边坡稳定性影响因素的探讨_廖珊珊

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表2
计算 方法 8 9 10 11
0. 014 ~ 0. 026 , 平均值为 0. 019 。 4 条曲线的走势基本一致, 从图 3 , 可以看出, 并且 强度折减法计算得到的 F s 大于瑞典条分法得到的 F s , 小于简化 Bishop 法计算得到的 F s 。
表3
分析 方法 14 15 16
强度折减法 1. 050 1. 024 1. 001 0. 985 0. 962 0. 946 0. 928 0. 913 0. 896
强度折减法 1. 148 1. 076 1. 041 1. 001 0. 948 0. 919 0. 892 0. 871 0. 847
图3 图2 4 种方法的计算结果对比曲线
[7 - 8 ]
, 主要有:

影响边坡变形与稳定性的因素较多 , 且各因素存在 复杂性、 相互作用性及不确定性, 如: 计算方法、 边坡体 本身的地形地貌、 岩土体性质、 岩土体结构面、 地下水、 地震、 工程影响等方面
[2 - 3 ]
。 对于具体的边坡, 在地形
地貌确定的条件下, 各个因素对边坡的稳定性影响有大 这就是说, 影响因素对边坡失稳的贡献是不同的 。 有小, 随着各种计算方法的不断完善, 在边坡稳定性分析评价 影响因素的评价和参数的确定比计算方法的选择显 中, 得更重要
4 种方法的计算结果对比曲线
2. 3
4 条曲线的走势基本一致, 4 从图 2 可见, 总体而言, Janbu 的最 种计算结果中, 瑞典条分法计算的 F s 最小, 与瑞典条分相比, 简化 Bishop 法的结果约大 5. 34% , 大, Janbu 法约大 6. 56% , 强度折减法约大 4. 48% 。瑞典条 分法在计算时没有考虑土条之间的作用力, 求得的 F s 偏 保守; 简化 Bishop 法和 Janbu 法考虑了土条间的侧向作 用力, 计算的安全系数一般比瑞典条分法的大; 强度折减 法是通过不断降低边坡岩土体抗剪切强度参数使其达到 程序自动根据弹塑性有限元计算结 极限破坏状态为止, 果得到破坏滑动面, 同时得到边坡的强度储备安全系数, 该方法理论上更严密, 并逐渐得到了人们的认可。 2. 2 土的容重 γ 对边坡稳定性的影响 只改变容 在分析土的容重 γ 对边坡稳定性影响时, 重 γ, 从表 3 、 图 3 的计算结果可以看出, 边坡稳定安全 系数 F s ~ γ 关系曲线近似为线性关系, 其影响没有坡高 F s 随着土体重度 γ 的增大而减小。 边坡容 对 F s 敏感,
边坡安全系数 F s 与容重 γ 的关系
安全系数
边坡安全系数 F s 与坡高 h 的关系
安全系数 坡高 h /m 12 13 14 15 16
容重 γ / ( kN·m - 3 ) 17 18 19 20 21 22
瑞典条分法 0. 988 0. 967 0. 948 0. 929 0. 911 0. 892 0. 875 0. 860 0. 846 简化 Bishop 法 1. 042 1. 020 0. 999 0. 978 0. 959 0. 941 0. 925 0. 909 0. 895 Janbu 法 1. 059 1. 033 1. 010 0. 988 0. 968 0. 949 0. 932 0. 915 0. 900
表1
粘聚力 c / kPa 12 内摩 擦角 /° 18 土的 天然重度 γ / ( kN·m 18. 0
-3
岩土体初始参数
土的 饱和重度 γ sat ) / ( kN·m 19. 0
-3
坡高 h ) /m 12. 0
坡率 /பைடு நூலகம் 1 : 1. 2
地下 水位线 位置 h w /m 4. 5
图1
均质土坡计算模型
[4 - 6 ]

本文主要对影响边坡稳定性内部因素及参数变化 对边坡安全系数的影响进行探讨 。 1 边坡稳定性影响因素
[1 ]
边坡稳定性受多种因素的影响, 主要可分内部因素 和外部因素。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 气候条件、 风化作用、 坡体植被以及由于 括: 振动作用、 人类活动因素而造成的一些不利条件等
成为支撑坡体的拱座。而树木本身的重量 起锚筋作用, 增加了坡体的荷重, 并向斜坡传递风的动力荷载。 可 见, 两种效应均包含有利和不利于边坡稳定性的作用 。 8 ) 人类工程活动 随着公路、 铁路及城市建设向着山区的不断延伸和 发展, 人类工程活动对于边坡的影响越发凸显出来 。人 它既是一种 类工程活动对于边坡的影响存在着两面性 , 改造, 也是一种破坏。适当的人类活动能增强边坡的稳 定性, 而不适宜的活动则会对其产生不利的影响 。对边 坡稳定性产生显著影响的人类工程活动主要有 : 开挖削 坡、 坡顶加载、 地下开挖和不适当的开挖放炮四种 。 此外, 还有许多人类活动对边坡产生影响 。如坡体 坡面遭受雨水冲 树木的过度砍伐会使边坡坡体裸露, , , 刷 增加雨水入渗量 不利于边坡稳定。 对于具体的边 坡, 在地形地貌确定的条件下, 各个内部因素对边坡的 稳定性影响有大有小, 这就是说, 影响因素对边坡失稳 的贡献是不同的。 2 边坡稳定性内部影响因素定量分析 对于具体的边坡, 在地形地貌确定的条件下, 各个 内部因素对边坡的稳定性影响有大有小。 下面主要定 量分析边坡的内部影响因素, 考虑的因素有: 土体容重 γ、 粘聚力 c、 内摩擦角 、 坡高 h、 坡率 m 和地下水位线 位置 h w 的影响。为了研究方便, 在研究这些影响因素 对边坡稳定性的影响时均只考虑这些参数的自相关性 , 不考虑这些参数之间的相关性影响 。 以均质边坡为计算模型, 如图 1 所示, 计算的初始 岩土体参数见表 1 。 分别用极限平衡法 ( 瑞典条分法、 简化 Bishop 法和 Janbu 法) 和强度折减法( Flac) 计算其 安全系数 F s 。
引言 边坡是自然或人工形成的斜坡, 是人类工程活动中 也是工程建设最常见的工程形 最基本的地质环境之一, 式。作为全球性三大地质灾害 ( 地震、 洪水、 滑坡崩塌 泥石流) 之一的边坡失稳滑塌严重危及到国家财产和 人们的安全
[1 ]
1 ) 边坡岩土体类型 土质边坡岩土体类型及其性质差异是影响边坡稳 定性主要因素。不同岩土层组成的边坡具有不同的内 力作用机制, 也就有不同的变形破坏形式 粘性土边坡、 砂性土边坡和软土边坡。 2 ) 地质构造 地质构造对边坡稳定性影响主要表现为结构面产 状、 发育程度、 规模、 连通性及充填程度对边坡稳定性影 同向倾斜边坡即结构面倾向和边坡坡 响。一般情况下, 向一致, 倾角小于坡角的反倾边坡稳定性较差, 同向缓 倾边坡中, 结构面倾角越陡, 稳定性越差。 结构面走向 和边坡坡面走向之间的关系, 决定了可能失稳的边坡运 动自由程度, 当倾向不利结构面走向和坡面平行时, 整 个坡面都具有临空自由滑动的条件 , 因此对边坡稳定性 最为不利。结构面走向和坡面走向夹角愈大 , 对边坡稳 定性愈不利。而结构面充填软弱物质会降低边坡抗剪 强度, 不利边坡稳定。 3 ) 边坡形态 边坡形态指边坡的高度、 长度、 坡角、 平面形态、 剖 面形态以及边坡的临空条件等。 边坡形态对边坡的稳 定性有直接影响。不利形态的边坡往往在坡顶产生张 应力, 并引起坡顶出现张裂缝, 在坡脚产生强烈的剪应 力, 出现剪切破坏带, 这些作用极大地降低边坡的稳定
第7 期 2011 年 7 月
广东水利水电 GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWER
No. 7 Jul. 2011
边坡稳定性影响因素的探讨
1 1 2 廖珊珊 , 张玉成 , 胡海英
( 1. 广东省水利水电科学研究院, 广东省水利重点科研基地, 广东 广州 510610 ; 2. 珠江水利科学研究院, 广东 广州 510611 )
2. 1
边坡高度 h 对边坡稳定性的影响 在分析边坡高度对其稳定性影响时, 只改变坡高
2011 年 7 月
第7 期
广东水利水电
No. 7
Jul. 2011
h, 其它参数均取其初始参数见表 1 , 计算结果见表 2 、 图 2, 从计算结果可以看出, 坡高 h 对边坡稳定安全系数 F s 的反应比较敏感, F s ~ h 关系曲线为抛物线, 随着坡 高 h 的增大, 安全系数 F s 逐步减小。 边坡坡高每增加 1m, 边坡稳定安全系数 F s 就会降低 0. 020 ~ 0. 072 , 平 均值为 0. 038 。
摘 要: 对于具体的边坡, 在地形地貌确定的条件下, 各个因素对边坡的稳定性影响有大有小 。 随着各种计算方法的不断
完善, 在边坡稳定性分析评价中, 确定主要影响因素比计算方法的选择显得更重要 。该文主要对其中的一些内部因素的影 计算了每一个影响因素与安全系数的关系曲线, 判明影响因素取值对安全系数的影响趋势, 并预计 响规律进行分析研究, 各影响因素取值对边坡稳定性所产生的系统响应, 找到主导因素, 在边坡治理及优化设计中就可有针对性地采取相应的整 治措施, 使边坡治理达到安全、 经济和有效的目的。 关键词: 边坡; 稳定性; 因素; 安全系数 中图分类号: TU43 文献标识码: B 文章编号: 1008 - 0112 ( 2011 ) 07 - 0031 - 04
瑞典条分法 1. 099 1. 034 0. 988 0. 947 0. 911 0. 880 0. 851 0. 830 0. 810 简化 Bishop 法 1. 156 1. 088 1. 038 0. 994 0. 959 0. 927 0. 900 0. 877 0. 855 Janbu 法 1. 175 1. 109 1. 051 1. 006 0. 968 0. 937 0. 908 0. 883 0. 862
收稿日期: 2011 - 05 - 12
[6 ]

作者简介: 廖珊珊( 1970 - ) , 女, 硕士, 工程师, 从事岩土工程的设计、 咨询及监测工作。
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第7 期
廖珊珊, 等: 边坡稳定性影响因素的探讨
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性。一般来说, 坡度越陡, 边坡越容易失稳, 坡度越缓, 边坡越稳定; 而坡高越大, 对边坡稳定越加不利。 平面 上呈凹形的边坡较呈凸形的边坡稳定; 同是凹形边坡, [9 ] 边坡等高线曲率半径越小, 越有利于边坡稳定 。 4 ) 水文地质条件 “十个边坡九个水” 这句话形象地反映了边坡失稳 往往与地表及地下水的活动有密切关系这一客观事实 。 水文地质条件包括地下水的赋存、 补给、 径流、 排泄条 件。地下水的富集程度既与气候条件有关 , 又与水文地 质条件有关。边坡水文地质条件的改变必然导致其地 下水富集程度的改变。 由于岩土体的力学性质受水的 影响很大, 地下及地表水富集程度的提高一方面增大坡 体下滑力; 另一方面降低软弱夹层和结构面的抗剪强 度, 引起孔隙水压力上升, 降低滑动面上的有效正应力, 导致滑动面的抗滑力减小。因此, 地下水富集程度的改 变相应地引起边坡稳定性发生改变。 有不少边坡失稳 与边坡水文地质条件恶化有关, 因此边坡也往往是由于 改善了水文地质条件而获得成功 。 5 ) 气候条件 气候类型不 大气降雨是地表及地下水的主要补给源, 同, 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, 边坡的稳定性也不相同, 大气降雨、 融雪的增加提 高了地下水的补给量, 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 大边坡的下滑力, 两者结合极大地降低了边坡的稳定性。 6 ) 风化作用 风化作用对于土质边坡的影响比较有限 , 风化作用 能造成岩土体结构面的规模增大, 条件恶化, 并可产生 风化裂隙等次生结构面及次生粘土矿物 , 使地表水易于 , 。 入渗 改变地下水的动态等 长期的风化作用可使岩土 体的抗剪强度减弱, 影响边坡的形状和坡度, 还可使边 坡岩土体脱落或崩塌。 7 ) 坡体植被 植被是边坡的一大自然要素, 适当的植被可以保护 坡面和防止水土流失。但在一定条件下, 也会产生不利 于边坡稳定的影响。 植被对边坡的影响可概括为水文地质效应和力学 [2 ] 效应两个方面 。以树木为例, 在水文地质效应方面, 它可通过树冠遮挡降雨, 减少降水渗入量; 通过根茎吸 水、 叶面蒸发而疏干土体和降低地下水位; 又可阻滞地 面径流, 既降低了水的面蚀能力, 又增大了地表水的渗 入量。在力学效应方面, 根茎可起到根固土壤, 提高土 , 体抗剪强度和抗冲刷能力的作用 嵌入基岩的根茎, 可 · 32·
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