地震边坡稳定性的工程地质分析
例析边坡工程地质条件及稳定性
例析边坡工程地质条件及稳定性前言:边坡稳定性问题是一项复杂的系统工程问题,它涉工程地质学、岩体力学和计算科学等多种学科交叉,一直是岩土工程的一个重要研究内容[1]。
土质边坡开挖引起土体卸荷,引起应力重分布和应力集中,坡体为适应这种变化,将发生不同形式的变形与破坏,出现滑坡等灾害情况。
因此,为最大限度减少因边坡失稳导致的重大人员伤亡、巨大经济损失、工程建设受阻等事件的的发生,需要对边坡的稳定性做出正确的预测和评价,并提出相关建议和工程处理措施。
本文结合某市地区边坡实际情况,对该边坡所处的地形地貌、地层岩性、裂隙发育特征、水文条件等影响边坡稳定性的主要工程地质要素進行系统分析,采用瑞典条分法对边坡稳定性进行定量分析,可以为类似土质边坡稳定性分析评价和治理提供借鉴。
1.工程地质条件1.1 工程概况某市地区边坡呈近北东(NE40°)走向,倾向近东向(E100°),边坡宽约50m,高3~15m,总长约540m(见图1)。
1.2 地形地貌边坡地貌类型为丘陵区,危险边坡地形呈东北高西南低,东部比较陡峭,西部较为平缓。
东区边坡的下部坡脚为出露的岩石,西部坡脚为土坡。
1.3 地层岩性根据详细勘察报告,危险边坡发育地层主要为石炭系砂岩、泥质粉砂岩风化层,岩石节理裂隙发育。
①植物土层黄褐色,松散,稍湿,主要为粉土、粉质粘土组成,局部含较多砂粒,局部含少量的植物根茎及有机质,主要分布于边坡表层。
图1 边坡平面图②全风化砂岩层黄褐色,风化剧烈,岩芯呈坚硬土状,含较多砂砾,遇水软化溃散,局部含有黑色的全风化泥质粉砂岩及煤屑。
③强风化岩层该层依据岩性的不同分为两个亚层即强风化砂岩层、强风化泥质粉砂岩层。
强风化砂岩:黄褐色,风化强烈,岩芯呈半岩半土状,局部土夹碎块状,局部夹泥质粉砂岩风化残余,局部含中风化岩块,遇水软化溃散,岩石节理裂隙发育。
该层分布广泛,厚度变化较大,总体较厚,主要位于边坡的中心位置。
强风化泥质粉砂岩:黑色,局部紫红色,风化强烈,岩芯呈半岩半土状,土夹碎块状,局部见有煤屑,局部含中风化岩块,岩芯遇水软化。
地震作用下锚固边坡稳定性数值分析
( col Cv ni en n Acic r,a huU i rt,a h u 10 0 ( ho o il gn r ga rh e ueT i o nv sy T i o 3 8 0 )  ̄S f iE e i d tt z ei z
坡的数值分析模型 。对 比分析了静 力状 态下锚 固前后边 坡 的塑性 区、 平位移 和滑移 面 , 震作用 下锚 固前后 边坡 的塑性 水 地 区、 各个时刻 的水平位移 、 锚杆轴力分布 和塑性状态 , 后分 析了边坡 的稳 定性 , 探讨了边坡破坏 的机理 。数值分 析结果表 然 并 明: 锚杆对边坡 的加 固效果十分显著 ; 锚杆在发挥锚 固作用时主要受拉 , 随着锚杆位置高程 的增 加 , 杆的轴力减小 ;有无 且 锚 锚杆支护的边坡在地震作用下的破坏方 式不同。研究结果 为锚 固边坡的抗震设计提供 了参考依 据。
sa e a a t q k .I dsi g ih s t sa ii o lp s n ic s s t al r c a im f so s I s tt nd e rh ua e t itn u s e he tb l y f so e a d d s us e he fiu e me h n s o lpe . ti t s o h t t e b l o l p a e v r o d s p o i g r l . ls i u p ri g r l a st e r l il y p l h wn t a ,h ot fr so e h v ey g o u p r n o e Bot n s p o n oe ply h o e man y b u — s t t
Abta t So ef lr m jry eo ooi l aadid c db atq a e C m iig i ee g er g src lp i e s a p f el c zr u e yer u k . o bnn t t ni ei au ia o t g g ah n h w hh n n po c, u r a s ua o o e o sis p s bi e i eF A porm. h ae xmie n rj tan me cl i l i m dl f o oei et lh dw t t L C rga T e p r a n sad e i m tn ll s a s hh p e
水电站高陡边坡地震稳定性分析
稳定性 ,主要对比分析地震作用下边坡位移破坏
模式 。图 6 为地震作用下坡体位移矢量图。
图 7 各 模 型 坡 面 监 测 点 地 震 作 用 。 大 位 移 对 比 曲线 图 最
分析 图 6 可见 ,地震作用使坡体表面产生大
量位移 ,模 型 1中坡 面 块体 最 大位 移 达 27mm, 4
规 划设 计
[ 文章编号 ]0 2 64 2 1 )0 0 6 3 10 —0 2 (0 0 1 —00 —0
东北 水利 水 电
21 00年第 1 0期
水电站高陡边坡地震稳定性分析
姜 德 全
( 中国水 电顾 问集 团成 都勘 测 设计 研 究院 , 四川 成 都 607 102)
[ 要] 摘 文章 采用赤平投影分析和块体 离散 单元法 , 分析 高陡岩质 边坡 岩体 内不 同结构 面组
较深 , 除表面堆积层有少量滞水外 , 大部分水 以基 岩裂 隙水形式存在。据查该区地震动峰值加速度
为 02g 基本烈 度为Ⅷ度 , 震加速度输入 曲线 . , 地
如 图 1 示。 所
该坡体主要发育 四组结构面 , 分别为 l( 1产状
30 /1 ̄ 、2 ( 状 10 8 ̄ 、3 ( 状 35 5 ̄ 0 )l 产 9  ̄ 0 )l 产 0 ̄
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圈 3 模 型 1及坡 面监测点
合 类 型 对 边 坡 稳 定 性 的 控 制 作 用 . 析 表 明 该 边 坡 在 地 震 作 用 下 的 主要 破 坏 模 式 为 坡 体 上部 分 局 部 小规 模 楔 形 体 滑 移 破 坏 , 控 该 边 坡 稳 定 性 的 最 危 险 结构 面 组 合 为 JJ 构 面 组合 。 主 E3结
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性一、本文概述随着全球气候变化和人为活动的加剧,地震等自然灾害对人类社会和自然环境的影响日益显著。
边坡作为地壳表面的一种常见地貌形态,其稳定性对于防止地质灾害、保护人民生命财产安全具有重要意义。
FLAC3D作为一款广泛应用于岩土工程领域的数值模拟软件,其强大的三维有限差分计算能力使得它成为分析边坡地震稳定性的重要工具。
本文旨在利用FLAC3D软件,针对某一具体边坡进行地震稳定性分析,探讨其在不同地震动作用下的响应特征,以期为边坡工程的设计、施工和维护提供理论支持和决策依据。
本文首先将对FLAC3D软件的基本原理和计算方法进行简要介绍,阐述其在边坡稳定性分析中的适用性。
接着,结合某一具体边坡的实际情况,建立相应的数值模型,并设定不同等级的地震动作为输入条件。
通过数值模拟,分析边坡在地震作用下的变形、应力分布以及破坏模式,探究边坡的稳定性变化规律。
本文还将讨论不同影响因素,如边坡几何形态、材料性质、地震动强度等对边坡稳定性的影响,以期全面评估边坡的地震稳定性。
通过本文的研究,旨在深入了解FLAC3D在边坡地震稳定性分析中的应用,为边坡工程的安全设计和有效管理提供科学依据。
也为类似工程问题的研究提供参考和借鉴。
二、FLAC3D软件介绍FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions)是一款由Itasca公司开发的专门用于模拟岩土工程问题的三维显式有限差分程序。
该程序基于拉格朗日描述,能够模拟岩土体在复杂应力路径下的变形和流动行为。
由于其强大的计算能力和灵活的建模方式,FLAC3D在岩土工程领域得到了广泛的应用。
FLAC3D的核心优势在于其能够模拟岩土体的弹塑性行为、大变形、流动和破坏过程。
程序内置了多种本构模型,如Mohr-Coulomb 模型、Drucker-Prager模型等,这些模型能够准确描述岩土体的应力-应变关系。
土方工程中的边坡稳定性分析与加固处理方法
土方工程中的边坡稳定性分析与加固处理方法引言:边坡稳定性在土方工程中扮演着至关重要的角色。
随着城市化进程的加快和土地开发的不断扩大,对土方工程的要求也越来越高。
因此,对边坡的稳定性分析和加固处理方法的研究显得尤为重要。
一、边坡稳定性分析的基本原理边坡的稳定性是指在承受水压、荷载和地震等自然力作用下,坡体不发生破坏或发生破坏但不影响工程安全的能力。
边坡稳定性分析的基本原理包括地质条件分析、边坡形态参数计算、荷载计算和边坡稳定性分析方法选择等。
地质条件分析是边坡稳定性分析的基础。
通过对岩土层的工程地质调查,获取边坡的地质信息,如土层厚度、土层类型、坡度等,从而确定边坡的物理性质。
边坡形态参数计算包括边坡高度、坡度和坡面形状等参数的计算。
这些参数的合理选择对于边坡稳定性分析起着重要的作用。
荷载计算是指对边坡上的荷载进行合理的计算。
荷载分为静荷载和动荷载两种类型,静荷载包括土重荷载、地震力和水压力等,动荷载包括风荷载和车辆荷载等。
边坡稳定性分析方法的选择根据边坡的具体情况而定。
常用的边坡稳定性分析方法有平衡法、有限元法、反分析法等。
二、边坡稳定性问题及其原因边坡稳定性问题主要表现为边坡滑塌、边坡侧移、边坡临界水位降低等现象。
这些问题的发生原因一般可以归结为外力因素、地质因素和施工因素三个方面。
外力因素包括降雨、地震、水压力等自然力对边坡的影响。
降雨过程中,土壤的饱和度增加,会导致边坡重力和孔隙水压力的增加,从而导致边坡滑塌的发生。
地震则会导致边坡土层的动力性质发生改变,引起边坡的破坏。
水压力也会通过渗流等方式对边坡产生不利影响。
地质因素主要包括土层的物理性质、岩土层结构的稳定性等。
土体的力学性质和岩土层的结构对边坡的稳定性起着关键作用。
如土壤的黏性和强度等决定了边坡的抗剪强度。
施工因素主要包括边坡施工过程中的不当操作、施工方法的选择不合理等。
如边坡施工中土方的开挖和填筑操作不当会导致边坡的不稳定。
三、边坡稳定性分析方法的选择边坡稳定性分析方法的选择应根据边坡的具体情况和工程要求来确定。
边坡稳定性分析—
第一章绪论1.1引言边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。
随着我国基础设施建设的蓬勃发展,在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。
边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度,重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此,边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理,是降低降低灾害的有效途径,是地质和岩土工程界重点研究的问题。
随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀,越来越多的建筑物需要被建造,城市的用地也越来越珍贵。
特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说,建筑边坡成为了不可避免的工程。
1.2边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。
崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离,向前翻滚而下。
一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏,且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。
崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段,破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。
崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。
主要原因有:风化等作用减弱了节理面的黏聚力,或者是雨水进入裂隙产生水压力,或者是气温变化、冻融松动岩石,或者是植物根系生长造成膨胀压力,以及地震、雷击等外力作用(图1-1)。
滑坡是指岩土体在重力作用下,沿坡内软弱面产生的整体滑动。
与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现,其滑动面往往深入坡体内部,甚至可以延伸到坡脚以下。
其滑动速度虽比崩塌缓慢,但是不同的滑坡滑动速度相差很大,这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时,其滑动速度一般比较缓慢;相反,当滑动面通过脆性岩石,且滑动面本身具有一定的抗剪强度,在构成滑面之前可承受较高的下滑力,那么一旦形成滑面即将下滑时,抗剪强度急剧下降,滑动往往是突发而迅速的。
滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。
当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致,并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面,滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。
地震边坡稳定性的工程地质分析
,
。
若地 下 水埋 深较低 则 出现地震 时 会 导
,
,
。
致 孔 隙 的 水压 增 加进 而 形 成 累积效 应
, 、
进 而 引起 边坡 形 成永久 性 位移
。
。
【 关键 词 」 地 震 灾 害 边 坡稳 定 性 工 程地 质
6 年第 0 1 2
1 期
文
化
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地 震 边坡稳 定 性 的工 程 地质 分 析
.
李东林
,
(成 都 理 工 大 学 四 川 成 都
6 20 0 5 9
பைடு நூலகம்
)
,
【 摘
要】 地 震 是 一 种 十 分 常见 的 自然 灾 害 在 发 生 地 震 的 过程 中 会 对边
; ;
、
如永久 性 位移达到 一 定水平 后 就 有 几率 出 现边坡失 稳 的情 况
下 水 的 补 径 与 排水条件 会 直接 影 响 孔 隙水压力 的 累 积
。
,
边坡地
假如地 下 水排
地震作为 一 种 自然 灾害对 于 社会 生产 破坏力
。
经济发 展 都 有 着 十 分严重 的
, ,
泄环境正 常 孔 隙水压力难 以 积 聚 则不 会 对边坡动力 稳定 性 造 成 影 响气
, ,
(三 )水 文 地质 的 影响
重 地 震 灾 害频 发 使 得 地 震 所 形 成 的 破 坏 愈加 严 重
,
。
现 文 章主 要针 对 地
水 文地质环境对 于 边坡 稳 定 性 的 影 响 主 要 体现在地 下 水位 的埋深 以 及边坡地 下 水 的 补 径 排方 面
边坡稳定性分析
边坡稳定性分析
1、边坡稳定性分析之前,应根据岩土工程地质条件对边坡的可能破坏方式及相应破坏方向、破坏范围、影响范围等作出判断。
判断边坡的可能破坏方式时应同时考虑到受岩土体强度控制的破坏和受结构面控制的破坏。
2、边坡抗滑移稳定性计算可采用刚体极限平衡法。
对结构复杂的岩质边坡,可结合采用极射赤平投影法和实体比例投影法;当边坡破坏机制复杂时,可采用数值极限分析法。
3、计算沿结构面滑动的稳定性时,应根据结构面形态采用平面或折线形滑面。
计算土质边坡、极软岩边坡、破碎或极破碎岩质边坡的稳定性时,可采用圆弧形滑面。
4、采用刚体极限平衡法计算边坡抗滑稳定性时,可根据滑面形态按本规范附录A选择具体计算方法。
5、边坡稳定性计算时,对基本烈度为7度及7度以上地区的永久性边坡应进行地震工况下边坡稳定性校核。
6、塌滑区内无重要建(构)筑物的边坡采用刚体极限平衡法和静力数值计算法计算稳定性时,滑体、条块或单元的地震作用可简化为一个作用于滑体、条块或单元重心处、指向坡外(滑动方向)的水平静力,其值应按下列公式计算:
Q e=αw G (5.2.6-1)
Q ei=αw G i (5.2.6-2)
式中:Q e、Q ei——滑体、第i计算条块或单元单位宽度地震力(kN/m);
G、G i——滑体、第i计算条块或单元单位宽度自重[含坡顶建(构)筑物作用](k N/m);
αw——边坡综合水平地震系数,由所在地区地震基本烈度按表5.2.6确定。
表5.2.6 水平地震系数
7、当边坡可能存在多个滑动面时,对各个可能的滑动面均应进行稳定性计算。
两种边坡稳定性分析方法优缺点的探讨
两种边坡稳定性分析方法优缺点的探讨边坡稳定性分析在工程实践中具有非常重要的作用,是确保工程安全和稳定运行的关键。
现有的边坡稳定性分析方法主要包括经验公式法和数值模拟法两种方法。
本文将从这两种方法的优缺点以及实际的应用情况入手,对它们进行探讨。
一、经验公式法分析经验公式法是在数学模型基础上,根据经验公式和理论知识,通过区域地质学、土质力学以及地震学等学科的基础数据,预估边坡的稳定性的方法。
该方法的优点是计算速度较快,无需太多样本数据,可以从实际历史数据中快速选取适用的公式,针对现场实际情况做出合理预估。
但其缺点也很明显,主要表现在以下几个方面:1.理论基础薄弱这种方法是建立在相关领域的经验和理论知识的基础上,而这些理论知识的可靠性和适用性,需要具备一定的科学性和实践验证。
虽然当前经验公式在工程实践中很有效,但随着科学技术的发展和实践的不断积累,必然会暴露出其理论上的不足。
2.适用性较窄由于采用的是经验公式,所以其适用范围受限,只适用于某些特定情况下的边坡稳定问题。
一旦涉及到更复杂、不同类型的地质和土质条件,就难以准确预测和分析,往往需要其他辅助手段的支持。
3.精度难以保证由于该方法采用的是统计学及理论研究的方法,无法完全精准地预测和分析所有情况。
虽然可以得出有用的信息,但其精度和准确性仍需进一步提高。
二、数值模拟法分析数值模拟法是将数学模型与计算技术相结合,通过分析物理过程和数学模型,定量评估边坡稳定性的方法。
该方法的优点主要表现在以下几个方面:1.适用性广泛采用数值模拟法可以应对各种类型、复杂度的边坡稳定问题。
如在不同的地质和土质条件下,都可以通过调整模型参数和输入数据,进行分析和预测,提高预测准确率。
2.精度高针对边坡稳定性分析,数值模拟法可以直接求解稳定性方程,具有精度高的优势。
同样的分析数据,在采用数值模拟法和经验公式法的结果比较后,前者的预测精度和准确性都要高出很多。
3.可以辅助决策基于数值模拟所得到的分析结果,可以帮助工程师进行决策,如合理确定保护措施,进一步改善边坡稳定状况,减少不必要的损失。
边坡稳定性分析方法
第二节边坡稳定性分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。
1.力学验算法(1)数解法假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行验算,从中找出最危险滑动面,按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
此方法计算较精确,但计算繁琐。
(2)图解或表解法在图解和计算的基础上,经过分析研究,制定图表,供边坡稳定性验算时采用。
以简化计算工作。
2.工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究,通过工程地质条件相对比,拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据,作为确定路基边坡值的依据。
一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算,用工程地质法进行校核;岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。
3.力学验算法的基本假定滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。
一、直线滑动面法松散的砂类土路基边坡,渗水性强,粘性差,边坡稳定主要靠其内摩擦力。
失稳土体的滑动面近似直线状态,故直线滑动面法适用于砂类土:如图2-2-4所示,验算时,先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面,将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD,沿假设的滑动面AD滑动,其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计):验算的边坡是否稳定,取决于最小稳定系数Kmin的值。
当Kmin=1.0时,边坡处于极限平衡状态。
由于计算的假定,计算参数(r,Ψ,c)的取值都与实际情况存在一定的差异,为了保证边坡有足够的稳定性,通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判别边坡的稳定性。
但Kmin过大,则设计偏于保守,在工程上不经济。
当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时,其粘聚力很小,可忽略不计,则式(2-2-3)变为:式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。
二、圆弧滑动面法用粘性土填筑的路堤,边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面,为简化计算,通常近似地假设为一圆弧状滑动面。
地震边坡稳定性的工程地质分析
摘 要 归纳了地震作用下边坡稳定性的影响因素 把边坡分为 2 大类 7 亚类 分析了边坡在动力作用下的可能破 坏形式 对地震边坡的失稳机制进行了探讨 认为地震边坡的失稳是由于地震惯性力的作用以及地震产生的超静
孔隙水压力迅速增大和累积作用这两个方面原因造成的 对于不同的边坡类型 导致边坡动力失稳的主导因素也
Qi Shengwen1 Wu Faquan1 Liu Chunling2 Ding Yanhui 3
(1Key Lab of Engineering Geomechanics Institute of Geology and Geophysics The Chinese Academy of Sciences
Beijing 100029 China) (2China Aerogeophysics and Remote Sensing Center Beijing
(3Seismological Bureau of Beijing Beijing 100080
100083 China)
China)
Abstract The factors influencing stability of slope under earthquake are summarized according to characteristics of seismic force. The slopes are classified into two groups and seven subgroups and their possible failure modes under dynamic force are analyzed. At the same time the mechanism of earthquake-induced slope instability is discussed. It is concluded that seismic inertia force and building up of excess-static pore pressure are two reasons to induce instability of slope. For different slopes the predominant factor inducing failure will be different. Plastic flow failure is mainly induced by building up of excess-static pore pressure. Rock fall and toppling failure are mainly caused by seismic inertia force. Slide failure is induced by building up of excess-static pore pressure combined with seismic inertia force in general. Key words engineering geology earthquake slope stability
边坡稳定性的工程地质研究复习资料
边坡稳定性的工程地质研究复习资料1、边坡稳定性问题的特点:(1)自然界普遍存在、工程中大量遇到;(2)变形破坏形式多样、机理差别大;(3)在时间、空间分布上具有集中性和随机性;(4)分布广、稳定问题突出;(5)危害大。
破坏机理:侵蚀下切、人工开挖等:边坡逐渐形成、高陡;稳定边界条件逐渐变化;地应力的大小和方向不断调整、变化;边坡岩体产生相应变形→由量变到质变,条件具备时产生破坏。
2、边坡应力分布的一般特征:(1)坡面附近主应力迹线发生明显偏转,愈靠近临空面,最大主应力愈接近平行临空面,最小主应力则与之近于直交;(2)在自重应力场作用下,边坡深部岩体最大主应力为垂直方向,逐渐转为与坡面平行,在坡顶及后缘常出现拉应力,在坡内形成与坡面平行的张裂缝。
大概在离地面 1/3H处转为压应力;(3)当存在初始水平构造应力时,在边坡深处最大主应力为水平。
逐渐转为与坡面平行,同样在坡顶出现拉应力,在坡脚出现压应力集中;(4)从坡面向深部出现应力分带现象(应力松弛带、应力集中带、应力正常带),在坡面浅层形成平行坡面的张裂隙和与坡面大角度相交的剪裂隙。
3、影响边坡岩体应力分布的主要因素:(1)初始地应力,尤其是垂直于河谷的水平构造应力,初始水平剩余应力越高,越容易形成拉应力区,坡脚处最大剪应力越大;(2)坡形:坡高、坡度、坡底宽、凸凹坡坡越高,坡内拉压应力值呈线性增大坡角越大,拉应力范围增大,坡脚剪应力增大坡底宽越小,坡脚应力集中加剧。
凹形坡,应力集中程度小,有利于坡体稳定;(3)岩性:硬岩边坡地应力高;(4)岩体结构:软弱结构面的位置影响边坡应力4、边坡变形破坏的基本类型:(1)边坡变形:边坡无显著剪切位移或滚动,不致引起整体失稳。
形式:松弛张裂、倾倒变形、蠕变等;(2)边坡破坏:坡体以一定的速度出现较大位移,岩体产生整体滑动、滚动、转动。
形式:崩塌、滑坡;5、岩体的流变性(1)蠕变:应力不变,变形随时间增长而逐渐增加;(2)松弛:应变不变,应力随时间增长而有所减小的性状;(3)粘滞性:土的应力-应变关系随变形速率的变化而改变的性状;(4)长期强度:土的强度随时间增长而有所减小的性状。
土木工程中边坡稳定性分析方法
土木工程中边坡稳定性分析方法在土木工程领域,边坡稳定性是一个至关重要的问题。
边坡的失稳可能会导致严重的人员伤亡和财产损失,因此,准确分析边坡的稳定性对于工程的安全和成功实施具有重要意义。
本文将探讨几种常见的土木工程中边坡稳定性分析方法。
一、定性分析方法1、工程地质类比法这是一种基于经验和对比的方法。
通过对已有的类似地质条件和边坡工程的研究和经验总结,来对新的边坡稳定性进行初步判断。
这种方法虽然简单快捷,但依赖于丰富的工程经验和大量的案例数据。
2、历史分析法通过研究边坡地区的历史地质活动、自然灾害记录以及以往的边坡变形破坏情况,来推断当前边坡的稳定性。
然而,这种方法受到历史资料完整性和准确性的限制。
二、定量分析方法1、极限平衡法这是目前应用较为广泛的一种方法。
它基于静力平衡原理,将边坡划分为若干个垂直条块,通过分析条块之间的力和力矩平衡,计算出边坡的安全系数。
常见的极限平衡法有瑞典条分法、毕肖普法等。
瑞典条分法假设滑动面为圆弧,不考虑条块间的作用力,计算较为简单,但结果相对保守。
毕肖普法考虑了条块间的水平作用力,计算结果更为精确,但计算过程相对复杂。
2、数值分析方法(1)有限元法将边坡离散为有限个单元,通过求解每个单元的应力和位移,来分析边坡的稳定性。
它可以考虑复杂的边界条件和材料非线性特性,能够更真实地模拟边坡的力学行为。
(2)有限差分法与有限元法类似,但采用差分格式来近似求解偏微分方程。
在处理大变形和复杂边界问题时具有一定的优势。
(3)离散元法特别适用于分析节理岩体等非连续介质的边坡稳定性。
它能够模拟块体之间的分离、滑动和碰撞等行为。
三、监测分析方法1、地表位移监测通过设置测量点,使用全站仪、GPS 等仪器定期测量边坡表面的位移变化。
当位移量超过一定的阈值时,提示边坡可能存在失稳风险。
2、深部变形监测采用钻孔倾斜仪、多点位移计等设备,监测边坡内部的深部变形情况。
这种方法能够更早地发现潜在的滑动面。
土木工程知识点-边坡工程稳定性及处理方法
土木工程知识点-边坡工程稳定性及处理方法我国是一个多地质灾害的国家,在众多的地质灾害中,边坡失稳灾害以其分布广危害大,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。
1 、边坡工程稳定性分析1.1 边坡稳定性的影响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,这是推动边坡演变的内在原因;各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化,这些条件是推动边坡演变的外部因素。
1.1.1 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。
1.1.2 气候因素极端的气候条件和全球气候变化构成滑坡发生的主要触发和诱发条件,中国南方天气系统主要受印度洋暖湿气流的控制,夏季多局部强降雨过程;而我国的西北地区,主要受季风气候影响。
1.1.3 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。
1.1.4 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。
1.1.5 人类活动据统计,50%以上的滑坡事件与人类活动有着直接或间接的关系。
随着社会经济的发展,自20世纪中期以来,人类活动的力量日益剧增,并表现出逐渐取代自然营力。
在土木、水利、交通、矿山等大型土工活动中,由于开挖斜坡、填土、弃土和堆积矿渣等,使边坡中的土体内部应力发生变化,或由于开挖使土体的抗剪强度降低,或因填土增加荷重而增大滑动力等,有些地方出现了缺乏论证的修路、开矿和不合理的切坡、用水及乱砍滥伐植被的现象、对自然环境的改变或破坏等,都成为滑坡事件频频发生的主要因素。
地震边坡稳定性的工程地质探究
引 言
方法的具体 介绍 : 直线法基本假定滑动土体是作整体滑动,滑动体是刚体;极限 平衡状态 只是在 破裂面上达到;不考虑内应 力作用。其适 用于松散 土体 ( 砂 、砾、石等)填筑的路堤、多坡滑 坍时的力学验 算,验 算 的方法是假 设滑 动面通过 坡脚 或变坡点,计 算填土沿 滑动 面下滑 的 稳定系数 K 。 下滑 力 T = Q s i n a 抗 滑 力 R = Q c o s Ⅱt a n + C L
K = R / T K = (Q c o s Q t a n巾 + C L )/ Q s i n d
边坡研究的核心 问题是边坡稳 定性 , 由于我 国地质条件复杂 , 并且在这方面的科学技术水平不太完善 ,所 以做好地震边坡稳 定性 的工程 地质探究对预防其发生具有重大意义 ,特别对于地质条件复 杂的岩 质高边坡工程要进行地质定性分析更有其特殊价值 ,边坡稳 定性 研 究 的 重 要 方 面 就 是 地 震 边 坡 稳 定 性 研 究 , 同时 也 是 岩 土 工 程 和地震工程 中关 心的重要 问题之一 。 1 边 坡 稳 定 性 工 程 地 质 探 究 1 . 1边坡变形破坏 的基本类型 边坡破坏 的类 型有很多类型,除 了常见的是崩塌和滑坡外还有 松弛张裂 、倾倒 、溃 屈、蠕动变形等类 型。松弛张裂 ( 边坡卸荷裂 隙)是边坡 的侧 向应 力削弱后,由于卸荷回弹而在斜坡上出现张裂 的现象 ,随着河谷 的进一 步深切 ,则卸荷裂隙向深部发展,还可 以 产生与坡面大角度相 交;崩塌是 陡坡地 段,边坡上部的岩体受 陡倾 裂隙切割 ,在重力作用下 ,突然 以高速脱 离母岩 ,翻 滚坠落的急剧 变形破坏现象 :蠕动变形是指边坡 岩体在 以 自重 应力 为主的坡体应 力作用 的一种长期缓慢 的变形 ;滑坡是边坡上 的一部 分岩土体 以一 定的加速度沿某一滑移面发生剪切滑动 的现 象。在边 坡破 坏中,滑 破是最常见 ,危害最严重 的一类 ,或近 于垂直 的剪切裂 隙,卸荷裂 隙 由坡面向深部有时呈多层发育 ,在边坡形成松 弛张裂一一 卸荷裂 隙 带 l . 2 影 响 边 坡 稳 定 性 的 因 素 ( 1 )地貌条件的影响 深切峡谷地区 ,陡峭的岸破是容 易发生边坡变形破坏 的地 形地 貌条件 坡度越陡,坡高越大 ,对边坡稳定越不利 。一般崩塌 现象 均发生于坡度 大于 6 O 度 的陡坡上 , 而滑坡 现象虽在 陡坡地形发 育较 多,但在 较缓的边坡上 也可发 生,这 主要取 决于滑动面 的性质 。 ( 2 )地层岩 性的影 响 边坡稳定 的主要 因素就 是地层岩 性的差异是影 响, 深成侵入岩 、 厚层坚 硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡 ,一般稳定性 较高;喷 出岩边坡,如 :玄武岩、凝灰岩 、安 山岩、火 山角砾岩等 , 其 原生节 理 ( 尤其是柱状节理发育时,容 易形成直立坡而产生崩塌 ;
边坡稳定性的工程地质评价
边坡稳定性的工程地质评价方法
边坡稳定分析应收集下列资料:①地形和地貌特征;②地层岩性和岩土体结构特征:③断层、裂隙和软弱层的分布、产状、充填物质以及结构面的组合与连通率;④边坡岩体风化、卸荷深度;⑤各类岩土和潜在滑动面的物理力学参数以及岩体应力;⑥岩土体变形监测和地下水观测资料;⑦坡脚淹没、地表水位变幅和坡体透水与排水资料;⑧降雨历时、降雨强度和冻融资料;⑨地震基本烈度和动参数;⑩边坡施工开挖方式、开挖程序、爆破方法、边坡外荷载、坡脚采空和开挖坡的高度和坡度等。
1、现场调研,收集上述资料
2、往年边坡地质灾害(滑坡、泥石流、地裂缝)发生、发育
情况
3、项目区所在地区志、乡志
4、项目区图纸(看情况)
5、现场岩石取样
1。
边坡稳定性分析及地质灾害防治(75页)
面为剪切滑移面。
根据与路线关系的不同,主要有顺层斜交和
斜交 边坡 结构
层 岩
状 体
反和层多界倾构面为。斜造和两块体交结一组两 构 组 构的种 面 构 造切割控 造 结。度制 结 构岩和构 面体,稳面 为的顺定位 滑变层性滑移形斜主移面破交要面坏岩,受主体,层产要破面反状受坏为倾岩层多后斜层面为边交、查构度的明造及空岩节其间层理与组层发开合面育挖关、程面系
似连续介质
大
体
软硬相间的岩石组合,通常有 软弱破碎带以碎屑、碎块、岩粉、泥为主;骨
一系列近于平行的软弱破碎带,架部分为大小不等、形态各异的岩块。软弱夹 它们与完整性较好的岩体相见 层和各种成因类型的破碎带发育。软化、泥化
不连续介质
存在
作用甚为明显。
岩性复杂,构造变动作用剧烈,碎屑和大小不等、形态不同的岩块。各类结构
采用适宜坡比开挖,浅层加 固,尤其注意对潜在失稳块
体的加固。
不同岩性组合对也有影响。
正交层 的边坡 体结构
状 岩
岩开体挖稳面构定性造受结构构面造切结割构岩面体控的制剪,切主滑要移为破倾坏向。查的度
明 产
构 状
造 、
结 发
构 育
面 程
略缓于倾向开挖面构造结构 面坡比开挖,坡面防护或浅 层加固。
2 边坡岩土体稳定性定性分析 顺层结构
2 边坡岩土体稳定性定性分析
岩土工程勘察规范 岩体结构分类
岩体结构类型 整体状结构
块状结构 层状结构 裂碎状结构 散体结构
岩体地质类型
巨块状岩浆岩和 变质岩,巨厚层
沉积岩
厚层状沉积岩, 块状岩浆岩和变
质岩
变韵律薄层、中 厚层状沉积岩,
副变质岩
地震作用下软岩路堑边坡稳定性分析
1 坡体形体与稳定性关系初步判定 软弱岩层通 常具有材料和结构不均 匀性 , 泥化的软弱夹 层较发育 , 抗剪强度低 , 造节 理发育 以及风化 作用强 烈等 构 特征 。路堑边坡稳定性 问题是边坡研究 的核心 问题 , 由于地
摘
要: 根据经验对坡体形体与稳定性关 系进行 了初步判定 , 重点从地 质背景 、 岩体 结构类 型 、 性组合 、 岩 地
形地貌等方面分析 了地震力作用下软弱岩体路堑边坡稳定 性影响 因素 , 并对地 震力作 用下 滑坡破坏 机理与
运动形态进行 了初步探讨。 关键词 : 地震 ; 软弱岩 体 ; 路堑边坡 ; 稳定 性
总第 2 1 1 期
白崖 、 响水湾 、 虎牙关崩塌 和祥 述加 、 源小 学滑坡都 发生在 草 断裂带界 面, 会使与震源 位于 同侧 的边坡 受 到更 复 杂 的地震 作用 过 程, 从而大大增加边坡失稳的概率 。
2 1 年 第 9期 01 ( 总第 21 ) 1期
黑龙 江交通科 技
HELONGJANG I L I JAOTONG J KE I
N 9,01 o. 2 1
( u o21 S m N .1)
地 震 作 用 下软岩 路 堑边 坡 稳定 性分 析
林 烈 琼
( 海南路桥工程公司)
2 地震 力对边坡失稳作用机理 2 1 水平地震力对边坡的破坏理论分析 .
收稿 日期 :0 1- 5—1 21 0 9
作者简介 : 林烈琼 (9 1 )男 , 18 一 , 海南省海 口市人 , 助理工程师 , 主要从事道路施工管理工作 。
地震对边坡稳定性的影响及其地质分析方法
地震对边坡稳定性的影响与其地质分析方法地震对边坡稳定性的影响与其地质分析方法由于地震诱发的地质灾害具有极强的损坏力,无论是对人们的财产还是生命都会造成严重威胁,因此必须要加强对地震灾害的关注。
地震对边坡的稳定性影响属于工程地质研究中的一个重点,对于减轻地震带来的危害具有重要意义。
因此,应积极展开地震荷载对边坡的稳定性与工程安全性的研究与探讨。
1地震对边坡稳定性的影响因素分析1.1地质背景地质背景因素对边坡的稳定影响较大,良好的地质背景可确保在地震作用下边坡的稳定性。
地质背景主要包含边坡处的大地构造单元与大地区域性大断裂的状况,边坡稳定性受到区域性的大断裂影响包括以下两个方面:①由于断裂带对一定的地震波动起到屏蔽作用,减轻地震作用强度;②由于强震源一般都发生在区域性大断裂带,加之断裂带的岩体具有较高的破碎程度,继而降低边坡自稳能力。
同时,边坡受到地震作用的影响也取决于边坡所在位置,与震源处于断裂带不同侧的边坡受到的地震作用低。
因此,在选择工程施工地址时,应尽量避免选择位于断裂带之上的边坡,避免由于断裂带而降低边坡稳定性。
1.2结构边坡的岩体结构类型存在诸多,不同类型的岩体结构受到地震的影响也各不相同。
岩体类型常见结构有块状、碎裂、层状、散体、向前以与层状碎裂。
其中块状结构的岩体由于具有较高的整体强度,一般不会受到强烈的地震作用的影响;即使受到地震作用时发生的失稳破坏性也较小;而散体结构的边坡会受到地震的较大影响,会导致大规模滑坡、流滑的发生。
1.3地形地貌地形地貌对边坡稳定性的影响较大,其影响表现包括边坡高度与坡度两个方面。
边坡坡形直接影响到边坡的动力稳定性,坡形可分为凹坡、凸坡以与直线坡3种。
经过大量的震后实践总结发现,直线坡不易发生滑坡与崩塌,而凹坡与凸坡则较易发生崩塌与滑坡。
1.4水文地质条件边坡的稳定性受到水温地质条件的影响通常是在地下水位埋深与边坡地下水的补、排条件方面。
当地下水埋深较小时,如果受到地震的作用,孔隙水压力就会增强,继而累积效应的产生便会导致边坡发生永久位移,当位移达到一定的程度,便会造成边坡的严重失稳。
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地震边坡稳定性的工程地质分析
摘要:边坡稳定性是边坡研究的核心问题,由于地质条件的复杂性和人们认识事物的局限性,工程地质定性分析对于地质条件复杂的岩质高边坡工程分析更有其特殊价值。
过去对于地震边坡的研究很少从工程地质的角度进行详细分析,地震边坡稳定性研究是岩土工程和地震工程中关心的重要问题之一。
本文系统的介绍了边坡地震稳定性的评价方法,包括拟定力法、滑块分析法、数值模拟法、实验法、概率分析法,继而分析了地震情况下边坡稳定性的影响因素,在此基础上,对地震边坡的破坏形式进行了探讨,这对于地震边坡的研究无疑具有重要意义。
关键词:地震边坡;稳定性;工程地质;评价方法
文章编号:1674-3954(2013)09-0243-02
1 引言
2008年四川汶川发生8.0级强烈地震触发了严重的地质灾害,其破坏性举世罕见。
地震发生后,引起了很多学者对于地震灾害的影响因素的关注。
地震灾害的影响因素有很多,如地震震级和震源深度、场地条件、地震发生的时间、地震的防御情况等。
随着对地质灾害的研究的深入,地震作用下边坡的稳定性研究也成了研究的热点,这也是岩土工程界学者关注的难题之一。
如图1是研究地震后在水平地震力和耦合地震作用下岩土体受到的破坏情况。
2 边坡地震稳定性评价方法
2.1拟静力法
拟静力法因应用简便而得到大量应用,至今仍备受工程技术人员的青睐。
拟静力法实质上是将地震震动的作用简化为水平、竖直方向的恒定加速度作用,将所产生的地震震动作用作为水平和竖直方向的拟静荷载因子。
这种方法实质上所采用的方法是由静力稳定分析方法拓展而来的,只是更加简便。
工程师在使用拟静力法时,最关心的莫过于地震震动系数选取。
seed总结了常用的三种确定地震震动系数的方法:①经验值的使用;②刚体反应分析法;③采用粘弹性反应分析法。
seed认为不断地采用这些经验数值就会造成它是权威设计标准的假象,意在指出这些地震震动系数的选取缺乏可靠的科学基础。
拟静力法简单实用,在边坡地震稳定性分析中应用得最为广泛,积累了大量的工程经验。
2.2滑块分析法
地震时引起的变形决定了堤坝是否稳定,地震运动停止后,如果土的强度没有显著降低,土坡将不会产生进一步的严重位移。
2.3数值模拟法
下面以边坡地震稳定性评价指标来分别论述:就安全系数而言,结合极限平衡原理,国内取得了一些有价值的研究成果;对于永久位移,无论是国外学者还是国内学者在利用科学方法的情况下都获得了很多有价值的研究成果。
永久位移是通过对有限元网格中的永久应变进行积分获得的,因此永久位移可以分为:应变趋势法、刚
度折减法和考虑岩土体非线性非弹性应力一应变特性的非线性方法。
2.4试验法
试验是真实边坡的简化缩影,在满足相似率的条件下,便于直接判断边坡的地震稳定性。
可以分为振动台试验和离心机试验两大类。
就所查阅的国内外大量文献看,绝大部分试验的地震动输入为简谐波。
由于这方面的研究开展得少,因此试验中的相似率等很多问题需要深入研究。
2.5概率分析方法
在边坡地震稳定性分析中存在很多不确定性因素,只有合理地考虑这些参数的随机性,才能明确地描述抗震设计中的灾害水平。
由于这方面的研究工作开展得较晚,尚不足以用其他方法展开论述,因此将有关的研究放在一起综述。
虽然国内外学者在这个问题的研究上取得了不少成果,但总体而言,这方面的研究刚刚起步,有大量的问题需要深入研究。
3 地震作用下影响边坡稳定性的因素
3.1首先是地质背景的因素
地质背景对于地震作用下的边坡稳定具有非常重要的基础性作用,包括边坡所处的大地构造单元以及区域性大断裂的发育状况。
边坡所在的地质背景不仅对于遭遇地震的可能性有决定作用,对于新的构造运动的活跃程度也有决定作用。
那些位于断裂带上的边
坡,其失稳可能性会大大提高。
区域性大断裂等地质构造作为地震波的反射界面,会大大增加了边坡失稳的概率。
3.2结构面和结构体是构成岩质边坡的两大因素
一般来说,岩体结构类型有很多种,下面列举了六种不同的类型:①块状结构;②镶嵌结构;③碎裂结构;④层状结构;⑤层状碎裂结构;⑥散体结构。
块状结构岩整体强度较高,对于地震发生的反应不是很强烈。
镶嵌结构岩体,受地震的影响也不是很大。
碎裂结构岩体在地震作用下可能造成崩塌,因为碎裂结构岩体对于地震的反应很强烈。
层状结构的岩体在地震作用下可能沿层面产生滑动。
而对于散体结构的边坡,在地震作用下有可能导致大规模滑坡和流滑。
3.3岩性组合的影响
岩性对地震滑坡的影响主要反映为不同岩性的边坡产生滑坡的程度不同。
易风化的岩浆岩组成的岩体具有很高的亲水性,膨胀性、崩解性、地层的软岩及其风化产物一般抗剪性能差,抗剪强度极低等特征。
通常把这类很容易发生滑坡的地层称为易滑地层,易滑地层不仅本身容易发生滑坡,而且它们的风化碎屑产物也极易滑动。
3.4地形地貌的影响
地形地貌对于地震作用下的边坡稳定性有很大影响,主要表现在两个方面:①边坡的高度和坡度的影响。
②边坡坡形的影响。
边坡的高度对地震响应有重大影响,而边坡的坡形对边坡动力稳定性
有很大影响。
震后调查资料发现直线形的斜坡很少发生崩塌和滑坡,凹坡和凸坡则容易产生崩塌和滑坡,这与边坡在静力作用下的稳定性有很大区别。
3.5水文地质条件的影响
对于地震条件下的边坡稳定性的影响主要表现是:在地下水位的埋深和边坡中地下水的补径排条件。
如果地下水的排泄条件畅通孔隙水压力不容易累积,则对边坡的动力稳定性影响不大。
反之,则极易产生滑动。
4 边坡动力破坏形式的确定
根据边坡的工程地质模型,可以确定边坡变形破坏的形式。
将边坡变形破坏划分为五类:①曲面滑动;②平面滑动;③双平面滑动;④多平面滑动;⑤倾覆破坏。
这是在不考虑边坡遭受动力荷载下变形破坏的情况下,针对静力问题进行的分法。
而对于其他的特殊边坡则做其他考虑。
如果考虑到动荷作用特点,可以将边坡的变形破坏形式分为滑动型、崩塌型、塑性变形破坏、层体弯折四大类,见表1。
5 结束语
本文在总结各种资料的基础上,指出几个方面对地震作用下边坡稳定性具有重大的影响作用。
讨论了集中边坡地震稳定性的评论方法,认为地震惯性力的作用以及超静孔隙水压力作用共同导致了地震边坡的失稳。
两种作用对于地震作用下边坡稳定性的作用强度
也不同,塑性流动失稳破坏是超静孔隙水压力作用起主导作用。
崩塌型层体弯折型是地震惯性力起决定作用。
对于滑动型破坏则视情况而定,对于后发型边坡失稳,则是由于地震的累积效应导致边坡岩体力学参数的降低。