边坡稳定性及处治对策

关键词： 处治 稳定性 边坡 对策

边坡稳定性及处治对策（精选六篇）

边坡稳定性及处治对策 篇1

1 边坡工程稳定性分析

1.1 边坡稳定性的影响因素

(1) 岩体结构。不同结构的岩体, 物理力学性质差别很大, 边坡变形破坏的性质也不同。 (2) 地质构造。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区, 往往岩体破碎、沟谷深切, 较大规模的崩塌、滑坡极易发生。 (3) 风化作用。边坡岩体, 长期暴露在地表, 当边坡岩体遭受风化作用后, 边坡的稳定性大大降低。 (4) 地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用, 使坡体的有效重力减轻;水流冲刷岩坡, 可使坡脚出现临空面, 上部岩体失去支撑, 导致边坡失稳。

1.2 边坡工程稳定性分析方法

1.2.1 边坡极限平衡法

极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理 (即静力平衡原理) 分析边坡各种破坏模式下的受力状态, 以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法工程实践中应用最多的一种方法。

1.2.2 边坡可靠性分析法

边坡工程是以岩土体为工程材料, 以岩土体天然结构为工程结构, 或以堆置物为工程材料, 以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性, 天然边坡尤为突出, 因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用, 而且作用强度不一, 且又错综复杂, 致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法, 可靠指标法, 统计矩法以及随机有限元法。

2 边坡工程处治技术

2.1 抗滑桩技术

边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体, 依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力, 从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩主要承受的是水平荷载。

2.2 注浆加固技术

注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙, 以改变注浆对象的物理力学性质, 从而满足各类土木建筑工程的需要。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提, 注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。

2.3 加筋边坡和加筋挡土墙技术

加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度, 增强土体的稳定性。因此, 凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术, 形成的结构亦称为加筋土结构。

2.4 锚固技术

岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中, 以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重, 节约了工程材料并确保工程的安全和稳定, 具有显著的社会效益和经济效益, 因而目前在工程中得到极其广泛的应用。

2.5 预应力锚索加固技术

用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力, 提高它们的刚度, 使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压, 滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大, 加强它们的自承能力, 可有效地限制岩体的部份变形和位移。

2.6 排水工程的设计

地表排水工程的设计要求: (1) 填平坑洼、夯实裂缝。坡面产生坑洼和裂缝, 是导致严重滑坡的主要原因。大气降雨、地表水就会汇集在坑洼处或沿着裂缝渗入土层, 使土的抗剪强度降低, 造成坡体滑动。因此, 对坑洼和裂缝应仔细查找, 认真夯填。 (2) 合理确定截水沟的平面位置。截水沟的平面布置, 应尽量顺直, 并垂直于径流方向。

3 结语

本文对常用边坡工程的处治措施进行了初步探讨, 指出了常用边坡工程处治措施的适用性, 然而随着工程建设规模的不断增大, 边坡高度增高, 复杂性增大, 对边坡处治技术的要求也越来越高。可以预见, 随着科学技术的发展, 边坡处治技术将得到进一步的发展, 并逐步趋于完善。

摘要：目前, 边坡失稳的防治一直是很艰巨的任务, 对边坡的稳定性分析及处治技术进行深入研究具有重要的意义。本文简要阐述了边坡失稳的主要原因, 并结合实际验证, 提出了边坡工程处治对策。

关键词：边坡,稳定性分析,处治对策

参考文献

[1]彭小云, 张婷, 秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J].高陡边坡稳定性的影响因素分析, 2005.

[2]赵明阶, 何光春.边坡工程处治技术[M].北京:人民交通出版社, 2005.

边坡工程稳定性及防治对策 篇2

一、 边坡工程稳定性分析

1、边坡稳定性的影响因素。

①地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区,往往岩体破碎、沟谷深切,较大规模的崩塌、滑坡极易发生。②岩体结构。不同结构的岩体,物理力学性质差别很大,边坡变形破坏的性质也不同。③风化作用。边坡岩体,长期暴露在地表,受到水文、气象变化的影响,逐渐产生物理和化学风化作用,出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后,边坡的稳定性大大降低。④地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,使坡体的有效重力减轻;水流冲刷岩坡,可使坡脚出现临空面,上部岩体失去支撑,导致边坡失稳。⑤边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说,坡高越大,坡度越陡,对稳定性越不利。⑥其他作用。此外,人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。

2、边坡工程稳定性分析方法。

边坡极限平衡法。极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法,也是工程实践中应用最多的一种方法。

边坡可靠性分析法。边坡工程是以岩土体为工程材料,以岩土体天然结构为工程结构,或以堆置物为工程材料,以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性,天然边坡尤为突出,因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用,而且作用强度不一,且又错综复杂,致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法,可靠指标法,统计矩法以及随机有限元法。

二、边坡工程防治技术

1、抗滑桩技术。边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似,但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩,机械钻孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件;但对地形较陡的边坡工程,机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济,但速度慢,劳动强度高,遇不良地层(如流沙)时处理相当困难。另外,桩径较小时人工作业面困难。

2、注浆加固技术。注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙,以改变注浆对象的物理力学性质,从而满足各类土木建筑工程的需要;注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关,如果忽略其中的任何一个环节,都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提,注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。

3、加筋边坡和加筋挡土墙技术。加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度,增强土体的稳定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术,形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比,加筋边坡和加筋挡土墙的特点有:结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点,目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等;甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。

浅谈边坡工程稳定性及处治对策 篇3

人们对于路堑边坡稳定性的研究是伴随着铁路和高等级公路建设过程中出现了大量的边坡滑塌事故而开展的, 其目的在于通过对边坡稳定性的分析和评价, 为实际工程提供合理的边坡结构, 以及对具有破坏危险的边坡进行人工处理, 避免滑坡出现造成的灾害和损失, 因此有必要对边坡稳定性进行分析, 并提出相应的处治对策, 对相关相似工程具有一定的借鉴意义。

1 边坡工程稳定性分析

1.1 边坡稳定性的影响因素

(1) 地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区, 往往岩体破碎、沟谷深切, 较大规模的崩塌、滑坡极易发生。 (2) 岩体结构。不同结构的岩体, 物理力学性质差别很大, 边坡变形破坏的性质也不同。 (3) 风化作用。边坡岩体, 长期暴露在地表, 受到水文、气象变化的影响, 逐渐产生物理和化学风化作用, 出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后, 边坡的稳定性大大降低。 (4) 地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用, 使坡体的有效重力减轻;水流冲刷岩坡, 可使坡脚出现临空面, 上部岩体失去支撑, 导致边坡失稳。 (5) 边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说, 坡高越大, 坡度越陡, 对稳定性越不利。 (6) 其他作用。此外, 人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。

1.2 边坡工程稳定性分析方法

1.2.1 边坡极限平衡法。

极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理 (即静力平衡原理) 分析边坡各种破坏模式下的受力状态, 以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法, 也是工程实践中应用最多的一种方法。

1.2.2 边坡可靠性分析法。

边坡工程是以岩土体为工程材料, 以岩土体天然结构为工程结构, 或以堆置物为工程材料, 以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性, 天然边坡尤为突出, 因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用, 而且作用强度不一, 且又错综复杂, 致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法, 可靠指标法, 统计矩法以及随机有限元法。

2 边坡工程处治技术

2.1 抗滑桩技术

边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体, 依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力, 从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似, 但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材, 桩断面刚度大, 抗弯能力高, 施工方式多样, 其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩, 机械钻孔速度快, 桩径可大可小, 适用于各种地质条件;但对地形较陡的边坡工程, 机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济, 但速度慢, 劳动强度高, 遇不良地层 (如流沙) 时处理相当困难。另外, 桩径较小时人工作业面困难。

2.2 注浆加固技术

注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙, 以改变注浆对象的物理力学性质, 从而满足各类土木建筑工程的需要;注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关, 如果忽略其中的任何一个环节, 都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提, 注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。

2.3 加筋边坡和加筋挡土墙技术

加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度, 增强土体的稳定性。因此, 凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术, 形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比, 加筋边坡和加筋挡土墙的特点有:结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点, 目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等;甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。

2.4 锚固技术

岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中, 以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重, 节约了工程材料并确保工程的安全和稳定, 具有显著的社会效益和经济效益, 因而目前在工程中得到极其广泛的应用。锚杆在边坡加固中通常与其他只当结构联合使用, 例如以下几种情况: (1) 锚杆与钢筋混凝土桩联合使用, 构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或预置桩;锚杆可以是预应力或非预应力锚杆, 预应力锚杆材料多采用钢绞线 (预应力锚索) 、四级精轧螺纹钢 (预应力锚杆) 。锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载可采用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法。 (2) 锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙。锚杆锚点设在格架节点上, 锚杆可以是预应力锚杆 (索) 或非预应力锚杆 (索) 。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡, 以阻止岩石边坡因卸荷而失稳。 (3) 锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙, 这种结构主要用于直立开挖的Ⅲ, Ⅳ类岩石边坡或土质边坡支护, 一般采用自上而下的逆作法施工。 (4) 锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。

2.5 预应力锚索加固技术

用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力, 提高它们的刚度, 使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压, 滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大, 加强它们的自承能力, 可有效地限制岩体的部份变形和位移。

2.6 排水工程的设计

地表排水工程的设计要求: (1) 填平坑洼、夯实裂缝。坡面产生坑洼和裂缝, 往往是滑坡的先兆, 也是导致严重滑坡的主要原因。大气降雨、地表水就会汇集在坑洼处或沿着裂缝渗入土层, 使土的抗剪强度降低, 造成坡体滑动。因此, 对坑洼和裂缝应仔细查找, 认真夯填。 (2) 合理确定截水沟的平面位置。截水沟的平面布置, 应尽量顺直, 并垂直于径流方向。如遇到山坡有凹地或小沟时, 应将凹地填平或与外侧挡土墙相连, 内侧与水沟联结, 避免水沟内的水流越出或渗入截水沟沟底, 导致水沟破坏。应该结合边坡的区域地貌、地形特点, 充分利用自然沟谷, 在边坡体内外修筑截水沟、平台截水沟、集水沟、排水沟、边沟、急流槽等, 形成树杈状、网状排水系统, 以迅速引走坡面雨水。

3 结语

论文对常用边坡工程的处治措施进行了初步探讨, 指出了常用边坡工程处治措施的适用性, 然而随着工程建设规模的不断增大, 边坡高度增高, 复杂性增大, 对边坡处治技术的要求也越来越高。可以预见, 随着科学技术的发展, 边坡处治技术将得到进一步的发展, 并逐步趋于完善。S

摘要：目前, 边坡失稳的防治仍然是一项很艰巨的任务, 对边坡的稳定性分析及处治技术进行深入研究具有重要的意义。论文首先简要阐述了边坡工程稳定性分析及处治技术研究的意义, 介绍了边坡工程稳定性分析的一些常用方法, 并结合笔者的实践经验, 提出了边坡工程处治对策。

关键词：边坡,稳定性分析,处治对策

参考文献

[1]彭小云, 张婷, 秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J].2002.

[2]赵明阶, 何光春, 等.边坡工程处治技术[M].北京:人民交通出版社, 2003.

边坡稳定性及处治对策 篇4

加筋土陡坡和加筋土挡墙与传统支挡结构相比,具有以下优点[1]:(1)结构新颖、造型美观。加筋土结构新颖,巧妙地利用了面板、填料和加筋带。面板可根据环境和需要构思出各种图案,与景观、环境、相邻建构物等配套协调。(2)技术简单、施工方便。加筋土结构虽然机理复杂,但结构简单,技术容易掌握,需要的施工机械极少,不需专门的施工机具,施工十分方便。(3)要求较低、节省材料。加筋土各组成部分对材料的要求不高,大宗材料为加筋土填料(一般填土),其来源广泛,易于获得,能较显著地节省材料用量。(4)施工速度快、工期短。加筋土结构由于技术简单、施工容易方便,而且材料用量少,现场土石方量减少,圬工量大大减少,从而相应地缩短了工期。(5)适应性强,应用广泛。加筋土技术的应用经过几十年的发展,已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。

1 工程概况

该段路堑属于剥蚀低丘地貌。场区位于山坡中下部,山坡较为平缓,自然坡度约18~25°,山顶高程约90 m,地形稍有一定的起伏,山上植被发育,山下为村庄民居和荔枝种植地,坡面斜平。

依据勘察资料,揭露地层岩性如下:碎石土、亚粘土,揭露厚度0.50~3.80 m;全风化砂岩、粉砂质泥岩,呈坚硬土柱状,局部夹有强风化岩碎块;强风化砂岩、粉砂质泥岩,岩石风化强烈,原岩结构已大部分破坏,呈半岩半土状为主,局部碎块状;弱风化砂岩、粉砂质泥岩,粉泥质结构,块状构造,属软质岩,岩芯大部分呈完整柱状。边坡各层力学参数见表1。

水文地质条件:场区地下水为基岩裂缝水,主要含水层为强~弱风化基岩,场地地下水含量不大。因场区内地势较高,本次勘察时各钻孔均未钻至地下水位,其稳定水位一般位于山坡底部。

2 加筋土边坡处治方案

本次边坡总体设计采取台阶式,单级坡高为10 m,每级边坡设置1道2 m宽的平台。考虑到原设计方案中的第1级坡比较大,边坡稳定性较差,本次设计将其改为1∶1,第2、第3级坡比与原设计相同。具体的尺寸见图1。

加筋材料选用单向土工格栅,土工格栅性质稳定、强度高、韧性好、与土颗粒间摩擦作用强,将其作为加筋材料分层水平埋设土压在填土中,可以来平衡土压力,从而减小土体变形。其具体参数见表2。

3 加筋土挡墙处治稳定性分析

3.1 基于极限平衡理论稳定性分析

该边坡体主要由强风化砂岩、粉砂质泥岩构成,地质条件较差。边坡既可能沿着某个浅层的滑动面发生浅层滑坡,也可能沿着某个深层的滑裂面发生大规模的深层滑坡,因为边坡的稳定性分析十分的重要也很必要。

根据勘察资料,采用GEO-SLOPE对危险断面进行辅助计算,得出以下结果:

(1)滑动面对比

加筋前后滑动面见图2、图3。

由图2与图3可以看出加筋前的滑动面明显小于加筋后的滑动面,容易发生浅层滑坡。利用土工格栅加固之后潜在的危险滑面向后移动,边坡浅层的稳定性得到极大的改善,整体的稳定性也得到了很大的提高。

(2)安全系数对比

安全系数对比见表3。

GEO-SLOPE计算程序采用多种分析理论对加筋前后的边坡进行了稳定性分析,对比不同方法计算出的加筋前后安全系数,可以得出,采用加筋处理后边坡稳定性有了大幅提高,均大于1.2,满足设计要求。

3.2 基于有限元的稳定性分析

本文中采用ABAQUS有限元软件对该滑坡加筋土处治设计加筋前后进行有限元数值模拟分析。采用相关联的德鲁克-普拉格(D-P)屈服准则[2]。由于土体会有较大的塑性变形,土体单元用4结点平面应变矩形单元来模拟。土工格栅是一种典型的韧性材料,只具有抗拉强度,不存在抗压和抗弯特性,在本文中用一维Truss单元模拟平面应变下的土工格栅筋材。

为了模拟土体与土工格栅之间的接触[3,4,5],本文中采用ABAQUS界面约束(Constraints)命令,使用嵌入区域来处理(Embedded region),土工格栅作为嵌入区域(Embedded region)嵌入边坡中去,边坡作为主区(Host region)。

3.2.1 几何模型的建立

根据该滑坡加筋土处治设计方案,对所建模型进行简化处理,该边坡为3级台阶式边坡,高30 m,每级坡高均为10 m。1、2级坡面比为1∶1,3级坡面比为1∶1.25,每级边坡留有2 m宽的平台。

计算范围选取底部边界为1倍坡高,坡底距左侧边界为1.5倍坡高,坡顶距右侧边界为2.3倍坡高。底部约束为垂直、水平共同约束,左右两侧为水平约束。

1、2级坡面土工格栅铺设长度为18 m,垂直间距为0.6 m;3级坡面土工格栅铺设长度为15 m,垂直间距为1.6 m。有限元模型以及网格划分见图4。

3.2.2 有限元计算参数

根据现场勘察资料,该滑坡地层材料主要有3种,亚粘土、全风化粉砂质泥岩与强风化粉砂质泥岩,具体计算参数见表1。处治设计方案中的土工格栅材料为单向拉伸聚丙烯,每延米拉伸屈服力≥120 k N/m,其中2%伸长时拉伸力≥38 k N/m。由于在一般情况下,土工格栅应力应变处在弹性范围内,故在分析过程中可将其简化为线弹性材料,具体参数见表4。

由于有限元数值计算的收敛性受到多种因素的影响,以有限元数值计算的收敛性作为失稳的判据有着一定的片面性,同时根据本文中的数值计算,折减系数F取较大值的时候,边坡塑性区已经完全贯通,位移出现大的突变,数值计算仍是收敛[6,7,8]。因此,将计算的收敛性作为边坡的失稳判据不具有广泛的适用性,其合理性值得怀疑。

综合前人研究成果,本文中采用特征点处的位移是否突变和塑性区是否贯通相联合的方法作为边坡的失稳判据。图5、图6分别为加筋前后边坡稳定性安全系数折减至失稳临界状态下塑性应变云图。

3.2.3 加筋前后计算结果分析

运用有限元强度折减法计算,通过对比加筋前后的结果可见,边坡的稳定性得到了提高,坡体的土工力学性能与强度都得到了改善。具体表现在以下的几个方面:

(1)从安全系数来看,加筋前边坡的安全系数为1.08,加筋后安全系数提高到1.31,边坡稳定性安全系数得到了较大的提高,加筋后的稳定性安全系数比加筋前提高了21.3%。(下转第27页)(上接第24页)

(2)在折减系数为计算得到的安全系数情况下,加筋前后的塑性区均已贯通,塑性应变量PEMAG云图的塑性区贯通位置相当于边坡的滑动面位置。通过对比的塑性应变量云图可见,加筋前,上部边界的滑动面位置距坡顶约为10 m,加筋后,上部边界的滑动面位置距坡顶约为20 m。由此可见,加筋后的边坡滑动面后移,稳定性得到了提高。

4 结论

本文以广东省某高速公路路堑边坡滑坡加筋土处治方案为例,对其进行了滑坡加筋土处治技术相关方面的研究。具体内容与结论如下:

(1)针对加筋土处治设计方案,采用极限平衡理论对加筋前后的边坡整体稳定性进行分析验算。根据验算结果表明,加筋后边坡的稳定性安全系数得到了较大的提高。

(2)采用有限元强度折减法对加筋土处治边坡加筋前后的边坡稳定性安全系数进行模拟计算,计算结果表明,加筋前边坡的安全系数为1.08,加筋后安全系数提高到1.31,加筋后的稳定性安全系数比加筋前提高了21.3%,边坡的稳定性得到了加强。

(3)结合极限平衡理论以及有限元强度折减法,加筋前后边坡的安全系数得到了较大的提高,验证了该滑坡采用加筋土技术处治的合理性与安全性,为类似项目提供了一定的参考。

参考文献

[1]赵明阶,何光春,王多垠.边坡工程处治技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2]邓楚键,何国杰,郑颖人.基于M-C准则的D-P系列准则在岩土工程中的应用研究[J].岩土工程学报,2006,28(6):735-739.

[3]顾长存,杨庆刚,张铮.土工格栅加筋软土路堤的数值分析[J].河海大学学报(自然科学版),2005,33(6):677-681.

[4]张月梅.用有限元强度折减法分析加筋土结构的稳定性[D].昆明:昆明理工大学,2006.

[5]郑颖人.岩土材料屈服与破坏及边(滑)坡稳定性分析方法探讨——“三峡库区地质灾害专题研讨会”交流讨论综述[J].岩石力学与工程学报,2007,26(4):649-660.

[6]栾茂田,武亚军,年廷凯.强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用[J].防灾减灾工程学报,2003,23(3):1-8.

[7]刘金龙,栾茂田,赵少飞,等.关于强度折减有限元方法中边坡失稳判据的讨论[J].岩土力学,2005,26(8):1345-1348.

边坡稳定性分析及处理对策 篇5

本边坡位于广东省信宜市贵子镇黄榄潭村,2012年8月15日,因“启德”强热带风暴带来的连日暴雨,导致了该镇辖区发生多处山体滑坡。加上2012年4月以来广东遭受了两场特大暴雨,导致该山体进一步趋于不稳定状态,需要进行支护加固工作。

2 滑坡体结构特征及滑带变形破坏特征

2.1 滑坡体结构特征

该滑坡位于省道S352线信宜市贵子镇黄榄潭路段的南侧山坡,滑坡段边坡约为70 m,宽度150 m(垂直边坡方向),矢高约86 m,滑体物质由第四系残坡积粉质粘土以及混合岩的部分全、强风化层组成,平均厚度9.5 m,总体积7 000 m3。滑坡后缘距道路中线约40 m,距路面高度约43 m。主要影响省道S352的车辆通行。滑坡体产生后,政府组织人员对其进行削坡处理,但由于岩石风化强烈,坡角大,削坡效果不明显,如遇暴雨或连续大雨,将诱发山体大规模滑塌,造成重大人员伤亡和经济损失。目前,该边坡仍处于不稳定状态。

2.2 滑带变形破坏特征

通过现场调查和多种勘探手段调查,已发生的滑坡和变形体发生在第四系坡残积层、全~强风化混合岩层内,该边坡表层坡积粉质粘土厚0.5 m~3.0 m,以下为残积粉质粘土,厚0.9 m~4.5 m,全、强风化混合岩,厚19 m~38 m,下覆中风化混合岩。滑体前端为陡坡,覆盖物为坡残积土,自然边坡处于临界状态。目前斜坡出现局部蠕滑变形迹象,坡面上出现马刀树、坡脚膨胀,有块石脱落,强降雨时因土体容重发生改变后可能演变成快速滑坡。

3 岩土工程分析与评价

3.1 滑坡类型、安全等级及危害对象等级

按《滑坡防治工程勘察规范》分级标准,该边坡为残坡积层、全~强风化混合岩滑坡,其变形体主要由残坡积层、全~强风化混合岩构成,以蠕动变形为主,滑动面不明显。该滑坡体滑体厚度一般小于10 m,局部为15 m~30 m,以浅层滑动为主,其运动形式为牵引式。该滑坡由于地质条件在暴雨天气的作用下形成的新滑坡,该滑坡目前处于不稳定状态。滑坡体体积7 000 m3,属于中型滑坡。依《建筑边坡工程技术规范》分级标准,按边坡岩土类型、边坡高度、灾害危及对象及危害程度等进行综合分析,山坡高约10 m~90 m,属超高切边坡;边坡岩土情况主要以坡残积土和全、强风化岩为主,为类土质边坡,因此,边坡的安全等级为一级。

3.2 岩土层的工程特征评价

本坡切坡高度约为10 m~90 m,边坡岩土层为残积土,全、强风化岩,属类土质边坡,边坡坡度较陡。各岩土层随着雨水的介入,对其各项物理性质影响较大,在自重的作用下,该地形、地貌有利于形成进一步崩塌、滑坡或其他地质灾害现象。1)坡积粉质粘土((1)-1层):呈可塑~硬塑状,属弱透水层,粘性较差,遇水易崩解,水理性能较差,其力学性质一般。2)残积粉质粘土((1)-2层):呈可塑~硬塑状,属弱透水层,粘性较差,遇水易崩解,水理性能较差,其力学性质一般。3)全风化混合岩((2)-1层):风化强烈,呈坚硬土状,属弱透水层,粘性较差,遇水易崩解,水理性能较差,其力学性质中等。4)强风化混合岩((2)-2层):风化强烈,多呈半岩半土状,局部碎块状,属弱透水层,遇水可崩解,水理性能较差,其力学性质中等。5)中风化混合岩((2)-3层):岩芯短柱状、碎块状,其力学性质较好。

4 边坡稳定性评价

4.1 边坡稳定性影响因素分析

根据边坡坡体结构特征及岩土层工程性质等地质环境条件,对区内边坡稳定性影响因素分析如下:1)岩土层的工程性质。勘察区内的边坡浅部主要由可塑状~硬塑状坡、残积土及全风化、强风化混合岩等构成,这些岩土层的力学性能一般,抗剪强度不高,对边坡的稳定性不利,是边坡失稳的主要内在因素。2)岩土体的水理性能。坡体构成为坡残积土以及全、强风化岩,均具有遇水易软化、崩解的特点,其水理性能较差,因此在旱季期间,边坡的稳定性通常较好,而雨季期,坡体长时间受水浸润将导致重度增大、抗剪强度等力学性质明显降低,从而导致边坡稳定性减弱。水理性质较差是本区边坡失稳的重要因素。3)气象因素。勘察区雨季长,雨量充沛,降雨集中,多年平均降水量1 477 mm~1 941 mm,年降水量主要集中在4月~9月,该期间降雨为边坡失稳提供外部条件,连续暴雨是边坡失稳的主要外部因素。4)水文地质条件。本区边坡处于丘陵区中,开挖后坡脚较为开阔,为岩土体内地下水形成流动条件,地下水动态变化,主要表现为旱季地下水位埋深较大,潜水面较平缓且接近坡脚,水力坡度较小。雨季潜水面则明显抬升,坡体饱和区范围增大,水力坡度也增大。这一条件使得边坡岩土体受到水作用下不断膨胀收缩,从而较大程度上减弱了岩土体的力学性质,明显降低了边坡的稳定性。5)人类活动。人类因工程切坡而使坡脚减载,从而破坏边坡自然的稳定状态而引起滑坡或崩塌,是边坡失稳的诱发因素。综上所述表明,在本区特定的地质环境中,边坡稳定性的影响因素较多,其中控制边坡稳定性的内因是坡体岩土层工程性质和水理力学性质差,人类在边坡顶部工程活动强烈且没有及时进行必要支护则是边坡失稳的主要外因,大气强降雨是诱发边坡失稳的不利因素。

4.2 稳定性计算

由于本边坡已发生了滑坡,且岩石风化强烈,坡角大,如遇暴雨或连续大雨,将诱发山体大规模滑塌,造成重大人员伤亡和经济损失,所以本边坡必须进行治理。治理前宜清除滑坡体,下面就清除滑坡体并重新放坡后进行边坡稳定性计算。

4.2.1 公式选择

由前述可知,该边坡前端发生滑坡,变形体变形强烈,处于蠕滑变形阶段。根据场地岩土体结构特征,工程地质、水文地质条件,结合我省类似场地的经验以及滑坡的模式,定量评价模型边坡采用圆弧滑动法计算公式。

4.2.2 计算方案选取

经综合分析本变形体岩土体特征及其各种荷载情况,本次选定如下两种计算方案计算评价斜坡稳定性。

第一种:天然状态+地面荷载,即工况1;

第二种:持续暴雨+地面荷载,即工况2。

4.2.3 边坡稳定性计算参数的确定

1)坡体容重。取室内试验指标作为滑体容重。

2)剖面分块及条块面积。剖面块段的划分按滑面岩土体类型、坡度变化将滑体划分为相应的若干块段,各条块的面积按1∶500比例尺计算剖面在计算机上直接读取。

3)地震因素。测区为6度地震烈度区,本次计算不考虑地震因素的影响,后期供设计参考可只考虑水平地震力的作用,Fi=kcwi,kc取0.1。

4)水对边坡稳定计算的影响。据本次边坡勘察可知,斜坡土体为弱透水层,含水微弱,勘察未见稳定地下水位。同时因变形体未发生整体滑移,滑面贯通性差,地下水不能在滑面上形成较强的流动水流,形成动水压力;且滑体多为粘性土、全~强风化岩,孔隙率及透水性差,即使在持续暴雨的情况下,滑体的给水能力差,不能形成有效的静水压力,所以在计算时,工况1不考虑水压力的作用。

5)土体抗剪强度参数的选取。根据室内试验、野外地质调查及当地经验综合考虑,边坡稳定性计算参数的选用见表1。

6)边坡稳定性计算结果。根据有关规定和地区经验,评定边坡稳定性通常采用稳定系数法来评价,按k值的大小分别评定为稳定、基本稳定、较不稳定、不稳定四级,具体如表2所示。

根据现场调查和勘察资料,该边坡发生滑坡后,虽进行了削坡,但由于场地为混合岩风化土,土性为粉质粘土,具有遇水易软化、崩解的工程特点,边坡坡残积层、全风化层、强风化层处于暂时稳定状态,在降水所形成的渗流长期作用下,易因淘蚀、渗滤形成软弱结面,同时,在较长时间强降水的作用下,土体因暂时饱水而自重增大,抗剪切强度降低,边坡抗崩塌、抗滑能力降低,从而导致失稳。因此,有进一步滑坡的可能。

为了科学准确的评价边坡的稳定性,防止边坡地质灾害的再次发生,为此采用理岩土工程设计软件(5.5版本)对潜在滑移面进行搜索。本节对勘察区坡体进行稳定性分析,根据边坡地形地貌及失稳模式,对其进行参数反演分析,然后选择参数之后,再进行滑动稳定性演算分析。

在理正边坡稳定分析软件上实施,分析结果如表3所示。

从分析的结果表明,边坡在自重作用下处于欠稳定~不稳定状态,在自重+暴雨情况下亦处于不稳定状态,即目前边坡在暴雨状态下,稳定性迅速降低。因此,治理设计时,应按临界状态或欠稳定状态进行分析。

由前面的分析可知,该边坡处于欠稳定状态,在降水作用下易发生滑坡,危及坡脚道路安全,因此,需要进行治理。

4.3 边坡稳定性评价

从调查的情况来看,省道S352线信宜市贵子镇黄榄潭路段的南侧山坡边坡前缘在现状下处于欠稳定状态,在持续暴雨土体饱水情况下坡体变形严重甚至产生坍塌、滑坡。根据GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范的规定,对于安全等级为一级的边坡,采用圆弧滑动法计算的安全系数小于1.30的则需进行边坡治理。按DZ/T 0219-2006滑坡防治工程设计与施工技术规范关于滑坡防治工程设计安全系数的推荐值为:Ⅲ级防治工程在设计工况“自重+建筑荷载”(工况1)时抗滑动安全系数为1.15~1.20,在“自重+建筑荷载+暴雨+地下水”(工况2)时抗滑动安全系数为1.02~1.05。综合上述有关规范的规定,本工程安全系数的取值建议为:工况1安全系数小于1.20且工况2安全系数小于1.05的坡面应进行重点防护。根据计算结果对边坡在不同工况条件下的稳定状态评价如下:

1)在现状情况下,省道S352线信宜市贵子镇黄榄潭路段的南侧山坡边坡前缘变形体稳定性系数k为0.910,为欠稳定~不稳定状态,整个坡体处于总体欠稳定状态;2)当遇连续暴雨时,边坡的变形趋势发生了明显变化,即边坡的稳定性系数k为0.598,滑坡将表现为不稳定状态,分析的结果与实际调查情况一致。总之,省道S352线信宜市贵子镇黄榄潭路段的南侧山坡变形体随着工况条件的变化,其稳定性随之发生变化,总体表现为由稳定到欠稳定,以至失稳滑动的发展过程,但由于坡体本身条件的不同,变形发展有一定的差异,各部分稳定性也有一定差异,变形状况也不一致,但一般坡体的失稳滑动往往沿稳定性差的部位发生并逐渐发展。

5 边坡的防治、处理措施与建议

边坡以类土质边坡为主,坡度较陡高,植被茂密,目前大部分地段处于欠稳定状态,坡面及山体土质较好,应修好排水沟及导水沟,有利于地表水排泄,达到防渗效果。根据勘察区边坡地质环境特征,并结合稳定性和危害性分析,提出以下防治措施和建议:1)方案一:采用锚杆(索)+格构梁+坡面绿化+截排水。2)方案二:采用锚杆+喷锚+挡土墙+截排水。治理方案适合于一般边坡的支护,可通过技术经济比选确定。根据边坡的工程地质条件和周边环境及周边地质灾害点治理先例,建议采用方案一。应先对边坡做放坡处理,施作喷锚支护结构,在边坡周边设置截排水系统,阻止地表水流入坡面,减小其对边坡稳定性的影响。在设计与边坡加固施工过程中应做好信息化施工,对施工过程中的具体问题、具体情况进行具体分析,发现问题,及时处理,做到安全、经济。

参考文献

[1]DZ/T 0218-2006,滑坡防治工程勘查规范[S].

[2]GB 50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S].

[3]DZ/T 0219-2006,滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].

公路路堑边坡防护及病害处治设计 篇6

1 影响路堑边坡稳定的因素

(1)岩土性质的影响,包括岩土的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等;

(2)岩层的构造与结构的影响,表现为节理裂隙的发育及分布情况、其下岩土界面的形态及坡面倾角等;

(3)水文地质条件的影响,包括地下水的埋藏条件、流动及动态变化等;

(4)地貌因素,如边坡高度、坡度坡率和形态等;

(5)风化作用的影响;

(6)气候作用的影响;

(7)地震作用的影响;

(8)其它可能影响边坡稳定的因素。

影响路堑边坡稳定的因素可能是其上一种或几种因素共同作用的结果,因此在分析路堑边坡病害时,应多方面分析,综合处治。

2 路堑边坡防护及病害处治的常用技术

2.1 防护

边坡防护包括植物防护和工程防护。

植物防护常见的有种草和铺草皮,一般适用于土质边坡及严重风化的软质岩石边坡,边坡坡率一般不陡于1∶1;如不满足上述要求,则须采取客土喷播、三维植被网等方案。客土喷播适用于风化岩石、土壤较少的软岩边坡,当坡率陡于1∶1时,宜设置挂网或混凝土框架;三维植被网适用于砂性土、土夹石、风化岩石,一般边坡坡率缓于1∶0.75。

工程防护一般适用于岩质边坡,可减缓其风化速度,起到稳固边坡的作用。其中工程防护主要有砌体封闭防护、喷射素混凝土防护、挂网锚喷防护、主动防落网及被动防落网防护等。

2.2 排水

在路堑边坡外缘设置截水沟,以防止边坡坡体以外的水冲刷边坡,影响边坡稳定性。

2.3 削坡

削坡是边坡处治的常用措施之一,通常为首选措施。它的优点是施工简便、安全可靠、经济。边坡失稳破坏通常是边坡太高、坡率过陡造成。通过削坡,削掉边坡一部分不稳定岩土体,使边坡坡度放缓,提高稳定性。放缓边坡对于大多数的路堑边坡病害均适用。

2.4 支挡

挡墙、抗滑桩等支挡是边坡处治的基本措施。对于不稳定的岩土体,使用支挡结构(挡墙、抗滑桩等)对其进行支挡,是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题,达到处治的目的。

2.5 加固

加固包括注浆加固、锚杆(索)加固、格构加固等几种形式。

2.5.1 注浆加固

注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入岩石或土体的裂缝或孔隙,以改变注浆对象的物理力学性质,从而增强岩土的稳定性。应用一般有两个方面:一种是对于由崩滑堆积体、角砾堆积体以及松动岩体构成的极易滑动的边坡或由于开挖形成的多卸荷裂隙边坡,对坡体注入水泥砂浆,固结坡体并提高坡体强度,避免不均匀沉降,防止出现滑裂面;另一种是对于正处于滑动的边坡、存在潜在的滑面的边坡、或者出于不稳定的滑坡,运用注浆技术对滑带压力注浆,从而提高滑面抗剪强度,提高滑体稳定性。

2.5.2 锚杆(索)加固

锚杆(索)加固是利用锚杆(索)周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力以保持地层开挖面的自身稳定,由于锚杆、锚索的作用,它可以提供作用于结构物上以承受外荷的抗力;可以使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用;可以增强地层的强度,改善地层的力学性能;可以使结构物与地层连锁在一起,形成一种共同工作的复合体,使其能有效地承受拉力和剪力,详见图5。

2.5.3 格构加固

格构加固技术是利用浆砌块石、现浇混凝土或预应力混凝土进行边坡坡面防护,并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索,然后通过锚杆(索)传递给稳定地层,从而使边坡坡体在由锚杆(索)提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此格构仅是一种传力结构,而抗滑力主要由格构结点处的锚杆(索)提供。见图6。

格构技术一般与公路环境美化相结合,利用框格护坡,同时在框格之内种植花草可以达到美观效果。这种技术在山区高速公路高陡边坡加固中被广泛采用,其护坡达到既美观又安全的良好效果。

3 工程实践

凤城市张关线K40+500～K42+000段地貌为中低山地貌,路线一侧临山,一侧临河,表现为盘山道的显著特征。路线临山边坡多为石质路堑边坡,岩体较为风化,容易碎落。区域内主要岩性为中生代的喷出岩安山岩,同时分布有不同时期的砂岩、火焰角砾岩、花岗岩、斜长岩、斑岩等,岩性变化较为复杂。由于该段石质边坡修建时边坡坡率较大、边坡过陡,接近直立;且开挖后经过多年风化,裂隙逐渐发育,在外界空气、温度、水等不利条件持续作用下,近年出现了边坡较大的碎落及小范围的崩塌,影响了周围居民的出行安全,需对其进行适当的防护及处治。

根据安全、经济、适当考虑美观的原则,对路堑边坡进行分段处理。处理方案如下:

(1)边坡陡峭,表面风化不严重、但裂隙发育、可能有大块孤石滑落的石质挖方段,采用削坡处理。路堑挖方高度不大于10m采用1级边坡,边坡坡率1∶0.5;挖方高度大于10m,采用多级边坡,自下而上每隔8m设2m平台,边坡坡率依次为1∶0.5、1∶0.75、1∶0.75。削坡时,碎落台宽度不应小于1m,同时对原有挖方边沟进行疏通。

(2)边坡缓于1∶0.5,硬质岩石、表面碎裂的石质挖方段,清理表面浮石后采用SNS主动防护系统。主动防护网采用带锚垫板的预应力钢筋锚杆将专用的TECCO格栅固定覆盖于边坡上,起到对边坡加固的作用。清除浮土浮石后布设安装锚杆并注浆;铺设缝合格栅,使用边界绳张紧;安装锚垫板施加预应力,使格栅张紧并紧贴坡面。施工中应注意锚垫板的弯钩必须卡在格栅网孔内,上边界及侧边界绳必须卡在锚杆外侧,下边界绳必须卡在锚杆上侧。安装格栅后应仔细检查格栅与平坡面紧贴情况,根据需要布置安装短锚杆或打入式锚杆。预应力使山坡成为一个牢固的整体;防落网能够拦截、稳固脱落的碎石。见图7。

(3)边坡陡峭,表面岩石风化严重的石质挖方段,适当削坡、清理浮石后采用锚杆及挂网喷射混凝土进行边坡防护。见图8。锚杆采用Φ25螺纹钢筋制作。要求锚杆体平直,并应除油、除锈,涂防腐漆。挂网采用Φ6光圆钢筋制作,节点采用铁丝绑扎。挂网与锚杆钢筋及加强钢筋应牢固绑扎,保证喷射混凝土时钢筋网不能晃动。边坡支护采用从上往下进行,锚杆支护与土方开挖同步进行,分层开挖,分层支护,随挖随支。

(4)土质、土夹石及严重风化碎落的挖方段在路堑边坡坡脚处设置拦土墙进行防护。拦土墙采用浆砌片石结构,其后可适当种植矮灌木,进行绿化、美化。

4 结语

由于山区公路边坡地质条件比较复杂,往往具有多种潜在的边坡病害类型,在防护及加固方案设计时应全面分析,建立基于边坡病害类型的防护加固对策。边坡工程地质信息和病害类型是在勘察、设计、施工和养护各个阶段逐步揭露和完善的,因此应强调“动态设计”思路,建立勘察阶段、设计阶段和施工阶段的“三阶段”动态设计模式和方法。运营阶段养护也应加强巡视,对于潜在的路堑边坡病害,尽早发现、尽快处治,保障用路者的生命财产安全。

参考文献

[1]JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].

[2]公路设计手册-路基(第2版)[M].北京:人民交通出版社,1996.