边坡稳定性分析研究及工程应用
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科技信息
工 程 技 术
边坡 稳定 性 分析 研 夯 及 工 程 应用
河北建 设勘 察研 究 院有 限公 司 刘艳 东 宋 烨
［ 摘 要 ］ 稳 定 性 问题 一 直是 岩 土工 程 界 的 一 个 重要 研 究 内容土 铁 水利 水 电 、 口 、 渣 港 废 及 垃 圾 处理 等 诸 多工 程 领 域 ， 以及 山坡 、 坡 等 自然 领域 。本 文 介 绍 了边 坡稳 定性 分析 中比较 常用 的 方 法— — 极 限平 衡 法 的 基 本 原 岸 理 ， 且 以 某煤 矿 坡 建 筑 场 区 为例 说 明 了其 应 用 ， 给 出相 应 的 支护 加 固方 案 。 并 并 ［ 键词 ］ 稳 定 性 极 限 平衡 法 边 坡 支 护 加 固 关 边坡
３ 工 程 实 例 ． ３ １工程 概 况 ．
质体 ， 是广泛分布于地表的一种地貌形态 。 边坡稳定性研究 已有一百多 年的历史 ， 特别是近几 十年来 ， 随着环境保护 与减轻 自然灾 害十年活动 在我国的开展 ，边坡稳 定性评 价与滑坡 预测 已经成 为具有特 色的工 程 地质课题之一 。 对 于煤矿岩石高边坡 ，影 响稳定性 的因素总体＿ 分 为地 质因素及 Ｊ 非地质 因素两类。前者是滑坡发生的地质基础条件 ， 后者则为滑坡 的发 生提供 了外动 力因素和触 发条件 。影 响边坡稳定状态 的地质 网素包括 边坡岩体的结构特性 、 介质结 构特性 、 地下水状态 、 文地质条件及地 水 应力等； 非地质因素包括大气降雨 、 振动 、 坡脚切层开挖以及 边坡下 面地 下开 采 等 。 ２边 坡 稳定 性 分 析 ． 边 坡 稳 定 性 分 析 理 论 在 国 内 外 的发 展 经 历 了 一 个 很 长 的历 史 时 期， 国内外不少 专家学者对其进行过研究 ， 稳定性分析方法很多 ， ： 如 定 性分析方 法 ， 定量分析方法 ， 不确定分 析方法 ， 确定性 和不确 定性 方法 的结合 ， 物理模拟方法等。 极 限 平衡 法 基 本 原 理 现 在边 坡 稳 定 性 分 析 中 比较 常 刷 的 方 法 是 极 限 平 衡 法 。 该方 法 基 于 该 原 理 的 方 法 很 多 ，如 瑞 典 圆 弧 法 、ｉ ｏ Ｂｓ ｐ法 、ａｂ ｈ Ｊｎ ｕ法 、ａｍ Ｓｒ ａ法 、 Ｍｏｇｎ ｔ Ｐｉ ｒｅｓｅ ｒ ｅ法 、ｐｎｅ 法 、 平 衡 推 力 法 等 ， 且 开 发 了 相 应 的 ｍ— ｃ Ｓ ｅｃｒ 不 并 计算机程序 。 极限平衡法的基本 原理是根据边坡破坏 的边界 条件 ，应用 力学分 析研究 的方法 ， 对可能发生 的滑动面， 在各种荷载作用 下进行理论计算 和抗 滑强度 的力学分析。 通过反复计算和分析 比较 ， 对可能的滑动面给 出稳 定 性 系 数 。 般建立在极 限平衡原理基础上 的边坡稳定性析方法包含强度准 则、 静衡 、 安全系数定义三个原则 。 （ ） 度 准 则 １强 现行 的边坡稳 定性分析 方法 中一般都 是基于摩 尔一库仑 强度理
所示 。
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０ ２ ４ ６ ８ ｉ ０ ｌ Ｏ ４ ｌ０ ｝０ ０ ２ ４ ６ ２ ０ ３ ０ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ２ ｌｏ ６ ８ ２ ０ ２ ０ ２ ０ ２ ０ ８ ０ ２
１ 引 言 ．
边 坡 （ 坡） 人类 工 程 和 经 济 活 动 中最 普 遍 的地 质 地 貌环 境 。 是 斜 是 它 岩 石 圈 的 天然 地 质 和 工 程 地 质 的 作 用 范 围 内 具 有 露 天 侧 向 临 空 面 的 地
（ ） 全 系 数 ３安 边坡沿某一滑动面滑动的安全系数是指土体沿某一滑动面的抗 滑 力（ ） 矩 和滑动力（ ） 比值 。 矩 之
图 ２ Ｉ Ｉ剖 面 图 — ’ 针对上述剖面 ， 采用极 限平 衡法 ， 计算 正常状况下的安全 系数 以及 在地震和暴雨情况 的安全系数 。剖面 Ｉ Ｉ都存在着强风化泥岩 ， ～ ’ 在地 下水或者雨水 的情况下 ， 泥岩的力学性能明显 降低 ， 预计会产生滑坡。
论：
由库仑理论知 ， 的有效应力强度表达式为 ：
一
本工程为Ｉ 西太原某煤矿边坡建 筑场区。该建筑 场区位 于山脉东 ｆ ｌ 翼， 呈西南高东北低 的低 申山区， 区内山高坡陡 ， 沟谷纵深 。 场区地貌单 元属低 中山斜坡 ， 由勘探揭露 ， 场区地层根据地层 时代 ， 成因类型和土 特性的差异 ， 大体划分为 以 Ｆ６个 工程地质单元体 ： 回填土 、 粉土 、 滑坡 体产物 、 紫红 灰绿 色 砂 质 泥 岩 、 绿 色 细 粒 含泥 质 长石 石 英 砂 岩 。 灰 ３２ ．边坡稳定性分析 选定其 中剖 面 ｜一 ＿Ｉ为计算分析 的对象 。 勘探结果表 明 ， 剖面 Ｉ Ｉ的地层 分布为 ， 部表面是 主要 有回填 — ’ 上 土 、 块石土 、 质泥岩强 风化层和砂 质泥岩微 风化层 ， 面图如图 ２ 碎 砂 剖
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ｒ 作 用 在 剪 切 面上 的法 向应 力 （ Ｐ ） ＿ 一 ｋａ； ‘— — 土 的 内 摩 擦角 （） ｐ ’ 。； ｃ 一 土 的粘 聚 力 （ Ｐ ） ｒ ＿ ｋａ； ｕ —孔隙水压力（Ｐ ） — ｋａ。 （ ） 平 衡 条 件 ２ 静力 将滑动土休分成若干条块（ 如图 １ ， ）每个 条块 和整个滑动土体都要
工 程 技 术
边坡 稳定 性 分析 研 夯 及 工 程 应用
河北建 设勘 察研 究 院有 限公 司 刘艳 东 宋 烨
［ 摘 要 ］ 稳 定 性 问题 一 直是 岩 土工 程 界 的 一 个 重要 研 究 内容土 铁 水利 水 电 、 口 、 渣 港 废 及 垃 圾 处理 等 诸 多工 程 领 域 ， 以及 山坡 、 坡 等 自然 领域 。本 文 介 绍 了边 坡稳 定性 分析 中比较 常用 的 方 法— — 极 限平 衡 法 的 基 本 原 岸 理 ， 且 以 某煤 矿 坡 建 筑 场 区 为例 说 明 了其 应 用 ， 给 出相 应 的 支护 加 固方 案 。 并 并 ［ 键词 ］ 稳 定 性 极 限 平衡 法 边 坡 支 护 加 固 关 边坡
３ 工 程 实 例 ． ３ １工程 概 况 ．
质体 ， 是广泛分布于地表的一种地貌形态 。 边坡稳定性研究 已有一百多 年的历史 ， 特别是近几 十年来 ， 随着环境保护 与减轻 自然灾 害十年活动 在我国的开展 ，边坡稳 定性评 价与滑坡 预测 已经成 为具有特 色的工 程 地质课题之一 。 对 于煤矿岩石高边坡 ，影 响稳定性 的因素总体＿ 分 为地 质因素及 Ｊ 非地质 因素两类。前者是滑坡发生的地质基础条件 ， 后者则为滑坡 的发 生提供 了外动 力因素和触 发条件 。影 响边坡稳定状态 的地质 网素包括 边坡岩体的结构特性 、 介质结 构特性 、 地下水状态 、 文地质条件及地 水 应力等； 非地质因素包括大气降雨 、 振动 、 坡脚切层开挖以及 边坡下 面地 下开 采 等 。 ２边 坡 稳定 性 分 析 ． 边 坡 稳 定 性 分 析 理 论 在 国 内 外 的发 展 经 历 了 一 个 很 长 的历 史 时 期， 国内外不少 专家学者对其进行过研究 ， 稳定性分析方法很多 ， ： 如 定 性分析方 法 ， 定量分析方法 ， 不确定分 析方法 ， 确定性 和不确 定性 方法 的结合 ， 物理模拟方法等。 极 限 平衡 法 基 本 原 理 现 在边 坡 稳 定 性 分 析 中 比较 常 刷 的 方 法 是 极 限 平 衡 法 。 该方 法 基 于 该 原 理 的 方 法 很 多 ，如 瑞 典 圆 弧 法 、ｉ ｏ Ｂｓ ｐ法 、ａｂ ｈ Ｊｎ ｕ法 、ａｍ Ｓｒ ａ法 、 Ｍｏｇｎ ｔ Ｐｉ ｒｅｓｅ ｒ ｅ法 、ｐｎｅ 法 、 平 衡 推 力 法 等 ， 且 开 发 了 相 应 的 ｍ— ｃ Ｓ ｅｃｒ 不 并 计算机程序 。 极限平衡法的基本 原理是根据边坡破坏 的边界 条件 ，应用 力学分 析研究 的方法 ， 对可能发生 的滑动面， 在各种荷载作用 下进行理论计算 和抗 滑强度 的力学分析。 通过反复计算和分析 比较 ， 对可能的滑动面给 出稳 定 性 系 数 。 般建立在极 限平衡原理基础上 的边坡稳定性析方法包含强度准 则、 静衡 、 安全系数定义三个原则 。 （ ） 度 准 则 １强 现行 的边坡稳 定性分析 方法 中一般都 是基于摩 尔一库仑 强度理
所示 。
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１ 引 言 ．
边 坡 （ 坡） 人类 工 程 和 经 济 活 动 中最 普 遍 的地 质 地 貌环 境 。 是 斜 是 它 岩 石 圈 的 天然 地 质 和 工 程 地 质 的 作 用 范 围 内 具 有 露 天 侧 向 临 空 面 的 地
（ ） 全 系 数 ３安 边坡沿某一滑动面滑动的安全系数是指土体沿某一滑动面的抗 滑 力（ ） 矩 和滑动力（ ） 比值 。 矩 之
图 ２ Ｉ Ｉ剖 面 图 — ’ 针对上述剖面 ， 采用极 限平 衡法 ， 计算 正常状况下的安全 系数 以及 在地震和暴雨情况 的安全系数 。剖面 Ｉ Ｉ都存在着强风化泥岩 ， ～ ’ 在地 下水或者雨水 的情况下 ， 泥岩的力学性能明显 降低 ， 预计会产生滑坡。
论：
由库仑理论知 ， 的有效应力强度表达式为 ：
一
本工程为Ｉ 西太原某煤矿边坡建 筑场区。该建筑 场区位 于山脉东 ｆ ｌ 翼， 呈西南高东北低 的低 申山区， 区内山高坡陡 ， 沟谷纵深 。 场区地貌单 元属低 中山斜坡 ， 由勘探揭露 ， 场区地层根据地层 时代 ， 成因类型和土 特性的差异 ， 大体划分为 以 Ｆ６个 工程地质单元体 ： 回填土 、 粉土 、 滑坡 体产物 、 紫红 灰绿 色 砂 质 泥 岩 、 绿 色 细 粒 含泥 质 长石 石 英 砂 岩 。 灰 ３２ ．边坡稳定性分析 选定其 中剖 面 ｜一 ＿Ｉ为计算分析 的对象 。 勘探结果表 明 ， 剖面 Ｉ Ｉ的地层 分布为 ， 部表面是 主要 有回填 — ’ 上 土 、 块石土 、 质泥岩强 风化层和砂 质泥岩微 风化层 ， 面图如图 ２ 碎 砂 剖
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