時(shí)間:2023-01-17 11:19:44
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1.2.1邊坡極限平衡法。極限平衡法是根據(jù)邊坡上的滑體或滑體分塊的力學(xué)平衡原理(即靜力平衡原理)分析邊坡各種破壞模式下的受力狀態(tài),以及利用邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關(guān)系來評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性。極限平衡法是邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算的主要方法,也是工程實(shí)踐中應(yīng)用最多的一種方法。
1.2.2邊坡可靠性分析法。邊坡工程是以巖土體為工程材料,以巖土體天然結(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu),或以堆置物為工程材料,以人工控制結(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu)的特殊構(gòu)筑物。這些構(gòu)筑物都程度不同地存在組成和結(jié)構(gòu)上的不均勻性,天然邊坡尤為突出,因?yàn)闃?gòu)成邊坡的地質(zhì)體經(jīng)受長期的多循環(huán)的地質(zhì)作用,而且作用強(qiáng)度不一,且又錯(cuò)綜復(fù)雜,致使它們的工程地質(zhì)性質(zhì)差異很大?,F(xiàn)階段邊坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模擬法,可靠指標(biāo)法,統(tǒng)計(jì)矩法以及隨機(jī)有限元法。
2邊坡工程處治技術(shù)
2.1抗滑樁技術(shù)邊坡處置工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側(cè)向土體或巖體,依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力,從而使得邊坡保持平衡或穩(wěn)定。抗滑樁與一般樁基類似,但主要承受的是水平荷載。鋼筋混凝土樁是目前邊坡處治工程廣泛采用的樁材,樁斷面剛度大,抗彎能力高,施工方式多樣,其缺點(diǎn)是混凝土抗拉能力有限??够瑯妒┕ぷ畛S玫姆椒ㄊ蔷偷毓嘧?,機(jī)械鉆孔速度快,樁徑可大可小,適用于各種地質(zhì)條件;但對地形較陡的邊坡工程,機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大。鉆孔時(shí)的水對邊坡的穩(wěn)定也有影響。人工成孔的特點(diǎn)是方便、簡單、經(jīng)濟(jì),但速度慢,勞動(dòng)強(qiáng)度高,遇不良地層(如流沙)時(shí)處理相當(dāng)困難。另外,樁徑較小時(shí)人工作業(yè)面困難。
2.2注漿加固技術(shù)注漿加固技術(shù)是用液壓或氣壓把能凝固的漿液注入物體的裂縫或孔隙,以改變注漿對象的物理力學(xué)性質(zhì),從而滿足各類土木建筑工程的需要;注漿加固技術(shù)的成敗與工程問題、地質(zhì)問題、注漿材料和壓漿技術(shù)等直接相關(guān),如果忽略其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié),都可能造成注漿工程的失敗。工程問題、地質(zhì)特征是灌漿取得成功的前提,注漿材料和壓漿技術(shù)是注漿加固技術(shù)的關(guān)鍵。
2.3加筋邊坡和加筋擋土墻技術(shù)加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復(fù)合土。在土中加入加筋材料可以提高土的強(qiáng)度,增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整個(gè)土工系統(tǒng)的力學(xué)性能得到改善和提高的土工加固方法均稱為土工加筋技術(shù),形成的結(jié)構(gòu)亦稱為加筋土結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)相比,加筋邊坡和加筋擋土墻的特點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、技術(shù)簡單、施工方便、要求較低、節(jié)省材料、施工速度快、工期短、造價(jià)低廉、效益明顯、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等。由于加筋邊坡和加筋擋土墻的這些優(yōu)點(diǎn),目前其已從公路路堤、路肩發(fā)展到應(yīng)用于其他各種支擋結(jié)構(gòu)和邊坡防護(hù)。目前已用于處理公路邊坡、市政建設(shè)、護(hù)岸工程、鐵道工程路基邊坡、工民建配套的支擋及邊坡工程、防洪堤、林區(qū)工程、工業(yè)尾礦壩、渣場、料場、貨場等;甚至還用于危險(xiǎn)品或危險(xiǎn)建筑的圍堰設(shè)施等。
2.4錨固技術(shù)巖土錨固技術(shù)是把一種受拉桿件埋入地層中,以提高巖土自身的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的一門工程技術(shù)。由于這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重,節(jié)約了工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定,具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,因而目前在工程中得到極其廣泛的應(yīng)用。錨桿在邊坡加固中通常與其他只當(dāng)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用,例如以下幾種情況:①錨桿與鋼筋混凝土樁聯(lián)合使用,構(gòu)成鋼筋混凝土排樁式錨桿擋墻。排樁可以是鉆孔樁、挖孔樁或預(yù)置樁;錨桿可以是預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力錨桿,預(yù)應(yīng)力錨桿材料多采用鋼絞線(預(yù)應(yīng)力錨索)、四級(jí)精軋螺紋鋼(預(yù)應(yīng)力錨桿)。錨桿的數(shù)量根據(jù)邊坡的高度及推力荷載可采用樁頂單錨點(diǎn)作法和樁身多錨點(diǎn)作法。②錨桿與鋼筋混凝土格架聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土格架式錨桿擋墻。錨桿錨點(diǎn)設(shè)在格架節(jié)點(diǎn)上,錨桿可以是預(yù)應(yīng)力錨桿(索)或非預(yù)應(yīng)力錨桿(索)。這種支擋結(jié)構(gòu)主要用于高陡巖石邊坡或直立巖石切坡,以阻止巖石邊坡因卸荷而失穩(wěn)。③錨桿與鋼筋混凝土板肋聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土板肋式錨桿擋墻,這種結(jié)構(gòu)主要用于直立開挖的Ⅲ,Ⅳ類巖石邊坡或土質(zhì)邊坡支護(hù),一般采用自上而下的逆作法施工。④錨桿與鋼筋混凝土板肋、錨定板聯(lián)合使用形成錨定板擋墻。這種結(jié)構(gòu)主要用于填方形成的直立土質(zhì)邊坡。
2.5預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)用高強(qiáng)度、低松馳型鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索對滑坡體或崩落體施加一定的預(yù)應(yīng)力,提高它們的剛度,使預(yù)應(yīng)力錨索作用范圍的巖石相應(yīng)擠壓,滑動(dòng)面或巖石裂隙面上摩擦力增大,加強(qiáng)它們的自承能力,可有效地限制巖體的部份變形和位移。
2.6排水工程的設(shè)計(jì)地表排水工程的設(shè)計(jì)要求:①填平坑洼、夯實(shí)裂縫。坡面產(chǎn)生坑洼和裂縫,往往是滑坡的先兆,也是導(dǎo)致嚴(yán)重滑坡的主要原因。大氣降雨、地表水就會(huì)匯集在坑洼處或沿著裂縫滲入土層,使土的抗剪強(qiáng)度降低,造成坡體滑動(dòng)。因此,對坑洼和裂縫應(yīng)仔細(xì)查找,認(rèn)真夯填。②合理確定截水溝的平面位置。截水溝的平面布置,應(yīng)盡量順直,并垂直于徑流方向。如遇到山坡有凹地或小溝時(shí),應(yīng)將凹地填平或與外側(cè)擋土墻相連,內(nèi)側(cè)與水溝聯(lián)結(jié),避免水溝內(nèi)的水流越出或滲入截水溝溝底,導(dǎo)致水溝破壞。應(yīng)該結(jié)合邊坡的區(qū)域地貌、地形特點(diǎn),充分利用自然溝谷,在邊坡體內(nèi)外修筑截水溝、平臺(tái)截水溝、集水溝、排水溝、邊溝、急流槽等,形成樹杈狀、網(wǎng)狀排水系統(tǒng),以迅速引走坡面雨水。
3結(jié)語
論文對常用邊坡工程的處治措施進(jìn)行了初步探討,指出了常用邊坡工程處治措施的適用性,然而隨著工程建設(shè)規(guī)模的不斷增大,邊坡高度增高,復(fù)雜性增大,對邊坡處治技術(shù)的要求也越來越高。可以預(yù)見,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,邊坡處治技術(shù)將得到進(jìn)一步的發(fā)展,并逐步趨于完善。
參考文獻(xiàn):
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1.2墻后填土宜優(yōu)先采用透水性好的碎石土,砌體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí),分層夯實(shí)。當(dāng)采用粘性土作填料時(shí),宜摻入適量的碎石夯實(shí),密實(shí)度不小于85%。不應(yīng)采用淤泥、耕植土、膨脹性粘土等軟弱有害巖土體作為填料。墻背填料綜合內(nèi)摩擦角不小于35°,壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.94。
1.3為排出墻后積水,應(yīng)設(shè)置泄水孔。泄水孔采用φ80PVC管,水平間距2m,傾角不小于5%,進(jìn)入填土側(cè)管壁帶孔,外包濾網(wǎng)。上下左右交錯(cuò)設(shè)置,最下一排泄水孔的出水口應(yīng)高出地面≥200mm。
1.4墻頂用水泥砂漿抹成5%外斜護(hù)頂,厚度不小于30mm;擋土墻背側(cè)應(yīng)設(shè)置200mm~400mm的反濾層,泄水孔附近1m范圍內(nèi)應(yīng)加厚至400mm~600mm?;靥钔翞樗槭粱蛏靶酝?xí)r,應(yīng)在最低排泄水孔下部,夯填至少300mm厚的粘土隔水層。1.5擋土墻沉降縫每15m~20m設(shè)置一道,縫寬20~30mm,縫中填瀝青麻筋、瀝青木板或其他有彈性的防水材料,沿內(nèi)、外、頂三方填塞,深度不小于150mm。在擋土墻拐角處,應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造措施。基底力求粗糙,對粘性土地基和基底潮濕時(shí),應(yīng)夯填50mm厚砂石墊層。在施工前要做好地面排水工作,保持邊坡坡面干燥。
2錨桿施工技術(shù)的應(yīng)用
2.1邊坡加固成孔采用干鉆成孔,錨桿成孔直徑為φ130mm。鉆孔要求孔壁平直,終孔后要求清凈孔內(nèi)殘?jiān)?。鉆孔傾角偏差不超過±2°。鉆進(jìn)過程中應(yīng)對每孔地層變化、進(jìn)尺速度、地下水情況以及一些特殊情況做現(xiàn)場記錄。若遇塌孔,應(yīng)立即停鉆,進(jìn)行固壁灌漿處理,注漿36h后重新鉆進(jìn)。
2.2錨桿制作及安裝錨桿桿體采用φ25鋼筋。為確保鋼筋在孔洞中定位準(zhǔn)確,每隔2m設(shè)置一個(gè)定位支架,錨孔定位力求準(zhǔn)確,偏差不超過±10mm。錨桿制作好后,應(yīng)盡快使用,不宜長期存放。安裝采用人工推入法進(jìn)行,安裝時(shí),應(yīng)盡量保持平順,下到孔底時(shí)應(yīng)適當(dāng)上提,以避免壓彎,對于邊坡下部錨桿因靠近房屋難以入孔,可分段下放在孔口處焊接。
2.3注漿要求在施工中注漿材料應(yīng)選用水泥標(biāo)號(hào)PC32.5R的合格材料,施工中注漿壓力一般應(yīng)為0.5~1.5MPa,在配置時(shí)水泥砂漿水灰比為0.4~0.5,灰砂比為3:1,特別要注意的是漿體強(qiáng)度不能低于M30。而且在施工注漿時(shí)要把注漿管置入離孔底,且不大于300mm。
2.4格構(gòu)梁施工一般采用現(xiàn)澆施工,在施工前應(yīng)該先進(jìn)行錨桿、錨索施工,施工操作時(shí)鋼筋混凝土格構(gòu)梁應(yīng)整體嵌于邊坡中,施工的護(hù)坡坡面應(yīng)保護(hù)平整、夯實(shí),無溜滑體、蠕滑體和松動(dòng)巖塊。
3邊坡的截排水施工
3.1填土基礎(chǔ)必須按規(guī)定尺寸分層夯實(shí),每層20cm,壓實(shí)系數(shù)大于0.90。開挖出的溝基,應(yīng)進(jìn)行地基處理加固,以確保地基承載力達(dá)到要求。按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求綁扎鋼筋和安裝、固定模版。
3.2排水溝底板和邊墻砌筑要求砌筑層面大體平整,塊石大面向下,石塊間必須靠緊,石縫要以砂漿填滿搗實(shí)。砌石時(shí),基礎(chǔ)鋪設(shè)50~80mm砂漿墊層,第一層宜選用較大片石,分層砌筑,每層厚約250~300mm,每層由外向里,先砌面石,再灌漿塞實(shí),鋪灰座漿要牢實(shí)。
3.3溝渠開挖與邊坡處理:排水溝采用人工開挖,開挖深度必須大于溝底厚度與側(cè)邊墻高度之和,開挖邊坡比1:0.15~1.:02。漿砌后兩側(cè)超挖部分用粘土進(jìn)行回填夯實(shí),確保水渠穩(wěn)定安全。
3.4截水溝應(yīng)能保證迅速排出地面水流,溝底縱坡不應(yīng)小于0.3%,以免水流停滯;截水溝彎曲段的彎曲半徑,應(yīng)保證圓滑順暢,不應(yīng)小于溝底寬度的5倍;陡坡和緩坡段溝底應(yīng)設(shè)伸縮縫,溝間距為10~15m。消能池根據(jù)邊坡地形條件設(shè)置在跌水槽落差較大區(qū)域或跌水槽匯入市政排水系統(tǒng)位置處,為防止泥沙堵塞截水溝,沉砂池應(yīng)根據(jù)邊坡地形條件設(shè)置在截水溝出水位置處。
3.5格構(gòu)內(nèi)噴混植草。噴混植草即采用混凝土噴射機(jī)把基材與植被種子的混合物按照設(shè)計(jì)厚度均勻噴射到邊坡表面,噴混植草的基本構(gòu)造為:鋼絲網(wǎng)(或者土工格柵網(wǎng))和基材混合物兩個(gè)部分。
2邊坡內(nèi)支撐支護(hù)類型比選
目前現(xiàn)場排樁已基本施工完成。由于基坑四周均為待開發(fā)地塊,尤其是東側(cè)為地鐵已確定開發(fā)用地,南側(cè)為工商銀行用地,使用錨索將對周邊地塊的開發(fā)造成嚴(yán)重障礙,所以建議本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)下部采用排樁+內(nèi)支撐體系。根據(jù)基坑的平面形狀和目前施工現(xiàn)狀,對以下3種內(nèi)支撐體系的布置進(jìn)行了比選。
2.1對撐+角撐布置體系
(1)優(yōu)點(diǎn):在環(huán)境保護(hù)要求較高的情況下,利于控制墻移。(2)缺點(diǎn):①支撐混凝土用量較多。②核心筒范圍內(nèi)的立柱樁與工程樁沖突嚴(yán)重,影響核心筒施工效率和施工質(zhì)量。③由于十字交叉桁架與核心筒平面位置重合,核心筒地下三層以上部分的結(jié)構(gòu)必須等到整個(gè)地下室地下三層施工完成,混凝土支撐拆除后方可施工,對整個(gè)工期有制約作用。
2.2圓形環(huán)梁布置體系
(1)優(yōu)點(diǎn):①方便挖土和主體結(jié)構(gòu)施工。②支撐混凝土用量較小。(2)缺點(diǎn):①由于基坑南側(cè)和東側(cè)地勢較高,北側(cè)和西側(cè)地勢較低,雖采取了基坑上部放坡的措施,但仍存在一定的坑周荷載不均勻的情況,對支撐體系整體穩(wěn)定不利。②須等到基坑的整個(gè)環(huán)梁體系施工完成后,方可進(jìn)行大面積土方開挖。③對中間環(huán)梁的施工要求較高。(3)角撐布置體系:①優(yōu)點(diǎn):方便挖土和主體結(jié)構(gòu)施工、施工方便。②缺點(diǎn):與圓形環(huán)梁布置體系相比,混凝土用量較多。由于本項(xiàng)目工程進(jìn)度和基坑安全都必須確保,而對撐+角撐布置體系對塔樓施工進(jìn)度制約太大,因此不采用;圓形環(huán)梁布置體系不僅對土方開挖進(jìn)度有一定制約,而且現(xiàn)場地勢情況不利于該體系的整體穩(wěn)定,因此亦不采用。綜上分析,最終選擇采取角撐布置體系。
3邊坡支護(hù)技術(shù)優(yōu)化
3.1支撐豎向布置
原設(shè)計(jì)排樁標(biāo)高為13.0m,改為內(nèi)支撐后,為避免混凝土支撐與主體結(jié)構(gòu)下二層板沖突,將原設(shè)計(jì)排樁標(biāo)高調(diào)高0.3m,即13.3m,經(jīng)初步計(jì)算分析,基坑上部采用放坡,下部排樁+一道混凝土支撐。
3.2基坑止水帷幕
根據(jù)高壓旋噴樁試樁取芯效果顯示,砂礫層與巖層交界面芯樣不是很理想,為了保證深基坑的止水效果,確保深基坑開挖的安全性,將外排高壓旋噴樁改為三軸深層水泥攪拌樁,內(nèi)排高壓旋噴樁保留。
3.3坑中坑支護(hù)結(jié)構(gòu)
坑中坑局部加深7.05m,加深段平面尺寸26.5mx23.184m。根據(jù)地層條件,并結(jié)合核心筒樁基承臺(tái)的施工統(tǒng)一考慮,采用放坡開挖的方式。施工順序要求:(1)放坡后,先施工深坑結(jié)構(gòu)底板及側(cè)墻。(2)然后在深坑側(cè)墻外側(cè)回填土,至樁基承臺(tái)底。(3)最后施工樁基承臺(tái)和大基坑底板。
土木工程中的邊坡支護(hù)技術(shù)比較多,例舉比較常見的邊坡支護(hù)技術(shù)。如:《”錨桿支護(hù),其在邊坡支護(hù)中較為常見,利用水泥土墻做為輔助支護(hù),有利于邊坡的側(cè)向穩(wěn)定,錨桿支護(hù)在土木工程中,適用于高度低于6米的基坑,提供足夠的支護(hù)力;(2)開槽施工,先根據(jù)邊坡支護(hù)的情況,在基坑周圍開挖內(nèi)槽,利用內(nèi)部支撐的方式,形成邊坡的擋體,支擋土木工程邊坡內(nèi)的土體結(jié)構(gòu),由此保障邊坡的穩(wěn)定度;(3)土釘支護(hù),此類邊坡支護(hù)方式的穩(wěn)定性較高,但是其對土木工程的環(huán)境有要求,只能適用在特性土質(zhì)內(nèi),而且土質(zhì)內(nèi)的水位不能太高,在邊坡基坑低于12米的工程內(nèi)較為常見;(4)逆作拱墻,結(jié)合土木工程基坑的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)拱墻支護(hù),通過拱墻提供支護(hù)的能力,一般邊坡支護(hù)中的逆作拱墻分為全封和局部兩種,需根據(jù)邊坡支護(hù)的需求確定拱墻類型。
二、土木工程中邊坡支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用
土木工程中邊坡支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用主要分為三項(xiàng),支撐土木工程的邊坡施工,對其做如下分析:
1、邊坡支護(hù)方案
根據(jù)土木工程的需求,制定邊坡支護(hù)的方案,保障其在土木工程中的順利施工。以某土木工程為例,分析邊坡支護(hù)技術(shù)的方案川。第一該工程采取土釘支護(hù)的方式,根據(jù)方案要求,在土釘支護(hù)的過程中,要保障支護(hù)的強(qiáng)度達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn),方案中規(guī)定了土釘?shù)纳疃?,要求施工人員嚴(yán)格按照深度執(zhí)行支護(hù);第二標(biāo)記成孔的位置和編號(hào),便于邊坡支護(hù)時(shí)識(shí)別;第三設(shè)計(jì)拉拔試驗(yàn),檢查土釘打入的效果,此部分需交由第三方完成,確保土釘具備充足的強(qiáng)度;第四規(guī)定注槳的比例,規(guī)范外加劑的用量,該工程方案中規(guī)定采用重力灌注的情況,適當(dāng)情況下可以采取補(bǔ)槳處理。
2、基坑開挖
基坑開挖是土木工程邊坡支護(hù)的重要環(huán)節(jié),因?yàn)榛娱_挖的過程中,導(dǎo)致土層或地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞,增加開挖的難度,尤其是在開挖后期,很容易出現(xiàn)變形、位移,所以基坑開挖中需要遵循分區(qū)原則,確保分區(qū)基坑平衡開挖后,才能進(jìn)行下一分區(qū)的基坑作業(yè)izl。例如:某土木工程在基坑開挖中,開槽后立即進(jìn)行支撐,支撐完成后緊接著進(jìn)行開挖,而且還要遵循分區(qū)的原則,避免超過基坑原本的設(shè)計(jì)量,該工程基坑開挖到距離支護(hù)邊坡約8米的時(shí)候,進(jìn)行分段開挖,以25米為分段的標(biāo)準(zhǔn),為提高基坑開挖的速度,該工程在分段基坑內(nèi)選擇了跳挖的方式。
3、地質(zhì)監(jiān)測
地質(zhì)監(jiān)測應(yīng)用在邊坡支護(hù)的整個(gè)過程中,主要是排除土木工程施工中的地質(zhì)影響,保障土地工程處于穩(wěn)定的狀態(tài),以免發(fā)生變形。邊坡支護(hù)中的地質(zhì)監(jiān)測,穩(wěn)定土木工程的施工環(huán)境,規(guī)避地質(zhì)環(huán)境引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn),尤其是基坑施工部分,更是要強(qiáng)化地質(zhì)監(jiān)測,根據(jù)地質(zhì)監(jiān)測的數(shù)據(jù),安排邊坡支護(hù)的施工。邊坡支護(hù)施工技術(shù)中的地質(zhì)監(jiān)測,起到良好的監(jiān)控作用,施工人員觀察測點(diǎn)的地質(zhì)變化,對施工方案提出改進(jìn)意見,以此來提升邊坡支護(hù)的水平,促使其更加適應(yīng)土木工程的環(huán)境。地質(zhì)監(jiān)測中能夠約束邊坡支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用,及時(shí)發(fā)現(xiàn)土木工程地質(zhì)條件的臨界值,準(zhǔn)確控制邊坡支護(hù),以免土木工程的邊坡結(jié)構(gòu)受到地質(zhì)影響。
中圖分類號(hào):U213.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
Abstract: in the paper, the stability of slope engineering and management measures, the stability of the slope engineering some commonly used method, puts forward the slope engineering management measures.
Key words: stability analysis; The slope engineering; Management measures
1邊坡工程穩(wěn)定性分析
1.1 邊坡穩(wěn)定性的影響因素
(1) 地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造因素主要是指邊坡地段的褶皺形態(tài)、巖層產(chǎn)狀、斷層和節(jié)理裂隙的發(fā)育程度以及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)等。通常在區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜、褶皺強(qiáng)烈、斷層眾多、巖體裂隙發(fā)育、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較活躍的地區(qū),往往巖體破碎、溝谷深切,較大規(guī)模的崩塌、滑坡極易發(fā)生。
(2) 巖體結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的巖體物理力學(xué)性質(zhì)差別很大,邊坡變形破壞的性質(zhì)也不同。
(3) 風(fēng)化作用。邊坡巖體長期暴露在地表,受到水文、氣象變化的影響,逐漸產(chǎn)生物理和化學(xué)風(fēng)化作用,出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象。當(dāng)邊坡巖體遭受風(fēng)化作用后,邊坡的穩(wěn)定性大大降低。
(4) 地下水。處于水下的透水邊坡將承受水的浮托力的作用,使坡體的有效重力減輕; 水流沖刷巖坡,可使坡腳出現(xiàn)臨空面,上部巖體失去支撐,導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。
(5)邊坡形態(tài)。邊坡形態(tài)通常指邊坡的高度、坡度、平面形狀及周邊的臨空條件等。一般來說,坡高越大,坡度越陡,對穩(wěn)定性越不利。
(6) 其他作用。此外,人類的工程作用、氣象條件、植被生長狀況等因素也會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性。
1.2 邊坡工程穩(wěn)定性分析方法
(1) 邊坡極限平衡法。極限平衡法是根據(jù)邊坡上的滑體或滑體分塊的力學(xué)平衡原理( 即靜力平衡原理) 分析邊坡各種破壞模式下的受力狀態(tài),以及利用邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關(guān)系來評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性。極限平衡法是邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算的主要方法,也是工程實(shí)踐中應(yīng)用最多的一種方法。
(2) 邊坡可靠性分析法。邊坡工程是以巖土體為工程材料,以巖土體天然結(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu),或以堆置物為工程材料,以人工控制結(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu)的特殊構(gòu)筑物。這些構(gòu)筑物都程度不同地存在組成和結(jié)構(gòu)上的不均勻性,天然邊坡尤為突出,因?yàn)闃?gòu)成邊坡的地質(zhì)體經(jīng)受長期的多循環(huán)的地質(zhì)作用,而且作用強(qiáng)度不一,且又錯(cuò)綜復(fù)雜,致使它們的工程地質(zhì)性質(zhì)差異很大?,F(xiàn)階段邊坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模擬法,可靠指標(biāo)法,統(tǒng)計(jì)矩法以及隨機(jī)有限元法。
2邊坡工程治理措施
(1) 抗滑樁技術(shù)。邊坡處置工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側(cè)向土體或巖體,依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力,從而使得邊坡保持平衡或穩(wěn)定??够瑯杜c一般樁基類似,但主要承受的是水平荷載。鋼筋混凝土樁是目前邊坡處治工程廣泛采用的樁材,樁斷面剛度大,抗彎能力高,施工方式多樣,其缺點(diǎn)是混凝土抗拉能力有限??够瑯妒┕ぷ畛S玫姆椒ㄊ蔷偷毓嘧?,機(jī)械鉆孔速度快,樁徑可大可小,適用于各種地質(zhì)條件;但對地形較陡的邊坡工程,機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大。鉆孔時(shí)的水對邊坡的穩(wěn)定也有影響。人工成孔的特點(diǎn)是方便、簡單、經(jīng)濟(jì),但速度慢,勞動(dòng)強(qiáng)度高,遇不良地層( 如流沙) 時(shí)處理相當(dāng)困難。另外,樁徑較小時(shí)人工作業(yè)面困難。
(2) 注漿加固技術(shù)。注漿加固技術(shù)是用液壓或氣壓把能凝固的漿液注入物體的裂縫或孔隙,以改變注漿對象的物理力學(xué)性質(zhì),從而滿足各類土木建筑工程的需要; 注漿加固技術(shù)的成敗與工程問題、地質(zhì)問題、注漿材料和壓漿技術(shù)等直接相關(guān),如果忽略其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié),都可能造成注漿工程的失敗。工程問題、地質(zhì)特征是灌漿取得成功的前提,注漿材料和壓漿技術(shù)是注漿加固技術(shù)的關(guān)鍵。
(3) 加筋邊坡和加筋擋土墻技術(shù)。加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復(fù)合土。在土中加入加筋材料可以提高土的強(qiáng)度,增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整個(gè)土工系統(tǒng)的力學(xué)性能得到改善和提高的土工加固方法均稱為土工加筋技術(shù),形成的結(jié)構(gòu)亦稱為加筋土結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)相比,加筋邊坡和加筋擋土墻結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、技術(shù)簡單、施工方便、要求較低、節(jié)省材料、施工速度快、工期短、造價(jià)低廉、效益明顯、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛。由于加筋邊坡和加筋擋土墻的這些優(yōu)點(diǎn),目前其已從公路路堤、路肩發(fā)展到應(yīng)用于其他各種支擋結(jié)構(gòu)和邊坡防護(hù)。目前已用于處理公路邊坡、市政建設(shè)、護(hù)岸工程、鐵道工程路基邊坡、工民建配套的支擋及邊坡工程、防洪堤、林區(qū)工程、工業(yè)尾礦壩、渣場、料場、貨場等; 甚至還用于危險(xiǎn)品或危險(xiǎn)建筑的圍堰設(shè)施等。
(4) 錨固技術(shù)。巖土錨固技術(shù)是把一種受拉桿件埋入地層中,以提高巖土自身的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的一門工程技術(shù)。由于這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重,節(jié)約了工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定,具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,因而目前在工程中得到極其廣泛的應(yīng)用。錨桿在邊坡加固中通常與其他只當(dāng)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用。
(5) 預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)。用高強(qiáng)度、低松馳型鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索對滑坡體或崩落體施加一定的預(yù)應(yīng)力,提高它們的剛度,使預(yù)應(yīng)力錨索作用范圍的巖石相應(yīng)擠壓,滑動(dòng)面或巖石裂隙面上摩擦力增大,加強(qiáng)它們的自承能力,可有效地限制巖體的部份變形和位移。
前言
目前在國際上,高速公路邊坡植被防護(hù)的方法有液壓噴播植草護(hù)坡、噴混植生植被護(hù)坡等,但其技術(shù)始終處于研究開發(fā)階段,而我國高速公路邊坡植被防護(hù)技術(shù)開展研究的時(shí)間較晚,還不是十分成熟,近十幾年來,他們主要是圍繞植被護(hù)坡工程技術(shù)進(jìn)行討論,尚無或較少有人對高速公路邊坡植被防護(hù)方法中存在的不足進(jìn)行研究。所以,系統(tǒng)地介紹高速公路邊坡植被防護(hù)方法和優(yōu)缺點(diǎn)以及探索高速公路植被護(hù)坡技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展對策就顯得尤為迫切。本文通過對高速公路植被護(hù)坡方法等方面的基礎(chǔ)研究,分析現(xiàn)有高速公路植被護(hù)坡方法及其存在的不足,結(jié)合研究內(nèi)容提出合理的對策與建議,僅為高速公路植被護(hù)坡工程提供參考。
1、我國高速公路邊坡植被防護(hù)工程中存在的問題
隨著高速公路邊坡植被防護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用,在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)也有一些不足,植被防護(hù)技術(shù)暴露出了許多問題。
1.1草坪的退化
在高速公路工程建設(shè)中,人工種植草坪在低養(yǎng)護(hù)或無養(yǎng)護(hù)情況下,極易退化、死亡, “一年一大片,兩年一條線,三年一點(diǎn)點(diǎn),四年看不見”是其形象寫照。因?yàn)槿斯しN植草種生長力較弱、品種單一,高速公路邊坡的水分、養(yǎng)分等供應(yīng)較差,在自然狀態(tài)下,出現(xiàn)草坪退化。已竣工的廣東開(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等邊坡植草都呈現(xiàn)不同程度的草坡退化,這是一個(gè)十分突出和嚴(yán)重的問題,若草坡退化得不到解決,不僅造成重復(fù)建設(shè)、資金浪費(fèi),而且起不到生態(tài)防護(hù)效果,最終可能會(huì)引起水土流失、路面垮塌等許多不良后果。
1.2 坡面防護(hù)植物種類單一
目前,大多數(shù)高速公路護(hù)坡植物選擇較單一,常常采用牧草和草坪植物導(dǎo)致出現(xiàn)黃化、裸斑、滑坡等現(xiàn)象,其抗侵蝕能力較差,呈現(xiàn)較單一的景觀效果。單一的植物種類容易受到來自夏季高溫、冬季嚴(yán)寒的限制以及植物病蟲害的威脅。
1.3機(jī)械噴播時(shí)植物種子配比難以控制
在高速公路建設(shè)中,采用液壓噴播的方法在較短的時(shí)間內(nèi)把開挖的邊坡恢復(fù)到植被覆蓋狀態(tài),施工者面臨的首要問題就是如何將植物種子配比到最佳狀態(tài),植物種子的比例將最終確定坡面植物的成型方式及護(hù)坡的效果。
1.4自然條件的惡劣對邊坡植被構(gòu)成威脅
開挖后的巖石邊坡,巖石層厚,整體性好,坡體高陡,對邊坡進(jìn)行植被綠化后,隨著時(shí)間的增長,秋冬季干旱,夏伏季炎熱,土體養(yǎng)分逐漸流失,土壤肥力降低,這將直接影響到邊坡植物的成活和生長。某些地區(qū)的夏季,即使選擇高羊茅抗旱、耐熱品種獵狗等作為巖石邊坡的優(yōu)勢種,但由于高溫、高濕的氣候條件,使高羊茅出現(xiàn)了倒伏、死亡現(xiàn)象。灌木種子如合歡、火棘、胡枝子等在坡面的發(fā)芽、生長相當(dāng)不佳,正常的發(fā)芽率不足10%。
1.5 噴播基材能否長期發(fā)揮作用
采用噴播技術(shù)對巖石邊坡綠化施工后,早期會(huì)得到一定的綠化效果,但隨著時(shí)間的推移,基材的養(yǎng)分必然會(huì)因流失或被植物吸收而損失,基材肥料的緩效性、基材的保水性也會(huì)逐漸喪失,從而難以使綠化的坡面得到長久的保護(hù)。如果該問題得不到解決,那么巖石邊坡的植被綠化技術(shù)將面臨巨大挑戰(zhàn)。
2、根據(jù)存在問題給出的措施與建議
2.1 灌、草結(jié)合走本土化道路
防治邊坡草坪退化的重要措施就是灌草相結(jié)合,掌握當(dāng)?shù)刂参锶郝浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),走本土化道路。在國外已經(jīng)開始流行以灌木為主的綠化方式,天然植被一般都是草木混生的,在較高的貧瘠土質(zhì)或石質(zhì)邊坡上,采用灌草結(jié)合的客土噴播或噴混植生技術(shù)施工,可以將灌木樹種和草種進(jìn)行混播,早期以草坪防護(hù)為主,后期以灌木防護(hù)為主,構(gòu)建灌草立體防護(hù)生態(tài)體系,達(dá)到恢復(fù)自然植被的目的。
2.2豐富邊坡植物的多樣性
在高速公路邊坡植被防護(hù)過程中,首先選擇灌草為主的水土保持植物作為“先鋒植物”,讓這些先鋒植物迅速覆蓋坡面,防止水土流失,使邊坡坡面與周圍的自然環(huán)境協(xié)調(diào),使其與自然融為一體。在選擇坡面植被時(shí)草本植物可以考慮禾本科香根草,灌木植物考慮大葉黃楊、迎春、枸杞等,植物的選擇宜以鄉(xiāng)土植物為基調(diào),同時(shí)也應(yīng)考慮淺根植物和深根植物的結(jié)合、還要盡可能配置抗逆性強(qiáng)的植物和水、肥、光、熱利用率高的植物。建設(shè)一個(gè)具有生物多樣性的穩(wěn)定的、生命力強(qiáng)。
2.3加大科研投入,探索新的護(hù)坡植被種類
我國植物資源豐富,在植被護(hù)坡的過程中優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)匾吧参镔Y源,它是在本地氣候條件和環(huán)境條件下長期進(jìn)化的結(jié)果,最適合當(dāng)?shù)氐牧⒌貤l件。但這方面的研究目前還比較少,應(yīng)加強(qiáng)研究力度,找出適合當(dāng)?shù)亓⒌貤l件的新的護(hù)坡植被。
2.4 重視邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì),增加資金投入
在高速公路建設(shè)中,人們常將設(shè)計(jì)重點(diǎn)和大量資金放在它的工程功能及安全功能上,而邊坡植被防護(hù)設(shè)計(jì)重視不足,植被邊坡防護(hù)工程往往采取低價(jià)中標(biāo)的方式,這種低投入、低質(zhì)量的惡性循環(huán),使邊坡生態(tài)環(huán)境發(fā)展不夠好,抗災(zāi)能力不強(qiáng)。鑒于這種情況,要加大高速公路邊坡建設(shè)、養(yǎng)護(hù)資金的投入。
2.5 加強(qiáng)各學(xué)科之間的聯(lián)系、積極探索邊坡植被防護(hù)新技術(shù)
植被護(hù)坡是一門邊緣學(xué)科,涉及工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等學(xué)科,必須加強(qiáng)各個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系,并積極引進(jìn)、開發(fā)新材料、新工藝及配套施工機(jī)械設(shè)備,充分吸收新的科研成果、先進(jìn)技術(shù),注重國際和行業(yè)間的技術(shù)交流與合作。在科研和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,積極探索邊坡植被防護(hù)新技術(shù)。
3、結(jié)束語
在通過分析和研究之后,筆者認(rèn)為:
(1)灌木和草本二者有效的結(jié)合可以較好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以錨固0.75~1.5m的土壤深處,草本植物的根系在淺層土壤中錯(cuò)綜盤結(jié)。在植被護(hù)坡的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),灌草結(jié)合具有明顯的優(yōu)勢,他們所形成的生態(tài)群落比較穩(wěn)定,護(hù)坡效果明顯,所以加快人工植物群落向自然群落演替是實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性的必然趨勢。
(2)單純的工程措施雖然能在早期對坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕性有較好的效果,但隨著時(shí)間的推移,效果越來越差;而植被護(hù)坡與此相反,開始的作用較小,隨著植物生長、強(qiáng)度的增加,對坡面的穩(wěn)定性、生態(tài)防護(hù)作用越來越明顯,但植被根系的延伸使土體產(chǎn)生裂隙,增加了土體的滲透率。因此,工程措施與植被護(hù)坡技術(shù)相結(jié)合可以有效地發(fā)揮穩(wěn)定邊坡和美化環(huán)境功能,實(shí)現(xiàn)高速公路坡面的穩(wěn)定性和景觀效果的可持續(xù)性。
參考文獻(xiàn):
0.引言
我國是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害十分頻繁的國家,尤其是我國西南地區(qū),不僅地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量多,而且災(zāi)種全。其中崩塌、滑坡、泥石流等淺層表生地質(zhì)災(zāi)害異常突出,分布有大量的由滑坡堆積、崩塌堆積、殘積層、冰潰堆積、坡積物等組成的松散堆積體斜坡[1]。與此同時(shí),西南地區(qū)一系列大型乃至巨型正在建設(shè)或規(guī)劃中的水電站相繼開工建設(shè),在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境和大規(guī)模工程活動(dòng)、水庫蓄水及暴雨等復(fù)雜條件下,可能會(huì)有大量的水庫庫岸堆積體邊坡發(fā)生變形甚至失穩(wěn)破壞。
水庫庫岸堆積體邊坡失穩(wěn)的代價(jià)是巨大的。斜坡或邊坡作為一種人類不可回避的地學(xué)環(huán)境與工程形式,總是伴隨著人類的工程活動(dòng),人類為了安全始終關(guān)注著邊坡的穩(wěn)定性。一百多年來,人們對邊坡變形過程、失穩(wěn)形式、失穩(wěn)機(jī)制、穩(wěn)定評價(jià)及滑坡預(yù)測預(yù)報(bào)等進(jìn)行了廣泛的研究,借助數(shù)學(xué)、力學(xué)和計(jì)算科學(xué)理論與方法,試圖對邊坡的穩(wěn)定、演化及滑坡的預(yù)測預(yù)報(bào)進(jìn)行研究,并應(yīng)用到工程實(shí)踐中。
1.土坡穩(wěn)定性分析理論研究現(xiàn)狀
1.1邊坡穩(wěn)定性分析現(xiàn)狀
邊坡失穩(wěn)作為普遍存在的工程問題受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。對此課題的研究,國內(nèi)外都經(jīng)歷了從實(shí)踐積累到理論歸納,再實(shí)踐,再歸納,并逐步總結(jié)提高的過程。十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初,隨著發(fā)達(dá)國家的大規(guī)模土木工程建設(shè),大量邊坡工程問題、特別是滑坡問題隨之產(chǎn)生,并造成了很大損失,人們開始應(yīng)用材料力學(xué)和近代土力學(xué)的理論對邊坡問題進(jìn)行半經(jīng)驗(yàn)、半理論的研究。上世紀(jì)五十年代,我國學(xué)者引進(jìn)了前蘇聯(lián)的工程地質(zhì)分析的體系,繼承和發(fā)展了地質(zhì)歷史分析法,著重研究邊坡的工程地質(zhì)背景和邊坡類型的劃分,以此進(jìn)行邊坡的工程地質(zhì)類比分析,在滑坡的分析和研究中取得了一定的成果。
1.2邊坡穩(wěn)定研究方法現(xiàn)狀
研究邊坡穩(wěn)定的方法主要有:“地質(zhì)歷史分析”方法、極限平衡法、概率分析法、極限分析法、數(shù)值計(jì)算分析方法、物理模擬法、非線性方法等?,F(xiàn)將主要邊坡穩(wěn)定性評價(jià)方法列述如下:
(1)“地質(zhì)歷史分析”方法:五十年代,我國許多工程地質(zhì)工作者在滑坡研究中采用了蘇聯(lián)的“地質(zhì)歷史分析”方法[4],但該方法偏重于定性描述和分析。
(2)極限平衡法:極限平衡法是一種定量方法,也是工程中使用最多、最成熟的方法,其理論基礎(chǔ)為極限平衡理論。它通過分析在臨界破壞狀態(tài)下,土體外力與內(nèi)部強(qiáng)度所提供的抗力之間的平衡計(jì)算土體在自身和外荷作用下的穩(wěn)定程度。同時(shí),根據(jù)假設(shè)不同而形成不同方法,具有不同的適用范圍。
(3)極限分析法:巖土工程極限分析是典型的塑性極限分析問題。塑性極限分析對象包括塑性區(qū)Gussmnna.P提出了運(yùn)動(dòng)單元法,以莫爾一庫侖巖土介質(zhì)為研究對象,采用離散技術(shù)與現(xiàn)代數(shù)值手段,通過運(yùn)動(dòng)分析、靜力分析和求多變量目標(biāo)函數(shù)值的優(yōu)化分析,有效地分析了地基極限承載、擋土墻極限土壓力及斜坡穩(wěn)定性問題。
(4)數(shù)值計(jì)算分析方法:數(shù)值計(jì)算方法上,隨著計(jì)算機(jī)的普及和發(fā)展,出現(xiàn)了一批以彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算方法:FDM(有限差分法)、FEM(有限單元法)、DEM(離散單元法)、DDA(不連續(xù)變形分析)、FLAC(快速拉格朗日插值)、NNM(流形元方法)等。
(5)非確定性分析方法:該方法的評價(jià)基礎(chǔ)是工程地質(zhì)類比法、滑坡靜態(tài)規(guī)律的認(rèn)識(shí)以及預(yù)測科學(xué)的一般原理。隨著概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、信息理論、模糊數(shù)學(xué)等方法用于滑坡預(yù)測,目前已形成了多種預(yù)測模型。其預(yù)測成果可相互對比、檢驗(yàn),使預(yù)測成果更具合理性、科學(xué)性。目前常用的非確定性定量分析方法主要有以下幾種[7]:①經(jīng)驗(yàn)方法;②數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法;③信息模型法;④模糊數(shù)學(xué)評判法;⑤灰色系統(tǒng)方法;⑥模式識(shí)別方法;⑦非線性模型預(yù)測法;⑧人工智能法。
其中,數(shù)值計(jì)算分析方法又可以分為如下幾種:
①有限單元法(FEM):該方法是目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)值分析方法。它能夠考慮滑坡體的非均質(zhì)性、不連續(xù)性等特征,考慮巖體的應(yīng)力應(yīng)變特征,避免將坡體視為剛體,能夠切實(shí)地以應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)樽兞糠治鲞吰碌淖冃纹茐臋C(jī)制,對了解滑坡的應(yīng)力分布、應(yīng)變發(fā)展很有利。其不足之處是:數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量大,而且原始數(shù)據(jù)易出錯(cuò),不能保證整個(gè)區(qū)域內(nèi)某些物理量的連續(xù)性;對解決無限性問題、應(yīng)力集中等問題精度較差。
②邊界單元法(BEM):該方法只需對已知區(qū)域的邊界進(jìn)行極限離散化,具有輸入數(shù)據(jù)少的特點(diǎn)。其計(jì)算精度較高,在處理無限域方面有明顯的優(yōu)勢。其不足之處為:一般邊界元法得到的線性方程組的關(guān)系矩陣是滿的不對稱矩陣,不能采用有限元中成熟的求解稀疏對稱矩陣的解法。另外,邊界元法在處理材料的非線性嚴(yán)重不均勻的滑坡問題方面,遠(yuǎn)不如有限元法。
③快速拉格朗日分析法(FLAC):為了克服有限元等數(shù)值分析法不能求解巖土大變形問題的缺陷,人們根據(jù)顯式有限差分原理,提出了FLAC數(shù)值分析方法。該方法較有限元方法能更好地考慮巖土體的不連續(xù)性和大變形特征,求解速度較快。其缺點(diǎn)是同有限單元法一樣,計(jì)算邊界單元網(wǎng)格的劃分帶有很大的隨意性。
④離散單元法(DEM):該方法可以直接反映巖體變化的應(yīng)力場、位移場以及速度場等各個(gè)參量的變化,也可以模擬邊坡失穩(wěn)的全過程。另外,該方法特別適合塊裂介質(zhì)的大變形及破壞問題的分析,但所需計(jì)算時(shí)步非常小,阻尼系數(shù)也難以確定。
⑤塊體理論(BT):該方法是以構(gòu)造地質(zhì)和簡單的力學(xué)平衡計(jì)算為基礎(chǔ),利用拓樸學(xué)和群論提出的一種評價(jià)三維不連續(xù)巖體穩(wěn)定性的方法。隨著關(guān)鍵塊體類型的確定,塊體理論能夠找出具有潛在危險(xiǎn)的關(guān)鍵塊體的臨空面位置及分布。
除以上幾種方法外,近幾年還出現(xiàn)了如無界元(IDEM),不連續(xù)變形分析(DDA)等方法。此外,由于工程實(shí)踐的需要,出現(xiàn)了多種數(shù)值方法的算法,使滑坡穩(wěn)定分析數(shù)值方法化的趨勢更加明顯。但數(shù)值分析方法也存在著不足:由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性及認(rèn)識(shí)的局限性,往往使計(jì)由于計(jì)算參數(shù)的選取是以某種簡化為基礎(chǔ)的,與實(shí)際存在一定誤差,繼而影響了計(jì)算結(jié)果的精度[5,6,7,8,9,10]。
1.3邊坡參數(shù)選取研究現(xiàn)狀
邊坡的靜力穩(wěn)定研究中,計(jì)算采用參數(shù)的準(zhǔn)確程度會(huì)對邊坡穩(wěn)定的評價(jià)結(jié)果產(chǎn)生重大的影響,因此,本節(jié)對邊坡物理力學(xué)參數(shù)選取的研究現(xiàn)狀進(jìn)行論述。
當(dāng)前國內(nèi)外巖體力學(xué)參數(shù)選取研究的總趨勢是有經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)、精度較低的數(shù)值計(jì)算方法向考慮多種因素影響,計(jì)算過程復(fù)雜、精度較高代表性較強(qiáng)的數(shù)值中計(jì)算分析法發(fā)展。尤其是計(jì)算機(jī)的使用,使這一領(lǐng)域的研究加快。巖體力學(xué)參數(shù)選取常用的方法有點(diǎn)群中心法、優(yōu)定斜率法、最小二乘法、隨機(jī)一模糊法等。點(diǎn)群中心法由于人為因素影響過多,目前已不常采用,國內(nèi)對于巖體力學(xué)參數(shù)的研究主要是從巖體力學(xué)參數(shù)本身所包含的隨機(jī)性和模糊性出發(fā),應(yīng)用隨機(jī)理論和模糊數(shù)學(xué)的方法,對試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以獲得更為逼近巖體力學(xué)實(shí)際參數(shù)的“真值”[11]。
1.3.1水庫庫岸堆積體邊坡塌岸范圍預(yù)測方法研究現(xiàn)狀
水庫蓄水運(yùn)行過程中,庫岸所處的地質(zhì)環(huán)境將發(fā)生改變,自然平衡條件遭到破壞,引起岸坡變形失穩(wěn),庫岸線也逐漸后退,直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)為止,這一過程稱為庫岸再造。庫岸再造是一個(gè)十分復(fù)雜的動(dòng)力地質(zhì)過程,受岸坡物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征、形態(tài)及水流等多因素控制,塌岸過程復(fù)雜,尚無法精確地通過數(shù)學(xué)計(jì)算式來表達(dá)。
1.3.2地震作用下邊坡穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀
地震邊坡穩(wěn)定性研究是邊坡穩(wěn)定性研究的重要方面,是巖土工程和地震工程中關(guān)心的重要問題之一。劉紅帥等認(rèn)為,從地震作用下是否考慮邊坡巖體參數(shù)的不確定性的觀點(diǎn)來看,巖土邊坡地震穩(wěn)定分析方法可分為確定性方法和概率分析方法兩大類;從邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中對地震動(dòng)作用的不同處理方式來看,巖土邊坡地震穩(wěn)定性分析方法宜分為擬靜力法、滑塊分析法、數(shù)值模擬法和試驗(yàn)法四大類[5,10,12-18]。
2.結(jié)束語
目前,我國的大部分已建、正在興建和規(guī)劃中的水利水電工程都在該地區(qū)。水利工程中庫岸邊坡的滑動(dòng)范圍和穩(wěn)定性問題是大壩安全、社會(huì)效益和水利工程經(jīng)濟(jì)效益考慮的重要因素之一。同時(shí),西南地區(qū)地殼活動(dòng)頻繁,地震震級(jí)高、強(qiáng)度大,大量庫岸邊坡都是重力崩塌堆積體。西南堆積體邊坡,考慮地震作用下修正塌岸預(yù)測方法中圖解法,并將其用于預(yù)測邊坡滑動(dòng)范圍;與實(shí)際情況對比進(jìn)行反分析,藉此評價(jià)堆積體邊坡震后滑動(dòng)范圍圖解法反分析在工程上的適用性。
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一、傳統(tǒng)的巖質(zhì)坡面綠化方法
巖質(zhì)坡面?zhèn)鹘y(tǒng)的綠化方法是在坡腳栽植攀緣植物、坡頂栽垂吊植物或在巖面上挖種植槽或魚鱗坑栽植攀緣、垂吊植物及花灌木等實(shí)現(xiàn)綠化。免費(fèi)論文,生物防護(hù)工程。這些方法簡單易行,但施工速度慢,養(yǎng)護(hù)困難,成活率低,重要的是巖面達(dá)到完全覆蓋往往需要很長的時(shí)間。
二、挖溝掛網(wǎng)噴播植草技術(shù)應(yīng)用
挖溝掛網(wǎng)噴播植草技術(shù)是指在坡面上按一定的行距人工開挖楔形溝,在溝內(nèi)回填適宜于草種生長的土壤、養(yǎng)料、土壤改良劑等種植基質(zhì)材料,然后掛三維植被網(wǎng),再覆蓋基質(zhì)材料噴播植草。
2.1適用范圍
挖溝掛網(wǎng)噴播植草技術(shù)要充分了解該施工區(qū)域內(nèi)巖質(zhì)邊坡的結(jié)構(gòu),結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、氣候條件,合理選擇。其適應(yīng)范圍為:
(1)硬巖邊坡。如花崗巖、閃長巖、中生代砂巖,表面堅(jiān)硬、不易風(fēng)化、龜裂少且穩(wěn)定性好時(shí),除特殊要求外,一般不考慮采用挖溝植草護(hù)坡方法。
(2)軟巖邊坡。如巖漿、凝灰?guī)r、頁巖、第3紀(jì)泥巖、粉砂巖等,根據(jù)其是否易風(fēng)化、是否會(huì)砂土化及龜裂的多少可采用挖溝掛網(wǎng)噴播植草技術(shù)。
(3)易風(fēng)化硬巖。如蛇紋巖、粘板巖等開挖后在短時(shí)間內(nèi)風(fēng)化為砂土或沿裂隙分解為細(xì)片的巖石,按軟巖邊坡處理。
2.2材料的選擇
(1)基質(zhì)材料
種植基質(zhì)材料主要有土壤、有機(jī)質(zhì)、化肥、保水劑、接合劑、pH緩沖劑、水及草種。
土壤:土壤可因地制宜,選擇就近的沙壤、壤土或黃土。免費(fèi)論文,生物防護(hù)工程。要保持干燥、過篩,去掉粗的顆粒物及雜物。
有機(jī)質(zhì):常采用的有機(jī)質(zhì)有泥炭土,泥炭土有機(jī)物持水量很高,通氣性良好,其獨(dú)特的輕質(zhì)、持水、透氣和富含有機(jī)質(zhì)特點(diǎn),可蓄水、保水,防止板結(jié),改善土壤物理結(jié)構(gòu),并保持肥效的持久力。
化學(xué)肥料:加入一定量的緩釋全價(jià)肥有利于植物生長后期肥料的持續(xù)供應(yīng)。
保水劑:巖體面基本上為不透水層面,易反射輻射熱。因此,巖面上植物種子的發(fā)芽和生長對氣候相當(dāng)敏感,稍一干旱植物凋敗枯萎。此時(shí)加入保水劑是巖面上植物得以正常生長發(fā)育的關(guān)鍵。保水劑可吸收自身數(shù)百倍至數(shù)千倍的水分。這些水分不易被一般物理方法擠排出來,而植物根系卻能吸收貯存在保水劑中的水分。免費(fèi)論文,生物防護(hù)工程。保水劑可將偶爾的降雨迅速而膨脹成凝膠將水分貯存起來,干旱時(shí)便慢慢地釋放給根系。
接合劑與pH緩沖劑:為了避免雨、風(fēng)、雪等因素對種植基質(zhì)造成侵蝕、沖刷,必須在種植基質(zhì)中加入適量的接合劑,以促使基質(zhì)與巖面粘結(jié)和基質(zhì)硬化。常用的接合劑是普通硅酸鹽水泥,水泥呈堿性,一般來說對種子的生根、發(fā)芽是有害的,因此其用量必須控制得當(dāng)。摻入水泥的同時(shí),可加入一定量的堿性中和因子,如磷酸作為緩沖劑以調(diào)節(jié)基質(zhì)pH值。
用水:就近利用,用水量根據(jù)實(shí)際情況而定。
植物種子選擇及配比:巖體坡面上種植基質(zhì)厚度薄,環(huán)境惡劣,植物除因地制宜,選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻姆N類外,還要特別注意選擇抗旱性、抗逆性強(qiáng)的品種。實(shí)際應(yīng)用中多以一種植物為主,多種草籽混播,以便增強(qiáng)適應(yīng)性。常選用的草種主要有高羊茅、白三葉等。為了豐富景觀,可加入一定比例的草花種子,如波斯菊、金雞菊等。由于風(fēng)化巖上常有灌木和喬木自然侵人巖體,還可在噴播時(shí)加入少量銀合歡、丁香、胡枝子等灌木種子。
(2)輔助材料
三維植被網(wǎng):采用約15mm的三維三層植被網(wǎng),底網(wǎng)為兩層,網(wǎng)包一層或約18mm的三維四層植被網(wǎng),其底網(wǎng)為兩層,網(wǎng)包兩層,原材料為聚乙烯,質(zhì)控抗拉強(qiáng)度分別為≥1.6±0.2KN/M,≥2.4±0.4KN/M,單位重量分別為300g/m2和350g/m2,幅度可選定。
U型J型鋼釘:起固定作用,用直徑6mm鋼筋預(yù)制。
無紡布:無紡布作為植物養(yǎng)生網(wǎng)能防止種子和土壤受暴雨沖刷造成流失,也可適當(dāng)遮陰,防止土壤干燥,使種子更容易發(fā)芽,無紡布可選16-20g/m2熱合或熱粘型無紡布。
2.3施工工藝
(1)坡面修整
高速公路路塹坡面因山勢和征地等原因,一般都較陡急,修整前邊坡因暴露風(fēng)化,碎落,形式凹凸不平。在進(jìn)行綠化前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求,對邊坡不平整處進(jìn)行人工修坡,清坡平整度宜控制好,并把坡頂和可視斷面一并修整,保持坡體線條流暢。
(2)開挖楔形溝
在巖石坡面上人工開挖楔形溝,楔形溝豎向保持直立,橫向設(shè)置5%的倒坡以保證填土的穩(wěn)定,溝間距離為300-400mm。
(3)回填基質(zhì)材料
溝內(nèi)回填富含有機(jī)肥料的基質(zhì)材料,土壤和基材必須事先混合均勻,并保持一定的濕度。適當(dāng)灑水以確保坡面潮濕,再掛三維網(wǎng)并用U形J形釘固定,網(wǎng)上撒細(xì)粒土經(jīng)多次噴水沉降以覆蓋三維網(wǎng)網(wǎng)包。也可采用灌漿法對三維網(wǎng)灌漿,還可通過噴混機(jī),將表土均勻噴到三維網(wǎng)上,直到全面覆蓋三維網(wǎng)。免費(fèi)論文,生物防護(hù)工程。
(4)噴種
采用液壓噴播機(jī),將種子、保水劑、肥料、纖維混合料均勻噴播在坡面上,噴播完成后,視情況可撒少許細(xì)土覆蓋表面。
(5)覆蓋
噴種后可在坡面覆蓋無紡布以防止雨水沖刷,并可在干熱季節(jié)適度遮陰,利于種子萌發(fā)。免費(fèi)論文,生物防護(hù)工程。
(6)養(yǎng)護(hù)
噴播后應(yīng)澆水使土壤保持濕潤狀態(tài)。免費(fèi)論文,生物防護(hù)工程。在春天5-10天左右發(fā)芽,一個(gè)月成坪,成坪后進(jìn)入正常養(yǎng)護(hù)。
三、存在的問題
土壤和水分是植物生長的必要條件之一。對于巖質(zhì)坡面,其硬度大、土壤少甚至無,植物生根、發(fā)育非常困難,因開挖后的巖質(zhì)邊坡大多較陡,在坡面上回填的種植基質(zhì)往往難以固定,即使一時(shí)附著,還會(huì)因降雨、流水及大風(fēng)等遭到流失,使種植基質(zhì)連同生長的植物一起滑落、崩塌。因此,巖質(zhì)邊坡綠化需具備兩個(gè)基本條件:一是坡面上必須有植物能賴以持續(xù)生長的種植基質(zhì),二是種植基質(zhì)能永久固定在巖面上。
四、結(jié)論
中圖分類號(hào):U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1前 言
路基在公路工程施工中是一個(gè)十分重要的方面,其對公路工程的質(zhì)量具有十分重要的影響。實(shí)踐證明,通過加強(qiáng)對公路路基邊坡防護(hù)的研究,可以有效地提高公路路基的施工質(zhì)量,確保公路路基的安全性和可靠性。在對公路路基邊坡的研究過程中,一定要考慮到影響邊坡失穩(wěn)的因素,從而對癥下藥,解決邊坡的治理問題。因此,根據(jù)自己的多年施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和研究,從公路路基邊坡失穩(wěn)的因素出發(fā),研究邊坡防護(hù)的原則以及具體的措施,希望對相關(guān)的領(lǐng)域的研究提供借鑒。
分析公路路基邊坡防護(hù)的原則
2.1在公路路基邊坡防護(hù)過程中,要堅(jiān)持從工程地段的地質(zhì)地貌條件出發(fā),加強(qiáng)對滑坡做出科學(xué)合理的定性評價(jià),在此過程中,再輔之以定量評價(jià)。
2.2要堅(jiān)持技術(shù)原則和經(jīng)濟(jì)原則的統(tǒng)一性。在進(jìn)行邊坡防護(hù)過程中,要從本地的地形地貌地質(zhì)條件族從科學(xué)的分析,并對各種地質(zhì)地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以讓工程治理更為穩(wěn)定,且一定程度上降低了工程的成本。
2.3在進(jìn)行邊坡防護(hù)過程中,要確保工程的安全性,實(shí)施安全作業(yè)管理。要在綜合考慮地震條件,做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì),并嚴(yán)格計(jì)算整個(gè)工程的安全系數(shù)。
分析公路路基邊坡失穩(wěn)的因素
3.1公路建設(shè)的土石方工程階段是破壞原地貌植被、棄土、棄石的集中時(shí)期,工程用土范圍內(nèi)原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或喪失,并為水土流失發(fā)生、發(fā)展提供了大量易沖蝕的松散堆積物。路基邊坡開挖、填筑是原有地表植被被破壞,形成大面積坡面,表土層抗蝕能力減弱,水土流失加劇,從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的機(jī)率增大。
3.2設(shè)計(jì)中對滑坡路段巖土性質(zhì)認(rèn)識(shí)不足,設(shè)計(jì)邊坡率過陡。施工中未根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施,塹坡仍按原設(shè)計(jì)破率開挖,邊坡過高過陡,難以保證自身穩(wěn)定。邊坡開挖后,未及時(shí)進(jìn)行防護(hù),長時(shí)間暴露在大氣中,致使風(fēng)化、沖刷嚴(yán)重。
分析公路路基邊坡防護(hù)技術(shù)
4.1混凝土擋墻:在高邊坡加固中,混凝土擋墻是一種比較常見的施工方式,這種方法能夠很好的改善滑坡體的受力失衡問題,進(jìn)而使得滑坡體變形得到很好的控制。通常這種施工方式具有結(jié)構(gòu)簡單易于操作且迅速起到相應(yīng)的穩(wěn)定高邊坡結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行混凝土當(dāng)強(qiáng)的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該充分考慮滑面的形狀以及位置,從而選擇適合的擋墻基礎(chǔ)砌筑深度,此外,擋墻后面應(yīng)該設(shè)計(jì)必要的泄水孔,從而有效地減少靜水壓力以及水的浸泡腐蝕。如圖1
4.2錨固洞:在加固高邊坡時(shí),錨固洞加固技術(shù)是一種較為常見而且有效的方法,在施工時(shí)應(yīng)該按照由內(nèi)而外、自上而下、逐層加固的方式進(jìn)行。處于同一結(jié)構(gòu)面的錨固洞應(yīng)該采取跳洞開挖的施工方式,從而降低由于抗滑力的減少而影響高邊坡的穩(wěn)定性。此外,錨固洞自身具備一定的傾斜度,從而有效地避免了混凝土與洞壁之間結(jié)合不實(shí)的現(xiàn)象。
4.3植物防護(hù)措施:植物防護(hù)以成活的植物作為路基防護(hù)的材料,通過植物的葉、莖和根系與被保護(hù)土體的共同作用,在擬保護(hù)的路基部位,形成有生命的保護(hù)層;是一種積極、有生命的防護(hù)措施。采用鋪草皮、種草形式,利用植被對邊坡的覆蓋作用、植物根系對邊坡的加固作用,保護(hù)路基邊坡免受降水和地表徑流的沖刷。植物防護(hù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、含水量等因素,選用易于成活、便于養(yǎng)護(hù)、經(jīng)濟(jì)的植物類種。植物覆蓋對地表徑流和水土沖刷有極大減緩作用。植物根系能與土層密切結(jié)合,盤根錯(cuò)節(jié),使地表層土壤形成不同深度牢固的穩(wěn)定層,從而有效地穩(wěn)定土層,阻擋沖刷和坍塌。
4.3.1鋪草皮:草皮要選根系發(fā)達(dá)、莖矮葉茂、生長繁殖迅速、易成活、便于種植的草皮;干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用,嚴(yán)禁用泥沼地區(qū)的草皮。如邊坡土不宜草皮生長,應(yīng)先鋪一層厚10~20cm的黏性土,當(dāng)邊坡坡度陡于1:2時(shí),鋪黏土前應(yīng)將邊坡先挖成臺(tái)階或溝槽。
鋪草皮可與其他防護(hù)措施結(jié)合使用。如片(卵)石方格草皮,由片石在邊坡上形成骨架,中間鋪草皮,可防止邊坡表面滑塌、草皮脫落。草皮還可以鋪于窗孔式護(hù)面墻、框格防護(hù)等開孔或格內(nèi),形成綜合防護(hù)。如圖2
圖1 圖2
4.3.2植樹:植樹防護(hù)的邊坡應(yīng)較緩,最好是1:1.5或是更緩的邊坡。種樹宜選用與沈陽當(dāng)?shù)赝寥?、氣候條件相適應(yīng)、根系發(fā)達(dá)、枝葉茂密、生長速度快的品種。對常浸水的農(nóng)村公路,應(yīng)選用喜水、耐水的喬木和灌木,適合沈陽地區(qū)優(yōu)先選用楊樹、柳樹、紫穗槐;路塹路面及路肩邊緣外0.8~1.0m范圍內(nèi)的路堤邊坡上下不一般種植喬木。
植樹防護(hù)可與種草、栽花等防護(hù)措施綜合應(yīng)用,以獲得更好的防護(hù)效果。
4.3.3種草:選用的草籽必須適應(yīng)沈陽地區(qū)的土壤和氣候條件。通常應(yīng)選擇生長快、根系發(fā)達(dá)、葉莖低矮、枝葉茂密或有葡萄莖的多年生草種(三葉草、抓哏草)。當(dāng)邊坡土質(zhì)不宜草類生長時(shí),可以在坡面培腐植土促進(jìn)草類生長。同時(shí)在路肩上也可以栽植部分花卉,對路面起到美化的作用。
4.4 地下排水
4.4.1大孔徑排水管(溝):該種情況多用于泉眼式滲水,在多雨地區(qū),部分泉眼雨季水量較大,采用傾斜式排水孔很難及時(shí)排出水流,往往造成邊坡明顯的沖刷。這種情況下采用加大孔徑的混凝土排水管(溝)具有較為明顯效果。
4.4.2支撐式滲溝:支撐式深溝主要設(shè)計(jì)在路基邊坡體裂縫水發(fā)育明顯,且出現(xiàn)多個(gè)滲出點(diǎn),往以帶狀、面狀發(fā)育的坡面,由于其水豐富、分布分散,通過設(shè)置“Y”型支撐式滲溝,可有效收集邊坡一定范圍的滲水,并及時(shí)排出,對保證邊坡穩(wěn)定、保持邊坡體強(qiáng)度具有一定作用,從而保證邊坡穩(wěn)定。
4.4.3傾斜式排水管:在多雨地區(qū),往往邊坡水在一定的深度內(nèi)大范圍分布,若不及時(shí)排水,長期儲(chǔ)存在路基邊坡體內(nèi),影響邊坡體的巖土強(qiáng)度,不利于邊坡穩(wěn)定,該情況下,可通過設(shè)置深層的帶孔排水管,必要式可采用上下交錯(cuò)布設(shè),可有克服支撐滲溝深度不足的缺點(diǎn),將深層水排水。
4.4.4滲溝:滲溝對排水路基邊坡下滲水、裂縫水具有顯著效果,也可降低路基兩側(cè)的地下水位。
結(jié)束語
對于公路路基的邊坡,一定要采取有效的處理措施,不斷采用先進(jìn)技術(shù)和機(jī)械設(shè)備,預(yù)防邊坡的出現(xiàn),加強(qiáng)對邊坡穩(wěn)定性的定量定性分析,強(qiáng)化對邊坡的預(yù)防治理工作,已經(jīng)是整個(gè)公路建設(shè)施工,養(yǎng)護(hù)中的重要環(huán)節(jié),在整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中已得到了更多的關(guān)注。提高邊坡的防護(hù)水平,既保證了整個(gè)公路建設(shè)的質(zhì)量,也促進(jìn)了我國公路建設(shè)健康快速的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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雷蕾,謝新生,竹壽水庫泄洪隧洞進(jìn)口高邊坡加固方案研究「J,陜西水利,2011(06)
[中圖分類號(hào)] U418.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A
我國的高速公路發(fā)展迅速,交通、水利、礦山等相關(guān)部門都會(huì)涉及很多邊坡問題,特別是山區(qū)的邊坡,由于各種地質(zhì)環(huán)境的影響,處于山區(qū)地段的邊坡穩(wěn)定性直接影響著山區(qū)老百姓的人身安全,滑坡災(zāi)害嚴(yán)重危及到國家基礎(chǔ)建設(shè),所以對邊坡的穩(wěn)定性研究十分必要。
在各種外在環(huán)境作用下,不同巖質(zhì)邊坡在發(fā)生變形破壞時(shí)其變形破壞機(jī)理和破壞模式各異,當(dāng)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí),如果對于填料的工程特性、工程邊坡的變形規(guī)律及施工工藝、現(xiàn)場堆載等認(rèn)識(shí)不足,極易導(dǎo)致發(fā)生滑坡等事故。
1 邊坡的破壞類型及影響因素
邊坡分為人工邊坡和自然邊坡。由于受設(shè)計(jì)和施工以及其他因素的影響,邊坡土體會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)破壞現(xiàn)象,具體可分為:
1.1 邊坡崩塌。崩塌往往發(fā)生在地形陡峭的山坡或高陡的路塹邊坡上。
1.2 邊坡滑坡。滑坡一般是緩慢地、長期地往下滑動(dòng),位移速度在突變階段顯著增大,滑動(dòng)過程可以是幾年、幾十年甚至更長。
1.3 邊坡流動(dòng)。流動(dòng)往往緩慢地沿坡面或地面溝谷方向呈流體移動(dòng)。
邊坡的穩(wěn)定性受很多因素的影響,根據(jù)各種因素影響的大小和特點(diǎn),可分為內(nèi)部因素和外部因素兩類:內(nèi)部因素――邊坡土體的材料構(gòu)成和物理力學(xué)指標(biāo),以及邊坡的地形地貌和巖石的礦物組成,邊坡巖土體中的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面和邊坡的形狀等。外部因素――邊坡外在所受的雨水、地震、構(gòu)造應(yīng)力、植被和風(fēng)化作用的影響和人為因素等。
2 邊坡的穩(wěn)定性分析方法
2.1 極限平衡分析法。極限平衡分析法主要是對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行定量評價(jià),不考慮土體自身的變形,只對滑動(dòng)面上的受力情況進(jìn)行研究分析,對于滑坡體內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)不進(jìn)行研究。目前常用的極限平衡分析法有:瑞典法、畢肖普法和簡布法等。
2.2 數(shù)值分析法。數(shù)值模擬方法在穩(wěn)定性評價(jià)得到了廣泛應(yīng)用,這種方法可以求解黏彈性、黏塑性等問題,且計(jì)算較快速,準(zhǔn)確性較高。
隨著數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展,采用離散單元法就能反映接觸面的滑移、傾翻等大位移,且能計(jì)算土體的內(nèi)部變形與應(yīng)力分布情況,而且這種方法應(yīng)該范圍很廣,任何巖體都適合。
2.3 極限分析法。該法建立在土體材料為理想剛塑性體、微小變形及材料遵守相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則的3個(gè)基本假定上,利用連續(xù)介質(zhì)中的虛功原理可證明兩個(gè)極限分析定理即下限定理和上限定理。
3 有限元強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定性分析
用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行穩(wěn)定性分析是指將材料的強(qiáng)度參數(shù)除以一個(gè)折減系數(shù),然后將新的參數(shù)作為材料參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,通過不斷增大或減小折減系數(shù)來反復(fù)計(jì)算其穩(wěn)定性,當(dāng)計(jì)算收斂時(shí)則坡體發(fā)生失穩(wěn)破壞,與此同時(shí)此折減系數(shù)就是穩(wěn)定性安全系數(shù),分析方程為:
c =c/F(1)
tanφ =tanφ/F (2)
式中:c,φ為材料的強(qiáng)度參數(shù);c ,φ 為新的強(qiáng)度參數(shù);F為折減系數(shù)。
在本質(zhì)上強(qiáng)度折減法與傳統(tǒng)的計(jì)算方法是一致的,坡體進(jìn)入塑性臨界狀態(tài)。如下圖,在參數(shù)折減前土體的實(shí)際強(qiáng)度包線與摩爾應(yīng)力圓相離,坡體不會(huì)發(fā)生剪切破壞。當(dāng)調(diào)大折減系數(shù)后,強(qiáng)度包線逐漸向摩爾應(yīng)力圓靠攏,增大系數(shù)到強(qiáng)度包線將與摩爾應(yīng)力圓相切,此時(shí)相應(yīng)的折減系數(shù)為邊坡的安全系數(shù)。因此,通過不斷的折減強(qiáng)度參數(shù),分析邊坡從穩(wěn)定到破壞的演變過程,這樣便可找出邊坡的薄弱部位,為邊坡加固提供了依據(jù)。
4 邊坡的監(jiān)測防護(hù)問題
4.1 邊坡受雨水入浸后,安全系數(shù)小于1,已處于不穩(wěn)定狀態(tài),為確保邊坡的安全穩(wěn)定,必須采取有效的治理措施;受雨水浸泡的邊坡坡腳,土體黏聚力急劇下降,土體失穩(wěn),易形成崩塌體;邊坡坡角失穩(wěn)后,引起其上部土體的沉降。邊坡受影響程度不同沉降量也不同,受浸泡邊坡上部的沉降量最大,向另一側(cè)逐漸減小;邊坡最大不均勻沉降發(fā)生在受雨水浸泡的中間區(qū)域,此處將受拉伸而產(chǎn)生裂縫。
4.2 邊坡的穩(wěn)定性與變形問題是一個(gè)復(fù)雜的工程問題,單純的理論不能滿足計(jì)算分析與評價(jià)的要求,應(yīng)該采用計(jì)算理論結(jié)合現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)的綜合評價(jià)方法,清楚認(rèn)識(shí)邊坡填筑體的變形破壞過程、穩(wěn)定程度和破壞發(fā)展情況。
5 總結(jié)
本文在對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析和討論的基礎(chǔ)上,介紹了邊坡的破壞形式和影響因素,概述了邊坡的穩(wěn)定性分析方法、分析了降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響,最后對邊坡的防護(hù)加固問題進(jìn)行了探討。
參考文獻(xiàn)
[1]謝磊.邊坡穩(wěn)定性分析若干問題的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.