边坡稳定性影响因素及评价方法

1、No.7,2011Sum No. 209)2011年第7期（&第209期）黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI边坡稳定性影响因素及评价方法王浩黑龙江省高速公路建设局）摘 要边坡稳定性问题是土木I程建设中十分巫要的问邈系统分析r边坡失稳的外部和内部因索厉上 耍介绍了影响边坡穂定性的因素对目ir边坡工程中常用的一些稳定性分析方法进行了系统的总结，对它们 各"的上耍贩理、特点及其优缺点进行门钊述为实际匸程的边坡稳定性计算提供j指导总义为边破治理 捉供依抓关键词:边破稳定；影响因索;评价方法中图分类号:1416. 1文献标识码:C文章编号:1008 -3

2、383 （2011 ）070110-02No.7,2011Sum No. 209)No.7,2011Sum No. 209)1影响边坡稳定性的因素1.1内部因索（1 ）岩土性质和类醴岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起巫耍的控 制作用。坚破完整的块状或厚层状岩石如花岗岩、石灰岩、 砾岩等可以形成数KT米的陡坡如氏江三峽峽谷。而在淤泥 或淤泥质软土地段山淤泥的塑性流动儿乎难以开挖渠 道边坡碗挖酗塌难以成形.黄土边坡在干早时可以直立 陡峻但-经水浸土的强度人减，变形急剧滑动速度快规 模和动能戸大破坏力强M令加塌性。松散地层边坡的坡度 较缓。Q）地质构造和岩体结构的形响表现为结构面的发育程度、规模

3、.连通件、充填程度及充 成分和结构面的产生状态对边坡隐定性的影响。在评 价结构血对边坡稳宦性的影响时要特别注盘结构画的产生 状态与边坡面的相耳关系.金区域构造比较复杂裙皱比较 叽新构逍运动比较活动的地区边坡稳泄性皋 反向倾 斜层状结构的边坡通常较稳定但匝肖层面或片理向的走向 节理发疗且顺山坡倾斜则亦易产生切层滑坡。1.2外部因素（1）水的作用地农水和地下水是影响边坡稳定性的巫耍因索。不少 滑坡的典熨实例都与水的作用右关或者水址滑坡的触发因 素处丁水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用而不透 水的边坡将承受静水压力；充水的张开裂隙将承受裂隙水 静水用力的作用;地卜水的渗流将对边坡岩土体产生动水 压

4、力水对边坡岩体还产生软化或泥化作用使岩土体的抗 剪强度人为降低;地衣水的冲刷地卜水的溶蚀和潜蚀也4 接对边坡产生被坏作用。不同结构类空的边坡有其门身特 有的水动力模显。Q）新构造运动新构造运动往往引起边坡形态产生状态及水文地质条 件发生改变而导致边坡失稳强烈的新构造运动-地爲对边 坡稳定性的彩响极大地蔭往往伴有大呆的边坡失稳。3）工程荷我人类匸程活动规模的LI益扩人它対边坡稳宦性的影响 越來越显善不半的人类丁程活动引起的边坡失稳屮故频緊 发生便得人fi.仆得4、电视人类I *活动对边坡稳定性的B 响。对边坡总定性产生显著影响的人类活动有：削坡、坡顶 加截、地下开挖4）气候囚索人气降雨是地下水的

5、工娶补给源。气候类樂不同人气 降雨虽也不同因此在不同的地区由于大气降南虽不同即 使其它条件相同边坡的稳定性也不相同.赧雨或长期降雨 以及堪分过后往往可以到边坡失稳增多的现彖这说明人 气降雨等对边坡的稳定性有很大影响。6 ）风化作用风化作用使岩土的抗剪强度减弱。裂隙增加.扩人影 响斜坡的形状和坡度:透水件増加使地而水易丁浸入改变 地卜水的动态等沿裂隙风化时町使岩上体脱落或沿斜坡 删塌、堆积.滑移等6）地貌因索边坡的形念和规模等地貌因索对边坡稳定性的影响采 显而易见的不利形态和规模的边坡往往在坡顶产牛张应 力.并引起坡頂出現张袈縫:左奶产生强烈的剪应力出现 剪切破坏带这些作川极人地降低边坡的稳泄性

6、。边坡何与 地质构造而的不利纽合会导致边坡结构而控制卫失稳 2边坡稳定分析与评价2. 1定性分析方法（1 ）地质分析法仞史成因分析法）根据边坡的地形地貌形念.地质条件和边坡变形破坏的 星本找律迫溯边坡演变的全过程预测边坡稳定性发展的 总E势及其破坏方式从而对边坡的稳定性做出评价对已 发生过滑坡的边坡则判断其能否复活或转化。C）工程地质类比法工程类比方法该方法实质上就是利用C仃的门然边坡 或人I：边坡的稳定件状况及其影响I人I索、令关设计等方向的 经验并把这些经验应用到类似的所耍研究边坡的稳定性分 析和设计中去的种方法。G ）图解法 用-运的曲线和借谟图來农征边坡仃关参数Z间的 定星关系山此求出

7、边坡稳定性系数或已知稳定系数及其 它参数g八结构而倾角、坡角、坡高）仅一个未知的情况下. 求出税定坡角或极限坡高。这是力学il算的简化。 利用图解求边坡变形破坏的边界条件分析软弱结构 而的细合关系分析滑体的形态、滑动方向评价边坡的稳定 程度为力学计算创造条件。常用的为赤半极射投影分析法 及实体比例投彩法0）边坡稳定专家系统匸程地质领域最早研制出的专家系统是用地质勒察 的专彖系统Prompter. Ih斯坦福大学丁 7（）年代中期完成的. >外- M1T在80年代中期研制的测井资料咨询的V家系统No.7,2011Sum No. 209)No.7,2011Sum No. 209)收稿日期：2

8、011 -04-11 110 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/wwu 第7期王 浩:边坡稳定性影响冈索及评价方法总第209期也得到成功地应用在国内许多单位正在进行研制片取 得了很多的成果。专家系统使得一般程技术人员在解决 工程地质问题时能彖冇经验的少家给出比较正确的判断并 做出结论因此专家系统的应用为匸程地质的发展提供了 一条新思路。2.2定量评价方法a)极限平術法极限平衡法在工程中应用最为广泛极限平衡法是通过 潜在滑体的受力分析引入摩

9、尔一库仑强度准则根据滑体 的力(力矩)平衡建立边坡安全系数表达式进行定戢评价. 这种方法由.企系数的直观性至今仍被IT界广泛应 用.11询我国边坡I】程研究中根据匸程实际入临界滑移 理论进行陆天边坡的评价也屈丁此法这种方法的关键在 丁止确判斯临界破坏面的位遥和选定汁算参数这些郁需耍 依靠经验确定。n前刚体极限平衡方法已经从二维发展到n询的三 维。仃关边坡稳定二维极限半衡方法.C有众务文献介绍研 究成果.下面就几种常用的方法做介绍a)数值分析方法上要是利用某种方法求出边坡的应力分如和变形怡况. 研究岩体中应力和应变的变化过程求得并点上的局部稳定 系数山此判撕边坡的稳泄性。上耍有以下儿种： 有限號

10、元法(TEM )该方法是11向应用最广泛的数值分析方法。其解題步 骤已经系统化并形成了很多通用的计算机程序。其优点是 部分地不虑了边坡岩休的非均质、不连续介质特征考世了 岩体的应力应变特征冈而町以避免将坡体视为刚休、过丁 简化边界条件的缺点能够接近实际地从应力应变分析边坡 的变形破坏机制对了解边坡的应力分布及应变位移变化很 仃利e JI/、 处是： 准备1作竝人，原如 易出借. 不能保证整个区域内某些物理嵐的连续th对斛决无限性问 题.应力集中问题筹其粘度比较基。 边界单元法(BEM )该方法只需对已知区的边界极限离散化因此典冇输入 数据少的特点由対边界极限离散离散化的误垦仅來源 丁边界区域内

11、的有关物理乐是用耕确的解析公式计篦的. 故边界元法的汁算粘度较高在处理无限域方而仃明显的优 势。其不足Z处为：一般边界元法得到的线性方程组的关系Ct接第109页)续表2序兮垦层萸型单价)對t价恪闻化剂成本合计46%水祀倉l风化砂22.92022.9256%水泥检宦砂睡49.86049.866鉄石衣+路将檢定土25.4510.6736.1276%石灰+吉林中賂稳定土25.454.2729.7286%石灰今氏建定土25.458.4933. W完县试验路依然是水泥稳定砂砾的单价最高索土 固 化剂类型虽低，水泥稳泄风化砂次Z-6%右灰+固化剂稳定 土居中。一般惜况下在砂石料较为丰富的地区土的来源 是I

12、F帘仃限的，若运距人幅增加個化上心适价方而的优势 就会变为劣势，加上水泥稳定粒料在工程效果方面要优FIA1 化土 因此在砂石料较为丰富的地区同化土在技术和经济 两方面都不占优。3结语综介來看同化剂的使用对基础价格郁仃定幅度的提 矩阵是不对称矩阵不便应用仃限元中成熟的対稀疏对称矩 阵的系列解法。另外边界元法在处理材料的非线牲和严亜 不均匀的边坡问题方而远不如冇限元法 离散元法(OEM)是ft Cundall (1971 )首先提出的.该方法利用中心差分 法解析动态松弛求解为 种显式解法.不需要求解大空妙 阵计算比较简便其基本特征在J允许各个离散块体发生 平动、转动、我至分离弥补了冇限元法或边界元

13、法的介质连 续和小变形的限制因此该方法特别适合块裂介质的人变 形及破坏问题的分析其缺点是计算时步需耍很小阳尼系 数难以确定等离散单元法可以直观地反映岩体变化的应力场.位移场 及速度场等并个参吊的变化可以模拟边坡失稳的全过程 块体理论(BT)是由Goodman和Shi (1985 )提出的该方法利用拓扑学 和群论评价二维不连续岩休稳定性英建立在构造地质和 简单的力学半衡计算的基础上。利川块体理论能够分析节 理系统和梵它岩体不连续系统找出沿规定临空面岩体的临 界块休。块体理论为三维分析方法随着关健块体类型的确 定能找出具令潜在危险的关犍块体在临空向的位玄及其分 布。块体理论不提供犬变形下的解答能较

14、好地应用丁选择 边坡开挖的方向和形状。3结束语边坡稳定性彩响因索比较父杂.11在实际工作中右时难 以明雄判断应加強对边坡失稳因索的勘察分析并找到主 导原因.同时应根携不同的实际情况选择合理的边坡税定 评价力法为合理的工程措施提供依据及理论指导.参考文献：.1杨念刚.刘建刚杜明亮.边坡隐定性分析方法综述汕部 探矿工程.2007 0):59 - 77. 2许保英高略堤边坡防护 的探讨Jl.lll两交通科技9960*19-213 薛萍竽邮弔.111兴运略堤边坡稳定性分析方法的正确理解 和表述J工程建设与设计20056):40-41.4 文贵颜荣贵边坡非闕临界灣动囱确定Z动态规划法研究(J岩石力学与工

15、程学报.1995.14 (4 ):320-328.5 刘勇健娠订|适应遗传H法的垢堤边坡稳泄性生分析方法 (J公路交邇科技.2005.22 6):42-45.高在无砂右地区対交通虽较低的农村公路虫层釆用石 灰土冰泥土)基本I：是町以满足要求的如果强度方面稍 微欠缺町以采収适十増加水泥或右灰的剂虽來解决既经 济又便丁施X. W此在农村公路中与传统结构相比尚化 土总体上优势不明显.而在等级公路U级及以上)的建设 Z中腐能使川尚化土朴代常视的水泥稳宦类结构山丁上 的储昴丰富和來源的便捷件尚化十的经济优势便会充分发 挥出来，可以较大幅度地降低匚程适价，为无砂石地区节省 资金有效促进地方基础设施的建设步伐减少实施难度。 因此建议4雋等级公路建设中枳极探索固化土使用的町能 性改善网化土的水稳圧性和抗冻性能以便収代常规的水 泥稳定砂砾或碎右妹层充分发挥同化十的经济和社会效 益.参考文献1 公略匸程技术标准(