浅谈边坡工程稳定性因素及防治.doc

第八届“雄鹰杯”大学生科技学术论文竞赛作品申报书作品名称： 浅谈边坡工程稳定性因素及防治 作品类别： 自然科学类学术论文 作品所属学科： 能源化工 注：1.作品类别分为自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文。2.作品所属学科分为哲学、经济、社会、法律、教育、管理。 a2.申报者情况（集体项目）说明：1.必须由申报者本人按要求填写；2.申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3.本表中的签章视为对申报者情况的确认，并由签章部门或个人承担相应连带责任；4.本表中尚无法填写的项目，请填“无”。申报者代表情况姓 名李 赛性 别男出生年月1991.11院 系矿业学院专业年级采矿10-6学 历本科学 制4入学时间2010.9作品全称浅谈边坡工程稳定性因素及防治毕业论文题目 无通讯地址辽宁省阜新市细河区辽宁工程技术大学公寓13号楼242邮政编码123000联系电作者情况姓 名性 别年 龄现学历所在院系李 鹏男22本科矿业学院柴 然男22本科矿业学院资格认定院系学籍管理意见以上作者是否为2012年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的省内高等院校中国籍专科生、本科生.硕士研究生或博士研究生。是 否（院系盖章）年 月 日院系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果 是 否 负责人签名：年 月 日 b1.申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1.必须由申报者本人填写；2.本表中的学校组织协调机构意见视为对申报者所填内容的确认；3.作品分类按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写，分类错误或分类不清视为无效作品；4.硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称浅谈边坡工程稳定性因素及防治作品分类（ e ）a.机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等） b.信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） c.数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） d.生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等） e.能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品撰写的目的和基本思路 边坡失稳破坏一直是影响建设施工和人民财产安全的主要灾害，因此边坡稳定性的正确的分析具有防范未然 ，对建设施工具有指导重要作用，所以研究边坡稳定性因素对于保护人民和国家的财产安全具有重要的意义。作品的科学性、先进性及独特之处 本文通过分析边坡稳定性影响因素及边坡工程处治技术来了解边坡稳定的因素发现目前土质边坡的缺陷，分析其原因，指出非饱和土理论在土质边坡稳定分析中的工程价值，总结出一个简单、合理的计算方法，为土质边坡施工、安全评估和运行管理提供科学可靠的理论依据。作品的实际应用价值和现实意义 边坡地段的地质构造，岩体的结构，水的作用，边坡几何形状及表面形态各种自然因素和人为的作用是影响边坡稳定性的因素，通平衡法等一系列方法可以分析评价边坡的稳定性。进而采取一定的技术措施如抗抗滑桩技术，锚固技术，生态防治技术等，对其进行防护，从而达到防治的作用。学术论文文摘 边坡失稳破坏一直是影响建设施工和人民财产安全的主要灾害，因此边坡稳定性的正确的分析具有防范未然 ，对建设施工具有指导重要作用。所以研究边坡稳定性因素具有重要的理论和现实意义。论文首先阐述了影响边坡稳定性的因素，并结合实际提出了一系列防护措施。作品在何时、何地、何种机构举行的会议或报刊上发表及所获奖励本作品2012年8月在中国科技博览第38期上发表鉴定结果已录取并见刊请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录 1 中国岩土锚固工程协会.岩土锚固技术的新进展m .北京: 人民交通出版社，2000.2 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.2002. 3 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.2003.4 黄日得.岩土边坡稳定性分析与锚固计算理论r .1994.93.5 黄求顺，等.边坡工程.重庆大学出版社，2003，07.申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）申报论文：浅谈边坡工程稳定性因素及防治学院领导小组意见（签 章） 年 月 日学校领导小组意见（签 章）年 月 日c当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.本栏目为可选项，若填写将有助于评审。目前，多于国内外的很多研究机构来说，关于岩土边坡工程的稳定性因素方面还没有特别准确解释，但主要分为以下几个方面，影响边坡稳定性的因素很多，其中，边坡的地质条件、水文地质条件、地形地貌和新构造运动等，是影响边坡稳定性的决定因素。一般来说，这些因素比人类的工程活动，如地下采掘、开挖坡脚、人工削坡对边坡稳定性的影响更大。人类的工程活动往往起到诱发边坡失稳的作用，是次要因素。边坡稳定状态是各种因素综合作用的反映，边坡稳定性和各种因素构成一个相互联系、相互影响的整体，其中任何一个因素的改变往往会导致其他因素发生改变，进而引起边坡稳定状态发生改变。在评价边坡稳定性时，应区别各因素在边坡稳定中所起的作用，有重点地考察和分析起主导作用的因素岩土开挖后，其中边坡失稳坍塌的实质是边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度。而土体的抗剪强度又是来源于土体的内摩阻力和内聚力。因此，凡是能影响土体中剪应力、内摩阻力和内聚力的，都能影响边坡的稳定。 （1）土的类别的影响。不同类别的土，其土体的内摩阻力和内聚力不同。例如砂土的内聚力为零，只有内摩阻力，靠内摩阻力来保持边坡的稳定平衡。而黏性土则同时存在内摩阻力和内聚力，因此，对于不同类别的土能保持其边坡稳定的最大坡度也不同。（2）土的湿化程度的影响。土内含水愈多，湿化程度增高，使土壤颗粒之间产生滑润作用，内摩阻力和内聚力均降低。其土的抗剪强度降低，边坡容易失去稳定。同时含水量增加，使土的自重增加，裂缝中产生静水压力，增加了土体内剪应力。 （3）气候的影响使土质松软，如冬季冻融又风化，也可降低土体抗剪强度。 （4）岩体边坡上面附加荷载或外力的影响，能使土体中剪应力大大增加，甚至超过土体的抗剪强度，使边坡失去稳定而塌方。d.推荐者情况及对作品的说明说明：1.由推荐者本人填写（至少一名）；2.推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）；3.推荐者填写此部分，即视为同意推荐；4.推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓名范军富性别男年龄38职称副教授工作单位辽宁工程技术大学通讯地址辽宁省阜新市细河区中华路47号邮政编码123000e-mail联系电荐者所在单位意见 （签 章） 年 月 日请对申报情况的真实性作出阐述对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出评价其它说明e参赛作品打印处浅谈边坡工程稳定性因素及防治李 鹏 柴 然 李 赛（辽宁工程技术大学 123000）摘 要边坡失稳破坏一直是影响建设施工和人民财产安全的主要灾害，因此边坡稳定性的正确的分析具有防范未然 ，对建设施工具有指导重要作用。所以研究边坡稳定性因素具有重要的理论和现实意义。论文首先阐述了影响边坡稳定性的因素，并结合实际提出了一系列防护措施。关键词边坡 稳定性 锚索 生态防护中枢分类编号：p461+.4 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2012）38-0122-011引言边坡地段的地质构造，岩体的结构，水的作用，边坡几何形状及表面形态各种自然因素和人为的作用是影响边坡稳定性的因素，通过极限平衡法等一系列方法可以分析评价边坡的稳定性。进而采取一定的技术措施如抗抗滑桩技术，锚固技术，生态防治技术等，对其进行防护，从而达到防治的作用。2边坡稳定性影响因素2.1内部因素2.11岩性和岩体结构岩性包括岩石的化学和物理性质。岩石在饱和水的力学强度是影响边坡稳定性的重要因素；在坚硬和半坚硬的岩石中，岩性对边坡的稳定性影响不是最主要的，富含亲水性，膨胀性，崩解性矿物的岩层，容易软化、泥化，可明显降低滑面处岩石的抗剪强度。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。结构面的发育程度、规模、连续性、充填程度及充填物成分和结构面的产生状态对边坡稳定性具有重要影响。在区域构造比较复杂、褶皱比较强烈，新构造演的比较活跃的地区，稳定性较差。反向倾斜层状结构的边坡通常比较稳定，但垂直层面或片理的走向节理发育且顺山坡倾斜，容易产生切向滑坡。2.12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。2.2外部因素2.21水的作用 水文地质条件包括地下水的赋存、补给、径流、排泄条件。由于岩土体的力学性质受水的影响很大，地下水富集程度的提高一方面增大坡体下滑力；另一方面降低软弱夹层和结构面的抗剪强度，引起隙水压力上升，降低滑动面上的有效正应力，导致滑动面的抗滑力减小。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力作用；不透水的边坡面将承受静水压力；充水的张开裂隙将承受裂隙水压力作用；地下水的渗透流动，将对坡体产生动水压力。大气降雨是地下水的主要补给源。这说明大气降雨等对边坡的稳定性有很大影响2.22风化作用 风化作用使岩土的抗剪强度减弱。裂隙增加、扩大，影响斜坡的形状坡度；透水性增加，使地面水易于侵入，改变地下水的动态等，沿裂隙风化时，可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌、堆积、滑移等。2.23新构造运动 新构造运动往往引起边坡开态、产出状态及水文地质条件发生改变而导致边坡失稳，强烈的新构造运动-地震对边坡称定性的影响极大，地震往往伴有大量的边坡失稳。地震作用导致边坡稳定性降低主要是由于地震作用产生水平地震附加力，当水平地震附加力的作用向不利时，边坡的下滑力增大，滑动面的抗滑力减小。另外，在地震作用下，岩土中的孔隙水压力增加和岩土体强度降低，也对斜坡的稳定不利。2.24其它因素 随着人类工程活动规模的日益扩大，它对边坡稳定性的影响越来越显著，如不当削坡，大规模爆破和机械振动，使边坡失稳。另外还有植被的作用等。3边坡工程处治技术3.1抗滑桩技术 抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，是一种抗滑处理的主要措施。使用抗滑桩，土方量小，施工需有配套机械设备，工期短，是广泛采用的一种抗滑措施。根据滑坡体厚度、推力大小、防水要求和施工条件等，选用木桩、钢桩、混凝土桩或钢筋（钢轨）混凝土桩等。抗滑桩对滑坡体的作用是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层对桩的抗力（锚固力）平衡滑动体的推力，增加其稳定性。当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。根据滑体的厚薄、推力大小、防水要求及施工条件等选用木桩、钢桩、混凝土及钢筋混凝土桩。抗滑桩埋入地层以下深度，按一般经验，软质岩层中锚固深度为设计桩长的三分之一；硬质岩中为设计桩长的四分之一；土质滑床中为设计桩长的二分之一。当土层沿基岩面滑动时，锚固深度也有采用桩径的25倍。抗滑桩的布置形式有相互连接的桩排，互相间隔的桩排，下部间隔、顶部连接的桩排，互相间隔的锚固桩等。桩柱间距一般取桩径的35倍，以保证滑动土体不在桩间滑出为原则。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。3.2锚喷技术 锚喷支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，减小岩(土) 体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。其基本原理是锚杆穿过土体滑动面深固于土体内部，形成锚杆、面墙与岩体三者共同作用机理。具体来说，锚杆通过自有抗剪强度和传递掩体抗剪强度形成对岩体的抗滑力以抵抗岩体剪切破坏和岩软弱夹层发生位移，喷射钢筋网混凝土靠自身强度分解下滑力并使其扩散在整个坡面防护体中，从而使岩体内应力重分布， 形成岩体、锚杆与坡面混凝土共同受力达到边坡稳定。锚喷支护技术适用于岩性较差、易于风化，可能导致局部小型崩塌、落石的高陡岩土边坡的支护。实践证明，与其他防护形式相比，锚喷支护技术成本低、适应性强、施工简便、整体性好。可以预见，锚喷技术可提高高陡边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，增强边坡稳定性。根据边坡岩土现状，合理选择喷射混凝土的支护措施、设计方案、施工程序、工艺和技术措施是保证锚喷支护工程质量的关键。3.3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。3.4排水工程的设计 边坡工程应根据实际情况设置地表及内部排水系统为减少地表水渗入边坡坡体内，应在边坡潜在塌滑区后缘设置截水沟。边坡表面应设地表排水系统，其设计应考虑汇水面积、排水路径、沟渠排水能力等因素。不宜在边坡上或边坡顶部设置沉淀池等可能造成渗水的设施，必须设置时应做好防渗处理。 地下排水措施宜根据边坡水文地质和工程地质条件选择，可选用大口径管井、水平排水管或排水截槽等。当排水管在地下水位以上时，应采取措施防止渗漏。 边坡工程应设泄水孔。对岩质边坡，其泄水孔宜优先设置于裂隙发育、渗水严重的部位。边坡坡脚、分级平台和支护结构前应设排水沟。当潜在破裂面渗水严重时，泄水孔宜深入至潜在滑裂面内。泄水孔边长或直径不宜小于100mm，外倾坡度不宜小于5；间距宜为23m，并宜按梅花形布置。最下一排泄水孔应高于地面或排水沟底面不小于200mm.在地下水较多或有大股水流处，泄水孔应加密。 在泄水孔进水侧应设置反滤层或反滤包。反滤层厚度不应小于500mm，反滤包尺寸不应小于500mm500mm500mm；反滤层顶部和底部应设厚度不小于300mm的粘土隔水层。 3.4 生态防护 采用生态防护，就是利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用，采用植物防护，增加植被面积，减少地表径流，可从根本上减少边坡的水土流失。植物覆盖对于地表径流和水土冲刷有极大的减缓作用。枝叶繁茂的树冠能够截留一部分降水量，庞大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，还可稳定地表土层。而没有植被覆盖的地方，降水量全部落在地表面，形成径流，造成水土侵蚀和冲刷。植被的根系能与土层密切地结合，根系与根系的盘根错节，使地表层土壤形成不同深度的、牢固的稳定层，从而有效地稳定土层，