边坡加固课程设计.docx
- 文档编号:2780645
- 上传时间:2022-11-15
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:258.96KB
边坡加固课程设计.docx
《边坡加固课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《边坡加固课程设计.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
边坡加固课程设计
引言
边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体。
边坡处治,首先要进行稳定性分析,然后根据稳定性分析的结果,决定是否要对其进行加固处理。
边坡稳定分析的方法很多,目前在工程中广为应用的是传统的极限平衡理论。
近几年,基于不同的力学模型而建立起来的各种数值分析计算方法也越来越受到工程界的重视。
一般来说,不同的边坡类型,不同的分析目的以及可获得的基本资料情况,应采用与之相适应的计算理论和稳定分析方法。
由于坡表面倾斜,在坡体本身重力及其他外力作用下,整个坡体有从高处向低处滑动的趋势,同时,由于坡体土(岩)自身具有一定的强度和人为的工程措施,它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。
一般来说,如果边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力,边坡将产生滑动,即失去稳定;如果滑动力小于抵抗力,则认为边坡是稳定的。
在工程建设中,常见的边坡滑动有两种类型。
一种是天然边坡由于原来的地质条件改变而产生的滑坡,通常用地质条件对比法来衡量其稳定的程度;另一种是由于工程建设需要而人工开挖或填筑形成的人工边坡,由于设计的坡度一般都比较陡,或由于工作条件的变化改变了边坡体内部的应力状态,使局部的剪切破坏发展成一条连贯的剪切破坏面,边坡的稳定平衡状态遭到破坏而产生滑坡。
1.边坡防护与加固的目的、意义
在公路路基的施工过程中大量的挖方填方一方面引起岩土体的移动、变形和破坏,增加了地质脆弱地带边坡的不稳定性,另一方面由于植被和表土损失,自然植被恢复困难,如对边坡不做处理,这些裸露边坡会为降水汇流的形成提供特定的边界条件和动力来源的同时,也使边坡坡面土体含水量降低土质松散,岩石风化碎裂从而发生坡面土体侵蚀、水土流失、山体坍滑、滑坡、河流阻塞、水污染等灾害因此路基护是公路工程建设中的重要组成部分。
它即要保持边坡的整体稳定性,又要兼顾路容美化协调自然环境。
2边坡稳定性概述
1.边坡工程是岩土工程三大领域中最为常见的一类工程,边坡(slope)通常指人类经济活动而开挖形成的斜坡,它与未经过开挖的天然斜坡有所不同,后者若存在易滑动的滑面,则即为常说的滑坡(landslide),是地质灾害的一种。
2.分类:
(1)按坡高分:
高边坡、低矮边坡;
(2)按坡角大小分:
陡坡;缓坡;
(3)按材料组成分:
均质边坡;非均质边;
(4)按材料力学性质分:
土质边坡;岩质(岩石)边坡,又可细分为:
软岩边坡、硬质岩边坡。
3.边坡工程最为关注的是其安全性。
4.土坡一般为圆弧滑动破坏(粘性土),平面滑动破坏(砂性土)。
5.岩石边坡滑动破坏形式:
(1).平面破坏;
(2).楔形破坏(常表现滑体为四面体);
(3).曲面破坏;
(4).倾倒破坏
边坡破坏类型及其特征表1
楔形破坏
两组结构面的交线倾向坡面,交线的倾角小于坡脚且大于其摩擦角
曲线形破坏
节理很发育的破碎岩体发生旋转破坏,破坏面是圆弧或非圆弧曲线
倾倒破坏
岩体被陡倾结构面分割成一系列岩柱,当为软岩时,岩柱产生坡面弯角;当为硬岩时,岩柱可再被正交节理切割岩块,向坡面翻倒
6.稳定性分析方法:
定性分析——工程类比法(经验法)、地质力学分析法(如:
赤平投影法)
定量分析——极限平衡法、数值分析法、概率法
在进行边坡稳定性计算之前,应根据边坡水文地质工程地质岩体结构特征以及已经出现的变形破坏迹象对边坡的可能破坏形式和边坡稳定性状态做出定性判断,确定边坡破坏的边界范围边坡破坏的地质模型对边坡破坏趋势做出判断。
边坡稳定性计算方法根据边坡类型和可能的破坏形式可按下列原则确定:
1)土质边坡和较大规模的碎裂结构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
采用圆弧滑动法时边坡稳定性系数可按下式计算:
(12-3)
Ks=
Ni=(Gi+Gbi)cosθi+Pwisin(αi-θi)
Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Pwicos(αi-θi)
Ri=Nitgφi+cili
式中ks——边坡稳定性系数;
Ci——第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(KPa);
ψi——第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值(°);
li——第i计算条块滑动面长度(m);
θi,αi——第i计算条块底面倾角和地下水位面倾角(°);
Gi——第i计算条块单位宽度岩土体自重(KN/m);
Gbi——第i计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重(KN/m);
Pwi——第i计算条块单位宽度的动水压力(KN/m);
Ni——第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力(KN/m);
Ti——第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力(KN/m);
Wi——第i计算条块滑动面上的抗滑力(KN/m)。
采用平面滑动法时边坡稳定性系数可按下式计算
Ks=
式中γ——岩土体的重度(KM/m3);
(12-4)
C——结构面的粘聚力(kpa)
Ψ——结构面的内摩擦角(°)
A——结构面的面积(m2)
V——岩体的体积(m3)
θ——结构面的倾角(°)
采用折线滑动法时边坡稳定性系数可按下列方法计算
边坡稳定性系数按下式计算
Ks=,(i=1,2,3,…,n-1)
φi=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tgφi
Ψi-——第i计算条块剩余下滑推力向第i+1计算条块的传递系数对存在多个滑动面的边坡,应分别对各种可能的滑动面组合进行稳定性计算分析,并取最小稳定性系数作为边坡稳定性系数.对多级滑动面的边坡,应分别对各级滑动面进行稳定性计算分析.
对存在地下水渗流作用的边坡稳定性分析应按下列方法考虑地下水的作用;
1)水下部分岩土体重度取浮重度;
2)第i计算条块岩土体所受的动水压力按下式计算
Pwi=γwVisin(αi+θi)
rw——水的重度;
Vi第i计算条块单位宽度岩土体的水下体积(m3/m).
3)动水压力作用的角度为计算条块底面和地下水位面倾角的平均值指向低水头方向
5边坡稳定性评价
边坡工程稳定性验算时,其稳定性系数应不小于下表规定的稳定安全系数的要求,否则应对边坡进行处理。
边坡稳定系数表2
稳定边坡工程安全等级
安全系数
一级边坡
二级边坡
三级边坡
计算方法
平面滑动法
1.35
1.3
1.25
折线滑动法
圆弧滑动法
1.3
1.25
1.2
注:
对地质条件很复杂或破坏后果及严重的边坡工程,其安全系数宜适当的提高。
2.1路基边坡损坏形式及特点
路基边坡在自然条件下的损坏,有多种形式和各自的特点。
(1)滑坡
部分岩(土)体在重力作用下沿着一定的软弱面(带)缓慢地、整体地向下移动,一般分蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定等三个阶段。
因下伏岩层压缩,边坡沿岩(土)体内较陡的结构面发生整体下坐(错)位移,称为坐(错)落。
组成边坡的岩(土)体常不发展为连续的滑动面,而顺着边坡方向发生塑性变形,则称为倾倒。
(2)崩塌
整体岩(土)块脱离母体、突然从较陡的边坡上崩落下来,并顺着边坡猛烈翻转、跳跃,最后堆积在坡底,称为崩塌。
悬崖陡坡上的个别岩块突然下落,称为坠落的岩块或危石。
(3)剥落
边坡表层岩(土)体长期遭受风化,在冲刷和重力作用下岩(土)屑(块)不断地沿着边坡滚落、堆积在坡底,即为剥落。
2.2路基边坡稳定性的主要影响因素
影响路基边坡稳定性的因素包括地质条件、水文条件、新构造运动、地形地貌、自然气候和人类的工程活动等。
(1)地质条件
a.岩(土)体的地质性质
岩(土)体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式,如坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主,而软弱岩石则以应力控制型失稳为主。
岩(土)体的工程地质性能越好,边坡稳定性越高。
b.地质构造
因地质构造关系到岩(土)体结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度和充填物成分、以及结构面的产出状态对边坡稳定性的影响,因此在分析岩(土)体结构面对边坡稳定性的影响时,要充分注意岩(土)体结构面的产出状态与边坡面的相互关系,亦即结构面与边坡面的组合不同,边坡稳定性分为反倾稳定、顺倾稳定等不同形式。
(2)水文条件
“十个边坡九个水”形象地说明了边坡稳定性与地下水的活动关系。
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不仅增大边体下滑力,而且降低软弱夹层和结构面的抗剪强度,导致滑动面的抗滑力减小。
因此,治理边坡也往往是由于改善了水文(地质)条件而获得成功。
(3)新构造运动
新构造运动(地震)最容易引起边坡形态、产出状态及水文(地质)条件发生改变而导致边坡失稳,其原因是地震产生的水平地震附加力促使边坡的下滑力增大、滑动面的抗滑力减小。
(4)地形地貌
边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响较为明显,即不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力,并引起坡顶出现裂缝;在坡底产生剪切应力而促成剪切破坏带,这些作用均极大地降低边坡的稳定性。
此外,边坡面与地质结构面的不利组合还会导致边坡结构控制型失稳。
(5)自然气候
大气降雨是地下水的主要补给源,气候类型不同时大气降雨量也不同。
因此在不同的地区,由于大气降雨量不同,即使其它条件相同,边坡稳定性也不相同。
例如,暴雨或长期降雨以及融雪一方面降低岩(土)体的强度、增大孔隙水的压力,使边坡滑动面的抗滑能力降低,另一方面增大边坡下滑力,两者结合起来极大地降低了边坡的稳定性。
风化作用使岩(土)体的抗剪强度减弱,裂缝增加、扩大,影响边坡的形状和坡度。
此外,沿裂缝风化时可以使岩(土)体脱落或沿边坡崩塌、堆积和滑移等。
(6)人类的工程活动
随着人类工程活动的次数频繁和规模扩大,对公路边坡稳定性的影响越来越显著,特别是不当的人类工程活动引起的边坡失稳事故经常发生。
对边坡稳定性产生明显影响的人类工程活动包括削坡、坡顶加载、地下开挖等
3.边坡病害的防治原则
边边坡病害防治采取以防为主,辅以治理的原则,在线路选定前要做到准确勘查所经路线的岩土性质及其他相关的工程地质问题,不仅为后面的设计施工提供准确详尽的第一手资料,而且避免出现较大的安全事故。
(1)坚持以工程地质条件为依据。
重视滑坡定性评价,辅以定量评价。
定量评价一定要满足定性评价。
(2)安全性:
根据防治对象的重要程度,设计使用年限。
根据地震条件、地下水条件合理地拟定滑坡推力计算的安全系数。
(3)技术经济合理性:
充分利用一切地形、地质条件,因地制宜地采取有效工程措施,加强滑坡的整体稳定性,做到工程措施、技术、经济合理性。
(4)实施的可能性:
充分考虑施工过程和顺序,以保证滑体逐步趋于稳定,并确保施工人员安全。
(5)重视社会人文因素:
制订工程措施和施工顺序时,应注意协调施工与当地居民生活的关系,尽量不影响当地居民正常生活。
(6)重视环保绿化。
(7)对于性质复杂的大型滑坡,可以绕避时应尽量绕避。
当绕避有困难或在经济上显著不合理时,应视滑坡规模、公路与滑坡的相互影响程度、防治与治理费用等条件,设计几种方案比选。
(8)对于可能突然发生急剧变形的滑坡,应采取迅速有效的工程措施;对于滑坡缓慢的大型滑坡,应全面规划和整治,仔细观察每期工程的效果,以采取相应的治理措施;对于施工及运营中产生的大型滑坡,应慎重做出绕避、治理方案或局部改移与防治措施相结合的方案等,经全面综合比较后决定取舍,应采取预防措施,避免其复活或产生新的滑坡。
(9)对于性质简单的中小型滑坡,一般情况下可进行整治,路线不必绕避。
但应注意调整路线平、纵面位置,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 加固 课程设计