几种主要因素对边坡体变形特性的影响性能研究
岩质边坡稳定性分析计算
岩质边坡稳定性分析计算引言:岩质边坡是指由岩石构成的边坡体,它的稳定性分析是地质工程中的一项重要内容。
本文将围绕岩质边坡的稳定性分析进行详细讨论,包括边坡的力学特性、稳定性分析的方法和计算步骤。
一、岩质边坡力学特性:岩质边坡的力学特性主要包括边坡坡度、岩性、结构构造、地质构造、坡面覆盖物、地下水等。
这些因素对边坡的稳定性有着重要影响。
1.边坡坡度:边坡坡度是指地面或水平面与边坡倾斜线的夹角,是影响边坡稳定性的重要因素。
坡度越大,边坡的稳定性越差。
2.岩性:岩石的强度、粘聚力、内摩擦角等岩性参数对边坡稳定性有着重要影响。
一般来说,岩性较强的边坡稳定性较好。
3.结构构造:边坡中的断层、节理、褶皱等结构构造对边坡的稳定性有着重要影响。
结构面的发育程度和倾角越大,边坡的稳定性越差。
4.地质构造:地质构造包括岩层倾角、层面、节理等,对边坡的稳定性具有重要影响。
地质构造的研究可以帮助我们了解边坡的受力特点和变形规律。
5.坡面覆盖物:坡面覆盖物通常包括土壤、草地、水层等,这些覆盖物的分布情况和特性对边坡的稳定性有着显著影响。
6.地下水:地下水的存在对边坡的稳定性具有重要影响。
当地下水位上升时,边坡会受到水的浸润,导致边坡强度降低,从而增加边坡失稳的可能性。
二、岩质边坡稳定性分析方法:岩质边坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法和有限元法两种,下面将对这两种方法进行介绍。
1.极限平衡法:极限平衡法是一种经典的岩质边坡稳定性分析方法,它基于边坡体在其稳定状态下的力学平衡原理进行计算。
这种方法通常将边坡分割为无限小的切割体,并假设切割体沿着内摩擦边界面滑动,从而得到边坡的稳定状态。
2.有限元法:有限元法是一种基于有限元理论进行边坡稳定性分析的方法。
这种方法将边坡体离散为有限数量的单元,通过求解单元之间的位移和应力,得到边坡的稳定状态。
有限元法能够模拟较为复杂的边坡几何形状和边界条件,但计算复杂度较大。
三、岩质边坡稳定性计算步骤:进行岩质边坡稳定性分析计算时,通常需要进行以下步骤:1.边坡参数确定:根据实地调查和实验数据,确定边坡的坡度、坡高、岩石强度参数、结构面参数等。
工程地质思考题及答案
一:分析三大岩的成因、矿物成分、结构及构造特征,并比较其不同之处。
1岩浆岩成因:高温熔融的岩浆在向地表上升过程中,由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而形成岩浆岩。
岩浆岩形成的方式有两种:一种是岩浆的侵入形成侵入岩,另一种是火山的喷出形成喷出岩。
岩浆岩矿物成分:1浅色矿物如石英、正长石斜长石、白云母等。
2)深色矿物如黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。
岩浆岩结构:全晶质结构(等粒结构似斑状结构),半晶质结构(斑状结构),非晶质结构岩浆岩构造:块状构造流纹状构造气孔状构造杏仁状构造2沉积岩成因:岩石、矿物在内外力作用下破碎成碎屑物质后,经水流、风吹和冰川等的搬运,堆积在大陆低洼地带或海洋,再经胶结、压密等成岩作用而形成的岩石称为沉积岩。
沉积岩矿物成分(1)碎屑物质。
(2)粘土矿物(3)化学沉积矿物(4)有机质及生物残骸沉积岩结构:碎屑结构泥质结构结晶结构生物结构沉积岩构造:层理构造。
沉积岩的层理构造、层面构造和含有化石是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的重要特征。
3变质岩成因:岩浆岩或沉积岩在高温、高压或其他因素作用下,经变质作用所形成的岩石称为变质岩。
变质岩矿物成分(1)原生矿物(2)变质矿物变质岩结构:变质岩的结构与岩浆岩类似,以结晶结构为主;变质岩构造: 片理构造(板状构造片状构造千枚状构造片麻状构造 ). 块状构造二:1.简述影响岩石工程性质的因素。
内因:1组成岩石的矿物成分:•单矿岩比复矿岩耐风化.矿物的硬度大,岩石抗压强度高。
矿物的相对密度大,岩石相对密度也大,岩石抗压强度高.深色矿物的抗风化能力要比浅色矿物的抗风化能力差.在岩浆岩中酸性岩比基性岩的抗化学风化能力高;沉积岩抗风化能力要比岩浆岩和变质岩高。
2 结构、构造等:结晶结构的岩石孔隙度小,吸水率低。
在荷载作用下变形小,弹性模量大,抗压强度高,细晶岩石的强度要高于同成分的粗晶岩石的强度,胶结连结3.片理构造、流纹构造等影响岩石的物理力学性质:层理、节理、裂隙和各种成因的孔隙,使岩石结构的连续性与整体性受到一定程度的影响或破坏,从而使岩石的强度和透水性在不同方向上发生明显的差异; 外因:即由来自岩石外部的客观因素,如气候环境、风化作用、水文特性等。
影响水利工程边坡稳定的因素及处理措施
影响水利工程边坡稳定的因素及处理措施摘要:水在水利工程建设的过程中,边坡失稳是个很严重的安全隐患。
影响边坡稳定性的因素有多种,在施工前应对边坡的稳定性进行分析,对水利工程边坡失稳可能发生的时间及可能造成的危害进行预判,从而提前制定防治措施,以减轻边坡失稳带来的损失。
该文从岩石的力学性质、边坡特性、地质构造、水体作用与外界扰动等几个方面进行了分析,提出了确定影响水利工程边坡稳定性主要因素的方法,并提出针对边坡失稳问题应采取的加固处理方法。
关键词:水利工程;工程边坡;稳定因素;处理措施引言水利工程是一项关乎民生与地方经济发展的工程项目,但在深入此项工程的施工研究中发现,水利工程项目具有诸多的不稳定因素。
例如,大部分工程边坡的上部岩体结构存在失稳隐患,导致施工中可能出现安全事故。
为了提高施工中工程结构的稳定性,保证施工人员的安全性,应在施工中做好对工程的加固工作。
1.边坡稳定性的影响因素岩质边坡呈现出崩塌、滑动、倾倒、溃屈等多种类型。
其原因在于影响因素繁多且杂乱,可分为内外生性。
其中内生性是决定因素,主要包括岩土体的性质、岩土体结构、地质构造及地应力等因素。
外生性通过内生性起作用,从而引起失稳,而失稳是多因素作用的结果,因而在分析时需找出主导性因素。
(1)岩土性质。
此为决定边坡抗滑力的根本因素,具体指岩土的物理、化学、力学等性质。
失稳主要表现为剪切破坏,因而岩土体的抗剪强度是衡量稳定的重要参数。
(2)岩土结构。
此为影响边坡稳定性的主要因素之一,具体包括结构面的类型、产状、形态、连续性、密集程度、结合状态、填充状态及数量等。
特别是多个结构面组合边界的剪切滑移、张拉破坏及变形是造成岩质边坡失稳的重要原因。
结构面的强度比岩石本身强度低很多,其存在会大幅度降低岩体的整体强度,并增大岩体的整体变形,从而引起失稳[1]。
(3)地质构造。
其形态、产状及规模等对边坡尤其是岩质边坡稳定性的影响十分显著。
如断层、褶皱、节理、劈理等各种面状和线状构造的土岩体,被视为不连续体,不连续面对岩体稳定性有重要影响。
边坡稳定性分析及评价
边坡稳定性分析及评价作者:陈元芳来源:《西部资源》2017年第02期摘要:边坡稳定性分析及评价是边坡治理的关键。
本文分别对土质边坡和岩质边坡进行了变形主要影响因素及破坏模式分析、稳定性分析及评价。
关键词:破坏模式;计算方法;稳定性1. 边坡基本情况边坡所属地貌为剥蚀残丘,坡面表土已基本剥离,微地貌单元为陡坡或陡崖。
边坡高度5m~10m,宽度70m~80m,坡度50°~65°,边坡走向总体呈北东向(方位角约70°),边坡西侧为土质边坡,东侧为岩质边坡。
东侧边坡坡面岩体节理裂隙发育,存在较多不稳定楔形体和块石,易发生崩塌。
2. 地质环境条件2.1 边坡岩土工程性质边坡岩土层情况较为简单,上部为0.5m~1.5m的坡残积覆盖层,厚度薄,坡体岩土层主要为燕山期二次侵入的黑云母二长花岗岩(γ52-3)。
边坡东西两侧坡高一般约5m,中部坡高一般约8m~10m,坡面坡度一般呈上缓下陡状,边坡下部陡峭(坡度60°~65°),上部稍缓(坡度50°~60°),总体坡度一般50°~65°。
边坡坡体主要为全—强风化的花岗岩,上部分布薄层坡残积成因的砾质黏性土层,边坡坡面发育灌草植被。
2.2 水文地质条件根据现场调查及区域地质资料,边坡坡脚位于当地侵蚀基准面以上,边坡区汇水面积约0.4km2,地势起伏较大,地表径流经东侧坡脚地势低洼区域排出场外,周边无地表水体分布。
场地第四系松散层较薄,地下水主要为基岩风化裂隙和构造裂隙水。
2.3 地震珠海市抗震设防烈度为Ⅶ度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第二组,设计地震特征周期为0.40s。
3. 边坡稳定性分析及评价3.1 边坡变形主要影响因素及破坏模式分析边坡稳定性影响因素有诸多方面,就该边坡而言,其稳定性影响因素主要有:边坡形态、边坡高度及坡度、边坡的物质组成结构特征、汇水条件及面积、地层岩性、岩土体工程地质特性、降雨、人类工程活动等。
边坡的稳定性分析
振动作用
累积效应。边坡中由地震引起的附加力,通常以 边坡变形体的重量W与水平地 震加速度Kc之积表示, 即为KcW。在边坡稳定性计算中,一般将地震附加力 考虑为水平 指向坡外的力。边坡岩土体位移量的大 小不仅与震动强度有关,也与经历的震动次数有 关 ,频繁的小震对斜坡的累进性破坏起着十分重要的作 用,其累积效果使影响范围内的岩 体结构松动,结 构面强度降低。
图2-9某露天矿山爆破效应分区 (a)直接破碎区;(b)岩体崩坍区;(c)松动区;(d)地表变形裂缝区
效应分区
贵州大学
边坡形状与断面形态
边坡形状及表面形态指边坡的外形、坡高、坡度 、断面形态以及边坡临空程度等。目前的稳定性分 析方法通常把边坡看成二维,且假定边坡从坡顶到 坡底是一个平面;而实际 上边坡在平面图上总是弯 曲的,在断面图上往往也是弯曲的。边坡形态对边 坡稳定有一定程度的影响,主要表现在以下方面。 A.边坡外形 B.边坡坡度和坡高 C.边坡断面形态
贵州大学
二、水化学作用对岩土体的影响
在岩土体遇水的情况下,受水化学作用后产生 的易溶矿物随水流失,而难溶或结晶矿物则残留原 地,结果致使岩土体的孔隙增大,岩土体因此变得 松散脆弱。当岩土失水又浸水时,某些矿物与进入 岩土颗粒孔隙中的水作用后出现体积膨胀的现象, 这种体积膨胀是不均匀的,从而使得岩土体内部产 生了不均匀的应力,最终导致了矿物颗粒的碎裂解 体,表现出土体软化和崩解。于是岩土的内摩擦角 和粘聚力随之而减小。而边坡地下水位的升降正是 诱发岩土浸水—失水—再浸水这一反复循环的直接 因素,因此,对边坡变形的发展有着较大的影响。
四、水的物理作用
水对边坡岩土体的作用是多方面的,包 括材料性质、软化、冲刷等,这些作用都 将影响边坡的稳定性。一般而言,水的物 理作用往往具有突发性,从而对边坡的稳 定性构成较大的威胁。
边坡稳定性分析原理及防治措施
第一部分边坡稳定性分析原理及防治措施1.边坡稳定性基本原理1.1边坡稳定性精确分析原理要对边坡稳定性问题进行精确分析,首先要对材料性能进行透彻的的研究实验,查清它的各种应力--应变关系以及它的屈服、破坏条件。
假定这些问题都已查清,那么从理论上讲,边坡在指定荷载下的稳定性问题是可以精确解决的。
七步骤大致如下:(1)进行边坡在指定荷载下的应力、变形的精确分析。
分析过程中,要采用合理的数学模型来反映材料的特性,务使这种数学模型能够如实表达出材料的主要性能,例如应力—应变间的非线性、卸载增荷性质、屈服破坏性质等等。
分析工作要通过计算机和非线性有限单元法进行。
(2)这种精确计算的数学分析将给出各点应力、应变值。
例如,就抗剪问题讲,通过分析得到了每一点上的抗剪强度τ= c +fσ,从而可以算出每一部分点上的局部安全系数。
如果每一点上的K均大于1,整个计算体系在抗剪上当然是安全的。
如果有个别点已达屈服,则由于在计算程序中已反映力材料性质,这,表明这些部位已进入屈服状态。
只要这些屈服区是些部位的τ将自动等于τf孤立的、小范围的,而没有形成连贯的破坏面,那么,在指定荷载下该体系仍是稳定的。
进入屈服状态的部位大小,野可以给出一个安全度的概念。
反之,如果屈服的部位已经连成一个连贯的破坏面,甚至已求不出一个满足平衡要求的解答,就说明该体系在指定荷载下已不能维持稳定。
(3)如果要推算“安全系数”,首先要给出安全系数的定义。
第一种方法,是将荷载乘以K,并将K逐渐增大。
每取一个K值就进行如上一次分析,直到K达到某临界值,出现了连贯性断裂面或已无法求得解答为止。
这个临界值就是安全系数。
显然,这样求出的K具有“超载系数”性质。
第二种方法,是将材料的强度除以K,并用于计算中,逐渐增加K,使其强度逐渐降低,直至失稳。
相应的K值就是安全系数。
显然,这样求得的K具有“材料强度储备系数”的意义。
上述方法虽很理想,但是近期内还不能实现。
首先,要进行这种合理分析,必须对材料的特性有透彻、明确的了解。
土质边坡稳定性分析及破坏机理
黄土边坡
破坏条件
1、边坡坡度 小于70度;2、 坡体上仅于后 缘出现一组微 具弧状而贯通 的地裂缝;3、 降雨渗入,致 使坡体内部土 体强度降低, 使下垫隔水粘 土层泥化形成 滑动面
砂性土边坡
破坏条件 破坏特征
1、一般为平 面滑动破坏, 滑动面表现为 直线形;2、 为整体移动, 内部物质无或 有极小相对位 移,表层有局 部翻滚现象
粘 性 土 边 坡
砂性土 边坡
黄 土 边 坡
根据上表,可以看出土质边坡影响稳定性的因素主要是土体强度和水的作用,而产生的破坏形 式以滑坡为多,崩塌和坍塌是开挖边坡过程中常见的(该处应该加上坡高、坡角、坡形的影响)
4、均质土边坡的滑坡破坏条件和特征
一般粘性土边坡
破坏条件
1、边坡坡度 小于70度;2、 坡体上仅于后 缘出现一组微 具弧状而贯通 的地裂缝;3、 降雨渗入,致 使坡体内部土 体强度降低; 4、外力荷载 的影响
四、稳定性影响因素分析
内在因素:
初始应力:指开挖边坡,坡脚附近出现剪应力集中带,坡顶和坡面的一些部位可能出现张应力区, 可直接引起边坡变形破坏
岩土体性质:岩土的成因类型、组成的矿物成分、岩土结构和强度,是决定边坡稳定的重要因素
岩土体结构和构造:结构类型、结构面形状、与坡面的关系是边坡稳定的控制因素 地形地貌及临空条件:临空面、坡高、坡度、坡面形状等直接与边坡稳定性有关
外在因素:
风化作用:风化作用使岩土的强度减弱、裂隙增加,影响斜坡的形状和坡度, 地震:地震作用除了岩土体受到地震加速度的作用而增加下滑力外,在地震作用下,岩土中的孔隙 水压力增加和岩土体强度降低都对边坡的稳定不利。 人为因素:边坡的不合理设计、开挖或加载,大量施工用水的渗入及爆破等都能造成边坡失稳。 时间因素:岩土体的流变性质是影响边坡稳定及边坡加固措施的一个重要因素 水的作用:水的入渗使岩土体质量增大,岩土因被软化而抗剪强度降低,并使孔(裂)隙水压力升高;
岩土工程稳定性边坡稳定性分析方法综述资料
工程地质类比法 是将已有边坡同新边坡进行类比,将前者的研究设计经验用于拟建边坡的研究设计中去。为此,需对要类比的两个边坡全面分析研究其工程地质条件和影响边坡稳定的各种因素,并考虑采矿技术条件,比较其相似性和差异性。只有相似程度较高的边坡才能进行类比,即类比的原则是相似性。 工程地质类比法虽然是一种经验方法,但在新边坡的设计中,特别是对中小型边坡的设计时通常采用的一种方法。这种方法可以根据边坡的岩性、构造、岩体结构、水文地质条件、坡高等相似性,从经验数据中选取合理的边坡角;根据岩性和岩体结构的相似性,从经验数据中选取稳定计算参数;根据自然条件相似的边坡破坏实例,反算推求边坡稳定性的计算参数,预测新边坡的变形破坏形式和发展变化规律以及根据相似边坡的整治经验,提出边坡整治措施。
2.1 边坡稳定性分析评价方法概述(4/19)
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基本思路:首先,确定滑动面的位置和形状。实际的滑动面将取决于结构面的分布、组合关系及其所具有的剪切强度。实践证明,均质土坡的破坏面都接近于圆弧形,岩体中存在软弱结构面时,边坡岩体常沿某个软弱结构面或某几个软弱结构面的组合面滑动,因此,根据具体情况假定的滑动面与实际情况是很接近的。其次,确定极限抗滑力和滑动力,并计算其稳定性系数。所谓稳定性系数即指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。由于滑动面是预先假定的,因此就可能不止一个,这样就要分别试算出每个可能滑动面所对应的稳定性系数,取其中最小者作为最危险滑动面。最后以安全系数为标准评价边坡的稳定性。
评价方法
定量分析
定性分析
自然(成因)历史分析法工程类比法边坡稳定性分析数据库和专家系统图解法:赤平极射投影、实体比例投影、摩擦圆法
极限平衡分析法数值分析方法模型模拟试验法等。
VG模型参数对边坡稳定性系数影响的敏感性分析
0引言目前研究水在土壤中的渗流规律的模型很多,如VanGenuchten 模型参数(简称VG 模型)[1]、Muale 模型[1]、Campbell 模型[2]等。
获取VG 模型参数常用的方法有通过计算软件拟合以及通过实验设备测出,但不论是哪一种方法获取的VG 模型参数都是有误差的,本文通过微调VG 模型参数,研究VG 模型中5个参数α、n 、饱和含水量θs 、残余含水量θr 以及饱和渗透系数K s 的扰动对边坡的稳定性系数影响,并进行敏感性分析。
敏感性分析是指当我们对模型进行数值模拟时,模型参数的变化对模拟结果的影响程度,判断各个模型参数对模型结果的重要程度[3]。
当前,对边坡稳定性分析中主要考虑的因素有土体容重γ、粘聚力c 及内摩擦角ϕ,如彭小云等[4]基于灰度关联分析法分析了影响高边坡稳定的因素,结果显示重力及滑动面的强度参数是影响边坡稳定的主要因素。
VG 模型方面国内研究主要是VG 模型的应用及参数的获取。
其中范严伟等[5]利用HYDRUS-1D 模型,分析了不同土壤条件下VG 模型中饱和含水量、残余含水量、系数及饱和渗透系数对土壤水分特征曲线的影响,发现系数和饱及渗透系数n 与湿润锋运移距离成正相关,而系数a 及残余含水量与湿润锋成负相关。
徐付桥等[6]研究了VG 模型参数的选取对碱水层二氧化碳封存的影响。
杨红等[7]基于VG 模型研究了有机肥对土壤水分特征曲线的影响,表明VG 模型可以较好拟合土壤水分特征曲线。
田东方等[8]研究了尿素浓度对土壤水分特征曲线的影响,建立了可以考虑尿素浓度影响的VG 模型。
彭建平等[9]提出了一种用MATLAB 确定VG 模型参数的方法。
本文利用Carsel and Parrish (1988)[10]文章中砂土、粉土、粉质粘土的VG 参数,然后将原参数上调10%、20%以及下调10%、20%,以GEO-sudio 软件分析VG 模型中系数n 、α、饱和含水量θs 、残余含水量θr 以及饱和渗透系数K s ,5个因素对边坡中土体稳定性系数的影响,并通过正交试验设计分析进行VG 模型参数敏感性分析。
山区公路边坡特征及其稳定性影响因素分析
山区公路边坡特征及其稳定性影响因素分析摘要:介绍山区公路边坡的主要特征,分析影响山区公路边坡稳定性的主要因素。
关键词:山区公路;边坡;特征;影响因素中图分类号: u416.14 文献标识码: a 文章编号: 1009-8631(2012)07-0050-011 引言伴随着我国经济建设的深入推进,我国的公路建设也进入了新的阶段,五纵七横的公路网络规划已经实施完成,各条高速公路建设也在紧锣密鼓的推进中。
在公路建设的过程中,尤其在山区,边坡治理的问题就不可避免,比如包茂高速西延段,济青高速南段等。
2 山区公路边坡特征公路边坡不同于水利水电等行业的边坡,它有其自身的特点。
例如,水利水电工程中的边坡很多要考虑水位升降对边坡的影响,在公路边坡中这样的情况很少。
又如:公路边坡一般只是对边坡坡脚或局部开挖,而水电等行业的边坡一般都是大规模的开挖。
山区公路的边坡更有自身的特点,尤其是现在随着我国高等级公路向山区延伸,山区公路边坡的特点也发生了较大的变化。
具体讲公路具有以下特征:2.1量多面广。
公路边坡工程是一个复杂的系统工程,公路路线长,工点多,地形复杂,使得山区公路边坡具有量多面广的特点。
如襄十高速公路约107km,高度大于40m的边坡有40多处;京珠高速公路粤北段约300km,高度大于30m的边坡有200余处;云南省元江至磨黑高速公路长147km,高度大于30m的边坡有300余处,其中大于100m的有60余处;重庆市万州至梁平高速公路有20km选在砂、页岩和泥岩顺层地段,开挖后发生顺层滑坡20多处;国道108线广元段80km,共有高边坡38处;昆明-石林高速公路,全长78.07km,有高边坡34处;渝黔高速公路重庆段全长87km,有高边坡28处。
2.2面临地质环境复杂。
公路边坡是一种把自然边坡经人工开挖和改造形成的地质体。
大量工程实践表明,地质要素是公路岩质边坡开挖和防护决策的根本依据。
由于公路本身就是带状构造物,其所经历的路线长,容易遇上不同甚至差异较大的地形,同时山区地质情况本身就比平原要复杂得多,因而山区公路边坡的结构及构造随之也更加复杂。
水对边坡稳定性的影响及防治措施
水对边坡稳定性的影响及防治措施摘要:影响边坡稳定性的因素有很多,有结构面发育程度、坡高、坡面形状、岩土强度参数、边坡物理力学因素等,其中水对边坡稳定的影响是导致边坡失稳破坏的主要因素之一,详细论述了地表水和地下水对边坡稳定性的影响,并指出在边坡防治中应根据不同边坡的特点,分别设置可靠有效的排水系统,同时采取防护措施,以提高边坡的稳定。
关键词:边坡;水;稳定性;防治措施1.引言据资料统计,我国的边坡失稳中 90%与地表水及地下水的活动有关,特别是在暴雨之后,往往会出现大量的滑坡、崩塌、泥石流等边坡失稳现象[1]。
岩土体的力学性质受水的影响很大,地下水的富集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,因此水是边坡失稳的重要因素之一[2]。
1.水对土质边坡的影响作用1.水对土质边坡的物理作用水对土质边坡产生的物理作用有:润滑作用、软化和泥化作用。
润滑作用是水在土体的不连续面边界上产生润滑作用,使不连续面上的摩阻力减小和作用在不连续面上的剪应力增强,结果沿不连续面诱发土体的剪切运动,反映在力学上,就是使土体的内摩擦角减小[3]。
软化和泥化作用是水改变岩土体结构面中的充填物的物理性状,它使岩土体的力学性能降低,内聚力和摩擦角值减小,有时候甚至内摩擦角减少接近于 0,即使很小的坡角,斜坡也会产生滑动。
1.1.水对土质边坡的化学作用水对土质边坡产生的化学作用主要是指地下水与岩土体之间的离子交换、溶解作用(黄土湿陷及岩溶)、水化作用(膨胀土的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用、沉淀作用以及渗透作用等[4]。
水对土质边坡产生的化学作用大多是同时进行的,主要是改变岩土体的矿物组成、结构性而影响岩土体的力学性能的。
1.1.水的冲刷作用对于水坝边坡、库岸边坡以及一些山麓边坡等土质边坡来说,在水流射流的作用下,坡体(坝体)经过一段时间会形成冲刷坑,出现临空面,边坡的受力状态将改变,造成边坡失稳。
降雨诱发土质边坡失稳的试验与数值分析研究
降雨诱发土质边坡失稳的试验与数值分析研究一、概述降雨是诱发坡地地质灾害与人工边坡失稳的重要原因之一,这类灾害往往会造成重大的人员伤亡与财产损失。
随着全球气候变化和城市化进程的加速,降雨诱发的边坡失稳问题日益突出,对社会的危害日益严重。
研究降雨条件下各类天然和人工边坡的稳定性分析和评价方法,具有重要的学术意义与实用价值。
《降雨诱发土质边坡失稳的试验与数值分析研究》一文,以降雨诱发型滑坡灾害的地质与降雨特性为研究对象,对非饱和土抗剪强度特性进行了深入研究,提出了利用饱和非饱和非稳定渗流有限元分析与强度折减有限元法相结合的流固准耦合方法来评价降雨条件下的边坡稳定性。
文章通过模型试验与数值分析,揭示了非饱和土抗剪强度随土的状态路径而改变的机理,为边坡稳定性分析提供了新的理论支撑。
文章还探讨了土水特征曲线的两个界限曲线在流固准耦合方法中的应用,预测了滑坡灾害发生的可能时间,为雨量预警基准的规划提供了依据。
同时,文章还通过模型试验数值验证,发现在高雨强条件下,流固准耦合数值分析方法能有效评价边坡的稳定性而在低雨强条件下,当边坡产生渗出面时,该方法可能会低估可能的逸出点位置,从而影响对滑坡破坏时间的预测。
这一发现对于滑坡减灾工作具有重要的指导意义。
总体而言,《降雨诱发土质边坡失稳的试验与数值分析研究》一文,不仅深化了我们对降雨诱发边坡失稳问题的理解,还为边坡稳定性分析和评价方法的发展提供了新的思路和方法。
这一研究对于减少坡地灾害对社会的危害,保障人民生命财产安全具有重要的现实意义。
1. 降雨对土质边坡稳定性的影响概述降雨是自然界中常见的气象现象,对于土质边坡而言,它却是引发边坡失稳的重要因素。
降雨对土质边坡稳定性的影响主要表现在以下几个方面。
降雨可以改变边坡土体的物理和化学特性。
雨水能够溶解坡体内的某些矿物成分,形成新的矿物成分,进而改变土体的孔隙率和固体颗粒的排列方式,这在一定程度上改变了土体的结构和力学特性,对边坡稳定性产生不利影响。
软岩边坡变形破坏机理
软岩边坡变形破坏机理一、前言软岩边坡是指由软岩构成的边坡,其特点是岩体强度低、可塑性大、易变形和破坏。
软岩边坡在地质灾害中占有重要地位,其变形和破坏机理的研究对于预防和治理软岩边坡灾害具有重要意义。
二、软岩边坡变形机理1. 岩体物理特性软岩的物理特性决定了其易发生变形和破坏。
软岩的孔隙度大、渗透性好,容易与外界水分接触,导致水分进入岩体内部,使得岩体内部产生饱和状态。
同时,软岩的强度低,易受外力作用而发生变形。
2. 地质构造特征软岩边坡所处地区的地质构造特征也会影响其变形机理。
例如,在断层带附近的软岩边坡上,由于断层活动导致应力集中,容易引起较大规模的滑动或崩塌。
3. 外力作用外力作用是导致软岩边坡发生变形和破坏的主要原因之一。
外力作用包括自然因素和人为因素。
自然因素包括降雨、地震等,而人为因素则包括开采、挖掘等。
4. 水分作用水分作用是导致软岩边坡发生变形和破坏的重要原因之一。
水分作用主要表现为两种形式:一是水分渗透到岩体内部,使得岩体内部产生饱和状态,从而引起岩体的流动性增加;二是水分在岩体内部形成冻融循环,导致岩体内部应力状态变化,从而引起软岩边坡的变形和破坏。
三、软岩边坡破坏机理1. 滑动滑动是软岩边坡最常见的破坏方式之一。
滑动通常发生在软岩层与硬质地层之间或者在不同软岩层之间。
滑动主要受到外力作用、地质构造特征和水分作用等影响。
2. 坍塌坍塌是指软岩边坡整体向下移动或者垮塌的现象。
坍塌通常发生在整个边坡的上部或者下部,其主要原因是岩体内部的应力状态发生了变化。
坍塌通常受到地质构造特征、外力作用和水分作用等影响。
3. 滑移滑移是指软岩边坡局部向下滑动的现象。
滑移通常发生在软岩层与硬质地层之间或者在不同软岩层之间。
滑移主要受到外力作用、地质构造特征和水分作用等影响。
4. 剪切破裂剪切破裂是指软岩边坡中出现的断裂现象。
剪切破裂通常发生在软岩层与硬质地层之间或者在不同软岩层之间。
剪切破裂主要受到外力作用、地质构造特征和水分作用等影响。
高原地区边坡蠕变体变形成因及治理措施
高原地区边坡蠕变体变形成因及治理措施摘要:蠕变体是很多水电站工程项目都会遇到的一种边坡地质情况,根据其所处工程部位的不同对水电站工程建设的影响程度也有所不同,但一般情况下蠕变体的处理都较为困难,玛尔挡水电站导流洞出口边坡蠕变体发生了多次滑动破坏,处理过程中有成功也有失败的经验,最终成功进行了防治,在此对其破坏过程及防护方案进行总结分析,以供类似项目参考。
关键词:玛尔挡;蠕变体;变形;治理本文以玛尔挡水电站导流洞出口边坡的土质边坡蠕变体为例,分析高原地区蠕变体在高原高寒地区蠕变的成因及各种防护措施的有效性。
玛尔挡水电站工程位于青海省果洛州拉加镇,海拔3100m,干湿季分明,每年的5月-9月为雨季,集中了全年的大部分降雨,其余时间为干季。
冬季寒冷,气温可达零下三十度,冻土层深度1.6m左右。
1.蠕变体情况介绍蠕变体边坡地形地质条件玛尔挡水电站导流洞出口边坡呈上缓下陡地势,大致分为3个部分,第一部为高程3190m以下部分,为顺层、陡倾、逆向、薄层变质砂岩;第二部分分以3230m~3190m高程为界(上游高下游低),该高程以上为缓坡,总体坡度约5°~10°,组成岩性上部有5m~8m厚松散堆积层,其下主要为第三系泥质粉砂岩和砾岩互层,后缘有坡度约40°、高约15m~20m的砾岩陡坎,陡坎后缘为宽缓沟坡,汇水面积约0.05km2;3230m~3190m高程以下为陡坡,坡度55°~60°,顶部覆盖强风化、强卸荷的泥质粉砂岩及砾岩互层。
2、蠕变体边坡监测结果坡面变形位移监测(平均位移、最大位移)蠕变边坡共布有11个临时监测点,通过观测发现蠕变体变形破坏具有以下特征:(1)具有明显的分区性位移可大致分为3个区:①后缘:代表性监测点3个,以累计位移看,其量值约在160~180mm,其中最靠近坡脚的点累计位移仅49mm;②上游侧坡缘,代表性监测点2个,以累计位移看,其量值约在120~160mm;③蠕变体中间部位:代表性测点3个,以累计位移看,其量值约在580~1260mm。
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。
高填方边坡的不稳定性因素及治理措施探究
根据以往的理论研究和实践证明,气候条件对于高填方边坡的稳定性影响也十分显著,如温度变化、降雨等,尤其是降雨天气,雨水渗入到坡体内部,高填方边坡吸收雨水容重增加,粘聚力和内摩擦角会降低,土体物理学性质也会下降,导致了边坡稳定性降低。除此之外,降雨会导致高边坡地下水位上升,孔隙水压力由静止变为运动,进而造成失稳。降雨的特征、降雨量以及降雨时长都会对高填方边坡的稳定性造成影响。除此之外,边坡自身的类型,土体的渗透性以及所在地区的地形条件、地质地貌特征都会在一定程度上影响高填方边坡的稳定性。
图1 A高填方边坡项目滑坡坡面网格模型
3.高填方、剥蚀中-浅丘地貌,根据设计要求,高填方边坡填筑高度为90m,填方量约为330万方。该项目施工所处缓倾顺向坡地带,且最高填方高度高达90m,截至目前,A高填方边坡项目出现了多次滑坡、沉降变形的问题,对附近居民的生命和财产安全造成了一定的威胁。通过对A高填方边坡项目坡面进行模型分析,并进行网格划分,得出如图1所示的模型。
1.3滑坡
在高填方土质边坡或泥质边坡中,滑坡是常见的地质灾害。高填方边坡的斜坡面岩体受到自重作用,会沿着一定的软弱结构面缓缓向下移动,发生剪切破坏。在这个破坏的过程中,首先是发生蠕动形变,慢慢发展成滑动破坏,随着时间的推移会逐步稳定。
1.4滑塌
高填方边坡中,会偶然突发性的出现滑塌现象,高填方边坡在开挖和填筑的过程中,由于堆载导致斜坡出现滑移和塌落现象。
2.1地质因素
在分析高填方边坡稳定性因素上,岩土原因、岩土体的地质构造以及物理学性质统一归类为地质因素,高填方边坡稳定性随着条件的增加而变化。同时,岩层的结构面与坡面呈现出来的关系也会对边坡稳定性造成影响。高填方边坡由于是土体回填,填土体与岩层面的角度为垂直时,稳定性最好。除此之外,还需要考虑到填土体材料的混合型和复杂性,岩土体的重量、内摩擦角以及粘聚力等地质因素都会影响到高填方边坡的稳定性。
工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理分析
工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理分析摘要:本文旨在分析工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理。
具体来说,我们考虑了地表物理参数、地质因素和流体在土壤中的作用,以及土壤中可能出现的力学问题,并运用定量分析方法、有限元分析和动力学模型来研究边坡变形的机理。
研究结果表明,在一定条件下,工程开挖会导致土壤渗透性、残量变形、渗流、饱和度变化等因素的变化,从而影响边坡稳定性并导致边坡变形破坏。
关键词:工程开挖,黄土边坡,变形破坏,机理分析正文:1. 引言工程开挖是将土地上的开挖物清除,以支撑施工建筑物的基本工程活动。
然而,由于工程开挖使土壤原有稳定状态发生变化,尤其在边坡稳定性上。
如果不采取干预措施,将会导致土质地基和岩土构造以及边坡的变形破坏等负面效应的发生。
因此,对工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理的研究是解决上述问题的基本科学依据。
2. 研究方法针对工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理,我们综合运用定量分析法、有限元分析和动力学模型来研究。
首先,我们收集了有关资料,并分析了地表物理参数和地质因素,确定了工程开挖的水文地质条件;其次,根据岩土体系的流体特性,以及渗流力学模型,探讨了土壤中的力学问题,以及其对边坡稳定性的影响;最后,运用有限元分析,从力学角度出发,进一步阐明了工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理。
3. 研究结果及分析经过此次研究,目前,对黄土边坡变形破坏机理的定性研究已经初步完成。
分析表明,工程开挖会引起边坡土壤中渗透性、残量变形、渗流、饱和度变化等参数的变化,使边坡稳定性发生变化,最终导致边坡的破坏。
4. 结论本文从工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理的角度,通过定量分析方法、有限元分析和动力学模型的运用,分析了边坡土壤的渗透性和稳定性变化,以及破坏机理的形成。
本文的研究结果为开挖工程的后续设计和施工提供了一定的理论依据。
5. 研究局限性尽管本文已经对工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理进行了初步研究,但也存在一定的局限性。
甘肃环县樊家川乡山体滑坡的发育特征及变形影响因素分析
RESOURCES WESTERN RESOURCES2021环县樊家川乡山体滑坡于樊家川村东侧山体之上。
近年来,本区山前地带普遍有开挖坡脚建房、坡面改造的现象,加上当地脆弱的生态环境,地质灾害频繁发生,对当地经济发展和人民生命财产的安全带来极大威胁。
严重制约了当地经济发展,防灾减灾形势非常严峻。
故本文通过分析发育特征及变形影响因素,以期对陇东黄土地区的山体滑坡类地质灾害防治提供参考。
1.自然地理环境概况环县位于甘肃省东部、庆阳地区西北部,东邻华池县和陕西定边县,南连庆阳、镇原,西、北方与宁夏的固原、同心、盐池三县接壤。
樊家川乡位于环县东北部,距环县县城约38km,由省道211及乡村便道相连,交通较为便利。
环县属于半干旱大陆性气候区,气候温凉干燥,日照充足,四季分明,据环县县城气象站提供的资料表明,区内多年平均降水量407.3mm,1964年降水量最大,其值达812.9mm,1987年降水量最小,仅277.2mm,降水年变率大,日最大降水量88.5mm。
区内多年平均气温8.6℃,7月份最高温度37.5℃,1月份最低温度-23.2℃,多年平均蒸发量1674mm,平均无霜期143天,冻土深度1.09m,最早冻结在10月中旬,最晚解冻期在4月份。
区内风多,风力强,冬春多偏北风,夏秋多偏南风。
环江属马莲河上游水系,发源于环县甜水乡樊沟泉,全长140km,是县境内主要河流,项目区发育有数条坡面型冲沟,常年干涸,仅在强降水时节存在坡面汇流。
2.地质环境条件2.1地形地貌根据地形地貌的成因和形态划分,勘查区属于陇东黄土高原沟壑区。
调查区海拔1170m~1350m,海拔最高位于边坡中部,最低处位于安塞川沟谷,相对高差180m,顶部山梁呈浑甘肃环县樊家川乡山体滑坡的发育特征及变形影响因素分析朱利辉1张新民21.甘肃省地质调查院兰州7300002.庆阳市自然资源局庆阳745000摘要:甘肃省庆阳地区地形以沟谷岸坡为主,黄土层覆盖厚度大,特别是该区北部环县以滑坡为主的地质灾害较为发育。
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几种主要因素对边坡体变形特性的影响性能研究
为了满足当下边坡工程的应用需要,文章就影响边坡体变形的各个要素展开分析。
这需要进行自制设备的应用,确保室内试验环节的正常开展,从而进行不同坡体形式、含水量情况下,边坡模型变形性能的积极分析。
文章就边坡体的渐变、时变性质展开分析,进行其时空效应的各个影响因素的分析,从而实现对边坡体变形特性的深入探究,以满足当下工作的需要。
标签:变形特性;边坡模型;存在问题;密实度
前言
在边坡体变形特性分析过程中,该文就边坡模型展开分析,进行代表性监测点的选定,进行其变形发展情况的深入分析,确保不同边坡高度下的变形发展曲线图的设计,通过对不同的边坡体变形特性影响模块的分析,确保边坡体的时变、渐变性质的分析。
1 关于边坡体变形特性试验设备及其应用方案的分析
受到边坡工程的影响,路堑高陡边坡岩土体具备时变、渐变的性质,这就是时空效应的显著性特点。
受到边坡工作模块的影响,其存在形式也存在差异,其表现出来的变形形式与一些类型的边坡也存在差异。
为了验证上面的观念,笔者进行了一系列室内试验,进行边坡坡体集合形状、应用密实度、含水量等模块的分析,进行岩土体的时变、渐变等性质的深入分析,从而有利于后期工程设计模块的正常开展。
试验所用设备为自行研发的滑坡试验模拟装置,其结构组成见图1中所示。
该装置具有操作灵活、原理简便等特点。
在玻璃立面上描绘带有标准尺寸的格栅,可参照格栅来获得不同边坡模型不同部位处的变形数值大小。
拟使用它对同一边坡模型但含水量不同时、含水量相同但边坡模型几何尺寸不同时,以及含水量与边坡模型几何尺寸均相同但模型材料的密实度不同时,三种工况下的边坡体变形特征进行研究。
为了满足当下工作的应用需要,我们也要进行边界效应的考虑,确保其不同应用情况的路堑边坡的考虑。
在模型比例应用过程中,我们要进行其尺寸的控制,进行试验模型尺寸的优化。
通过一系列的试验实践得知,要想避免其几何尺寸效应的出现,就要进行模型箱宽度及其边坡材料颗粒直径的协调,将其比值控制在一定的范围之内,从而满足路堑边坡的工作应用需要。
取平均粒径为0.8mm的材料来制作边坡模型,而模型的宽度为500mm,高度依具体试验目的来调整。
在试验中,为了消除箱壁的摩擦约束而产生的边界效应,在箱壁上涂抹润滑液来减少模型材料与箱壁之间的摩擦力。
为了使所得试验结果具有一定的代表性,每个边坡模型上都选取三个观测点,即坡顶、坡面中部和坡底。
2 关于边坡体变形试验结果的分析
为了更好的进行坡体变形含水量环节的分析,我们进行不同坡体材料质量含水量的分析,从而确保坡面位移沿坡体高度变化曲线的应用,以提升日常工作的应用效率。
变化曲线如图2中所示。
通过对图中变化曲线的分析,我们可以发现在边坡变形影响因素中,坡体材料的含水量是重要的影响模块。
一般来说,如果其坡体材料的含水量越大,其边坡的整体稳定性也就越小。
在该应用模块中,边坡出现侧向位移的情况,该情况一般出现在边坡坡面的中部部位,一般不是出现在边坡的底部环节。
通过对其坡体位移变化规律的分析,我们可以得知,在坡体位移过程中,其变形的状况是不同的,在坡体的中部,其变形的情况最为明显,在边坡底部环节应用过程中,其变形位移比较小,在坡顶面的位移相对于前两个应用模块来说,变化更小。
通过对一系列的试验实践得知,受到水的渗入情况的影响,土质路堑边坡的变形程度是比较大的,尤其是其含水量的提升,边坡的位移状况会发生巨大的改变。
坡体几何形式对坡体变形特性的影响,坡体材料含水量为5%、坡体高度分别为0.7m、1.0m和1.2m时所得的坡面位移沿坡体高度的变化曲线,分析不同坡体几何形式时的坡体变形情况,坡面侧向位移沿坡高呈曲线分布,最大侧向位移均出现在坡体的中下部,而没有出现在坡体的底部。
且由于受到不同程度的开挖坡面的影响,不同坡体中同一位置的侧向位移值随着坡体高度的增加而增大。
因此,路堑边坡开挖时,有效控制坡体高度是确保边坡稳定的合理手段。
在密实度影响模块中,我们可以得知不同密实度下的坡面位移沿坡体高度的变化是不同的。
一般来说,坡体中部分的侧向位移幅度最大,在该环节中,其坡体侧向位移沿坡体高度是不断变化的。
在不同的压实度应用下的坡体其变形及其分布特性是不同的。
通过对坡体的压实度的控制,能够进行边坡的侧向位移的减少,从而确保边坡的整体稳定性的优化。
通过对坡体的压实系数的提升,可以确保坡体的最大侧向位移情况的控制,进行坡体侧向位移坡体不同高度范围的应用,进行变化关系的深入了解、应用,以满足当下工作的需要。
通过室内试验对路堑高陡边坡的变形发展情况进行了一定程度的分析,探讨了岩土体材料含水量、边坡几何形式以及边坡材料密实度等因素对边坡变形的影响。
并以边坡模型不同高度处的变形量为基础数据,绘制了不同影响因素下,边坡模型的变形发展曲线图。
试验结果表明,最大位移值往往出现在1h/3~2h/3范围内,而不是出现在边坡的底部附近,而含水量对这种变形发展的影响最为显著。
3 结束语
通过对影响边坡体变形特性几种因素的分析,以更好的进行坡面位移沿坡体高度变化情况分析,从而满足当下边坡应用工作的需要,方便下序工程设计研究工作的开展。
这需要引起相关工程工作人员的重视,进行边坡体时变、渐变性质的分析,进行影响该环节的主要因素的深入探究。
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