当前位置:文档之家› 膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究_何漓江

膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究_何漓江

膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究_何漓江
膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究_何漓江

收稿日期:2000-12-22.

作者简介:何漓江(1962-),男,副教授;武汉,华中科技大学土木工程与力学学院(430074).

膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究

何漓江华中科技大学土木工程与力学学院 

刘祖德

武汉大学土木与建筑工程学院

摘要:通过实验发现,有限长边坡变厚式封面层的实际滑动面位置与无限长平行坡方法假定的滑动面不同.按实验所得滑动面位置,推导出计算膨胀土路基边坡等厚式封面土层稳定性系数的公式,并得出一些结论.关 键 词:封面土;膨胀土;边坡稳定性系数

中图分类号:T U443 文献标识码:A 文章编号:1000-8616(2001)12-0101-03

工程中可采用在膨胀土[1,2]边坡上做土工膜(GM ),再覆盖一层粘土封面的方法来处理膨胀土路堤边坡,对于变厚式封面土层,目前常用的方

法[3,4]或是假定边坡为无限长,滑动面为折线形式;或是假定上滑动面为直线,下滑动面为坡脚以下一定深度处的圆弧(勃兰特尔楔体).这些方法存在的问题是路基边坡是有限长的;变厚式封面层表面与上滑动面不平行;当地基良好时下滑动面不为圆弧.实际上,下滑动面将是发生在封面土层内的一条斜线,而不是水平线或下卧圆弧.本研究发现,变厚度封面层有限长边坡的实际滑动面位置与无限长的平行坡方法所假定的滑动面位置不同,上滑动面为沿土工膜至其上某个位置,下滑动面为该位置与封面层坡脚相连的一条斜线.按实验所得的滑动面位置,本文推导出了计算膨胀土路基边坡变厚式封面土层稳定性系数的公式.

1 实验方法

如图1,将抬板一侧挡板改为有机玻璃材料.

图1 实验装置(改造后的抬板法设备)

在抬板槽内铺设土工膜后,分层铺上土料,土料每层之间靠近有机玻璃一侧铺放一薄层黑砂.

将抬板上端逐渐抬高,使抬板槽内的土料产生滑动.通过有机玻璃一侧可以看到如下现象:滑动面明显分为上下两个部分.在靠近抬板槽上端,

土料层间黑砂的间距没有改变.说明上滑动面是沿土工膜表面的一条直线.在靠近抬板槽下端某位置,土料层间黑砂的间距逐渐有改变,且可明显看出有一条从该位置趋向坡脚的斜滑动面.说明在地基坚实的情况下,滑动面不会切入地基,而是通过坡脚.滑动面是从土工膜界面上某位置开始通过封面土层内趋向坡脚,是一条斜线.

2 有限长边坡变厚式封面土层稳定

性分析方法

图2给出了本文提出的有限长边坡变厚式封面层稳定性计算图式.

图2 有限长边坡变厚式封面层

稳定性计算图式

根据文献[1]提出的方法,封面土的计算图式是将边坡封面土层分为主动土楔和被动土楔两

部分,且假设坡顶有一张力缝.对变厚式封面层目前仍采用该法计算,只是土楔重量计算不同.实际上,若边坡为无限长时,该计算图式所假设的滑动面是正确的,可用该法计算.但路基边坡是有限长

第29卷第12期 华 中 科 技 大 学 学 报 Vol .29 No .122001年 12月 J .Huazhong Univ .o f Sci .&T ech . Dec . 2001

DOI :10.13245/j .hust .2001.12.035

的,且变厚度封面层表面与上滑动面不平行.因此,该法不适用.根据本研究的实验结果,对于有限长边坡变厚式封面层,其计算图式应当如图2所示.

3 变厚式封面层系统的几何关系

有限长边坡变厚式封面层的几何图如图

3

图3 有限长边坡变厚式封面层几何图

所示.图中,h c 为坡顶封面土层厚;h 为坡底封面土层厚;α为下滑动面与水平面的夹角;β为原路基边坡角;ω为封面层外边坡边坡角;L 为原路基边坡坡长;x 为原路基边坡坡趾与封面层外边

坡坡趾间的水平距离.

如图3作辅助线,则在■OFG 中:OG =L +OD =L +h c /tan (β-ω);OG /sin ω=FG /sin (β-ω),所以FG =[L +h c /tan (β-ω)]·sin (β-ω)/sin ω=[L sin (β-ω)+h c cos (β-ω)]/sin ω,则

 x =[L sin (β-ω)+h c cos (β-ω)]/

sin ω-h /tan ω.(1)

在■AMG 中,

AG =(h 2+x 2)1/2, γ=arctan (h /x );

(2)

在■AEG 中,AE /sin (π-γ-β)=AG /sin (β-α)=EG /sin (γ+α).所以

AE =[sin (γ+β)/sin (β-α)]AG ;(3)

EG =[sin (γ+α)/sin (β-α)]AG .(4)将式(1),(2)代入式(3),(4)并化简得被动土楔滑动面长AE =(h cos β+x sin β)/sin (β-α),且EG =(h cos α+x sin α)/sin (β-α).所以主动土楔滑动面长ED =L -EG =L -(h cos α+x sin α)/sin (β-α).

在■AEB 中,AE /sin (π/2-ω)=BE /sin (ω-α),所以BE =(h cos β+x sin β)sin (ω-α)/[sin (β-α)cos ω].

被动土楔的面积S p =(1/2)AE ·BE sin (π/2+α),即 S p =(1/2)[(h cos β+x sin β)/sin (β-α)]2·

sin (ω-α)cos α/cos ω.

在■BEO 中,BE /sin (β-ω)=OE /sin (π/

2+ω),则OE =BE =cos ω/sin (β-ω).

主动土楔的面积

 S A =S ■BEO -S ■CDO =

(1/2)BE ·OE sin (π/2-β)-S ■CDO ,即

 S A =(1/2)[(h cos β+x sin β)sin (ω-α)/sin (β-α)]2cos β/[cos ωsin (β-ω)]-h 2c /[2tan (

β-ω)].4 变厚封面层抗滑稳定性系数计算

公式的推导

变厚式封面土计算图式如图2所示.图中各

符号及以下公式推导所用符号的意义如下:W A

为主动土楔质量;N A 为主动土楔滑动面上的法向力;C A 为主动土楔滑动面上的总内聚力;c a 为封面土与土工膜间的内聚力;δ为封面土与土工膜间的摩擦角;W p 为被动土楔质量;N p 为被动土楔滑动面上的法向力;C p 为被动土楔滑动面上的总内聚力;c 为封面土的内聚力;φ为封面土的内摩擦角;γ为封面土的密度;F s 为封面层抗滑稳定性系数.公式推导如下:

对主动土楔有(考虑单位长度土楔,下同) W A =(γ/2)[(h cos β+x sin β)sin (ω-α)/sin (β-α)]2cos β/[cos ωsin (β-ω)]-γh 2c /[2tan (

β-ω)];N A =W A cos β;

C A =c a [L -(h cos α+x sin α)/sin (β-α)]. 主动土楔和被动土楔之间的楔间力E A 和E p 大小相等方向相反,它们与水平方向的夹角为(ω+β)/2.

由垂直方向上力的平衡得

E A sin [(ω+β)/2]=W A -N A cos β-[(N A tan δ+C A )/

F s ]sin β,因此,作用于主动土楔上的楔间力

E A =[

F s (W A -N A cos β)-(N A tan δ+C A )sin β]/{F s sin [(ω+β)/2]}.对被动土楔有

 W p =(γ/2)[(h cos β+x sin β)/sin (β-α)]2sin (ω-α)cos α/cos ω;

N p =W p cos α+E p sin [(ω+β-2α)/2];

(5)

C p =c (h cos β+x sin β)/sin (β-α).

102 华 中 科 技 大 学 学 报 2001年

由沿AE 方向力的平衡得

 (C p +N p tan )/F s =

E p cos [(ω+β-2α)/2]+W p sin α.将式(5)带入上式得 {C p +[W p cos α+E p sin [(ω+

β-2α)/2]]tan }/F s =E p cos [(ω+β-2α)/2]+W p sin α.

整理上式后得作用于被动土楔上的楔间力 E p =(F s W p sin α-C p -W p cos αtan )/{sin [(ω+β-2α)/2]·tan -F s cos [(ω+β-2α)/2]}.令E A =E p 有 [F s (W A -N A cos β)-(N A tan δ+C A )sin β]/{F s sin [(ω+β)/2]}=(F s W p ·sin α-C p -W p cos αtan )/{sin [(ω+β-2α)/2]tan -F s cos [(ω+β-2α)/2]}.(6)将式(6)化简并合并同类项得关于F s 的二次方程aF 2

s +bF s +c =0.解此一元二次方程得

F s =[-b +(b 2-4ac )1/2

]/(2a ),式中,a =(W A -N A cos β)cos [(ω+β-2α)/2]+W p sin [(ω+β)/2]sin α; b =-{(W A -N A cos β)sin [(ω+β-2α)/2]tan +(N A tan δ+C A )sin βcos [(ω+β-2α)/2]+sin [(ω+α)/2](C p +W p cos αtan )};

c =(N A tan δ+C A )sin βsin [(ω+α)/2]tan . 以上公式中各项力学强度指标可由试验获得.但E 点的位置对不同土质、不同的土工膜及

其铺设方式是不同的.计算时可采用不同的E 点位置,分别计算其F s 值.取最小的F s 值作为采用值.若采用值大于1.25,则认为封面层是稳定的.由于篇幅问题,本文略去算例.

5 结论

本文通过室内试验确定了有限坡长路基边坡上变厚式封面层的滑动面位置;推导出这种滑动

面形式下的封面层稳定性系数的计算公式,并得出以下结论:

a .有限长路基边坡上的封面层的滑动面为折线型.其中上滑动面为沿土工膜的一条直线,下滑动面为过坡脚的一条斜线.

b .在地基坚实的情况下,下滑动面不会切入地基,而是通过坡脚,不会产生下滑动面为下卧圆弧的情况.

c .膨胀土路基边坡采用封面层系统有助于膨胀土路基的整体稳定性;而变厚式封面层较大地提高了封面层本身的稳定性.

d .从上述推导得的公式可以看出:只要选择合理的封面土材料,使其具有较高的抗剪强度指标、选择摩擦角较大的土工膜或对土工膜进行处理(如刻槽)、采用合理的土工膜铺设方式(如两布一膜),封面层系统本身的稳定性可以有较大程度的提高.

[1]廖世文.膨胀土与铁路工程.北京:中国铁道出版社,

1984.

[2]陈孚华.膨胀土上的地基.北京:中国建筑出版社,

1979.

[3]Ko rner R M ,Hw u Baolin .Stability and T ensin Consid -eratio ns Reg arding Cov er Soils on Geomembrane Lined Slopes .G eo tex tiles and G eomembranes ,1991,10:335~355

[4]Koerner R M .Designing with Geosy nthetics ,2nd Edi -tion .[s .l .]:Prentice G all Publishing Company ,1990.

Study on Stability of Veneer Cover Soil of Variational

Thickness on the Slope of Expansive Soil S ubgrade

He Lijiang Liu Zude

A bstract :Through laboratory study ,it is found that the actual sliding surface occurred in veneer cover soil of variational thickness on finite slope is different from that of commonly used methods .According to the actual sliding surface from laboratory study ,this paper develops a new formula for calculating the stability factor of veneer cover soil of variational thickness on the side slope of expansive soil subgrade .And some conclusions are also presented .

Key words :veneer cover soil ;expansive soil ;stability factor of slope

He Lijiang Assoc .Prof .;College of Civil .Eng .&Mechanics ,HUST ,Wuhan 430074,China .

103

第12期 何漓江等:膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究

边坡稳定性分析

第9章边坡稳定性分析 学习指导:本章介绍了边坡的破坏类型,即:岩崩和岩滑;着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法,包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法;介绍了岩坡处理的措施。 重点:1边坡的变形与破坏类型; 2影响边坡稳定性的因素; 3边坡稳定性分析与评价。 9.1 边坡的变形与破坏类型 9.1.1 概述 随着社会进步及经济发展,越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题,通过长期的工程实践,工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系,并通过理论对人类工程活动,进行有效地指导。近年来,随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展,人类已认识到:边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展,而是与人类活动密切相关;人类在进行生产建设的同时,必须顾及到边坡的环境效应,并且把人类的发展置于环境之中,因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域,在这些领域中,边坡作为地质工程的分支之一,一直是人们研究的重点课题之一。 在水电、交通、采矿等诸多的领域,边坡工程都是整体工程不可分割的部分,为保证工程运行安全及节约经费,广大学者对边坡的演化规律、边坡稳定性及滑坡预测预报等进行了广泛研究。然而,随着人类工程活动的规模扩大及经济建设的急剧发展,边坡工程中普遍出现了高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题。在我国,目前的露天采矿的人工边坡已高达300—500m,而水电工程中遇到的天然边坡高度已达500—1000米,其中涉及的工程地质问题极为复杂,特别是在西南山区,边坡的变形、破坏极为普遍,滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。 因此,广大工程地质和岩石力学工作者对此问题进行了长期不懈的探索研究,取得了很大的进展;从初期的工程地质类比法、历史成因分析法等定性研究发展到极限平衡法、数值分析法等定量分析法,进而发展到系统分析法、可靠度方法灰色系统方法等不确定性方法,同时辅以物理模拟方法,并且诞生了工程地质力学理论、岩(土)体结构控制论等,这些无疑为边坡工程及滑坡预报研究奠定了坚实的基础,为人类工程建设做出了重大贡献。 在工程中常要遇到岩坡稳定的问题,例如在大坝施工过程中,坝肩开挖破坏了自然坡脚,使得岩体内部应力重新分布,常常发生岩坡的不稳定现象。又如在引水隧洞的进出口部位的边坡、溢洪道开挖的边坡、渠道的边坡以及公路、铁路、采矿工程等等都会遇到岩坡稳定的

用理正岩土计算边坡稳定性

运用《理正岩土边坡稳定性分析》 作定量计算 (整理人:朱冬林,2012-2-21) 1、我目前手上理正岩土的版本为5.11版,有新版本的请踊跃报名,大家共同进步! 2、为什么要用理正岩土边坡稳定性分析? 现在山区公路项目地形条件越来越复杂,对于一些斜坡(指一般自然坡)或边坡(指开挖后的坡体)的稳定性评价是不可避免,比如桥位区沿斜坡布线,桥轴线与坡向大角度相交,自然坡度20~40°,覆盖层比较厚,到底是稳定还是不稳定?会不会有隐患和危险?必将困扰每个勘察技术人员,说它稳定吧,又怕将来出问题,说不稳定,目前又没有出现开裂变形滑动迹象,那在报告中如何评价

桥址的安全性?再比如,路线从大型堆积体上经过,究竟稳定性如何评价?仅靠钻探或地质调查无法对其稳定性进行合理评价。这时候,就要辅以定量分析计算来提供证据了。 还有,我们在报告中提路堑边坡的岩土经验参数,常常遭设计诟病,按报告中提的参数,自然坡都垮得一塌糊涂了,更不要说开挖了。我们在正式报告中提出“问题参数”会大大降低了勘察在设计心目中的光辉(灰)形象。如果我们事先对自然斜坡的横断面进行过初步计算,提出的参数就不会太离谱,必将给设计留下“很专业”的印象。 3、是否好用? 很好用。在保宜项目我一天计算几十个断面,既有效又快。 4、断面图能不能直接从CAD图读入? 可以。只需事先转化为dxf即可(用dxfout命令保存)。对图形的条件是所有的线段都是直线段组成(对于多段线需要炸开,对于样条曲线可以用多段线描一下再炸开即可),另外图形边界要封闭(事先可以用填充命令试一下,看各个区域是否封闭)。注意,图中只能有直线段,不能有其它图元(记得按上面操作完后,全选(Ctrl+A),看“属性”(Ctrl+1),全部为直线,则OK)。 5、下面结合实例讲解计算过程,保证学一遍就上手。 以土质边坡计算为例(最常用)

路基边坡稳定性设计1边坡稳定性分析原理与方法边坡

第四章 路基边坡稳定性设计 §4-1:边坡稳定性分析原理与方法 一、边坡稳定原理 1、假设条件 1)、在用力学边坡稳定性分析法进行边坡稳定性分析时,都按平面问题来处理; 2)、砂性土和砾石采用直线破裂面法 3)、粘性土采用圆弧破裂面法 2、假设条件 1)、不考虑滑动土体本身内应力的分布; 2)、认为平衡状态只在滑动面上达到,滑动土体整体下滑; 3)、极限滑动面位置通过试算确定 二、边坡稳定性分析的计算参数 1、土的计算参数 1)、路堑或天然边坡 2)、路堤边坡 2、边坡稳定性分析边坡的取值 边坡取值示意图 3、汽车荷载当量换算 当量土柱高h 0 BL NQ h γ=0 三、边坡稳定性分析方法 力学分析法和工程地质法 1、力学分析法 1)、数解法 2)|图解法或表解法 2、工程地质法 1)、直线法 a 、 使用范围 b 、直线法计算图 c 、 直线法计算公式 ω ?ωs i n c o s G cL tg G T F K +== I )、砂性土路堑边坡

θαα?αc s c )(2)2(000m i n +++=f c t g f K ii )、成层砂性土边坡 ∑∑+==n i I n i ni T F K 11 d 、K min 〉1.25 2)、圆弧法 a 、 圆弧法的基本原理与步骤 圆弧法计算公式 ∑∑∑==+-+==n i m i i i i i n i i i s r G G cL G f M M K 111sin sin cos ααα b 、确定K=f (O )的关系曲线 c 、 确定圆心辅助线 I )、4.5H 法一 Ii )、4.5H 法二 Iii )、360法一 Iiii )、360法二 d 、稳定系数K 在[1.25~1.50]之间 3)、表解法 a 、 确定圆心辅助线 b 、确定滑动面 c 、 划分土条 d 、计算每个土条的受力情况 e 、 求整个滑动土体的稳定系数 B H c fA K γ+= §4-2:陡坡路堤稳定性 一、陡坡路堤 1、陡坡路堤可能滑动面示意图 2、下滑的原因 二、陡坡路堤边坡稳定性分析方法 1、直线法 直线滑动面示意图 直线滑动面计算公式 α ?αsin )(cos )(P Q cL tg P Q K +++=

岩石边坡稳定性分析方法_贾东远

文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。

路基边坡稳定性分析

路基边坡稳定性分析 【摘要】简要介绍了路基边坡稳定性分析的一些常用方法、基本原理及其适用范围,探讨路面边坡稳定技术的发展,为进一步研究路基边坡稳定性问题理清了思路。 【关键词】路面边坡;稳定性;分析 路基边坡稳定性分析方法按破坏类型大致可以分为以下两大类:力学分析法和工程地质法。 1.力学分析法 1.1数解法 该方法是假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析,从而找出极限滑动面,按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。按滑动面的形状可以分成平面破坏(直线破裂面)和非平面破坏(圆弧破裂面)。 1.1.1平面破坏的边坡稳定性分析 平面破坏的边坡稳定性分析方法:分为无张拉裂隙坡体的稳定性分析及有张拉裂隙坡体的稳定性分析。所谓无张拉裂隙平面破坏:是坡体土沿一近似直线的破裂面滑动,从而发生滑移破坏。 有张拉裂隙坡体破坏是由于收缩及张拉应力的作用,在边坡坡顶附近或坡面,可能发生裂隙,从而产生的滑移破坏。 平面破坏的边坡稳定性分析方法适用于砂土和砂性土(两者合成砂类土),土的抗力以内摩擦力为主,粘聚力甚小,边坡破坏时,破裂面近似为一直线。 1.1.2非平面破坏的边坡稳定性分析 所谓非平面破坏,是指边坡在外力和自身重力的作用下,坡体沿不规则的破裂面发生滑动,从而产生滑移破坏。 其分析方法分为圆弧滑面分析法和非圆弧面分析法。最典型的圆弧滑面的稳定性分析法有:瑞典条分法(W. Fellenius)和毕肖普法(A.W.B shop Method)。 瑞典条分法假定土坡稳定分析是一个平面应变问题,因此其滑面是圆弧形。将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条,依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力,而后叠加计算出整个滑动体的稳定性。

岩土边坡稳定性分析

岩土边坡稳定性分析 文章主要探讨了岩土边坡稳定性分析问题。 标签:岩土边坡稳定性分析 1边坡稳定性研究基础 1.1应力状态 应力状态,物体受力作用时,其内部应力的大小和方向不仅随截面的方位而变化,而且在同一截面上的各点处也不一定相同。通过物体内一点可以作出无数个不同取向的截面,其中一定可以选出三个互相垂直的截面,在它上面只有正应力作用,剪应力等于零,用这三个截面表达的某点上的应力,即称为此点的应力状态。三个主应力不等且都不等于零的应力状态称为三轴(三维、空间)应力状态;如有一个主应力等于零,则称为双轴(二维、平面)应力状态;如有两个主应力等于零则称为单轴(或单向)应力状态。 构件在受力时将同时产生应力与应变。构件内的应力不仅与点的位置有关,而且与截面的方位有关,应力状态理论是研究指定点处的方位不同截面上的应力之间的关系。应变状态理论则研究指定点处的不同方向的应变之间的关系。应力状态理论是强度计算的基础,应变状态理论是实验分析的基础。 1.2岩石强度理论 岩石强度是岩石在外力作用下达到破坏时的极限应力,岩石强度是岩石力学性质的主要属性之一。它是通过实验室内或现场的试验求得的。在岩石力学中,岩石一词是岩块和岩体的总称。岩块是指由地质构造因素割裂而成的不连续块体,是岩体的组成单元。实验室试验用的岩样就是岩块。岩体是指包括地质结构的地质体的一部分。虽然岩块和岩体具有相同的地质历史环境,经历过同样的地质构造作用,但它们的性质是有区别的。反映在强度方面,岩块的强度主要取决于构成岩石的矿物和颗粒之间的联结力和微裂隙的影响;而对岩体强度起控制作用的则是岩体中的结构面和构造特征。 1.3莫尔理论 莫尔于1900年提出了莫尔强度理论,认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到一定的限度,而这个剪应力与材料本身性质和正应力在破坏面上所造成的摩擦阻力有关。即材料发生破坏除了取决于该点的剪应力,还与该点正应力相关。这是目前岩石力学中应用最广泛的理论。 岩石沿某一面上的剪应力和该面上的正应力理论可表述为三部分。第一是表示材料上一点应力状态的莫尔应力圆,第二是强度曲线,第三是将莫尔应力圆和

岩土边坡稳定性计算书

边坡稳定性定量评价 1 边坡岩土力学参数确定 根据野外鉴别和室内试验并结合地区经验,综合确定该边坡岩土力学参数如下: 已有素填土天然重度: 19.0KN/m3 抗剪强度:φ=15°,c=0KPa。 粉质粘土天然重度: 20.08KN/m3 天然抗剪强度:φ=15°,c=20KPa(经验折减值) 2 稳定性计算方法 根据该边坡实际情况,选取3-3′剖面作为计算剖面,计算简图见下图4.3.3。根据《岩土工程勘察 规范》(GB50021~2001),采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法进行该土质边坡现状稳定系数计算。 3 边坡稳定性定量计算 选取3-3′剖面作为计算剖面,采用传递系数法计算如下: 图 4.3.3 边坡稳定性验算条块划分示意图 表4.3.3 边坡稳定性验算表 上述计算表明,该边坡整体稳定性系数为1.06,目前处于极限稳定状态,这与现状调查基本一致。随

着时间推移、暴雨和上部继续回填加载,该土质边坡为欠稳定边坡,可能产生沿基岩面滑动破坏。 根据试验及前述分析计算,并结合经验,建议支护设计时按折线型滑动(暴雨饱水状态)考虑,填土重度取饱和重度20.0kN/m,粉质粘土重度取饱和重度20.35kN/m,粉质粘土抗剪强度取饱水时C=15kPa, Φ=13°。 此时,该边坡的稳定系数为0.834.可知,在长期下雨的情况下,边坡容易失稳,产生滑坡。 4.4 边坡整治措施建议 4.4.1 边坡整治方案 鉴于土质边坡高度较大,处于欠稳定状态,建议采用桩板挡墙支护。桩板挡墙应按要求设置泄水孔、 伸缩缝等构造措施。此外,还应作好墙顶和脚作好截、排水等工作。墙背回填土均应按要求回填并压实, 均应加强监测。 4.4.2 基础持力层选择 预计支挡结构处主要为素填土、粉质粘土和泥岩。素填土物理力学性质差,承载力低,不能直接作基 础持力层。粉质粘土埋深大,承载力也不大,也不能作基础持力层。强风化基岩分布不稳定,承载力不大,也不宜作基础持力层。中等风化基岩岩体较完整,岩石强度高,分布稳定,可作为基础持力层。 采用桩板挡墙时,建议桩嵌入中等风化基岩不小于三分之一的桩长,具体深度由设计确定。对强风化 层,由于岩体破碎,侧向抗变形能力差,建议不作为嵌岩深度。 4.4.3 地基承载力确定 1.岩石地基承载力特征值确定 根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,岩石地基承载力特征值根据岩石饱和单轴抗压强度标 准值按f a=ψr .f rk 计算确定。 式中:f a—岩石地基承载力特征值(kPa) f r k —岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa) ψr —折减系数,本工程岩体为较完整岩体,取0.3。 中等风化泥岩地基承载力特征值:f a=ψr.f rk=0.30×3600=1080kPa 根据野外鉴别和地区经验,场区泥岩强风化层承载力特征值取300kPa。 2.单桩竖向极限承载力标准值确定 单桩竖向极限承载力标准值按照《建筑桩基技术规范》JGJ94—94 节5.2.11 条进行计算。其中,桩端 处采用中等风化泥岩作基础持力层,故桩端处岩石单轴抗压强度标准值f r c 取值:中等风化泥岩取天然单轴抗压强度标准值 5.7MPa。 8

路基边坡稳定性

路基边坡稳定性 路基是路面的基础,它和路面共同承受行车荷载的作用,没有坚固、稳定的路基就没有稳固的路面,路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件,路基的强度与稳定性,受水、温度、土质的影响,路基的常见病害就是沉陷,而由于路基土中含水量偏大造成压实度不足引起沉陷的事例最多,因为土中的水分过大,土粒被水膜包围而分散得过远,含水量越大,水膜越厚,水分不能排除,由于水的密度比土的密度小,因此土的密度反而下降了,因此,在压实工作中经常注意并检查土的含水量,并视需要采取相应措施,尽可能消除和减轻水对路基造成的危害。 影响路基边坡稳定性的因素: 1、路基的压实质量;路基的压实质量越高路基的边坡稳定性越好。 2、路基的填料;路基的填料宜选择透水性好,强度高的填料。 3、地下水位的高低;地下水位越高的地方、路基的水稳性影响就大,边坡稳定性就差。 4、路基边坡的坡比;坡度越缓的路基边坡稳定性越好。 5、临时排水及边坡防护工程的质量。 路基边坡稳定性相关延伸: 在路基施工过程中,为控制好路基压实质量,提高现场压实机械的工作效率,需要重点做好四方面工作: 1)通过试验准确确定不同种类填土的最大干密度和最佳含水量。

2)是现场控制填土的含水量。实际施工中,填土的含水量是一个影响压实效果的关键指标,路基施工中当含水量过大时应翻松晾晒或掺灰处理,降低含水量;当含水量过低时,应翻松并洒水闷料,以达到较佳的含水量。 3)是分层填筑、分层碾压。施工前,要先确定填土分层的压实厚度。最大压实厚度一般不超过20厘米。 4)是加强现场检测控制。填筑路基时,每层碾压完成后应及时对压实度、平整度、中线高程、路基宽度等指标进行质量检测,各项指标符合要求后方能允许填筑上一层填土。

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。 1.3 边坡填土施工质量不易保证

岩土高边坡稳定性分析与检测

西南石油大学 本科生课程考试试卷 姓名许正瑜学号0909010223 专业土木工程专业方向岩土工程 学院土木工程与建筑学院任课教师张伯虎 考试课程《岩土工程最新动态》考试时间2013.03 考试方法论文提交考试成绩 土木工程与建筑学院

高边坡工程稳定性分析与检测 许正瑜,0909010223 (西南石油大学,土木工程与建筑学院,成都,610500) 摘要:在高边坡工程地质问题中,通过传统对一般性边坡稳定性研究所取得的各项分析理论和工程经验,再结合新理论与计算机科学技术和创新性性思维对高边坡稳定性问题进行研究,并且在研究方法(数值模拟技术、模型实验方法)和高边坡的非线性动力学、控制变形、动力响应、检测方面取得了诸多创新性成果。通过这些理论,成功完成了近几十年来许多具有世界性影响性的高边坡典型性大工程,也推动着我国在高边坡这领域不断前行以迎接更多挑战。 关键词:一般性边坡;高边坡;稳定性分析;高边坡检测 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,同样也是建设工程中最为常见的工程形势之一,如露天开挖出水利水电工程斜坡、铁路公路修建时形成的路基边坡和路边边坡、房屋建筑周围边坡和基础施工中形成的基坑边坡。然而,绝大多数的边坡在多种因素的影响下却是不稳定的,比如在岩土的性质、岩层的构造与结构、水文地质条件、地貌因数、风化作用、地震等因素的影响下,边坡往往会以滑坡、滑塌、崩塌、沉陷、剥落、泥石流等破坏形式(如表1)【1】对人们的生命生活财产造成严重的损失,甚至是毁灭行的灾难。随着经济的发展和人们对边坡的重视程度不断提高,边坡工程研究理论建立在土力学和岩石力学的基础上便应允而生且不断取得理论成果,同时在科技和机械的发展前提下,边坡工程施工技术也向多元化、经济化、实用化方向发展。此工程主旨在通过工程技术手段对各种边坡进行人为干预,从而提高边坡整体稳定性。(如图1,图2) 表1岩质边坡破坏形式

用理正岩土计算边坡稳定性66816讲解学习

用理正岩土计算边坡稳定性66816

运用《理正岩土边坡稳定性分析》 作定量计算 (整理人:朱冬林,2012-2-21) 1、我目前手上理正岩土的版本为5.11版,有新版本的请踊跃报名,大家共同进步! 2、为什么要用理正岩土边坡稳定性分析? 现在山区公路项目地形条件越来越复杂,对于一些斜坡(指一般自然坡)或边坡(指开挖后的坡体)的稳定性评价是不可避免,比如桥位区沿斜坡布线,桥轴线与坡向大角度相交,自然坡度20~40°,覆盖层比较厚,到底是稳定还是不稳定?会不会有隐患和危险?必将困扰每个勘察技术人员,说它稳定吧,又怕将来出问题,说不稳定,目前又没有出现开裂变形滑动迹象,那在报告中如何评价桥址的安全性?再比如,路线从大型堆积体上经过,究竟稳定性如何评价?仅靠钻探或地质调查无法对其稳定性进行合理评价。这时候,就要辅以定量分析计算来提供证据了。

还有,我们在报告中提路堑边坡的岩土经验参数,常常遭设计诟病,按报告中提的参数,自然坡都垮得一塌糊涂了,更不要说开挖了。我们在正式报告中提出“问题参数”会大大降低了勘察在设计心目中的光辉(灰)形象。如果我们事先对自然斜坡的横断面进行过初步计算,提出的参数就不会太离谱,必将给设计留下“很专业”的印象。 3、是否好用? 很好用。在保宜项目我一天计算几十个断面,既有效又快。 4、断面图能不能直接从CAD图读入? 可以。只需事先转化为dxf即可(用dxfout命令保存)。对图形的条件是所有的线段都是直线段组成(对于多段线需要炸开,对于样条曲线可以用多段线描一下再炸开即可),另外图形边界要封闭(事先可以用填充命令试一下,看各个区域是否封闭)。注意,图中只能有直线段,不能有其它图元(记得按上面操作完后,全选(Ctrl+A),看“属性”(Ctrl+1),全部为直线,则OK)。 5、下面结合实例讲解计算过程,保证学一遍就上手。 以土质边坡计算为例(最常用) 进入土质边坡稳定性分析程序

公路边坡稳定性评价方法及滑坡防治措施示范文本

公路边坡稳定性评价方法及滑坡防治措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

公路边坡稳定性评价方法及滑坡防治措 施示范文本 使用指引:此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。 引言 近年来,随着国民经济的飞速发展,“村村通公路” 工程的进一步实施,在地形困难路段修建的公路越来越 多。受各种条件的限制,大填、大挖方路段频繁出现,相 伴而来出现了较多的路堤边坡失稳,边坡及路堑边坡坍塌 等地质灾难现象,给公路建设、运营带来巨大的经济损 失。因此在公路建设中需要选用合理的方法评价其边坡稳 定性,根据评价结果确定合理的边坡治理措施进而做到既 保证公路运营的安全,又节约投资。由此看来,稳定性评 价的方法显得至关重要。本文对边坡稳定性评价方法和滑 坡防治措施进行研究,为二程技术人员在实际工程中选用

合理的评价方法和防治措施提供参考。 1、公路边坡病害的分类 边坡病害可分为以下3类。 1、1滑坡 滑坡是路基山坡土体或岩体由于长期受地下水、地表水活动的影响使其结构逐渐失去支撑力,在自重的作用下,整体沿着一定软弱面向下滑动。滑坡按其引起滑动的力学特性来区分,可分为牵引式和推移式滑坡。牵引式滑坡是下部先滑动,使上部失去支撑而变形滑动,一般速度较慢,可延续相当长时间,横向张性裂隙发育,表面多呈阶梯状或陡坎状。推移式滑坡是上部岩土挤压下部岩土体产生变形,滑动速度较快,滑体表面波状起伏,多见于有堆积分布的斜坡地段。 1.2崩塌 所谓崩塌是整体岩土块脱离母体,忽然从较陡的斜坡

某高速公路软质岩高边坡稳定性分析

某高速公路软质岩高边坡稳定性分析 【摘要】为了确保高速公路的安全,采取经济有效的加固防护工程措施和正确进行高边坡稳定性分析是高边坡设计的两个重要方面。本文阐述影响边坡稳定性的因素,结合某山区高速公路路堑高边坡工程实例,对该边坡原有防治措施及施工过程中出现的问题进行分析评价,为类似的工程提供一定的设计和施工借鉴经验。 【关键词】高边坡软质岩稳定性 随着我国高速公路建设的发展,高速公路逐渐向山区发展。在山区高速公路工程建设过程中,作为连续带状建筑物,高速公路将不可避免地会完整穿越或部分穿越山体。其中部分穿越山体的路段需要对山体进行开挖,开挖后将形成高陡边坡,致使山体边坡应力重分布。根据以往工程经验,高陡路堑边坡可能会出现变形破坏,如滑动、边坡崩塌等,这将增大公路建设的工程总投资,甚至延误施工进度及工期,并影响日后运营安全。因此,对深挖路堑边坡的稳定性及防治措施的效果进行分析评价就有着非常重要的意义。本文以某高速公路软质岩高边坡为例,对软质岩深挖路堑的稳定性及防治措施进行简要分析,希望对类似的工程能够提供一定的借鉴经验。 1 影响边坡稳定性的主要因素 一个边坡的失稳往往是多种因素共同作用的结果,我们通常将导致边坡失稳的这些因素归结为两大类。一是外界力的作用破坏了岩土体原来的应力平衡状态,如路堑或基坑开挖、路堤填筑或边坡顶面上作用外荷载,以及岩土体内水的渗流力、地震力的作用等,改变原有应力平衡状态,使边坡坍塌;另一是边坡岩土体的抗剪强度由于受外界各种因素的影响而降低,促使边坡失稳破坏,如气候等自然条件使岩土时干时湿、收缩膨胀、冻结融化等,水的渗入、软化效应、地震引起砂土液化等均将造成强度降低。 边坡是否稳定受多种因素[1-3]的影响,主要有: (1)岩土性质。岩土的成因类型、组成的矿物成分、岩土结构和强度等是决定边坡稳定性的重要因素。由(密实)坚硬、矿物稳定、抗风化性好、强度较高的岩土构成的边坡,其稳定性一般较好;反之就较差。 (2)岩体结构。岩体的结构类型、结构面形状及其与坡面的关系是岩质边坡稳定的控制因素。岩层的构造与结构的影响,表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向、坡角等。 (3)水的作用。水文地质条件的影响,包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等;水的渗入使岩土体质量增大,岩土因被软化而抗剪强度降低,

理正岩土边坡稳定性分析帮助

第一章功能概述 边坡失稳破坏是岩土工程中常遇到的工程问题之一。造成的危害及治理费用均非常可观。因此,客观的、正确的评估边坡稳定状况,是摆在工程技术人员面前的一道难题。为满足工程技术人员的需要,编制了“理正边坡稳定分析”软件。 该软件具有下列功能: ⑴本软件具有通用标准、《堤防工程设计规范GB50286-98》、《碾压式土石坝设计规范SDJ218-84》、《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》、《浙江省海塘工程技术规定》五种标准,以满足不同行业的要求; ⑵本软件提供三种地层分布模式(等厚地层、倾斜地层、复杂地层),可满足各种地层条件的要求; ⑶本软件可计算边坡的稳定安全系数及剩余下滑力; ⑷本软件提供多种方式计算边坡的稳定安全系数; ⑸本软件提供的自动搜索最小稳定安全系数的方法,是理正技术人员研制、开发、应用到软件中,并取得良好的效果。一般情况下,都可以得到最优解。但是对于较复杂的地质条件,建议先指定区域搜索、分不同精度进行分析,逐步逼近最优解,这样才能既快又准; ⑹对于圆弧滑动稳定计算,本软件提供三种方法:瑞典条分法、简化Bishop法、及Janbu法;对于折线滑动稳定计算,本软件提供三种方法:简化Bishop法、简化Janbu法、摩根斯顿-普赖斯法。用户可以根据不同的要求采用不同的方法。 ⑺本软件针对水利行业做了大量工作,除水利的堤防、碾压土石坝规范外,还有海堤规范;可按不同工况——施工期、稳定渗流期、水位降落期计算堤坝的稳定性(包括总应力法及有效应力法); ⑻软件可考虑地震作用、外加荷载及锚杆、锚索、土工布等对稳定的影响;详细考虑水的作用,包括堤坝内部、外部水的作用;尤其方便的是可以将渗流软件分析的流场数据直接应用到稳定分析,使计算结果更逼近真实状况; ⑼具有图文并茂的交互界面、计算书;具有对计算过程的信息查询及计算过程图形显示功能,可视化程度高;并有及时的提示指导,帮助用户使用软件; 本软件适用于水利、公路、铁路等行业岩土在工程建设中遇到的边坡(主要是土质边坡、岩石边坡可参考)稳定分析。

路基路面工程04章路基边坡稳定性习题参考答案

第四章路基边坡稳定性分析 一、名词解释 1.工程地质法:经过长期的生产实践和大量的资料调查,拟定不同土的类别及其所处状态下的边坡稳定值参考数据;在实际工程边坡设计时,将影响边坡稳定的因素作比拟,采用类似条件下的稳定边坡值作为设计值的边坡稳定分析方法。 2.圆弧法:假定滑动面为一圆弧,将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条,依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力,然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性性系数的边坡稳定分析方法。 3.力学法(数解):假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析,从中找出极限滑动面,按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡稳定性的边坡稳定分析方法。 4.力学法(表解):在计算机和图解分析的基础上,制定成待查的参考数据表格,用查找参考数据表的方法进行边坡稳定性分析的边坡稳定分析方法。 5.圆心辅助线:为了较快地找到极限滑动面,减少试算工作量,根据经验而确定的极限滑动圆心位置搜索直线。 二、简答题 1.简述边坡稳定分析的基本步骤。 答:(1)边坡破裂面力学分析,包括滑动力(或滑动力矩)和抗滑力(或抗滑力矩);(2)通过公式推导给出滑动力和抗滑力的具体表达式; (3)分别给出滑动力和抗滑力代数和表达式,按照定义给出边坡稳定系数表达式; (4)通过破裂面试算法或极小值求解法获得最小稳定系数及其对应最危险破裂面; (5)依据最小稳定系数及其容许值,判定边坡稳定性。 2.简述圆弧法分析边坡稳定性的原理。 答:基本原理为静力矩平衡。 (1)假设条件:土质均匀,不计滑动面以外土体位移所产生作用力; (2)条分方法:计算考虑单位长度,滑动体划分为若干土条,分别计算各个土条对于滑动圆心的滑动力矩和抗滑力矩; (3)稳定系数:抗滑力矩与滑动力矩比值。 (4)判定方法:依据最小稳定系数判定边坡稳定性。 3.简述直线滑动面法和圆弧滑动面法各自适用条件? 答:直线滑动面法适用于砂类土。砂类土边坡渗水性强,粘性差,边坡稳定主要靠内摩擦力支承,失稳土体滑动面近似直线形态。

第二节_边坡稳定性分析方法

第二节边坡稳定性分析方法 力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。 1.力学验算法 (1)数解法假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行验算,从中找出最危险滑动面,按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此方法计算较精确,但计算繁琐。(2)图解或表解法在图解和计算的基础上,经过分析研究,制定图表,供边坡稳定性验算时采用。以简化计算工作。 2.工程地质法 根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究,通过工程地质条件相对比,拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据,作为确定路基边坡值的依据。 一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算,用工程地质法进行校核;岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。 3.力学验算法的基本假定 滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。 一、直线滑动面法 松散的砂类土路基边坡,渗水性强,粘性差,边坡稳定主要靠其内摩擦力。失稳土体的滑动面近似直线状态,故直线滑动面法适用于砂类土: 如图2-2-4所示,验算时,先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面,将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD,沿假设的滑动面AD滑动,其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计):

验算的边坡是否稳定,取决于最小稳定系数Kmin的值。当Kmin=1.0时,边坡处于极限平 衡状态。由于计算的假定,计算参数(r,Ψ,c)的取值都与实际情况存在一定的差异,为了保证边坡有足够的稳定性,通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判别边坡的稳定性。但Kmin过大,则设计偏于保守,在工程上不经济。 当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时,其粘聚力很小,可忽略不计,则式(2-2-3)变为: 式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。 二、圆弧滑动面法 用粘性土填筑的路堤,边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面,为简化计算,通常近似地假设为一圆弧状滑动面。分析边坡稳定性时,按其各种不同的假设,有多种方法,但工程上普遍采用条分法(又称瑞典法)及具简化计算的表解法和图解法。 1.条分法 条分法是圆弧滑动面稳定性计算方法中一种具有代表性的方法。该法力的概念明确,使 用范围较广,基本原理是静力平衡,计算时取边坡的单位长度。分条的目的,在于使计算结果较为精确。稳定系数最小值Kmin,通过多道圆弧试算而得,计算工作量较大,分条不宜过多。条分法要求作图准确,尽量减少量取尺寸的误差。 (1)计算公式及其步骤 1)如图2-2-5所示,通过坡脚任意选定一个可能的圆弧滑动面AB,其半径为R。将滑动土体分成若干个垂直土条,其宽度一般为2~4m,通常分8~10个土条,分条时,可结合横断面特征,如分在边坡或地面变化点处,以便简化计算。 式中:ai为第i条土体弧段中心点的半径线与通过圆心的垂线之间的夹角。 3)以圆心o点为转动圆心,半径R为力臂,计算滑动面上各力对O点的滑动力矩,但应 注意在OY轴右侧的Ti为正,是促使土楔体滑动的力;而在OY轴左侧的Ti’方向相反,其值为负,是抵抗土楔体滑动的力,其产生的力矩应在滑动力矩中扣除。因此,滑动力矩为M滑=

路堤边坡稳定性计算方法

路堤边坡稳定性计算方法 路堤边坡稳定性分析一直是岩土工程中的重要研究领域,目前边坡稳定性分析计算方法主要可以分为两大类,即极限平衡法和有限元(或有限差分)分析计算方法。在极限平衡分析方法中,以安全系数来评价边坡的稳定性,其原理简单,物理意义明确,是最重要、最常用和最直观的稳定性评价指标。所以计算边坡的安全系数是边坡稳定性分析的重要内容。 边坡稳定性分析是一个超静定问题,无法直接由静力平衡条件得出边坡的安全系数。为了回避岩土的复杂应力应变关系并将超静定问题转化为静定问题,需对边坡的稳定性分析问题进行适当近似假定,使问题变得静定可解,从而形成了极限平衡分析方法。这种处理方法使问题的严密性受到了一定的降低,但是,对计算结果的精度影响并不大,并且其优点是显而易见的,如使分析计算工作简化从而减少计算时间,因而在工程中获得广泛应用。极限平衡方法的基本特点是:只考虑静力平衡条件和土的Mohr-Coulomb破坏准则,也就是说,通过分析土体在破坏那一刻的力的平衡来求解。 安全系数的定义:目前采用的安全系数主要有3种:(1)强度储备安全系数,其通过降低岩土体强度来得到边坡的安全系数;(2)超载储备安全系数,通过增大外部荷载计算边坡的安全系数;(3)下滑力超载储备安全系数,即只增大边坡的下滑力而不改变相应的抗滑力计算滑坡推力设计值。极限平衡法主要采用强度储备安全系数的概念。 当安全系数为1时,边坡抗滑力等于下滑力,此时的边坡处于临滑极限状态. 这里主要讲述“毕肖普法”。“毕肖普法”是在Fellenius法的基础上提出的一种简化方法,不同的是考虑了土条两侧的作用力和土条底部的反力M,并考虑了作用土条底部的孔隙水压μi,且定义安全系数为沿整个滑动面上的抗剪强度与实际产生的剪应力之比值,公式如下: F S=τf/τ=(c’+σtan?)/τ 式中:τf为沿整个滑动面上的抗剪强度; Τ:实际产生的剪应力。 如图1所示,E i及X i分别表示法向及切向条间力,W i为土条自重,Q i为水平作用力,N i、T i分别为土条底部的总法向力(包括有效法向力及孔隙应力)和切向力。 根据每一土条垂直方向力的平衡条件有: W i+X i-X i+1-T i sin a i-N i cos a i =0(1—1) 根据力矩平衡,各土条对圆心的力矩之和为零,此时条间的作用力将相互抵消,得: ΣW i x i-ΣT i R+ΣQ i e i =0 (1—2)

用理正岩土计算边坡稳定性之令狐文艳创作

运用《理正岩土边坡稳定性分析》 令狐文艳 作定量计算 (整理人:朱冬林,2012-2-21) 1、我目前手上理正岩土的版本为5.11版,有新版本的请踊跃报名,大家共同进步! 2、为什么要用理正岩土边坡稳定性分析? 现在山区公路项目地形条件越来越复杂,对于一些斜坡(指一般自然坡)或边坡(指开挖后的坡体)的稳定性评价是不可避免,比如桥位区沿斜坡布线,桥轴线与坡向大角度相交,自然坡度20~40°,覆盖层比较厚,到底是稳定还是不稳定?会不会有隐患和危险?必将困扰每个勘察技术人员,说它稳定吧,又怕将来出问题,说不稳定,目前又没有出现开裂变形滑动迹象,那在报告中如何评价桥址的安全性?再比如,路线从大型堆积体上经过,究竟稳定性如何评价?仅靠钻探或地质调查无法对其稳定性进行合理评价。这时候,就要辅以定量分析计算来提供证据了。 还有,我们在报告中提路堑边坡的岩土经验参数,常常遭设计诟病,按报告中提的参数,自然坡都垮得一塌糊涂了,

更不要说开挖了。我们在正式报告中提出“问题参数”会大大降低了勘察在设计心目中的光辉(灰)形象。如果我们事先对自然斜坡的横断面进行过初步计算,提出的参数就不会太离谱,必将给设计留下“很专业”的印象。 3、是否好用? 很好用。在保宜项目我一天计算几十个断面,既有效又快。 4、断面图能不能直接从CAD图读入? 可以。只需事先转化为dxf即可(用dxfout命令保存)。对图形的条件是所有的线段都是直线段组成(对于多段线需要炸开,对于样条曲线可以用多段线描一下再炸开即可),另外图形边界要封闭(事先可以用填充命令试一下,看各个区域是否封闭)。注意,图中只能有直线段,不能有其它图元(记得按上面操作完后,全选(Ctrl+A),看“属性”(Ctrl+1),全部为直线,则OK)。 5、下面结合实例讲解计算过程,保证学一遍就上手。 以土质边坡计算为例(最常用) 进入土质边坡稳定性分析程序 “复杂土层土坡稳定计算”,确定(是不是很复杂?放心,纸老虎而已) 点选“增”, 第一次用就选“系统默认例题”,后面重复计算就可以选“前一个例题”(其它的大家试一下就了解了)

岩质边坡类型、结构面特征稳定性分析

岩质边坡类型、结构面特征及稳定性分析【摘要】边坡的稳定性受控于岩土体的基本特性和人为改造的程度两方面因素。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性,因而道路工程边坡设计是预测性、风险性的设计。本文针对山区不同的边坡类型突出的边坡岩土体失稳问题,结合四川、重庆、云南等省山区道路工程建设项目边坡工程及滑坡灾害的勘查和治理,在研究山区地质背景和地质特征基础上,系统研究边坡岩体结构分类方法,以及开挖边坡岩体稳定性的岩体结构分析方法。 【关键词】地质灾害;岩体分类;结构特征;软硬岩层;结构面;稳定性 泥岩、泥质粉砂岩比较软弱,该类岩层具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。从边坡角度来讲,多数边坡由软硬岩体构成,对边坡岩体的变形破坏起控制作用,岩质边坡软硬结构体构成,岩性层间结合差、软弱结构面发育,边坡开挖后极易发生山体变形、滑坡,特别是山前地带岩土质边坡、顺层岩质边坡及以岩层走向发育沟谷的一侧的边坡,多属顺层易滑地带。雨季经常诱发大量滑坡灾害,在道路等工程建设项目中,也经常诱发大量开挖边坡岩体失稳灾害。 开挖边坡岩土体失稳灾害的根本原因在于具有特殊的岩体结构特征和不利的岩体力学性质,其中开挖边坡岩体结构特征是控制开挖边坡稳定性的重要因素,边坡岩体的变形与破坏与边坡岩体结构面发育特征、结构面与开挖面的空间组合有密切关系,因此对边坡

岩体结构、结构面特征的系统研究具有重要意义。 1.边坡岩体结构类型划分 边坡岩体的变形破坏与其岩体结构特征有密切的关系。根据岩体结构面、结构体特性,并充分考虑控制性结构面与边坡开挖临空面之间的空间组合关系,系统研究岩体结构类型的划分,给出各种岩体结构类型边坡稳定性分析模型,以便于在工程勘察设计中简便、快速应用。 针对岩体结构类型和边坡工程的特点,在边坡岩体结构类型划分中考虑如下因素: 1)岩质边坡的岩性特点及岩性组合特征 岩质边坡岩性组合最为显著的特点是不同力学性质的岩层互层,从边坡工程角度,开挖边坡工程的岩性组合主要有软质泥质岩为主的层状结构、软硬相间的砂泥岩互层结构和巨厚层硬岩为主的层状结构。 软质泥质岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体以软弱泥质岩为主,边坡岩体中夹少量薄层硬岩,但对整个边坡岩体性质影响不大。 软硬相间的互层结构指开挖边坡岩体为硬质岩(砂岩、灰岩、白云岩、硅质岩等)、软质岩(泥岩、页岩等)等各种力学性质岩层互层,在丘陵区软硬相间岩体结构互层最为普遍、最为典型的岩性组合形式。 巨厚层硬岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体中以巨厚层硬

相关主题
相关文档 最新文档