边坡稳定性的影响因素及其变形破坏机理分析

边坡稳定性的影响因素及其变形破坏机理分析

摘要:边坡稳定性的影响因素有地形地貌因素、地层岩性因素、水文地质环境因素、人工活动因素,论文对影响因素和变形破坏机理进行了分析。

关键词:边坡稳定性破坏机理

1、边坡稳定性的影响因素分析

1.1地形地貌因素

边坡失稳是地形地貌演变过程中的一种表现形式,是斜坡变形的基础。斜坡的高度、长度、坡度、平面形态以及临空条件等都决定和影响着斜坡内应力的分布状况和稳定性。边坡的失稳,有效临空面是其中的一个重要因素,它为边坡的变形、破坏和运动提供了空间条件。斜坡的坡度和高度对滑坡的影响也很大。斜坡的抗滑力和下滑力之间的平衡是随着坡度的大小而变化的。斜坡高度的大小决定了坡体的有效临空面积。而且斜坡的高度和坡度还决定着边坡变形破坏的速度。

1.2地层岩性因素

地层岩性是边坡失稳的决定性因素,边坡变形破坏的发生、发展和频率是受岩体性质制约的。斜坡内部的应力分布状况、变形和破坏特性完全取决于地质结构和岩体的物质组成。地层岩性的差异是影响斜坡稳定性的主要因素,斜坡岩体类型特征面及其组合形式决定了斜坡的稳定程度。

1.3水文地质环境因素

1.3.1地表河流

河流是外动力地质作用中最活跃的因素之一。河流对坡体进行侧蚀,掏蚀坡脚,使坡体失去完整性,同时浸泡坡脚,减小其阻抗力。

1.3.2大气降水

(1)降雨引起地下水位的抬升;

(2)降雨引起河流水位提高,水量加大,对坡脚侵蚀加剧;

(3)降雨可进入坡体裂隙,加剧坡体不稳定性;

(4)雨水的软化作用,由于水的浸泡而使岩体强度降低。首先水对岩体有明显

的化学作用,在一定条件下,岩石矿物吸收或失去水分子而发生水化作用和脱水作用,在吸水或脱水过程中都能引起矿物体积的膨胀或收缩,从而导致岩州的松散、破碎或改变其化学成分;其次,水对岩体的物理作用使岩体中裂隙开裂和碎惑进而促使风化作用向坡体深部扩散和发展,最后迫使坡体失稳和破坏;

(5)降雨浸润整个坡体,增加坡体重量,降低土体抗剪强度及坡体抗滑性,因而降雨是动态因素中最重要的。

1.3.3地下水

由于大气降雨的补给和灌溉水的下渗,导致地下水位大幅度上升,长期浸泡坡体。不仅起到了与地表水入渗时同样的作用,而且增大了岩体的含水量,降低了土体抗剪强度,同时对坡体起到了浮托作用,降低了斜坡土体的抗剪强度。另一方面,由于水位的升高,增大了边坡的静、动水压力,在斜坡处形成了较大的水力坡度,增加了水对斜坡的侧压,从而使边坡稳定条件恶化。

1.4人工活动因素

1.4.1人为改变地下水文地质条件,如不合理开采地下水、沟中修建水库、坡体上拦坝建池塘,人工弃土堵塞地下水出口等等都会改变地下水的条件,从而影响边坡的稳定性。

1.4.2坡脚处施工开挖容易在坡脚形成临空面,造成应力集中现象,威胁坡体稳定。

1.4.3施工爆破震动容易对边坡岩土体造成松动破坏作用,甚至在坡体内部形成裂缝,降低边坡的稳定条件。而频繁的爆破震动效益无疑会给边坡的稳定性带来不利的影响,这是露天矿边坡变形比较普遍,不稳定或潜在不稳定边坡占有相当大比率的主要原因之一。

2、坡体变形破坏机理分析

一般而言,斜坡从变形演化发展到破坏,是一个复杂的动态力学过程,是一个变形从量变的积累到质变的发展过程。量变的积累总的来说是一个小变形过程,而质变发生后的破坏、运动则是一个大变形的过程,到目前为止还没有一种力学一数学模型能统一表述两种变形过程。因此,对小变形的描述多采用基于弹性、弹塑性及粘弹塑性理论的本构方程,并用有限单元法等数值分析方法求解;而对于大变形的描述多采用基于牛顿第二运动定律的准刚性块体模型或不连续变形模型,用离散单元法来求解。

露天边坡体的破坏系特定的岩体构造条件及开采工艺等多种因素的制约,形成的过程漫长而又复杂。构造控制着岩石的力学性质,露天的持续开采形成了大范围的立体临空面,为边坡体的破坏提供了基础;沿着大面积的节理裂隙的渗水,恶化了岩体的稳定条件,爆破的震动效应及其他人为因素所产生累积效应加速了

破坏的形成。

2.1蠕滑一拉裂型

这种破坏类型表现形式为:人工堆积废石在重力作用下,沿其下卧软弱地层首先向

外水平向蠕滑挤出,进而导致上部坡体沿垂直方向拉裂、下沉,发生破坏。

2.2拉裂一滑移型

这种破坏主要产生于单坡坡高较大,并且粗、细相间堆积而形成的人工高边坡上。这种破坏的产生主辜是由于废渣在排放的过程中,由于粗、细颗粒分阶段分别堆积,从而在坡体中形成间断面,外加单一坡高较大,导致坡体产生较大的不均匀压缩变形、固结变形及沿间断面的剪切变形,导致坡顶产生大量的拉、错裂缝。

这种破坏形式的发展结果是顶部的裂缝不断加宽及加深,破坏面不断向下延伸,慢慢在坡体中形成一连续的滑移控制面,最终导致斜坡的整体滑动。

2.3滑塌型

坡体表面因冲沟发育及人工切割坡脚等,致使坡体表面稳定性变差,出现局部滑塌现象,该破坏若进一步发展,将影响到整个坡体的稳定。

2.4泥石流

泥石流是指固体物质含量高、泥位剧增的暂时性山地河床洪流。具暴发突然、运动快速、历时短暂的特点。泥石流的形成必须具备三个方面的条件:丰富的松散固体物质、必要的地形地貌条件和充分的水动力条件。只有三者出现适当的组合关系时,才可能暴发泥石流。

参考文献:

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