影响土质边坡稳定安全系数的主要因素
影响边坡稳定性因素分析及处理方法
影响边坡稳定性因素分析及处理方法摘要:土坝、河岸、路堤、挖坡以及山坡有可能因稳定性问题而产生滑坡。
大片土体从上滑下堆积在坡脚前。
滑动也可能影响到深层,上部土体大幅度下滑而引起坡脚向上隆起,向外挤出,整个滑动体呈现转动状。
此外,土坝、河堤的滑坡还会引起垮坝,乃至发生大的洪水,河岸的滑坡还会造成很大的波浪,致使在很长的距离内产生灾难。
关键词:边坡稳定性;分析及处理;方法在众多的地质灾害中,边坡失稳灾害以其分布广且危害大,而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。
因此,研究边坡变形破坏的过程,分析其失稳的主要影响因素,对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。
一、边坡定义及分类边坡是指地壳表面一切具有临空面的地质体,其特点是具有一定坡度及高度。
按其形成因素可以分为自然斜坡和人工边坡。
二、边坡稳定性的影响因素边坡的稳定性受多种因素影响,可分为内部因素和外部因素。
1、内部因素边坡在形成的过程中,其内部原有的应力状态发生了变化,引起了应力集中和应力重分布等。
为适应这种应力状态的变化,边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏。
内部因素包括岩性、岩体结构及构造、构造运动、地下水流、地表水等因素。
(1)、岩性岩性即岩土形式所产生的种种影响,它包括了岩石的物理力学性质和化学性质,如岩土的组成、强度、硬度、抗风化的能力、抗软化的能力以及透水性等等。
(2)、岩体的结构及构造通常所说的岩体结构包含结构体和结构面。
结构体则是由不同形状的各类结构面组合并将岩体切割成单元块体。
岩石物质分异面及不连续面被称为结构面。
它是具有一定方向、规模、形态和特性的面。
岩体的结构主要是指结构面和岩块的特性以及它们之间的排列组合。
对边坡稳定性产生影响的岩体结构因素主要包括:结构面的倾向,结构面的倾角和走向,结构面的组数和数量,及其的起伏差和表面的性质,以及软弱结构面。
(3)、构造运动大地构造运动通常划分为以断裂为主的地壳断裂运动和以折皱为主的地壳折皱运动,这两种运动都会产生构造应力。
边坡结构稳定性影响因素
边坡结构稳定性影响因素影响边坡稳定的因素十分复杂,归纳起来可分为内在因素和外在因素。
内在因素包括:边坡岩土体类型、岩土体结构、地应力等;外在因素包括:水的作用、地震作用、边坡形态及人类活动等。
影响边坡稳定最根本的因素为内在因素,它们决定了边坡的变形失稳模式和规模,对边坡稳定性起着控制性作用。
外在因素只有通过内在因素才能对边坡起破坏作用,促进边坡变形失稳的发生和发展,但当外在因素变化很大、时效性很强时,往往也会成为导致边坡失稳的直接诱因。
一、内在因素1.岩土体类型岩土体类型按组成物质的不同和差异,宏观上可分为土质类和岩质类。
土质类主要是由土、砂、碎石、块石、孤石及全风化岩体等组成的均质、非均质材料。
岩质类按饱和单轴抗压强度可分为极坚硬岩(≥80MPa)、坚硬岩(60~80MPa)、中硬岩(30~60MPa)、软岩(15~30MPa)和极软岩(<15MPa)。
土质类边坡的稳定性主要取决于土质类材料的抗剪强度。
就材料本身而言,其抗剪强度的高低主要取决于黏粒(粉粒)、碎(块)石和孤石的含量:黏粒(粉粒)含量越高、碎(块)石和孤石含量越少,则抗剪强度越低;反之,则抗剪强度越高。
因此,就材料强度而言,堆积体边坡的稳定性高于碎石质边坡,碎石质边坡的稳定性高于砾质土边坡,砾质土边坡的稳定性高于粉(黏)土边坡。
具有相同结构特征和岩体结构特征的岩质边坡,其边坡的稳定性随着岩质强度的增加而提高。
2.岩土体结构土质类边坡结构密实度也是影响土质类材料抗剪强度指标的重要因素。
结构越疏松,抗剪强度指标就越低,边坡稳定性越差;结构越紧密,抗剪强度指标就越高,边坡稳定性越好。
当边坡具有多元结构特征时,尤其是颗粒相对较细的物质分布在边坡的中下部时,该土层则可能成为制约边坡稳定的主导因素,即边坡稳定程度取决于该土层的物理力学指标。
岩体的结构类型一般可分为整体结构、块状(次块状、裂隙块状)结构、层状结构、镶嵌碎裂结构和碎裂结构。
由于岩体强度较高,岩质边坡稳定性主要取决于边坡结构及岩体中结构面的性状和规模。
滑坡稳定性影响因素及分析
滑坡稳定性影响因素及分析滑坡是在一定的内因、外因等地质环境条件和其它因素综合作用下产生的,影响因素包括:地质条件、地形地貌、人类活动、气候及迳流条件、其它因素。
就本滑坡隐患体而言,各因素对其的影响如下:①地质条件岩土体的本身特性是影响边坡稳定性的主要因素;对岩质边坡来说主要包括软弱结构面存在与否及其强度、结构面特别是主要结构面的产状、结构面的组合关系、结构面的结合情况、渗透性、与临空面的相对关系;对土质边坡来说主要包括土体强度、软硬接触面的渗透性。
滑坡隐患体及边坡出露的地层为泥盆系佘田桥组,岩性为砂岩,受地形地貌、构造侵蚀、剥蚀及风化作用影响,第四系及土状风化物厚度变化较大;原始地形较平缓的人工切坡坡面及坡顶局部地段第四系及土状风化物厚度大。
第四系坡残积土其孔隙性大且含较多碎石,抗剪强度较低,坡度较陡时其自稳性差;中上部基岩埋藏多较浅且表部风化较强烈;整个山体岩体裂隙发育,地层及裂隙产状较杂乱(图2-1),地层产状多近坡向或与坡向小角度斜交,岩体呈碎裂结构、电阻较高,结构面结合多数差~较差,易产生松动变形。
②地形地貌因素勘查区属中低山地貌,高差较大,山脊地形坡度较陡(坡度25~30°),两侧地形陡峻(坡度40~45°),但从调查情况来看,沟谷处及外围天然斜坡未见有滑坡现象,天然条件下斜坡是稳定的;但切坡以后,山体前缘产生高陡临空面,所形成的上缓下陡地形不利于斜坡的稳定。
③人类活动因素人类工程活动破坏原有的地形地貌,使在自然条件下已经达到平衡状态的岩土体应力进行重新分布,斜坡产生变形,当岩土体中应力无法平衡时,边坡将发生失稳破坏。
就本区而言,切坡产生高陡地形,形成临空面,产生滑坡隐患的主要因素就是人类工程活动—切坡。
④气候因素勘查区多年(1971~1998年)平均降雨量为1885mm,降雨量最多的1997年为2516mm,降雨量最少的1978年为1407mm。
3~8月平均降雨量为1334.7mm,尤以5、6月为甚,降雨量达508.6mm。
土质边坡稳定性影响因素分析
·123·NO.20 2018( Cumulativety NO.32 )中国高新科技China High-tech 2018年第20期(总第32期)边坡稳定性和可靠度对于边坡工程是非常重要的,贯穿于整个边坡工程。
无论是外在因素,还是内在因素,都需要进行研究和探索,只有这样才能够更好地解决相关的问题。
本文主要分析了对边坡稳定造成影响的因素,并探究了内在因素和外在因素对土质边坡稳定性造成的影响,以期提高边坡工程的稳定性和可靠度。
1 对土质边坡稳定性造成影响的主要因素1.1 内在因素概述1.1.1 岩土体性质边坡稳定性会受到岩土体性质的影响,一般情况下,若是岩土本身结构比较稳定和坚硬,并且抗风蚀的能力比较强,那么由这种岩土组成的边坡本身的稳定性也往往比较出色。
若是岩土不够坚硬,并且容易被风化,那么其组成的边坡的稳定性也会比较差。
1.1.2 初始地应力若是坡体发生一定的变化,那么其内部的岩土和张力结构都会发生比较大的变化,若是斜坡底部的力量比较集中,那么其坡顶和坡面也会比较松弛,从而出现张应力区。
若是坡面出现了新张力变化,那么挖掘边坡能够帮助岩体释放其张力,从而导致边坡的整体结构出现一定的变化。
1.1.3 岩土的结构和构造岩土结构和构造也是对边坡稳定性造成影响的重要因素。
岩土的结构形状、类型、倾斜的程度、缝隙、纹理、易碎带分布、脆弱带分布等都会对边坡稳定性造成不同影响。
比如,结构面和破碎地带胶结的实际情况、边坡倾斜的程度、下伏岩和坡度间存在的关系等,都会对边坡稳定性造成比较大的影响。
1.1.4 地形地貌和临空条件对于边坡稳定性而言,临空条件的作用也是非常重要的,边坡斜、高、断面的形状以及凹凸的情况都会对边坡稳定性造成比较重要的影响。
临空面和边坡双侧冲沟也会对边坡稳定性造成比较严重的影响。
1.2 外在影响因素1.2.1 风化作用对边坡稳定性造成的影响风化作用能够让岩石更加易脆和易碎,从而导致岩石缝隙变大,这会让岩土更容易受到风蚀作用和水流的影响,从而导致边坡的整体形状以及边坡的倾斜度出现一定的变化,甚至可能会对地下水流造成一定的影响。
岩土工程边坡的稳定性分析与设计
岩土工程边坡的稳定性分析与设计摘要:对于岩土边坡,国内很多部门一直还在按照单一的地质勘察、分析设计、实际施工的思路,这实际是一种静态的设计施工过程,是不完善的,并不能对施工过程中出现的变化情况作出分析,其不确定性因素带来的缺陷是明显的。
本文对岩土工程边坡的稳定性分析与设计进行了阐述。
关键词:岩土工程边坡的稳定性分析与设计一、边坡稳定性的影响因素1、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、岩体结构。
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。
3、风化作用。
边坡岩体长期暴露在地表,受到水文、气象变化的影响,逐渐产生物理和化学风化作用,出现各种不良现象。
当边坡岩体遭受风化作用后,边坡的稳定性大大降低。
4、地下水。
处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,使坡体的有效重力减轻; 水流冲刷岩坡,可使坡脚出现临空面,上部岩体失去支撑,导致边坡失稳。
5、边坡形态。
边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。
一般来说,坡高越大,坡度越陡,对稳定性越不利。
6、其他作用。
此外,人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。
二、岩土工程边坡稳定性分析的方法1、定性分析法定性分析方法分为成因历史分析法、工程地质类比法、赤平极射投影法。
1)成因历史分析法成因历史分析法研究内容包括两方面:首先是边坡所处的区域背景,大地构造,地质结构特性;其次是边坡的坡形和坡高,坡体外部和内部的变形迹象。
因此,该分析方法适合于自然形成的斜坡。
2)工程地质类比法工程地质类比法类比的原则是相似性,只有相似性较高的边坡才能进行类比,类比的方面包括边坡的工程地质条件和影响边坡稳定性的各种因素。
浅谈边坡稳定性的影响因素及其分析方法
浅谈边坡稳定性的影响因素及其分析方法作者:卢映飞来源:《中小企业管理与科技·下旬》2010年第05期摘要:本文对边坡稳定性的影响因素进行了总结,介绍了边坡稳定性分析的常用方法,并阐述了各自的原理及特点。
关键词:边坡稳定性影响因素分析方法0 引言在道路桥梁工程、矿山建设工程、建筑工程、水利工程等众多工程领域中,边坡稳定性问题一直是影响工程质量的一项重要指标。
近年来,随着我国大力发展基础建设的步伐,边坡稳定性问题成为了岩土边坡的一个重要研究内容。
1 边坡稳定性及其重要性的概述1.1 边坡稳定性的概念边坡稳定性是指在各类工程结构实体中,边坡受到对工程可靠度、安全度以及经济效益能产生的影响因素下,其稳定发生的相应变化。
工程结构实体由于表面倾斜,在自身重量及其它外力共同作用下,整个实体结构都有从上向下滑动的趋势,如果实体结构体内部某一面上的滑动力超过结构实体抵抗滑动的能力,就会发生滑坡。
1.2 边坡稳定性的重要性在道路桥梁工程、矿山建设工程、建筑工程、水利工程等众多工程领域中,均存在大量的边坡,其稳定性将对工程都有重大的影响。
在三大自然灾害中,滑坡灾害同样严重地危及到国家财产和人们生命的安全,所以对工程实体的边坡进行稳定性分析研究是十分重要的。
通过对边坡稳定性进行分析评价,提出合理的防治措施,将会大大避免滑坡等自然灾害造成的损失。
2 边坡稳定性的影响因素边坡稳定性的影响因素主要分为内在因素和外在因素。
内在因素主要包括:边坡自身的结构特征以及受到水的作用;外在因素主要是自然力量和人为力量,包括人类活动、气候季节条件的变化以及振动产生的力等影响因素。
2.1 内在因素一个或多个结构面组合边界的剪切滑移、张拉破裂和错动变形是造成边坡失稳的主要原因。
因此,若要使整个结构的边坡稳定,必须做好的即是:在其自身结构稳定性的影响因素中,结构面是被认为是最重要的。
由于结构体的结构面强度低于与其接触的土体或岩石面的强度,所以导致滑坡的隐患,如若不能很好的处理,将会使得边坡失稳,最终导致工程的损害。
土质堤防边坡稳定安全系数影响因素研究
质土堤 防边坡 模型。选择不 同的坡角 、 内摩擦角、 聚力、 黏 坡顶荷 载、 水位及土 体渗透 性等参 数, 究在 内外初始水 作用下堤 研
防边坡稳 定安全系数 的变化规律。结果表 明 : 内摩擦 角、 聚力、 黏 坡顶 荷载 对堤 防边坡 安全 系数影 响 明显: 水位 骤 变方式不
同, 坡体 内侵润线变化规律 明显不同, 对安全 系数 的影响也 有差 异。土体 的渗透 系数 , 其是渗透 系数各 向异性对 安全系数 尤 的影 响特 别显著。
边坡模 型 , 用 摩 根 斯 坦—— 普 赖 斯 法 , 析 了坡 使 分
体在内外初始水位下 , 坡顶 荷载、 水位 变化及土体
渗透性 等对 边坡 稳 定性 安 全 系 数 的影 响 , 为堤 防边
渗透性等) 的耦合作用 , 会改变这些 因素对边坡稳
定安 全 系 数 的影 响 程 度 。近 年 来 许 多 学 者 对 边 坡 稳定 安 全 系数影 响因 素进 行 了大 量 的研 究 , 兰 雁 如 等 ¨ 对黄 河 下 游 堤 防各 类 土体 黏 聚 力 与 内摩 擦 角 之 间的 相关 性 及 其 对 堤 防稳 定 性 的 影 响 进 行 了 分
2 2 内摩 擦角 .
取 内摩 擦 角 =1。2 。2 。3 。3 。4 。研 5 、0 、5 、0 、5 、0 ,
究 内摩擦角变化对稳定安全系数 的影响。 计算结果见 图 3 随着 内摩 擦角角度的增大安 : 全 系数 逐渐 增 大 , 近 于线 性 变 化 , 且 内摩 擦 角 每 增
21 0 2年 2月 2 2日收到 留学 回国人员科研基金项 目( 0 7 18 、 2 0 10 ) 江苏省环境保护厅项 目(0 0 9 资助 2 12 ) 第 一作者简介 : 勇博 (9 8 ) 男 , 黄 18 一 , 汉族 , 河南许 昌人 , 硕士 , 研究
影响土坡稳定的因素有
影响土坡稳定的因素有
影响土方边坡稳定的因素理论上来讲,应该主要是在于土质疏松等方面吧,但是如果是从专业的角度上来说,它可以分成4个。
第1个是土方边坡位置上出现的类别影响,主要针对的是土质。
第2个是在环境的情况之下,土的湿润影响与土内所含有的水量多少影响。
第3个是气候影响之下,土质是否松软,是否坚硬等等
第4个则是在边坡上是否有其他的一些外力影响,比如你在打突破的时候必须要使用挖机,使用一些大型的设备等等它也会有影响。
影响土方边坡稳定的因素及安全防护措施
浅析影响土方边坡稳定的因素及安全防护措施摘要近年采,随着我国城市基础设施的不断完善与建设、旧城改造和住宅小区的持续开发,给排水、供热、供气、电缆及输油等市政管线工程日益增多。
与此同时,随着建筑机械在我国土木建筑工程施工中的不断应用,在市政管线的沟槽开挖工程中,挖掘机的应用越来越普遍。
挖掘机在开挖淘槽过程中,由于沟槽壁坍塌、挖掘机倾倒,造成人员伤亡和经济损失的事故时有发生。
土方坍塌已经成为建筑业的五大伤害之一,据2004年全国建筑施i伤亡事故调查分析,土方坍塌事故占所有建筑行业伤亡事故的5%左右,土方坍塌的直接原因是土方边坡的失稳。
如何做到土方边坡稳定及安全防护,保障财产及就业人员的生命安全,已经成为影响国计民生的大事,直接影响的国家安全及社会稳定。
作者通过十多年来从事建筑施工安全生产技术工作,总结出一些影响土方边坡稳定的因素及行之有效的安全防护措施。
关键词边坡稳定;因素;安全防护措施中图分类号tv99文献标识码a文章编号1674-6708(2010)27-0035-021 影响边坡稳定的因素基坑开挖后,其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来源于土体的内摩阻力和内聚力。
因此,凡是能够影响土体中剪应力、内摩阻力和内聚力的,都能影响边坡的稳定。
1.1 土类别的影响不同类别的土,土的颗粒矿物组成,颗粒形状、尺寸,颗粒级配,空隙比、干容重及土中的含水量皆不同,其土体的内摩阻力和内聚力不同。
例如,砂土的内聚力为0,只有内摩阻力,靠内摩阻力来保持边坡的稳定平衡。
而粘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。
1.2 土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。
1.3 气候的影响气候使土质松软或变硬,如:冬季在我国北方气温能到-10℃以下,能使边坡土体冻结,使土体的内摩阻力和内聚力提高,从而提高土体的抗剪强度,春季气温回升至o℃以上,能使边坡土体融化,使土体的内摩阻力和内聚力降低,从而降低土体的抗剪强度,进人雨季,随着降雨量的增加,土质松软,从而降低土体的抗剪强度。
边坡稳定安全系数影响因素探讨
第3 6卷
第 5期
21 0 0年 1 0月
边 坡稳 定安 全 系数 影 响 因素探讨
姜立新
( 湖南工业大学 ,湖南 株洲 摘 4 20 ) 10 8
要: 针对不 同的屈服准则 、 内摩擦 角和粘聚力 、 剪胀角 、 计算 范围、 坡脚 的形状和尺寸 、 网格疏密程度 、 破坏标准等 因素 , 采
容 和应 力应 变之 间 的本 构关 系 。D na ( 9 6年 ) u cn 19 指 出边坡 安全 系数可 以定义为使 边坡 刚好达 到临界 破坏状态 时 , 土的剪切 强度 的折减程度 , 对 即定义 安
全系数是 土的实 际剪切 强度与 临界破坏 时折减后 的
剪切 强度 的 比值 。有 限元方 法分析 边坡稳 定问题 克 服 了极 限平衡 方法 中将 土条 假设 为 刚体 的缺点 , 考 虑 了土体 的非 线性 本构 关 系 , 能模 拟 边坡 的施 工过 程, 可适 用于任 意 复杂 的边界 条 件 。本文 采 用 强度 折减 的有 限元非 线 性分 析 方法 , 边坡 的稳定 性 进 对 行 了全 面的研究 。土体 采用 理 想 弹塑 性模 型 , 用 采
土体采用理想弹塑性模型采用广义米赛斯屈服准则和等面积圆屈服准则分别进行计算计算方法采用增量迭代有限元方法重点分析了基于强度折减的非线性有限元求解边坡稳定安全系数的各种影响因素以及大小变形有限元计算结果对比分析
四川 建 筑科 学 研 究
18 0
Sc a id n ce e ihu n Bul i g S inc
.
i p c n t e sf t fso esa ii Co f ce to h oe,a l sl r ed f r ain a d s l e o ain h v e o m a to h aey o l p tb ly. e in ft e wh l t i swela a g e om t mald f r to a ebe n c mpae o n m rd
降雨和蒸发对土质边坡稳定性的影响
降雨和蒸发对土质边坡稳定性的影响降雨和蒸发对土质边坡稳定性的影响引言:土质边坡稳定性问题一直以来都是工程领域中的热点问题之一。
降雨和蒸发是地表水循环的重要组成部分,也是导致土质边坡稳定性问题的主要因素之一。
本文将重点探讨降雨和蒸发对土质边坡稳定性的影响,并分析其机理和相互作用。
一、降雨对土质边坡稳定性的影响1.1 降雨的渗透作用降雨的渗透作用是指降雨水分进入土体的过程。
当土壤含水量过高时,会使土体饱和,进而导致土壤的抗剪强度降低,增加土体的液化风险,从而影响土质边坡的稳定性。
同时,降雨水分的渗透还会引起土壤内部的“饱和线”变化,增加土体的内摩擦角,降低土壤的稳定性。
1.2 降雨的冲击作用降雨水分在施加到土壤表面后,会通过重力作用向下冲击土体。
这种冲击作用会造成土体的压实,使土体整体密实度增加,进而增加土体的抗剪强度,提高土质边坡的稳定性。
但是当长时间的降雨冲击作用下,土壤中的水分逐渐增多,会导致土体饱和,陆续发生液化现象,使土质边坡失稳。
1.3 降雨的侵蚀作用降雨水流将会在边坡表面产生流动,形成和扩大水流路径。
这种侵蚀作用会导致土质边坡地面表层的土壤颗粒逐渐被冲刷走,使边坡表面土壤的含水量大大增加。
同时,侵蚀作用还会削弱土体的抗剪强度,加速边坡的下滑和崩塌。
二、蒸发对土质边坡稳定性的影响2.1 蒸发引起土壤干缩蒸发是水分从土壤表面向大气中转化的过程。
当土体过于干燥时,由于水分的蒸发,土壤中水分含量会大大减少,导致土体干缩。
这种干缩会使土壤颗粒之间的接触点增多,进而增加土壤的摩擦力和内聚力,提高土体的抗剪强度,增加边坡的稳定性。
2.2 蒸发引起土壤裂缝蒸发引起的土壤干燥还会导致土体表层产生裂缝。
这些裂缝会使土壤中的水分迅速向下渗透,增加土体内部的含水量,削弱土壤的稳定性。
此外,当降雨再次降临时,水分进入裂缝中,通过填充作用,使得裂缝变大、变长,甚至诱发边坡的滑坡和崩塌。
三、降雨与蒸发的相互作用引起的土质边坡稳定性问题当降雨和蒸发同时存在时,它们之间存在着相互作用关系,会对土质边坡的稳定性产生更为复杂的影响。
土质边坡稳定性分析及破坏机理
低,达到临界值沿圆弧形滑动面滑移
岩土体沿莫一弱 面或朝向坡外的结构 面整体向下滑移 因自重应力超过 拉裂、剪切-滑移。层面或贯通性 结构面形成滑动面,结构面临空,坡 脚岩层被切断或坡脚岩层挤压剪切 张拉、剪切、弯折。自重应力和
坍塌
•
向卸荷、与坡面加载以及四季中时干时湿 等使松弛带内岩土的结合密实度在不断变 化而塌坡,塌至与其相适应的斜率为止
土质边坡破坏机理及 稳定性分析
一、土质边坡的结构类型
土质边坡:泛指具有倾斜面的土体,根据土体结构可分为三类: 类型
均质土边坡
结构特征
稳定性影响因素
整个坡体由均质土构成,基本不含节 土体强度和坡形 理、裂隙、没有贯通性的结构面
层状松散土
由不同类型的松散土层构成,控制性 土体强度、坡形、沉积层面 结构面是沉积层面 产状与坡面的组合关系
3、均质土边坡各种破坏模式
边坡类型
影响稳定的主要 因 素 以粘粒为主,一般干时坚硬,遇 1.矿物成分,特别是 水膨胀崩解。某些粘土具大孔隙 亲水、膨胀、溶滤性矿 性(如山西南部的粘土),某些粘土 物含量;2.节理裂隙 甚坚固(如南方网纹红土),某些粘 的发育状况;3.水的 土呈半成岩,但含可溶盐量高(如 作用;4.冰融作用 黄河上游的粘土),某些粘土具水 平层理(如淮河下游的粘土) 以砂砾为主,结构较疏松,凝聚 1.颗粒成分及均匀程 力低为其特点,透水性较大,包 度;2.含水情况; 括厚层全风化花岗岩残积层 3.振动;4.地表水及 地下水作用 以粉粒为主、质地均一。一般含 主要是水的作用,因水 钙量高,无层理,但柱状节理发 湿陷,或对边坡浸泡, 育,天然水含水量低,干时坚固, 水下渗使下垫隔水粘土 部分黄土遇水湿陷,有时呈固结 层泥化等 状,有时呈多元结构
土方工程简答题
[题型]:简答题(纸质)[分数]:81.影响土方边坡稳定的因素主要有哪些?答案: 影响土方边坡稳定的因素主要包括:边坡的土质、挖方深度(或填方高度)、边坡留置时间、排水情况、边坡上的荷载情况以及土方施工方法等。
难度:32.试述流砂现象发生的原因及主要防治方法。
答案: 当动水压力等于或大于土的浸水密度时。
土颗粒处于悬浮状态,并随地下水一起流入基坑,即发生流砂现象。
主要防治方法:(1)抢挖法:即组织分段抢挖,使挖土速度超过冒砂速度,挖到标高后立即铺席并抛大石以平衡动水压力,压住流砂。
(2)水下挖土法:采用不排水开挖,使坑内水压与坑外地下水压相平衡,抵消动水压力。
(3)打钢板桩或作地下连续墙法:通过挡墙增加地下水从坑外流入坑内的渗流长度,以减小水力坡度,从而减小动水压力。
4)在枯水季节开挖:此时地下水位下降,动水压力减小或基坑中无地下水。
(5)井点降水法:通过降低地下水位,改变动水压力的方向。
是防止流砂的最有效措施。
难度:53.试述降低地下水位对周围环境的影响及预防措施。
答案: 降低地下水位时,由于土颗粒流失或土体压缩固结,易引起周周地面不均匀沉降,可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂等。
因此,在井点降水前,应进行环境勘察和设计计算,对有可能造成危害者,必须采取相应预防措施。
具体措施包括:(1)采用回灌井点进行回灌,使原建筑物、构筑物下仍保持较高的地下水位.以减小其沉降程度;(2)设置止水帷幕,使原建筑物的地下水位基本保持不变;(3)减缓降水速度,选择适当的滤网,加大砂滤层厚度,防止土颗粒随水流带出。
难度:44.单斗挖土机按工作装置分为哪几种类型?其各自特点及适用范围如何?答案: (1)正铲挖土机工作特点:“前进向上,强制切土”,挖土、装车效率高,易与汽车配合:适用于:停机面以上、含水量30%,以下、一~四类土的大型基坑开挖。
(2)反铲挖土机工作特点:“后退向下,强制切土”,可与汽车配合;适用于:停机面以下、一~三类土的基坑、基槽、管沟开挖。
土质边坡变形及稳定性的影响因素分析
土质边坡变形及稳定性的影响因素分析作者:杨金灿来源:《海峡科学》2009年第08期[摘要] 边坡稳定性受多种因素的影响,主要可分为内部因素和外部因素。
其中,内部因素包括:组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态、地下水等;外部因素包括:振动作用、气候条件、风化作用、人类工程活动等。
该文通过对以上各因素的分析,为正确认识边坡、合理设计和治理边坡,把边坡失稳灾害降低到最大限度提供依据。
[关键词] 边坡变形稳定性动水压力1 引言随着我国基础设施建设的蓬勃发展,在建筑、交通、水利、矿山等部门都涉及到大量的边坡问题。
边坡在演变过程中将发生不同形式和规模的变形与破坏,如滑坡和崩塌等。
边坡在形成过程中,其内部原有的应力状态发生变化,引起应力重分布和应力集中等效应。
为适应这种应力状态的变化,边坡将发生不同形式和不同规模的变形与破坏,这是推动边坡演变的内在原因。
各种自然营力和人类工程活动也可造成边坡外形、内部结构及应力状态的变化,这些营力则是推动边坡演变的外部因素。
2 边坡变形破坏的发育过程边坡在发生滑动之前通常是稳定的。
由于各种因素影响,边坡土体强度逐渐降低,或边坡内部剪切力不断增加,使边坡的稳定状况受到破坏。
在边坡内某一部分因抗剪强度小于剪切力而首先变形,产生微小的滑动,以后变形逐渐发展,直至坡面出现断续的拉张裂缝。
随着裂缝的出现,渗水作用加强,变形进一步发展。
后缘拉张裂缝加宽,开始出现不大的错距,两侧剪切裂缝也相继出现。
坡脚附近的土石被挤压,滑坡出口附近潮湿渗水,此时滑动面已大部分形成,但尚未全部贯通。
随着边坡变形的继续发展,后缘拉张裂缝进一步加宽,错距不断增大,两侧剪切裂缝贯通并撕开。
边坡前缘的土石挤紧并鼓出,出现大量的鼓张裂缝,滑坡出口附近渗水混浊,这时滑动面已全部形成,接着便开始整体地向下滑动了。
边坡变形破坏的发生是一个长期的变化过程,通常可将边坡变形破坏的发育过程分为三个阶段:蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。
影响边坡稳定因素分析
影响边坡稳定因素分析2内蒙古自治区赤峰市林西县应急管理局内蒙古赤峰024000摘要:基于Geo-slope软件,采用摩根斯特-普莱斯(Morgenstern-Price)法求解不同参数条件下的49个均质边坡的安全系数。
计算出各影响因素变化与边坡稳定系数变化的大小, 从而确定各因素对均质边坡稳定系数变化的敏感性大小。
结果表明, 土体的粘聚力、内摩擦角对边坡稳定性的影响最为敏感, 坡角、坡高的影响次之, 为实际边坡工程的合理有效设计及边坡治理提供了参考。
关键词:边坡安全系数;参数影响; 摩根斯特-普莱斯(Morgenstern-Price)法1 引言在边坡工程中,影响边坡稳定除了有岩土性质、风化作用、水的作用等地质物理参数,还有地形地貌的几何形状的影响,比如临空面的存在及其坡度的的陡缓都直接与边坡的安全系数直接相关。
它们对边坡安全稳定敏感程度有的敏感大, 有的敏感小,但在这些几何、地质物理参数由于量纲不一样,不可能直接比较出这些参数对边坡稳定贡献程度。
边坡稳定系数影响因素的敏感性分析 , 是指定量地分析影响边坡稳定的各因素与边坡稳定系数之间的相关性 ,即分析各因素的变化对于边坡稳定安全系数的变化幅值。
在本文中通过在均质边坡众多的影响因素中,依次改变单个因素找出导致边坡失稳的主导因素。
目前,关于边坡稳定影响因素的敏感性研究 ,许多学者作了大量的工作[1-5] ,取得了不少成果。
但对各因素敏感性分析结果却存在一定的差异 ,如文献[2]中认为土体内摩擦角为主要影响因素 ,粘聚力及地下水以及高度次之;文献[3]中认为土质边坡破坏形式沿某一圆弧滑移破坏时(包括线形滑动破坏)最重要的影响因素为坡高和坡角 ,在排除边坡线形破坏的特殊情况后 ,最重要的影响参数才是粘聚力和坡角;文献[4]中认为参数的敏感性由大到小为粘聚力、内摩擦角;文献[5]中认为参数敏感性由大到小为粘聚力、重度、内摩擦角。
本文基于Morgenstern-Price法,对某一土质边坡求解稳定系数, 然后将其中的一个影响因素在基准值附近变化 ,同时保持其他因素水平不变,计算出该因素不同取值条件下的边坡稳定系数。
基于Plaxis的土质边坡稳定性影响因素分析
基、 堤坝、 基坑及港 口工程中都会经常碰到。边坡
稳定 性 的分析 方 法 , 目前 大 致 可 以分 为 极 限平 衡 方法 、 限分 析方法 、 极 随机变 量分 析方 法 和有 限元
法进 行 了较 为 深入 的研 究 :95年 ,i ke i 等 17 Ze i c n w z 首 次在土工 弹塑性 有 限元 数值 分 析 中提 出 了抗剪 强 度折减系数 概念[ ; 】 宋二祥 用有 限元强度 折减 法 计算 , 特别着重讨 论在计算 过程 中怎样利用 弧长控 制法 来调整强 度参数 的降低量 , 以便 精确得 到结构
Jn 00 u .2 1
基 于 P a i 土 质 边 坡 稳 定 性 影 因 素 分 析 lxs的
吕晓光 , 崔可锐 , 李 丹 , 周 阳
( 合肥工业大学 资源与环境工程 学院 , 合肥 20 0) 30 9
摘
要: 土质边坡在地质工程活动领域 的出现越 来越多 , 而准确 的了解边坡 的安全性 如何 以及 土体 的各项参
S i so e s a iiy f c o s a l ss ba e n p a i o l l p t b lt a t r na y i s d o l x s
IV a — u n CUI Ke r i Xio g a g, -u ,
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( le eo c u s sa d Envr me gne rn Co lg fRe o re n ion ntEn i e ig,He e Unv riyo c oo fi ie st fTehn lgy, Anh iHe e,2 0 9,Chia u fi 3 00 n)
1 前
土坡稳定影响因素分析
土木工程 的理论与实践过程 中经 常会 出现各类 土质边坡 , 由
于土坡表 面倾斜 , 在土体 自重 及其 他外力作 用下 , 体会产 生 向 土 下滑 动的趋势 , 一旦 土坡 丧失其 原有稳定 性 , 就会产 生滑坡 。如
2 渗透 到坡体 内部 , 导致边 坡土 体 的含 水量增 裂面滑动, 在这 个滑 裂 面 上, 体 出处 达到极 限平 衡 , 土 即正应 力 对坡面造成冲刷 ;) 抗剪 和剪应力 r 足摩尔一库仑 强度准则 。设 土条底 的切 向力 和 大 、 强度 降低并 同时产 生一定 的渗 流力。大量 的研究 表明 , 满
低而引起土坡的失稳。
∑ ( A A s Ra ) 0 T{ W i + dQ = n
=1
( 4 )
() 5
附加荷载对 于土体稳定性 的影响相 当巨大 , 最普遍的附加荷 载是地震 力 , 地震产生 的振动 会使 砂土发 生液化 , 土坡失稳 而 使
R =
发生破坏 , 使得粘性 土的力学 参数 指标发 生变化 , 得土体 的强 使
据填料的物理力学性质 、 坡高度 、 边 地基 工程 地质条 件等 因素确
图 1 瑞 典 圆弧 法 不 意 图
定, 相关规范边坡 的形式进行 了具体 的规定 。
雨水对边 坡 的危 害主要表 现在 两个方面 : ) 成地表径 流 , 1形
根据摩尔一库仑强度准 则, 设想土 体的某一部分 沿着某一 滑
建立土条底面法 向力静力平衡方 程 , 确定 A : N
A =AW (OC rsc ) N CS — uec t t 对 圆心 取 力矩 平 衡 :
边坡稳定性影响因素及应对措施
∑[ c + ( 一 t t i b ) t a v 4 o ' i = / ∑I c o n( 1 + t a t ) ∑W s i n o t  ̄ + ∑q i e i / R
( 2 )
式中: Q 一 土条 的水平惯性 力 , k N ; R 一 滑裂面 的 半径 , m; e 一 滑 块 中心点 至滑裂 面 圆心 的距 离 , n l 。
∑ s i n 0
式 中: 一 土 条编 号 ; 一 土条 重 量 , k g ; M 一作 用 于 土条底 部 的 孔 隙 水 压 力 , P a ; b 、 一 分 别 为 土 条 宽 度 及 其沿滑裂面的坡角; c 、 一有效抗剪强度指标。 1 . 2 毕 肖普法 简单 条分法 不满 足每 一 土条力 的平衡 条件 , 一 般使 计算 的安 全 系数偏 低 , 毕 肖普 法 在 这 方 面做 了改 进 , 近 似考 虑 了土条 间相互 作用 力 的影 响 , 在计 算 时只考 虑水 平力 , 没 有考 虑土条 问的 切 向力 , 但 其 计 算 结 果一 般 都 能得 出比较准确的解答。此处考虑孔隙水 压力的计算 公 式为 :
F s=
1 极 限平衡法计算原理
极 限平衡法 是边 坡 稳定 分 析 中应 用 最早 也 是 最 经 典的计算方法 , 该方法 以 M o h r — C o l u m b强度理论为基 础, 通过分析土体在破坏那一刻的静力平衡来求得问题 的解 。 目前 国内外 运用 的极 限平衡 法主 要有 圆弧法 、 简 化 B i s h o p法 、 J a n b u法 、 Mo r g e n s t e m —P r i c e法 、 S p e n c e r 法、 S a r ma法和 国 内常 用 的推 力 传 递 法 等 , 其 中常 用 的有圆弧法 J 、 毕肖普法 和简布法- o 。
边坡系数m
边坡系数m边坡系数m是指在土体与空气或水接触面上,土体能够稳定存在的最大倾斜角度与水平面夹角的正切值。
边坡系数是边坡稳定性分析中非常重要的参数,其大小直接影响着边坡的稳定性和安全性。
一、边坡系数m的分类根据不同土质类型和不同边坡情况,边坡系数m可分为多种类型,如下所示:1. 一般土壤:一般土壤包括黏性土、砂粘土、粉质黏土等,其边坡系数m一般为0.7-1.0。
2. 砂质土:砂质土包括砂、砾石等,其边坡系数m一般为0.4-0.6。
3. 岩石:岩石是具有相对高强度和刚度的固体物质,在岩石中,边坡系数m可达到1.5以上。
4. 松散沙层:松散沙层是指由颗粒间空隙大、颗粒之间无明显结合力的沉积物构成,在松散沙层中,边坡系数m一般为0.2-0.4。
二、边坡系数m的影响因素边坡系数m的大小不仅受土质类型的影响,还受以下因素的影响:1. 土壤含水率:土壤含水率对边坡稳定性有很大的影响。
当土壤含水率增加时,土体内部颗粒之间的摩擦力降低,导致边坡系数m减小。
2. 边坡高度:边坡高度越高,其上方的土体重力越大,对下方土体产生的压力也越大。
因此,在相同条件下,较高的边坡其稳定性更容易受到破坏。
3. 边坡倾角:在相同条件下,倾斜角度越大,则重力作用在垂直方向上的分量就越大,从而对下方土体产生更大的压力。
因此,在相同条件下,倾斜角度越小,则稳定性越好。
三、如何确定合理的边坡系数m确定合理的边坡系数m是保证工程安全和经济合理性的重要环节。
通常采用以下方法来确定合理的边坡系数:1. 原位试验法:原位试验法是指在实际工程中进行的针对土壤和岩石的力学性质的测试。
通过原位试验,可以确定合理的边坡系数。
2. 室内试验法:室内试验法是指在室内对采集的土样进行力学性质测试,通过室内试验,可以确定合理的边坡系数。
3. 经验公式法:经验公式法是指通过已有的大量实际工程数据和经验总结,得出一些适用于特定条件下的边坡系数范围。
四、边坡系数m在工程设计中的应用边坡系数m在工程设计中起到至关重要的作用。
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浅析影响土质边坡稳定安全系数的主要因素
摘要:目前来说,简单的计算方法以及土工参数都影响土质边坡的稳定性以及安全性。
下文主要根据正交试验的方法,并提出了在工程运行管理中一定要尽量避免低水位或水位骤降情况,为土石坝以及类似工程的工程设计与工程运行管理提供了重要参考依据。
关键词:土质边坡;稳定安全;系数;因素
通常,岩土边坡研究的重要内容指的是:边坡稳定分析,其分析方法比较多,每个方法都具有其本身的特点,并有一定的适用条件,但是目的都是为了确定临界滑裂面及其对应的安全系数。
目前基于极限平衡理论的各种计算方法仍然在实际工程中被广泛地应用,由于这些计算方法基于不同的假定条件,使得对同样的边坡使用不同的计算方法进行计算分析,可得到不同的结果,有的情况安全系数甚至相差很大。
此外,影响边坡稳定的因素有地形地貌、岩土的物理力学性质、水的作用、地震作用以及人为因素等。
本文主要采用正交试验法来研究不同的计算方法以及材料参数对边坡稳定安全
系数计算值的影响,并进行敏感性分析,为边坡工程的勘察、设计、计算提供依据。
1.极限平衡法的基本概念
1.1关于安全系数的定义
土坡沿某一滑裂面滑动的安全系数是这样定义的:将土的抗剪强度指标降低为c′/f和tanφ′/f,则土体沿着此滑裂面处处达到极限平衡,即
τ= c′e+σ′ntanφ′e
(1)
c′e= c′/f (2)tanφ′e=tanφ′/f (3)式中:τ、σ′n分别为达极限平衡时滑裂面上的剪应力和正应力;c′、φ′分别为土的有效粘聚力和摩擦角;c′e、φ′e分别为达极限平衡时土的粘聚力和摩擦角;f为安全系数。
1.2摩尔-库仑强度准则
设想土体的某一部分沿着某一滑裂面滑动。
在这个滑裂面上,土体处处达到极限平衡,即正应力σ′n和剪应力τ满足摩尔-库仑强度准则。
设某一土条底的法向力和切向力分别为δn和δt,则有δt = c′eδxsecα+(δn-uδxsecα)tanφ′e
(4)
式中:α为土条底倾角;tanα=dy/dx;δx为土条水平宽度;u 为孔隙水压力,通常定义孔隙水压力系数
ru=udw/dx
(5)
式中:w为土体自重。
1.3静力平衡条件
将滑动土体分成若干土条,每个土条和整个滑动土体都要满足力和力矩平衡条件。
在静力平衡方程组中,未知数的个数超过了方程式的数目,解决这一静不定问题的办法是对多余未知数作假定,使
剩下的未知数和方程数相等,从而解出安全系数的值。
目前基于极限平衡法的计算方法主要有瑞典法、毕肖普法和工程师兵团法等。
瑞典法使用圆弧滑裂面,并假定作用在土条侧向垂直面上的合力平行于土条底面,满足土条底面法线方向的静力平衡和对滑弧圆心的力矩平衡。
简化毕肖普法使用的同样是圆弧滑裂面,并假定土条两侧作用力均为水平,满足垂直方向静力平衡和对滑弧圆心的力矩平衡。
而工程师兵团法假定滑弧面为任意形状,土条侧向力的倾角等于边坡的平均坡度,充分满足力平衡条件,但力矩平衡条件不满足。
2.多因素正交试验
2.1正交试验基本方法
正交试验就是利用正交表,科学地安排试验和分析试验结果的一种数理统计方法。
它的主要优点是能在很多试验条件中选出具有代表性强的少数试验方案,同时通过对这少数试验方案的结果进行分析,从中找出最优方案,并给出有关各因素的信息。
通常试验结果为试验指标,试验中可以考察或控制的条件为因素或因子,因素在试验中所处的不同状态称为水平。
正交表的选用必须遵循一条原则:要考察的因子及交互作用的自由度总和必须不大于所选正交表的总自由度。
自由度的计算参照规定。
(1)正交表的总的自由度f总=试验次数-1;正交表每列的自由度f列=此列水平数-1。
(2)因子a的自由度fa=因子a的水平数-1;因子a和b间交互作用的自由度fa×b=因子a的自由度×因子
b的自由度= fa×fb。
2.2正交表的设计
鉴于土质边坡稳定计算所得的安全系数主要与采用的计算方法
以及土的性质等因素有关,下面考虑7种因素的影响该土坝2+330断面上游坡面为例进行正交试验设计。
这7种因素分别是计算方法、孔隙水压力、坡外水位、地震作用、粘聚力c、摩擦角φ和容重γ,而每个因素取3个不同的水平。
为了减少由于水平次序引起的系统误差,各因素水平随机排列。
参数取值范围和相应的因素水平见表1。
2.3计算分析与讨论
选用数理统计l27(37)正交表,按表1确定的试验方案,采用stab程序对该土坝2+330断面上游坡面进行以稳定安全系数为指标的多因素单指标计算分析。
表1 各因素取值和水平
3.结语
总之,对土质边坡稳定计算所得的安全系数影响大小的顺序依次为:粘聚力c、摩擦角φ、坡外水位、容重γ、计算方法、地震作用、孔隙水压力。
土的抗剪强度指标c和φ是影响边坡稳定的最重要的因素,其取值的变化对稳定安全系数的计算结果有显著的影响,此外容重也是影响边坡稳定的一个较为重要的因素,在边坡工程的勘察、设计、计算中应力求精确。
正交试验法基于概率统计原理,运用正交试验分析法得到的结论基本与工程经验相符合。
随着
边坡稳定计算理论的发展,正交试验分析可采用更加完善的计算模型,并进一步考虑进行因素间有交互作用的分析。