有构造因素、边坡材料参数以及几何尺寸等。
2黄土边坡稳定性验算的方法收稿日期：2019—07—13作者简介：郭晓亮，男，30岁，工程师，长安大学地质工程专业毕业，从事岩土工程勘察及地质灾害评估与治理。
黄土地区多级高填方边坡变形预测及稳定性分析
黄土地区多级高填方边坡变形预测及稳定性分析黄土地区多级高填方边坡变形预测及稳定性分析引言黄土地区是中国特有的地理景观之一，其广泛分布和重要的工程应用价值使得对黄土边坡稳定性的研究成为一个非常重要的领域。
而多级高填方边坡变形预测及稳定性分析则是黄土地区边坡工程研究中一个关键的问题。
本文将通过理论分析和实验研究，探索黄土地区多级高填方边坡变形的预测方法以及稳定性分析的影响因素。
一、黄土边坡变形的预测方法针对多级高填方边坡变形的预测，可以采用传统的经验公式和机械模型分析两种方法。
1. 经验公式预测法经验公式是根据大量的实测数据和工程经验总结出来的一种预测方法。
对于黄土边坡来说，常用的经验公式包括液化位移计算公式、边坡位移计算公式等。
这些公式根据边坡的各种因素以及黄土本身的特性，通过简化计算方式，提供了边坡变形的预测结果。
但是，由于经验公式多为经验总结得来，并不能完全适用于不同的工程情况，因此其预测结果需要结合实际情况进行修正。
2. 机械模型分析法机械模型分析是通过建立边坡的力学模型来预测边坡变形。
常用的机械模型分析方法包括有限元法、差分法等。
这些方法将黄土边坡建模为一个弹性或弹塑性体，在考虑各种力的作用下进行计算，得到边坡的位移和应力分布。
相对于经验公式，机械模型分析法更为精确，但计算的复杂度也相对较高，需要较多的计算资源和时间。
二、黄土边坡稳定性分析的影响因素除了边坡变形的预测外，黄土地区多级高填方边坡的稳定性也是一个重要的问题。
影响黄土边坡稳定的因素包括黄土的物理力学性质、边坡的几何参数、土壤水分等。
1. 黄土的物理力学性质黄土的物理力学性质直接影响边坡的稳定性。
黄土的含水量、颗粒分布以及黏聚力、内摩擦角等参数会影响黄土的力学性质。
含水量过高会导致黄土软化，失去抗剪强度，从而影响边坡的稳定性；而过低的含水量则会导致黄土干裂，难以稳定。
2. 边坡的几何参数边坡的几何参数包括边坡的坡度、高度、长度等。
考虑基质吸力下的黄土边坡稳定性研究
调 查 研 究 表 明 ， 土 边 坡 失 稳 大 多 出 现 在 雨 季 或 黄
作 者 简 介 ： 新 平 （ ９ ２ ） 男 ， 级 工 程 师 ，９ ３年 毕 业 于 西 南 交 通 付 １７ 一 ， 高 １９ 大学 ， 学 学 士 。 工
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表 １ 不 Ｉ 降 雨 强 度 的 稳 定 性 系 数 （ ＝６ ｈ） 司 ｆ 降 雨 强 度／ ｍ ／ ） （ ｍ ｈ
情况 和变 化趋 势 。
本文 通过英 国 Ｇ Ｓ三轴 仪 ， 不 同含 水率 情 况下 Ｄ 对 的原状 黄 土进行 了吸 力量 测 ， 出 了研 究 区域 黄土 的 得 土水特 征 曲线 ， 通过 基 质 吸 力控 制 的非 饱 和 黄 土 的三
轴 剪 切 试 验 得 到 了 非 饱 和 抗 剪 强 度 参 数 。 进 而 选 用 Ｇ ｏｔｄｏ中 Ｓ Ｅ ｅＳｕ ｉ Ｅ Ｐ模 块 进 行 降 雨 数 值 模 拟 ， 算 出 不 计
同降雨 强 度 和 降 雨 持 时 的 瞬态 渗 流 场 及孔 隙 水 压 力 （ 质 吸力 ） 基 分布 图 。最后将 计 算结果 导 人 Ｓ Ｏ Ｅ中 ， Ｌ Ｐ 采用 试 验得 出非饱 和黄 土 的 抗 剪 强度 参 数 ， 析 了不 分
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最为密集； 降雨 强 度越 大 ， 时越 长 ， 不 利 于 边坡 稳 定 。 持 越
黄土深路堑边坡稳定性分析及边坡坡型的合理设计
计 中 的 一 个 重要 环 节 ， 也 是 工程 设 计 的一 个难 点 。 以 某 工 程 为 例 ， 利 用 有 限 元 方 法 计 算 分 析 了 不 同 高 度 不 同 坡 率 下 黄 土 边坡 的 受 力 特 性 。研 究 表 明 ： 路 堑 开挖 过 程 中 ， 在 边 坡 高度 不 变 的情 况 下 ， 边坡坡率越缓 ， 坡脚 的应力越 小， 但 是 随 着坡 率 的 逐 渐 变 缓 ， 应 力 变化 趋 于缓 和 。 笔 者 通 过 比 较 各 种 边 坡 形 式 ， 综 合 评 价 了黄 土 深 路 堑 边 坡 的 稳 定 状况， 为 边 坡 的坡 型 设 计 和 施 工提 供 了可 靠 的依 据 。 关键 词 ： 黄 土 ；深 路 堑 ；边 坡 ；有 限 元 ；稳 定 性 中 图分 类 号 ： Ｕ ２ １ ３ ． １ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４— ２ ９ ５ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４—０ ０ １ ７ —０ ３
ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｓ ｈａ ｐ ｅ ｓ ，ｔ ｈｅ ａ ｕｔ ｈ ｏ ｒ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｅ ｓ ｓ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ
ａ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ｕ ｌ ｔ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ，ａ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｗ ａ ｓ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ，Ｓ Ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ
黄土斜坡路基边坡的稳定性分析及治理措施
黄土斜坡路基边坡的稳定性分析及治理措施路基边坡治理工程是防止路基病害、保证路基结构稳定、改善道路景观环境、保护生态平衡的重要措施。
文章对影响黄土斜坡路基边坡稳定性的因素进行了分析，并提出了几点治理措施。
标签：黄土斜坡；路基；边坡黄土是具有独特性质的土壤，其颗粒较细，内部的粉砂含量较高，通常超过50%，因此，其结构一般较为疏松，通常具有渗透性、湿陷性并且容易坍塌。
在我国，黄土主要分布在西北地区。
在黄土地区的道路交涉中，路基的填筑材料主要以黄土为主，这就很容易出现边坡病害。
加强边坡的治理工程，是路基建设和维护工作中的重点项目。
1 影响黄土地区斜坡路基边坡稳定性的因素黄土地区由于其土体特点和自然环境特点，对斜坡路基边坡稳定性影响的因素较多。
1.1 黄土地区土体的特点黄土中的砂粒含量超过50%，黄土中的黏粒通常附着在砂粒的表面，这就和砂粒形成了共同的支承结构，但是由于其结构比较松散，通常稳定性较差。
黄土的湿陷性对结构稳定性的影响较大，黏粒的存在会极大的抑制湿陷性对黄土结构稳定性的影响。
黄土的湿陷性还与黄土中的水溶盐有很大关系，黄土中的水溶盐主要包括难溶盐、方解石、岩盐、钾盐等。
这些水溶盐在黄土中几乎都会有一定量的存在，这对黄土的湿陷性有两方面的额影响。
部分盐类会抑制黄土的湿陷性，如碳酸钙；另外一部分却会增加湿陷的发生几率。
1.2 雨水的冲刷侵蚀根据侵蚀破坏的程度不同，坡面冲刷可以分为片蚀、够到冲蚀、冲刷坑及冲刷性坍塌。
除此之外，还有一些在混凝土护面墙防护的情况下，容易发生潜蚀性冲刷。
边坡表面在雨水冲刷侵蚀后发生坍塌，是侵蚀过程中发生的最严重破坏。
黄土路基边坡中发生冲刷性坍塌的部位主要集中在边坡介质突变部位。
潜蚀性冲刷指边坡坡面在做好混凝土墙防护后，水流沿着护面与坡面结合的缝隙处向下渗透，慢慢侵蚀护坡内部的土体。
潜蚀性冲刷往往会对护坡结构造成破坏，使其失去稳定性。
特别是在湿陷性黄土地区，由于黄土发生湿陷性变形，就容易造成护面与坡面发生脱离，这中间就会形成较大的缝隙，从而让潜蚀性冲刷更明显，破坏程度也更强。
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应变 。
εel an ( ps)
=-
v E
(σa1
+σa2 )
(2)
裂隙的剪应力特性是通过抗剪强度参数 fsr来确 定 ,它表征了裂隙张开后材料的残余弹性剪切模量
(当裂隙张开时 fsr = 0:剪切模量为零 ; fsr = 1:剪切模量
与弹性模型相同 ;所选值线性内插 ) 。
当节理裂隙张开时 ,剪切特性可能破坏 ,由 fsr值来
阵赋予固定节点上 , 在分析过程中不会因为开裂与否
而发生变化 。压缩裂隙滑动 , 在裂隙体系 a 中破坏面
定义如下 :
fa =τa - pa tanβa - da = 0
(3)
式中 τa ———破裂面处的剪应力 ;
pa ———垂直破裂面的压应力 ;
β a
———摩擦角
;
da ———裂隙体系的粘聚力 。
dεpanl ———垂直节理面的塑性应变 。
在同一点处的不同节理体系的滑动相互独立 , 因
பைடு நூலகம்
此一个体系的滑动不会改变其它体系的破坏准则和膨
胀角 。节理模型规定通过材料中的某一点可以有 3个 节理方向 。
3. 1. 2 土体材料的塑性行为
除了裂隙体系外 , 裂隙之间土体材料的破坏机理
满足 D - P塑性法则 ,即
1 常见的黄土边坡稳定性分析方法
当前边坡稳定性分析与评价方法 ,基本上可概括 为自然地质条件分析法 、工程地质类比法 、力学分析法 3种 。自然地质条件分析法只能得出定性结论 ,但它 是其它各种方法的基础 ;工程地质类比法和力学分析 计算法为半定量和定量的分析方法 ,可直接为工程设 计提供所必需的数据 ,是边坡稳定分析论证的发展方
第21020期8年(总12月123)
铁 道 工 程 学 报
JOURNAL OF RA ILWAY ENGINEER ING SOC IETY
Dec 2008
NO. 12 ( Ser. 123)
文章编号 : 1006 - 2106 (2008) 12 - 0033 - 04
自然地质条件分析法是通过野外的大量观察和统 计分析 ,必要时结合勘探 、试验等手段 ,查明边坡体所 处地形地貌条件 ,岩土的类型与结构特征 ,岩体主要结 构面产状 、性质与组合关系 ,水文地质条件等 。对已有 的斜坡变形和破坏的迹象进行深入研究 ,确定变形破 坏模式 ,查明引起变形破坏的主导因素及滑动体边界 条件 ,判定边坡稳定现状和发展趋势 。对将要进行人 工改造的边坡 ,以上述同样的方法 ,查明边坡体所处的 工程 、水文地质条件 ,并取得边坡稳定计算所需的岩土 物理力学性质参数 。 1. 2 工程地质类比法
3 有限元法分析黄土路堑边坡实例
以某在建铁路新建车站内一处黄土路堑高边坡为
例 ,选用 ABAQUS有限元软件 ,采用有限元法对预应
力锚索桩板墙加固黄土边坡的工程实例进行计算和分
析 ,现加以介绍 。
3. 1 ABAQUS中节理材料模型
节理裂隙的尺寸与模型的尺寸相比可以考虑成一
种连续滑动体系 。在此系统中提供开裂和摩擦滑动 。
工程地质类比法主要是利用自然地质条件分析法 所查明的边坡工程地质条件 ,与已进行较多研究并取 得设计和治理经验的相同或相似条件的边坡进行比 较 ,从而对所研究边坡的稳定性进行分析 、评价 ,提出 边坡设计和治理的建议 。 1. 3 力学分析法
力学分析法以岩土力学理论为基础分析边坡稳定 性 ,得出稳定性的定量评价 ,代表了边坡稳定分析的发 展方向 ,因此被认为是真正意义上的边坡稳定分析方 法 ,通常包括极限平衡法和有限元法等 。
黄土是一种第四纪松散沉积物 ,在世界上分布较 广 ,在世界各国中以我国西北地区黄土地层最厚 ,最完 整 。黄土的主要特征有 :颜色为淡黄 、褐黄或灰黄色 ; 颗粒组成以粉粒为主 ;具多孔性 ;富含碳酸钙 ;垂直节 理发育 ,具湿陷性等 。由于黄土本身固有的特性 ,其边 坡稳定分析方法目前仍然处于研究和探索的阶段 ,黄 土路堑边坡的稳定性分析是黄土山区铁路面临的重要 技术问题 。
用 ,没有从本质上将黄土边坡与其它土质边坡区别开 来 ,存在较大的局限性 。
随着计算机技术的迅猛发展和有限元计算软件的 不断完善 ,利用有限元法进行边坡稳定性分析的优势 逐渐凸显出来 ;该方法可通过建立土体的本构模型将 黄土垂直节理发育的特性纳入到计算程序中 ,弥补了 极限平衡法计算黄土边坡的缺陷 。在当前常见的有限 元计算软件中 ,尤其以 ABAQUS有限元软件自带的节 理 - 裂隙材料模型最为完善 ,计算黄土边坡具很好的 针对性和适用性 ,本文选用该软件进行计算分析 。
黄土边坡稳定性分析方法研究Ξ
李 帆 1 杨建国 2Ξ Ξ
(1. 河北工业大学 , 天津 300130; 2. 铁道第三勘察设计院集团有限公司 , 天津 300142)
摘要 :研究目的 :为了寻求一种新的黄土边坡稳定性分析方法 ,解决极限平衡法不能将黄土垂直节理发育特性 纳入到分析过程中的弊端 ,本文采用 ABAQUS软件 ,利用有限元法对黄土路堑边坡进行数值模拟 ,在黄土边 坡稳定性分析中对岩 、土体内部节理 、裂隙参数进行计算 。
极限平衡法是当前国内外应用最广的边坡稳定分 析方法 ,常用的极限平衡法主要有库仑土压力计算法 、 朗肯土压力计算法 、条分法 (瑞典法 、B ishop 法 、Janbu 法等 ) 、裂隙法等 。极限平衡法将边坡的土体分为破 裂面 (滑动面 )以上和以下两个部分 ,在破裂面 (滑动 面 )上建立静力平衡方程 ,通过求解方程获得边坡稳 定分析的结果 ,对破裂面 (滑动面 )以上和以下土体内 部的应力 、应变关系不做分析 。
q - ptanβb - db = 0
(6)
式中 q———等效 M ises偏应力 , q = 3 /2S ∶S, S ———偏应力 , S =σ + pI;
p———等效压应力 , p = - 1 I ∶σ; 3
β b
———土体材料的摩擦角
;
db ———土体的粘聚力 。
当土体达到塑性屈服时 ,塑性流动定义为 :
当所有裂隙在同一点闭合时认为此点材料是各向同性
线弹性模型 。
3. 1. 1 裂隙开裂和闭合的判断
裂隙材料主要应用在以压应力为主的区域内 。
模型提供如下的本构关系 :当垂直节理面方向的
应力变为拉应力时 ,认为节理开裂 。在此种工况下垂
直节理面方向的刚度矩阵变为零 。
ABAQUS / Standard 采用一种基于应力判断的开裂
Study of Ana lysisM ethod for L oess Slope Stab ility
L I Fan1 , YANG J ian - guo2 (1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2. The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300142, China) Abstract: Research purposes: In this paper, a new m ethod for analyzing loess slope stability is p roposed, w ith which the vertical joints character of loess can be calculated. U sing ABAQUS software and finite element m ethod, the analysis of the loess slope is m ade through numerical simulation, and the calculation is made on the parameters of the joints and crack inner of rock or soil in the course of stability analysis of loess slope. Research conclusion s: This paper utilizes the finite element method to analysis the stability of loess slope, which can consider the vertical joints of loess slope. Compared w ith lim it equilibrium method, the finite element m ethod is much better in analysis of loess slope stability. The calculation examp le show s that the joint m aterial model in ABAQUS is suitable for loess slope and ABAQUS finite element software app lies to the study on stability of loess slope. Key words: loess slope; vertical joints; stability of slope; finite elem ent analysis
有限元法的基本原理是将边坡土体离散为很多小 单元体 ,根据单元体的应力应变关系及平衡条件建立 变形谐调方程 ,然后根据各单元体间的变形谐调关系 及边坡边界条件建立边坡整体稳定的应力和位移方 程 ,最后通过计算机求解方程 ,得出边坡体中的应力 、 应变及位移 。
2 黄土边坡稳定性分析方法的选用
当前 ,工程实践中一般以极限平衡法为基础 ,结合 自然条件分析法和工程地质类比法对边坡的稳定性进 行评价 。对于黄土边坡来说 ,极限平衡法无法将土体 内部垂直节理发育的重要特性纳入到计算分析中 ,不 能反映出这些节理在边坡变形中的状态和发挥的作