冻融作用对边坡稳定性的影响浅析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｉ２ 边坡稳 定性 的 影响 因素及主要 破坏模 式 ． 边 坡 是 自然 或人 工形 成 的斜 坡 ， 边坡 是否 稳 定
的边坡土体上部 ， 而土体中的水分来不及蒸发 ， 又由 于下 部是冻 结层 ， 分无 法继续 下渗 ， 水 融化 的土层 由
于粘 聚力及 内摩擦 力 的减小 ， 沿 着 下 面冻 结 土 层 便 的表 面 向下滑 动 ， 成路 堑边 坡 溜方 。如遇 春 雨 或 造 融雪通 流补 给 ， 更加 剧滑坡 的发 生 。
度、 潜在滑动土体的厚度、 融化后的边坡抗剪强度下
降幅度 、 边坡 土体 的 防护 状况 、 型 、 季 降 雪 和春 类 冬
融期 的降水量、 融化速度等因素有关 。参见图 １ 。
１５ 冻融滑坡 的稳定 计算 ．
塌、 崩塌 和剥 落 。 对 于粘性 土滑 坡 ， 滑 面接 近于 圆柱面 ， 其 作为平
般沿着 软弱层 面或 岩体 节理裂 隙形成 的滑 动 面发 生 滑移破 坏 。
１３ 冻融作 用对边坡 稳 定的影 响 ．
冻 融过 程 中岩土 体 内部 孔 隙增 大 ， 到冰 的相 水 变过程 所带来 的破坏 主要 为空 隙率 的增 加 以及完 整
性 的逐 步 丧 失 。冻 融 作 用 会 破 坏 土 体 内部 的凝 聚
随着山岭区高速公路建设的不断发展， 季节性
冰冻地 区在 春 融过程 中经 常发生施 工及运 营中的公 路 路 堑边坡 的溜方 、 塌等破 坏 ， 特点是 正常状 态 滑 其
下边坡 处于稳 定状 态 ， 只是 在 春 融期 间发 生浅 层 滑 塌 破坏 ， 并逐 层 向下发 展 ， 由此带来 较 大的工程 变 会
过程 主要 受土 体 中的水分场 、 应力 场 、 温度场及 其变 化规 律 的影响 ， 质是 冻土 多孔介 质 中土骨架 、 晶 本 冰 体 、 冻水 这三种 物 质 在 温 度 、 未 土水 势 、 力 与变 形 压 等外界 因素作用 下 的相互运 动 、 移 、 迁 扩散 与相 变 。
Ｉ Ｔ ， ， 】 … ｊ １ Ｍ
Ｌ
ｌ ７．６∞ Ｏ） ０６ Ｉ
， Ｊ’ … … Ⅷ … ． ．
图 １ 冻 融 滑坡 剖 面图
Ｉ
…
…
…
，ｎ
注： １一滑坡壁
２一 平直型滑坡床 ７一冻结线
３一流体状滑体 ８一 边坡土基
存在古滑坡 的边坡 ， 坡体内已存在滑面， 开挖边坡 的
失稳将 沿这 些 滑面 发 生 滑移 破 坏 ； 于岩 质 边坡 一 对
・
２・
北 方 交 通
２ ２ 天然状 态下稳定 系数计 算 ．
２ １ ０１
由于是 土质 均匀 的粘 土边 坡 ， 因此 采 用 圆弧滑
动 面 ， 简化 Ｂｓｏ 按 ｉ ｐ法进行 计算 ， ｈ 可得稳定 系数 Ｋ＝ １３８大 于规 范要求 的正常工况 下稳定 安 全系数 Ｋ ．３ ， ＝ ．０—１３ ， 知该 边坡 处 于稳定 状 态 。此 时滑 １２ ．０ 可 动 面距边 坡坡面深度 为 ３３ ｍ。 ．５
更 及安 全隐 患 。因此 ， 季节 性 冰 冻地 区冻融 作 用 对 边 坡稳定 的影 响应 引起 足够 重视 。
１ 冻 融作用 及其对 边坡 稳定 的影 响 １ １ 冻融作 用 ．
力， 当坡 面上层 土体解 冻 ， 而下层 土体未 解冻 时会形 成一个 不透水层 ， 水分 沿交 界面渗 流 ， 两层 之 间的 使 摩擦 阻力 减小 ， 土体抗 剪强 度下 降 。
路 堑边坡 是否产 生滑塌 主要 与边坡 坡度 、 土质 、
土体密 实程 度 、 透 性 、 层 土 体 冻 结 前 的饱 和程 渗 上
受岩 土体 的性 质 、 层 的构 造 与结 构 、 文 地 质 条 岩 水 件、 地形 地貌 、 风化 作用 、 气候作 用 、 地震作 用等多 种
因素 的影 响。边坡 的破 坏形 式 主要 表现 为 滑坡 、 滑
第 ３期
北 方 交 通
冻 融 作 用对 边 坡 稳 定 性 的 影 响 浅 析
王加 龙
（ 宁省交通规划设计 院， 阳 辽 沈 １０ ６ ） １１６
摘
要： 针对 季节性冰 冻地 区春融期 间路 堑边坡 的浅层滑塌破 坏 ， 分析 了冻融作用对边坡稳 定 的影 响、 冻融 滑
坡 的形成机理及影响 因素 ， 出了冻融滑坡稳 定 系数 的计算公式 ， 给 并通过工程 实例 分别计算 了边坡 在正 常工况、 冻 融状 态下的稳定 系数 ， 明在冻融状 态下路 堑边坡稳 定 系数会 明显降低 ， 说 造成边坡 失稳。提 出了边坡 冻融破 坏 的 几种 防治措施 ， 出 了应充 分注意冰冻地 区的特 点， 强土体强度指标试验及排 水、 得 加 防护设施设计、 施工等结论。 关键词 ： 堑边坡 ； 路 冻融 ； 滑坡 ； 稳定 系数 中图分类号 ： ４７ Ｕ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：６ ３— ０ ２ ２ １ ）３— ０ １— ３ １７ ６５ （ ０ １ ０ ０ ０ ０
１４ 冻融滑坡 的形成 ．
环境 低温 、 冰冻 侵蚀 、 晶侵蚀及 冻融交 替变化 结 是寒 区特 殊 的不利 环 境 条件 ， 寒 区地质 体 的材料 使
性质及 破 坏原 因 区别 于其 它地 区 。土 体 冻胀 、 融沉
春融 期 冰雪 迅 速融 化 ， 地表 水 不 断 渗入 已融 化
面应 变考 虑 ， 可假设 其断 面为 圆弧线 ， 瑞典 圆弧滑 按
面的ｌ 圆心 法确 定 滑 面 ； 于层 状 的顺 层 岩坡 或 界 对
通过 对 冻融 滑坡 形向下滑 动 ， 以下假定 ： 做
路堑边坡 冻融 滑坍 破坏时 的滑动 面平 行于边坡 坡面 ， 近似为 直线 面 ， 渗 流方 向也平 行 于坡 面 ； 水 路 堑边坡 冻融 滑坍破 坏 时 上层 土 体 为水 饱 和状 态 ， 滑
的边坡土体上部 ， 而土体中的水分来不及蒸发 ， 又由 于下 部是冻 结层 ， 分无 法继续 下渗 ， 水 融化 的土层 由
于粘 聚力及 内摩擦 力 的减小 ， 沿 着 下 面冻 结 土 层 便 的表 面 向下滑 动 ， 成路 堑边 坡 溜方 。如遇 春 雨 或 造 融雪通 流补 给 ， 更加 剧滑坡 的发 生 。
度、 潜在滑动土体的厚度、 融化后的边坡抗剪强度下
降幅度 、 边坡 土体 的 防护 状况 、 型 、 季 降 雪 和春 类 冬
融期 的降水量、 融化速度等因素有关 。参见图 １ 。
１５ 冻融滑坡 的稳定 计算 ．
塌、 崩塌 和剥 落 。 对 于粘性 土滑 坡 ， 滑 面接 近于 圆柱面 ， 其 作为平
般沿着 软弱层 面或 岩体 节理裂 隙形成 的滑 动 面发 生 滑移破 坏 。
１３ 冻融作 用对边坡 稳 定的影 响 ．
冻 融过 程 中岩土 体 内部 孔 隙增 大 ， 到冰 的相 水 变过程 所带来 的破坏 主要 为空 隙率 的增 加 以及完 整
性 的逐 步 丧 失 。冻 融 作 用 会 破 坏 土 体 内部 的凝 聚
随着山岭区高速公路建设的不断发展， 季节性
冰冻地 区在 春 融过程 中经 常发生施 工及运 营中的公 路 路 堑边坡 的溜方 、 塌等破 坏 ， 特点是 正常状 态 滑 其
下边坡 处于稳 定状 态 ， 只是 在 春 融期 间发 生浅 层 滑 塌 破坏 ， 并逐 层 向下发 展 ， 由此带来 较 大的工程 变 会
过程 主要 受土 体 中的水分场 、 应力 场 、 温度场及 其变 化规 律 的影响 ， 质是 冻土 多孔介 质 中土骨架 、 晶 本 冰 体 、 冻水 这三种 物 质 在 温 度 、 未 土水 势 、 力 与变 形 压 等外界 因素作用 下 的相互运 动 、 移 、 迁 扩散 与相 变 。
Ｉ Ｔ ， ， 】 … ｊ １ Ｍ
Ｌ
ｌ ７．６∞ Ｏ） ０６ Ｉ
， Ｊ’ … … Ⅷ … ． ．
图 １ 冻 融 滑坡 剖 面图
Ｉ
…
…
…
，ｎ
注： １一滑坡壁
２一 平直型滑坡床 ７一冻结线
３一流体状滑体 ８一 边坡土基
存在古滑坡 的边坡 ， 坡体内已存在滑面， 开挖边坡 的
失稳将 沿这 些 滑面 发 生 滑移 破 坏 ； 于岩 质 边坡 一 对
・
２・
北 方 交 通
２ ２ 天然状 态下稳定 系数计 算 ．
２ １ ０１
由于是 土质 均匀 的粘 土边 坡 ， 因此 采 用 圆弧滑
动 面 ， 简化 Ｂｓｏ 按 ｉ ｐ法进行 计算 ， ｈ 可得稳定 系数 Ｋ＝ １３８大 于规 范要求 的正常工况 下稳定 安 全系数 Ｋ ．３ ， ＝ ．０—１３ ， 知该 边坡 处 于稳定 状 态 。此 时滑 １２ ．０ 可 动 面距边 坡坡面深度 为 ３３ ｍ。 ．５
更 及安 全隐 患 。因此 ， 季节 性 冰 冻地 区冻融 作 用 对 边 坡稳定 的影 响应 引起 足够 重视 。
１ 冻 融作用 及其对 边坡 稳定 的影 响 １ １ 冻融作 用 ．
力， 当坡 面上层 土体解 冻 ， 而下层 土体未 解冻 时会形 成一个 不透水层 ， 水分 沿交 界面渗 流 ， 两层 之 间的 使 摩擦 阻力 减小 ， 土体抗 剪强 度下 降 。
路 堑边坡 是否产 生滑塌 主要 与边坡 坡度 、 土质 、
土体密 实程 度 、 透 性 、 层 土 体 冻 结 前 的饱 和程 渗 上
受岩 土体 的性 质 、 层 的构 造 与结 构 、 文 地 质 条 岩 水 件、 地形 地貌 、 风化 作用 、 气候作 用 、 地震作 用等多 种
因素 的影 响。边坡 的破 坏形 式 主要 表现 为 滑坡 、 滑
第 ３期
北 方 交 通
冻 融 作 用对 边 坡 稳 定 性 的 影 响 浅 析
王加 龙
（ 宁省交通规划设计 院， 阳 辽 沈 １０ ６ ） １１６
摘
要： 针对 季节性冰 冻地 区春融期 间路 堑边坡 的浅层滑塌破 坏 ， 分析 了冻融作用对边坡稳 定 的影 响、 冻融 滑
坡 的形成机理及影响 因素 ， 出了冻融滑坡稳 定 系数 的计算公式 ， 给 并通过工程 实例 分别计算 了边坡 在正 常工况、 冻 融状 态下的稳定 系数 ， 明在冻融状 态下路 堑边坡稳 定 系数会 明显降低 ， 说 造成边坡 失稳。提 出了边坡 冻融破 坏 的 几种 防治措施 ， 出 了应充 分注意冰冻地 区的特 点， 强土体强度指标试验及排 水、 得 加 防护设施设计、 施工等结论。 关键词 ： 堑边坡 ； 路 冻融 ； 滑坡 ； 稳定 系数 中图分类号 ： ４７ Ｕ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：６ ３— ０ ２ ２ １ ）３— ０ １— ３ １７ ６５ （ ０ １ ０ ０ ０ ０
１４ 冻融滑坡 的形成 ．
环境 低温 、 冰冻 侵蚀 、 晶侵蚀及 冻融交 替变化 结 是寒 区特 殊 的不利 环 境 条件 ， 寒 区地质 体 的材料 使
性质及 破 坏原 因 区别 于其 它地 区 。土 体 冻胀 、 融沉
春融 期 冰雪 迅 速融 化 ， 地表 水 不 断 渗入 已融 化
面应 变考 虑 ， 可假设 其断 面为 圆弧线 ， 瑞典 圆弧滑 按
面的ｌ 圆心 法确 定 滑 面 ； 于层 状 的顺 层 岩坡 或 界 对
通过 对 冻融 滑坡 形向下滑 动 ， 以下假定 ： 做
路堑边坡 冻融 滑坍 破坏时 的滑动 面平 行于边坡 坡面 ， 近似为 直线 面 ， 渗 流方 向也平 行 于坡 面 ； 水 路 堑边坡 冻融 滑坍破 坏 时 上层 土 体 为水 饱 和状 态 ， 滑