復(fù)雜地質(zhì)條件下堆積體邊坡穩(wěn)定性及其敏感性分析

邊坡工程是工程建設(shè)中最常見的工程形式,由于邊坡工程的復(fù)雜性和不確定性,邊坡工程的穩(wěn)定性問題至今仍是工程界十分關(guān)注的熱點問題。應(yīng)用flac軟件,建立了山體邊坡的力學(xué)模型和幾何模型,采用mohr-coulomb模型破壞標準,對北京豐臺森林公園動物園邊坡進行了不同狀態(tài)下的穩(wěn)定性分析,得到了邊坡的穩(wěn)定系數(shù)和應(yīng)力與速度分布云圖,結(jié)合工程地質(zhì)條件對邊坡的穩(wěn)定性進行了評價。

研究降雨入滲對滑坡的影響,選擇降雨強度、降雨持續(xù)時間、坡比、坡高、巖土體滲透系數(shù)5個參數(shù),采用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析方法,建立灰色關(guān)聯(lián)模型,進行降雨入滲對邊坡穩(wěn)定性影響的敏感性分析。結(jié)果表明,降雨強度和降雨持續(xù)時間是主要影響因素,降雨強度對邊坡穩(wěn)定性的影響最大最敏感。通過分析,發(fā)現(xiàn)進行邊坡優(yōu)化設(shè)計和滑坡災(zāi)害防治處理時,應(yīng)對邊坡場地周邊的降雨強度和降雨持續(xù)時間的統(tǒng)計資料予以足夠的重視。

基于渝湘某高速公路在建隧道工程,結(jié)合其洞口段的地形地質(zhì)、監(jiān)控量測資料,以dp彈塑性本構(gòu)模型為基礎(chǔ),建立了有限元數(shù)值仿真程序;分析了隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)和穩(wěn)定性,為隧道設(shè)計和施工提供了指導(dǎo)依據(jù).并簡要地提出其防治措施為:偏壓淺埋隧道洞口段土體較為松散破碎,施工中應(yīng)注意擾動及地下水的影響,并適時地對土體進行加固.圖7,表1,參6.

近年來，隨著我國交通行業(yè)的大力發(fā)展，隧道工程越來越多，往往需在復(fù)雜的質(zhì)條件下施工，這就對隧道施工技術(shù)提出了更高的標準和要求。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，隧道支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在很大程度上決定了整個隧道工程施工的質(zhì)量和安全。本文結(jié)合高速公路隧道工程實例，探討了應(yīng)如何利用有限元模型對復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道支護穩(wěn)定性進行分析。以及在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)如何保證隧道工程支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

我省地處山區(qū),地形地貌變化大,工程地質(zhì)條件復(fù)雜,鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城市開發(fā)多沿河或依山而建,尤其是閩北山區(qū)一些大的商業(yè)開發(fā)區(qū)多挖山造地形成,從而形成大量的高陡邊坡,根據(jù)邊坡工程的特點,分析節(jié)理裂隙的力學(xué)性質(zhì)和分類,及其對邊坡的影響機制和產(chǎn)生邊坡變形破壞的主要形式;介紹利用赤平極射投影方法,分析裂隙結(jié)構(gòu)面和邊坡的關(guān)系,從而定性評價邊坡的穩(wěn)定性。

由第四系堆積作用形成的堆積體邊坡大多處于臨界平衡狀態(tài),水電站工程建設(shè)時邊坡開挖、蓄水以及遇到暴雨等不利工況時會對邊坡產(chǎn)生擾動,而堆積體的失穩(wěn)將對大壩的安全產(chǎn)生影響。針對在建的某水電站堆積體邊坡,通過地質(zhì)勘查分析了庫區(qū)地貌和堆積體工程地質(zhì)特性及成因。應(yīng)用極限分析能量法計算了堆積體邊坡在各種工況下的穩(wěn)定系數(shù),并搜索確定了最不利滑動帶的位置。在此基礎(chǔ)上,采用快速拉格朗日元法模擬了堆積體的變形特征。3種方法分析結(jié)果較為吻合,表明堆積體整體穩(wěn)定性較好,但ⅲ剖面區(qū)域在水庫蓄水后可能發(fā)生局部滑動破壞,應(yīng)在該區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的防護設(shè)施,以保證大壩的安全運營。

邊坡的穩(wěn)定性對道路的建設(shè)有著重要的作用,本文通過對太湖縣東堰口水庫進庫道路上游邊坡的測繪及勘探地質(zhì)分析工作,得到了清晰完整的數(shù)據(jù),并根據(jù)結(jié)果驗證了施工的可行性,并提出了相關(guān)的意見,為該道路建設(shè)提供了嚴謹?shù)目茖W(xué)依據(jù)。

以某脹縮性裂隙邊坡為例，基于非飽和土力學(xué)理論，利用有限元方法，對降雨入滲條件下脹縮性裂隙邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)進行計算和分析，研究了裂隙的位置、深度和降雨的強度對脹縮性裂隙邊坡穩(wěn)定的影響規(guī)律．研究表明：裂隙位于坡面邊坡穩(wěn)定性最低，位于坡頂次之，位于坡腳偏于安全；整個降雨過程中邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)隨著裂隙開裂深度增大而逐漸降低；邊坡穩(wěn)定性隨著降雨強度的增加顯著降低，但隨著降雨的持續(xù)，邊坡安全系數(shù)趨于穩(wěn)定．

針對安太堡露天礦西北幫高陡邊坡,介紹了邊坡的工程背景和滑坡現(xiàn)狀。結(jié)合工程地質(zhì)、氣象條件等資料,分析了降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響機理,并使用slide軟件將潛在危險滑體分為50個條塊,采用路徑搜索方法對強降雨邊坡在飽水和排水條件下的穩(wěn)定性進行了模擬分析。結(jié)果表明:邊坡降雨飽水條件下的穩(wěn)定系數(shù)約為0.841,且最危險的滑動面位于邊坡上部,穿過上層填土和粉土,而邊坡在排水條件下的穩(wěn)定性為1.010,最危險滑動面仍然位于邊坡上部,但滑動區(qū)域相比飽水條件下明顯減小,滑動面也隨之減小。

在人為擾動、地震、降雨等因素中,降雨是滑坡主要的誘發(fā)因素。以玉溪新平大戛高速公路邊坡為研究工點,結(jié)合地質(zhì)勘測、鉆探、物探、現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗、資料收集等數(shù)據(jù),采用無限斜坡模型、瑞典條分法及極限平衡法計算分析降雨條件下斜坡的流向流量及其穩(wěn)定系數(shù),研究斜坡開挖前后的穩(wěn)定性及預(yù)測水流沖刷嚴重的區(qū)域。結(jié)果表明:開挖前在水位高度等于土層厚度的極限飽和工況下,斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；開挖后按1:1.75的坡比,斜坡亦處于穩(wěn)定狀態(tài)。所以坡體開挖施工是安全的,但需做好坡面排水及防護工作。

采用有限差分軟件flac3d內(nèi)置fish語言編制相關(guān)程序,將邊坡非飽和區(qū)滲透系數(shù)和基質(zhì)吸力隨飽和度的變化關(guān)系嵌入到數(shù)值計算中,實現(xiàn)了降雨入滲條件下邊坡非飽和滲流過程的模擬,結(jié)合基于fredlund雙應(yīng)力狀態(tài)變量理論的強度折減法,進一步實現(xiàn)了非飽和邊坡的穩(wěn)定性分析.基于某典型抗滑樁加固邊坡算例建立數(shù)值計算模型,研究了降雨入滲對邊坡孔隙水壓力分布及邊坡穩(wěn)定性的影響,并對降雨強度、基質(zhì)吸力及樁頂約束形式對邊坡穩(wěn)定性的影響進行了參數(shù)分析.研究結(jié)果表明:降雨入滲條件下,隨降雨歷時增加,濕潤鋒線不斷向坡體內(nèi)部推進,基質(zhì)吸力明顯減小,邊坡安全系數(shù)顯著降低;邊坡安全系數(shù)隨降雨強度增大而減小,當降雨強度超過土體飽和滲透系數(shù)后,邊坡安全系數(shù)隨降雨強度變化不大,并趨于穩(wěn)定;基質(zhì)吸力對邊坡穩(wěn)定影響顯著,考慮基質(zhì)吸力時邊坡安全系數(shù)明顯提高;在樁頂設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索可使樁身位移明顯減小,邊坡安全系數(shù)提高.

結(jié)合某公路節(jié)理巖質(zhì)邊坡,采用離散單元法,考慮節(jié)理巖體應(yīng)力與滲流耦合機理,對降雨條件下節(jié)理邊坡穩(wěn)定性進行分析。重點分析了邊坡主應(yīng)力分布和位移矢量圖,節(jié)理張拉和剪切位移以及邊坡滲流產(chǎn)生的空隙水壓力。分析結(jié)果表明:節(jié)理邊坡變形主要受優(yōu)勢節(jié)理面控制,產(chǎn)生平面滑移。節(jié)理張拉和剪切位移趨勢與邊坡變形規(guī)律是一致的,地下水流動產(chǎn)生空隙水壓力會加劇邊坡的變形趨勢。

現(xiàn)今對滑坡的研究過程中大多沒有考慮坡體之上的裂隙，然而裂隙對降雨型滑坡所起的作用尤為重要。某公路滑坡坡體之上存在大量裂隙，為研究其在降雨過程中滲流及穩(wěn)定性變化規(guī)律，運用有限單元法分別模擬有裂隙和無裂隙時坡體內(nèi)瞬態(tài)滲流場變化、穩(wěn)定性隨降雨歷時的變化情況。結(jié)果表明：在研究含裂隙滑坡降雨入滲過程中，考慮裂隙時的計算結(jié)果與現(xiàn)場觀測結(jié)果更一致，考慮裂隙對滑坡穩(wěn)定性的影響十分必要。

針對一鐵路沿線隧道施工棄渣場,現(xiàn)有相關(guān)的資料為基礎(chǔ),采用現(xiàn)場調(diào)研、試驗研究、理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,查明了棄渣場的工程地質(zhì)條件、變形破壞特征與邊坡防護情況,并基于邊坡地質(zhì)模型分析了該棄渣場在降雨條件下的邊坡穩(wěn)定性。建議對該棄渣場未防護坡面采用漿砌石框架植被護坡措施進行防護。

分析邊坡土體強度參數(shù)在降雨條件下的衰減規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上研究降雨對淺層邊坡穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明：土體黏聚力隨含水量增大的變化規(guī)律接近指數(shù)減小,土體內(nèi)摩擦角隨含水量增大的變化規(guī)律接近線性減小;降雨持時不變的條件下,邊坡安全系數(shù)隨降雨強度的增大而呈非線性減小;降雨強度不變的條件下,邊坡安全系數(shù)隨降雨持時的增大而接近線性減小。

基于飽和—非飽和滲流理論和有限元強度折減理論,利用數(shù)值仿真方法,模擬了不考慮降雨條件和考慮降雨條件兩種情況下邊坡穩(wěn)定狀況,計算了降雨條件下邊坡的孔隙水壓力、位移等的變化情況,分別計算了相應(yīng)的邊坡安全系數(shù),并對其邊坡穩(wěn)定性進行了評價,其分析結(jié)果對降雨條件下公路邊坡的安全設(shè)計具有指導(dǎo)作用。

基于飽和-非飽和滲流理論,利用數(shù)值仿真方法,模擬降雨條件下邊坡滲流場的變化規(guī)律。再考慮滲流產(chǎn)生的孔隙水壓力,對邊坡的穩(wěn)定性進行分析,運用條分法計算邊坡安全系數(shù),并采用網(wǎng)格法搜索最危險滑移面。對不同降雨條件下邊坡的安全系數(shù)和最危險滑移面進行分析對比,為工程實際提供參考。

皂市水電站堆積體邊坡臨近廠房機組段,其穩(wěn)定性直接影響到施工安全并對廠房建筑物構(gòu)成威脅。鑒于堆積體及其與基巖接觸面部分巖石力學(xué)參數(shù)的不確定性,首先采用強度折減法研究不同參數(shù)取值情況下邊坡的安全系數(shù)及可能的失穩(wěn)模式,選取合理的堆積體參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,對在不同工況下的邊坡穩(wěn)定性、可能的失穩(wěn)模式以及不同加固處理方案的效果等進行了分析和研究。

在考慮人工排土場松散高邊坡基本特征、變形破壞方式等的基礎(chǔ)上,采用因素敏感性分析法,計算討論了影響排土場高邊坡穩(wěn)定的主要因素--坡體幾何形態(tài)特征、日常爆破震動、水等因素的變化對其穩(wěn)定性的影響程度,確定了坡體幾何形態(tài)特征因素為影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素以及在確保排土場高邊坡穩(wěn)定條件下的單臺階合理坡角、坡高、預(yù)留寬度等人工堆積參數(shù)及最大堆積高度。

淺析影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)條件 [摘要]本文論述了影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的主要 原因，分析各種地質(zhì)原因?qū)ζ浞€(wěn)定性的影響，根據(jù)邊 坡的工程地質(zhì)條件確定地質(zhì)模型，通過地質(zhì)模型可以 確定邊坡失穩(wěn)破壞形式，最后探討邊坡失穩(wěn)的動力機 制。 [關(guān)鍵詞]工程地質(zhì)分析巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性能 [中圖分類號]u418.5+2[文獻碼]b[文章編號] 1000-405x（2014）-6-49-1 1邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析 1.1巖體結(jié)構(gòu)類型的影響 對于巖質(zhì)邊坡來說，邊坡并不是整體的一塊，而 是由各種各樣的結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組成不同的邊坡巖體 結(jié)構(gòu)類型。常見的結(jié)構(gòu)類型有塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、 碎裂結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、層狀碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)。 塊狀結(jié)構(gòu)巖體，整體強度較高，在動力作用下的 變形特征接近于均質(zhì)彈性體.受到震動一般不會發(fā)生 失穩(wěn)破壞；對于鑲嵌結(jié)構(gòu)巖體，地震或其他擾動時可 能會造成局部的崩塌

以一工程實例為基礎(chǔ),運用zsoil.pcv2014有限元強度折減法研究邊坡在坡頂建筑物基礎(chǔ)影響下的穩(wěn)定安全系數(shù),土體采用mohr-coulomb理想彈塑性模型,并分析此類邊坡穩(wěn)定對8個物理、幾何參數(shù)的敏感性,提出邊坡治理的關(guān)鍵因素及設(shè)計、施工中的注意事項。

邊坡的穩(wěn)定性影響因素較為復(fù)雜,而人工堆填的高大爐渣邊坡體由于其特殊的化學(xué)、物理力學(xué)性質(zhì),使其應(yīng)力場及滲流場更加多變,穩(wěn)定性不易控制。降雨以及江水位變化引起堆積體變形本質(zhì)原因是堆積體水巖之間的相互作用,因此本文通過對高爐渣物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件的初步分析結(jié)合滲流場-應(yīng)力場耦合理論,探究了該特殊爐渣邊坡在暴雨條件下的邊坡穩(wěn)定性,得出該類爐渣邊坡在強降雨條件下穩(wěn)定性較好,對強降雨抵御能力較強。