人工堆山边坡稳定性评价.pdf

72 江苏建筑 2011 年增刊 总第 144 期 人工堆山边坡稳定性评价 张 少 华 杨 正 玉 杜 京 镇江市城市干道工程建设办公 室 江苏镇江212000 江苏省地质矿产局第三地质大队 江苏镇江212001 摘 要 分析发现镇江市蛋山景观堆山工程西侧边坡地基土层影响较大 最危险滑动面穿过地基深度大 极限平衡法计 算得稳定性 系数接近 1 30 强度折 减法计算得稳 定性 系数 为 1 25 边坡安全储备 偏低 关键 词 人工堆山 边坡 稳定性 中图分类 TU 472 1 文献标识码 A 文章 1005 6270 2011 SO一 0072 02 Stabi li ty E valu ati on for th e S lope of A rti fi c i al F i lli ng H m Z H A N G Shao hua Y A N G Zheng yu2 D U Ji ng 1 The 0 m c e of Ci ty M ai n R oad C onstruc ti on i n Zhenji ang Zhenji ang Ji angsu 2 12000 Chi na 2 N o 3 G eologi c al Party of Ji angsu B ureau of G eology and M i neral R esourc e Zhenji ang Ji angsu 21200 1 C hi na A b strac t B y an alysi s i t w as found th at th e stabi li ty of th e arti fi c i al fi lli ng hi ll of D anshan engi neeri ng i n Zhenji ang c i ty would be c ontrolled by the soi ls i n the foundati on The through depth of the m ost dangerous sli d i ng plane i s bi g the fac tor of stabi li ty c al c ulated by li m i t equ i li bri um an d stren gth reduc ti on m ethod are 1 30 and 1 25 respec ti vely T he safety m argi n i s low K ey w o rd s arti fi c i al fi lli ng hi ll slope stab i li ty 0 弓 l言 拟建 镇江市蛋 山景观堆 山工程位 于镇 江市檀 山路与团 山路交汇处东南角 在建的镇江市体育中心的南侧 该项 目 拟利用体 育中心施工挖方 出土和建筑垃圾在蛋 山废 弃采石 场地 基上堆筑起一座具有景观功 能的新蛋 山 堆山方案拟 将 场地东 北侧 岩质高边 坡保 留 坡脚 降低 形成一 东侧 局 部高度达 30 m 的岩质高边坡 其余 地段拟堆筑起高出 目前 地 面标 高 30 m 一 50 m 高的杂填土人工 山体 人工山体地基 面积 约为 400 m x400 m 设 计堆土坡面坡度约 为 2O 左 右 堆土方量 达 10o 万 m 以上 竣工边坡 安全 等级应为一级 根据 现场勘察 发现 整个堆 山工程 地基 中北侧 南侧和 东侧 基岩 出露或埋深较浅 而西侧地基 中分布有厚 度较大 的粉质粘 土层 其力 学性 质差 承载力不高 对 堆山工程而 言 堆 土成分 含水量 压 实度对堆 土形成 的人工 山体 的变 形和稳定 性影 响很大I1 41 本文 以该 工程 西侧 为例 对软土地基上采用建 筑垃圾 堆造的人工山体的稳定性问题进行分析 分析结果将直接 应用 到具 体工程设计 中 1 工 程 地 质 条 件 根据 现场调查 和钻探结果 综合考 虑土层的形成 时代 成 因和物 理力学性质指标 发现西侧研究 区域地基 土层主 要有 6 层 典型工程地质剖 面见 图 l 自上而下分述如下 tt tlli 填 一 二 一 图 l工 程地质横 剖面图 1 粉质粘土 黄褐色 硬塑 局部可塑 干强度中等 中等压缩性 分布不稳定 土质 均匀 层厚 0 0 7 0 m 2 粉质粘土 黄褐色 可塑 干强度中等 中等压缩 性 土质均匀 分布不稳定 层厚 2 0 m 5 0 m 3 粉质粘土 黄褐色 硬塑 局部可塑 干强度中等 中等压缩性 土质均匀 局部缺失或已挖除 层厚 3 2 rn 35 m 4 粉质粘土 黄褐色 硬一 坚硬 干强度中等 中等压 缩性 土质均匀 局部有分 布 层厚 4 8 m 10 0 m 5 泥岩 灰白色一 黄褐色 中一 强风化 钙质胶结 破 碎一 极破碎 属 软岩 遇水不 易软化 岩溶不 发育 岩体基本 质量等级为 V 级 层厚 2 0 m 一 8 8 m 收 稿日 112011 07 12 作者简介 张 少 华 0979 镇 江 市 城 市 干 道 工 程 建 设 办 公 室 工 程 师 主 要 从 事 边 坡 工 程 的 施 工 管 理 工 作 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 江苏建筑 2011 年增刊 总第 144 期 7 3 表 1 岩土体物理力学参数 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 泥灰岩 灰岩 填土 60 5 30 2 4 1 1 94 8 l0 0 O 20 0 0 3 8 3 14 8 9 2 12 5 1O 0 22 O 27 0 19 1 19 9 19 7 2 0 O 19 9 2 3 0 2 5 0 20 0 2 1 O 2 1 2 2 1 5 2 1 3 2 3 0 2 5 O 2 1 5 3 4 8 3 3 3 3 5 7 4 1 5 2 1 3 20 7 2 1 7 24 7 7 6 4 5 1 1 6 5 0 8 0 164 0 40 9 0 110 0 0 28 13 64 12 4 9 13 63 15 60 6 石灰岩 灰一 浅灰色 局部白色 沿裂隙部位表层 局 部为黄 褐色 局部 夹泥 质灰 岩 较破 碎 较 完整 属 较硬 岩 岩体基本质量等级为 级 未见底 各 岩土层相关力学参数 见表 1 填料主要来 源于场 区 工程弃 土 以及削坡土石方 和建筑垃圾 其 中工程弃土为粉 质 粘土 占整 个堆 山工 程填 土的 85 以上 土体呈黄褐 色 可塑 干强度中等 中等压缩性 稍有光泽 土质 均匀 参 照相关 规范嘲 现场取 土样进行 室内击 实试 验 试验结果见 图 2 根据 试验结果确定填 土的最大干密度 1 68g c m 和最优 含 水量 18 2 根 据最大 干密 度和 最优含 水量 结果 制样 进 行重塑土力学试验 试验结果 见表 1 场 地抗 震设 防烈度为 7 度 暑 龆 H 图 2 填土击实试验结果 2 边坡稳定性分析 2 1强度折减法 可以看出 该人工边坡竣工 后稳 定性 主要受填土控制 地基 中土 层力学性 质差 含水量 高 则其 承载力必 然低 对 边坡稳定性也有较大影 响 极限平衡法是经典 的力学 分析方法 通过潜在 滑体的 受力分析 引人 M ohr Coulom b 强度准则 根据滑 体的力 力矩 平衡 建立 边坡 安全系数表达式进行定量评价 针对 土质边坡 的分析方法主要有 Felleni us 法 瑞典 圆弧法 简 化 B i shop 法 M orgenstern Pri ee 法 M P 法 和 Spenc er 法 等 对不 同的 问题各种计算方法 的假设条件 和计算 结果各 有 差 异 其 中 比较常 用 的 有 Felleni us 法 和 简 化 Bi shop Felleni us 法是仅 考虑作用 于土体滑动面上的抗滑力 矩 与 下滑力 矩 由二者之 比计 算出边坡稳定系数 忽略 土条 之 间的相互作用 力 Bi shop 法考 虑土条之 间的相互 作用力 与 条块 下滑力的关系 用迭代法 计算稳定性 系数 M P 法 是 极 限平衡法理论体 系中的一种严格方法 滑裂 面为任 意形 状 对多余未知数的设定并不是任意的 图 3 最 危 险 滑 裂 面 位 置 根据 G B50330 2002 建 筑边坡工程技术规 范 针对该 人工边坡 的特点和 工程地质条件 这里选用 Felleni us 法 Bi shop 法和 M P 法对边坡稳定性进 行计算 计 算时考虑正 常条件和地震 2 种工况 由于边坡 土层极不 均匀 滑 动面位置难 以确定 计算 时 设定滑弧圆心和滑动面范围内所 有可能的的圆弧进行 计算 算 出的稳定性系数最小 的圆弧 即为最危 险滑 动面 计 算得最危险滑 动面位 置见图 3 不同条件下竣工边坡 稳定 性系数结果见表 2 表 2 边坡稳 定性计算 结果 Felleni us法 Bi shop法 M P 法 1 29 7 1 38 9 1 384 1 12 3 1 17 1 0 9 83 1 0 56 1 0 32 根据相关规范要求 采用 圆弧计算时 边坡安全系数为 1 30 故该工程竣工边坡 的稳定性基本满足要求 考虑 当发 生 6 级地震时边坡稳定 当发生 7 级地震时 边坡接近临界 状态 可能发 生滑坡 下转第 84 页 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 江苏建筑 20 11 年增刊 总第 144 期 与双层玻璃 幕墙类似 不过 由于其空 间较大 若 处理好 通风 的问题 其可 以将 热量有效 的分 流 起 到了一定的降温作用 从 而减少室内空调 的能耗 由于该空 间类似 于温室 可 以适 当种植 花草 成为一个绿色休憩场所 4 幕墙利用太阳能节能 由于环保 节能的要求 主动式 太阳能建 筑节能设计 是 建筑 利用 太阳能节能的趋势所在 而作为建筑立面 的幕墙 在太 阳能利用 方面有着天然的优势 目前 随着科技 的进步 和新 型玻 璃材料 的产 生 为建筑利用太 阳能开辟 了一条 新 路 目前国外开始采用一种光 电幕墙发 电 该 幕墙是在玻璃 中间复合光 电池板块 然后在 装配时将 其连接在 一起 从 而 形成一套 发电系统 这套发电系统再通过一定 的储存设 备 将 电能转 化为可以直接使用的电源 在烈 日炎炎 的夏 天 利 用太 阳能产生的电源就可 以在局部范 围内满足 照明用电等 需求 5 结 语 1 玻璃幕墙的节能效果与幕墙设计有密切关系 玻璃 幕墙 的节能设计原理 主要 是采 用导热系数小的玻璃和 隔热 断桥铝 型材来实 现节 能 2 双 层玻璃幕 墙 其 主要的节 能措施是改变 2 层玻璃 幕墙 间空气 的导 热性 能以及加 强其 流通 3 热缓 冲 区的设 置不仅有利 于减少 室内空调 的能耗 而且可 以成为一个绿 色的休憩场所 f4 主 动式 太 阳能节能是建筑 幕墙节 能设 计趋势所 在 其 中光 电幕墙就是利用太 阳能 发电综合 节能 良好范例 参考文献 1 JGJ139 I 一 200 1 玻璃 幕墙工程质量检验 标准 S 中国建 筑 工业 出版 社 2 0o 1 2 龙 文志 双层结构幕墙 一 J 建 筑知识 2004 6 3 张芹 新 一代 环保 节能 型双 层玻 璃 幕墙 J 上海 建 材 2004 1 4 高垄 李彤 王 义君 玻璃 幕墙的遮 阳节 能技 术 J 建 筑 设计管理 2005 6 上接第 73 页 从最危险滑动面位置可以看出 滑动面切割了地基 和 层土 表明地基土层对边坡稳定性影响很大 滑动面 大部 分位 于地基中 故边坡抗 滑力 主要 由地基土层提供 下 滑力则受填土厚度影响较大 3 2 强度折 减法 本文运用岩土 工程二维有 限元软件 PLA X IS 对 图 1 工 程地 质条件下的边坡稳定性采用有 限元强 度折 减法 进行分 析 计 算时 根据 工程 实际对 岩土 体本 构模 型选择 常用 的 M ohr Coulom b 弹塑性模 型 采用 标准边界条件 即 模型左 右两侧水 平向约束 模型底 面水平 向和垂直向约束 强度折减 系数 计算变化情况见 图 4 计算得边 坡最终 稳定性系数为 1 26 低 于极 限平衡 法计算结果 一 图 4 强度折减 系数变化结果 以上 2 种 稳定性系数计算结果接近于 建 筑边 坡工程 技术规 范 GB 50330 20o2 对一级 边坡稳定 性系数 的要 求 1 3O 从 边坡永久稳定性 要求来看 应加强施 工期 间和 工后 的监测 并应采取预警措施 4 结论 根据 以上分析 镇江 市蛋 山景观堆 山工程西侧边坡稳 定性受地基 土影 响很 大 极限平衡法计算得该处稳定性 系 数接近 1 30 基本满足安全性要求 强度 折减法计算得稳定 性 系数为 1 25 低于安 全性 要求 边坡安 全储 备偏低 应加 强监测 并应采取预警预报措施 参考文献 1 刘祥君 李 鸿琦 雷华 阳 大型有 限元软 件 A N SY S 在 堆 山工程 中的应用 J 岩土力学 2004 2 357 360 2 马锋 雷华 阳 应耀 明 天 津市堆 山造景 工程地基 稳定 监 测与 防治 J 中 国地质 灾害与防治 学报 2006 17