边坡稳定性评价方法

边坡稳定性评价方法

首页休闲益智极限平衡器5更新时间:2024-07-25

斜坡稳定性评价的目的是:合理设计人工边坡,使之既稳定安全,又不浪费开挖工作量;评定、核算与工程有关的天然斜坡稳定性现状及受工程影响后的稳定性状况;对已建成的人工边坡检查其稳定性状况;为整治斜坡提供设计依据。

斜坡稳定性评价方法有多种,常用的有:自然历史分析法、力学计算法、图解法和工程地质类比法。大体上属定性评价和定量评价两大类。

边坡稳定性计算方法,根据边坡类型和可能的破坏形式,按下列原则确定:

1.土质边坡和规模较大的碎裂结构的岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算;

2.对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法进行计算;

3.对可能产生折线滑动的边坡宜采用折线滑动法进行计算;

4.对结构复杂的岩质边坡,可配合采用赤平极射投影法和实体比例投影法分析;

5.当边坡破坏机制复杂时,宜结合数值分析法进行分析。

(一)自然历史分析法

这是一种定性评价的方法。主要通过研究斜坡形成的地质历史和所处的自然地理及地质环境、斜坡的地貌和地质结构、发展演化阶段及变形破坏形迹,来分析主要的和次要的影响因素,从而对斜坡稳定性做出初步评价。所以这种方法实际上是通过追溯斜坡发生、发展演化的全过程,来进行稳定性评价的。它对研究斜坡稳定性的区域性规律尤为适用。

自然历史分析法主要包括三方面研究内容:

1.区域地质背景的研究,包括区域构造、地层岩性分布和地形地貌特点以及近期地壳运动强烈程度(如地壳运动形式、地应力状态、有否活断层分布及其特征等),并结合斜坡变形破坏的分布和特征,就可以建立起斜坡变形破坏现象与区域地质背景间的相关关系。可由点到面来研究斜坡变形破坏的某些规律。这是一项基础性、且带有全局意义的研究工作。

2.分析促使斜坡演变的主导因素及触发因素。尤其是一些周期性因素(气候、水文、地震)与斜坡变形破坏间的相关性。

3.预测斜坡所处的演化阶段和发展趋势,可能的破坏方式。可通过斜坡地质结构、外形及变形破坏形迹来进行,也可通过必要的监测手段来研究。

需要指出的是:自然历史分析法虽属初步的、定性的评价方法,但是它是其他各种评价方法的基础;没有这种评价方法。其他评价方法将难以进行。

(二)力学计算法

力学计算法主要适用于滑坡类破坏型式,是一种定量评价的方法。常用的是刚体极限平衡法。采用这种方法的前提条件是:①只考虑破坏面上的极限平衡状态,而不考虑岩土体的变形,即视岩土体为刚体;②破坏面(滑动面)上的强度由凝聚力和摩擦力(C、φ值)控制,即遵循库仑判据;③滑体中的应力。以正应力与剪应力的方式,集中作用于滑面上,即均为集中力;①以平面(二维)课题来处理,这是为了求解方便而对实际情况的简化。

刚体极限平衡法表面上看来是一种严格的定量评价方法,但是由于上述的前提条件。以及边界条件确定和计算参数的取得都还存在不少问题。因此在实际工作中。常根据斜坡或边坡工程的重要性及具体情况,用一个稳定安全系数K。来保证计算的安全度。一般规定K=1.1~1.5,即要求计算所得斜坡或工程边坡的稳定系数K大于这个数字才是安全稳定的,否则将是不安全的。

根据岩土体的不同及边界条件的的不同,计算公式较多,这里仅介绍《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)里应用的几种方法

1.圆弧滑动法

当滑动面为圆弧或单一平面时,可按下式计算稳定安全系数:

2.折线条分法

当滑动面为折线时,可采用下式计算稳定安全系数:

滑坡推力计算应符合下列规定:

(1)当滑体有多层滑面时,应取推力最大的滑动面进行计算,确定滑坡推力。

(2)选择平行于滑动方向的几个具有代表性的断面进行计算,计算断面不少于两个,其中一个是主滑断面。

(3)滑坡推力作用点,可取滑坡厚度的1/2处。

(4)滑坡推力稳定安全系数应该根据现状及对工程的影响等因素,对地基基础设计为甲级的建筑物宜取1.25,设计等级为乙级的建筑物宜取1.15,设计等级为丙级的建筑物宜取1.05。

(4)根据岩土的性质和当地的经验,可采取试验和滑坡反分析相结合的手段,合理确定滑动面上的抗剪强度指标。

3.平面滑动法

采用平面滑动法时,稳定安全系数可按下式确定:

边坡工程稳定性验算时,各种方法的稳定性应不小于下表规定的稳定安全系数要求,否则应对边坡进行处理。

边坡工程应按其损坏后可能造成的破坏后果(危及人的生命,造成经济损失,产生社会不良影响)的严重性、边坡类型和坡高等因素根据下表确定安全等级。

(三)图解法

图解法是一种定性或半定量的评价方法。在斜坡稳定性评价中,一般采用两种图解法,即图表计算法和图解分析法。

图表计算法种类较多,其基本原理一般都是根据斜坡所处的条件,先确定某一无因次量,并绘制不同坡角情况下无因次量与稳定系数关系曲线图,或不同稳定系数情况下的无因次量与坡角关系曲线图。借助于曲线图,在已知C、tgφ、ρ、a、β,H等参数后,即可直接从关系曲线上查得稳定系数。

图表计算法与力学计算法相比较,其结果精度差些。但是,在进行边坡初步设计时是可以满足要求的。

(四)工程地质类比法

工程地质类比法就是将所要研究的斜坡或拟设计的人工边坡与已研究过的斜坡或人工边坡进行类比,以评价其稳定性或确定其坡角和坡高。类比时必须全面分析研究工程地质条件和影响斜坡稳定性的各项因素,比较其相似性和差异性。相似性愈高,则类比依据愈充分,所得结果愈可靠。类比的基础是相似,只有相似程度较高才可进行类比。所以类比法一定要充分做好工程地质调查研究工作,而且要有丰富的实践经验。

我国铁道、矿山、水电部门已有不少类比的实例,并提出不同条件下坡高和坡角的经验数据。被称为“坡率法”,见《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)。

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