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岩质边坡稳定性评价

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所属类别:工程地质勘察

基本信息

中文名称:岩质边坡稳定性评价
外文名称:

研究岩质边坡的稳定条件,对边坡岩体抵抗变形和破坏的能力与可靠性作出评价。

边坡在其形成过程中,由于侧向卸荷作用,使坡体内的应力重分布,在坡面附近,最大主应力方向发生偏转,并产生水平张应力和剪应力;坡脚形成明显的压应力和剪应力集中区;而在边坡顶的某些部位则出现拉应力区。这种变化使得坡体原始应力平衡状态遭到破坏,一旦调整后的应力状态超过岩体或结构面的强度时,将导致边坡失稳。水利水电工程建设中,人工开挖活动、库水位的涨落变化等,进一步促使边坡应力条件恶化,加大边坡失稳破坏的可能性,严重的还可造成灾害性事故。

边坡破坏的类型和影响因素

边坡的破坏一般有:蠕动、倾倒、滑坡和崩塌等多种类型,边坡破坏主要受边坡地质结构的影响,其他因素如地下水、河流冲刷、人工开挖或加载等也是边坡破坏常见的影响因素。边坡失稳的类型与岩体结构关系密切。块状结构岩体边坡的破坏形式多为不同结构面组合的楔体滑动。当与边坡走向近平行的结构面发育时,根据结构面的倾向、倾角的不同,亦可产生平面滑移或倾倒破坏。层状顺向结构的边坡,岩体中的结构面在边坡的不同部位存在时,可构成底滑面、侧滑面、后缘切割面、滑体内的横向和斜向切割面,可以构成平面滑动、楔体滑动、溃屈、箱形滑动、拉裂解体滑动和旋转解体滑动,并可以形成规模很大的顺层滑坡。反向结构边坡,岩层倾角小于30°的陡坡,稳定条件一般较好,但也可由节理裂隙及软弱层面结合形成局部崩落、塌滑或楔体滑移;中陡倾角反向坡,主要表现为弯曲(倾倒)——拉裂破坏或受软弱层控制的拉裂崩塌、塌滑型破坏;层状斜向结构边坡,当坡面倾向与层面倾向夹角小于50°时,仍以滑动破坏为主(约60%),且多为层面与其他结构面组合的楔体破坏。散体、碎裂结构的边坡,以弧面、平面滑动破坏的滑坡为主。碎裂结构岩体的边坡稳定性常受顺坡向结构面的控制。除岩体结构外,影响边坡稳定的因素尚有坡形与坡高、连续暴雨和水工建筑物绕渗引起的地下水水位和裂隙水压力的升高、河(湖、水库)水位的升降,河流或水库激浪对坡脚的淘刷作用,地震力、地应力,施工时不恰当的爆破、卸荷(削坡)、加载(堆渣、在坡体上修建筑物)和排放弃水等自然和人为因素,都可能引起边坡荷载和岩(土)体强度发生变化而导致边坡的破坏。

边坡稳定性评价的方法和程序

①查明研究地段的地质条件;②根据边坡的地貌形态、地层岩性、地质构造、水文地质条件和地区物理地质作用类型和强度,初步判定所研究边坡的稳定性、可能的破坏模式、不稳定坡体的分布范围、控制因素等;③分析岩体结构和各种结构面的产状、展布情况,构造岩、软弱夹层和结构面填充物的性质,借助赤平极射投影等方法确定可能导致边坡破坏的滑裂面、切割面和滑体的地质结构,建立边坡的地质结构模型;④进行岩石力学性质室内和原位试验、地应力测试等,确定岩石或结构面的抗剪强度计算参数和边坡岩体的地应力情况;⑤建立数学模型,进行边坡稳定性计算,确定边坡稳定安全系数;⑥对重要的大型边坡,可进行地质力学模型和离心机模型等试验,验证计算结果;⑦建立边坡岩体变形、位移和相关因素(如大气降水、地下水水位、裂隙水压力和地应力等)的长期观测网,根据边坡变形和相关因素的动态变化,结合宏观变形迹象的形式与发展情况,预测边坡的稳定性。

边坡稳定性计算

在地质分析的基础上,对潜在的不稳定边坡作定量分析,通常采用刚体极限平衡计算滑体的下滑力、抗滑力和稳定安全系数。根据潜在滑动面的情况,又有圆弧型、直线型、折线型、双滑面与多滑面楔体型等模式。非线性数值分析方法在边坡稳定性分析评价中也愈来愈广泛采用,包括各种本构模型条件下的二维、三维有限元法、离散元法、边界元法等;另外由中国水利水电科学研究院和中南、昆明、西北、贵阳等水利水电设计院共同研究推出的“岩质高边坡稳定分析方法和软件系统”也已成功地应用于工程实际。近几年来,高边坡稳定性数值分析的方法和相应的计算软件又有了很大的发展。

根据边坡稳定评价和分析计算成果,对稳定性差的边坡,需要结合工程的特点,采取合理的施工方法和加固治理措施,以确保边坡的安全。

  
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