边坡破坏模式与加固方法

公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
一、项目概况

技术路线
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
一、项目概况

公路边坡加固技术体系
边坡评价预测技术
岩 土 结 构 类 型 变 形 破 坏 类 型
边坡加固设计技术 加 固 方 案 设 计 加 固 工 程 设 计
边坡安全评估技术
加 固 工 程 施 工
技术检测 动态监测

示范工程概况
依托“干线公路灾害防治工程”，在六个省
区实施了10处示范工程 依托在建高速公路项目，实施了9处典型边 坡加固示范工程
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
结语


边坡破坏模式作为稳定计算的基础 坍塌破坏模式初步研究 公路边坡安全标准 边坡几何设计方法 边坡加固工程适宜性评价方法 边坡安全性评价方法
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
二、边坡工程特点

边坡破坏机制（1）
蠕变——岩土体向临空方向蠕变

自坡面向深部发展的拉裂 受最大剪应力面控制的剪切蠕变 平缓顺向结构面上的滑移—压裂破坏 倾角接近内摩擦角的结构面滑移—拉裂破坏 顺层边坡的滑移—弯曲（溃屈）破坏
滑移——沿结构面或软弱带的滑移
地质类比 机制分析
稳定分析
荷载计算
稳定计算
养 护 补 强 加 固
公路边坡破坏模源自文库与加固方法
崔建恒
二、边坡工程特点
岩土工程三大领域
地基工程
不改变初始应力场 压应力环境中的压缩或剪切问题
地下工程
改造初始应力场与渗流场 应力松弛环境中的张裂和剪切问题
边坡工程
改造初始应力场和渗流场 开放环境中的压剪和张裂问题
边坡破坏模式与加固方法
——公路边坡加固技术推广与应用示范 项目介绍
崔建恒 中交第一公路勘察设计研究院
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
一、项目概况

项目定位：
研究与试验发展成果应用

主要任务：
整合既有技术并进行二次开发，总结适合 公路特点的边坡稳定性评价和加固方法，并 以示范工程为载体进行了推广和应用
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
五、边坡安全标准和设计工况

设计工况
设计作用组合 岩土作用+结构自重+正 常孔隙压力+结构约束 岩土作用+结构自重+非 正常孔隙压力（+结构 约束）
设计工况
工作条件 正常使用工况 持久状态 ——工后实际条件 施工期开挖、加固工 程不全及工后部分加 短暂状态 固工程失效、短期非 正常条件 偶然状态 主要是地震条件

分类原则
分类的依据和标志相对固定
可操作性强，适合勘察设计阶段性
设计工程师的职责不是去进行精确的计算，而 是进行正确的判断 。
——E.Hoek
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
三、边坡破坏分类—以工程加固为目的
大类 二级分类
表 层 破 坏
破坏特征
工程措施
深 层 破 坏
嵌补、挂网、封闭或 清理坡面 坡面截水、三维网植 冲蚀 即“土壤侵蚀” 草稳固坡面 过饱和土、松散碎屑 骨 架 或 格 栅 结 合 植 草 碎屑泥流 蠕动和流动 稳固坡面 截排水，嵌补支撑及 崩塌 倒塌、翻滚、坠落 锚固约束或清除危岩 坡顶边缘向上逐渐产 截 排 水 、 支 挡 、 锚 固 ， 坍塌 生拉裂缝，依次坍落 或放缓坡率 沿滑动面的剪切破坏， 排 地 表 地 下 水 、 减 截 滑动 整体滑动 重，或抗滑、锚固 碎落剥落 岩石块体、碎屑脱落
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
谢谢！
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
二、边坡工程特点

边坡应力场影响因素
临空面条件——
坡顶张应力区，坡脚剪应力集中区 边坡高度增加不改变应力图形，但应力值增加 坡度增减既改变应力图形，也导致应力值增减
结构面——
造成应力集中和主力迹线的改变
水的影响——
孔隙水压力（正孔隙压力、负孔隙压力）
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
四、坍塌研究初步

坍塌的特点
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
四、坍塌研究初步

坍塌破坏机制
坍塌破坏面上部较陡，下部近于直线、
略向下凹的弧形，具有拉裂破坏的特征 斜坡松弛带内的岩土体向临空面的蠕变 自上而下递减，拉裂破坏从坡顶开始 被拉张裂缝分割的岩土体的重力超过下 部岩土体的强度，导致溃错或剪切破坏
Ⅲ级
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
六、边坡几何设计

综合坡率——坡顶至坡脚的总体坡度
按抗滑动确定 绘制剪切角曲线，在曲线截取与坡高对应
的稳定坡率：
c arctan tan 2 h cos
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
六、边坡几何设计
岩土作用+结构自重+孔 隙压力+结构约束+ 地 震作用
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
五、边坡安全标准和设计工况

边坡设计安全系数
安全等级
Ⅰ级 Ⅱ级
持久状况
≥1.30
短暂状况
偶然状况
1.25～1.15 1.15～1.10
1.30～1.20 1.20～1.15 1.10～1.05 1.15～1.10 1.10～1.05 1.05～1.00
安全系数检算
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
八、边坡安全评估

安全性等级
安全——正常养护 基本安全——加强养护、重点监测 不安全——维修加固、动态监测 危险——补强加固
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
九、示范工程

目的
以示范工程为载体，推广边坡加固技术； 在示范过程中验证、完善边坡加固技术。

公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
二、边坡工程特点

边坡破坏机制（2）
弯曲——倾倒 旁溃——岩土体在上覆压力下发生向临
空面膨出的塑性变形或脆性破坏，引 发上覆岩土体的失稳破坏
复合模式——组合与转化
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
三、边坡破坏分类—以工程加固为目的

分类目的
选择适当的稳定计算模型 选择适当的加固措施，制定加固方案

综合坡率——坡顶至坡脚的总体坡度
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
六、边坡几何设计

综合坡率——坡顶至坡脚的总体坡度
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
边坡几何设计

多级边坡
单级坡率按防坍塌确定 单级坡高不大于拉应力区高度的2倍
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
七、加固工程适宜性

适宜性评价标准
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
四、坍塌研究初步

坍塌研究的必要性
坍塌破坏占到边坡破坏总数的一半以上 现有斜坡稳定分析模型，无法评价坍塌破坏
Mohr—Coulomb准则，不能用来分析张剪
性破坏

坍塌的特点
从堑顶自上而下、由外向内依次坍落 每次坍塌均产生新破坏面、形成新的松弛带 发生在土质和类似散体的破碎岩石边坡
对不利因素的抑制作用 抵抗岩土作用力的能力 施工技术可行性 环境效果
工程造价
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
七、加固工程适宜性

适宜性评价等级
适宜 基本适宜 不适宜 禁止使用
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
八、边坡安全评估

评估项目
加固工程适宜性、完好性、承载能力 岩土作用变化及边坡变形情况 是否经过恶劣环境条件考验 设计荷载是否满足既定要求
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
四、坍塌研究初步

Mohr—Coulomb准则的局限
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
四、坍塌研究初步

坍塌分析模型
由culmann临界高 度公式导出：
公路边坡破坏模式与加固方法
崔建恒
五、边坡安全标准和设计工况

边坡安全等级
边坡破坏的后果：损坏相关工程和影响交通
安全等级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 涉及工程类型 直接危及修复困难的重点工程的边坡 高速公路和一级公路上的一般边坡 二级以下公路上的一般边坡