基于不同演化模式的滑坡论文_李玄哲

中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西西安 710054

摘要:众所周知,我国滑坡地质灾害发生频率非常高,抗滑桩是主要的治害方式。在抗滑桩的设计参数中,桩间距是一个很重要的参数。桩间距过大,土体从桩间滑走,导致抗滑桩失效;桩间距过小,虽能起到抗滑作用,但会导致工程成本增大,并可能出现群桩效应。传统的抗滑桩设计中,桩间距主要按工程经验取值。《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZT0219—2006)规定抗滑桩间距(中对中)宜为5~10m,《铁路路基支挡结构设计规范》(TB10025—2006)规定抗滑桩间距为6~10m。

关键词:不同演化模式;抗滑桩体系;动态稳定性

引言

抗滑桩因其抗滑能力强、桩位灵活、圬工数量小、施工方便等特点成为边坡加固的有效工程措施,已在公路边坡防护工程中广泛应用。一般要求抗滑桩传递到滑动面以下地层的侧壁压应力不大于地层的侧向容许承载力,并总结出抗滑桩锚固深度的经验值,土层或软质岩层约为1/3~1/2桩长,完整、较坚硬的岩层约1/3~1/4桩长,该做法简单,但存在多层地质条件或抗滑桩参数变化情况下侧壁最大应力不易确定等问题。

1边坡稳定与抗滑桩受力中的问题

根据相关研究资料显示,刚体极限平衡法是传统边坡加固工程中常用的方式,但经实践证明,这种方法也存在一些弊端,例如,边坡应力分析难度较大,变形分布与变化趋势也难以掌握。因此,在分析边坡稳定性的过程中,可以通过传统的极限平衡法对边坡稳定性进行简略计算,通过有限元分析,提高对边坡应力、变形等信息的分析的准确性。

2基于不同演化模式的滑坡—抗滑桩体系动态稳定性评价方法

2.1牵引式滑坡渐进破坏过程变形特征与力学行为

牵引式滑坡的坡脚是重要的阻滑段,经过人工开挖或者河流冲刷,加上持续降雨作用,滑坡前部首先变形,随着内外因素的进一步影响,滑坡由前至后逐步发生变形;到达一定程度时,滑坡主要表现为由下往上逐渐产生拉裂缝等现象,在一定时间内,滑坡后缘发生变形并伴随着牵引式滑坡整体破坏,表现为后退式渐进破坏过程。在这个过程中,滑坡将遵循两种破坏模式,一种模式为整个滑坡破坏过程沿潜在软弱面从前向后发生变形破坏;另一种模式为滑坡前部坡体首先沿潜在软弱面发生变形破坏,进而滑坡从前向后沿滑体连续发生剪切破坏。滑坡在整个演化过程中,在二维平面内一般只有一点处于峰值应力状态(即临界状态)。因此,牵引式滑坡在整个渐进演化过程中,滑坡体应力不断调整,塑性区逐步向后扩大,当某条块下滑力等于抗滑力时,该滑坡条块一般处于临界状态,处于该条块之前的条块为残余应力状态条块即发生剪切破坏,处于该条块之后的条块处于峰前应力状态条块即未发生剪切破坏,临界状态位置随着渐进破坏过程而逐渐向上移动。基于牵引式滑坡破坏机制的不同,滑坡的破坏控制标准也不同对于整个滑体沿弱面发生变形破坏的滑坡,主要受潜在软弱面的基本力学特性控制,由潜在软弱面全过程应力一应变性质通过试验来确定,从而可以获取整个潜在软弱面的应力场和位移场,进而可以判定滑动面各个位置的应力状态(峰前应力状态、临界状态和残余应力状态)。对于前部坡体首先沿潜在软弱面发生变形破坏,进而滑坡从前向后沿滑体连续发生剪切破坏的滑坡,主要受潜在软弱面的基本力学特性控制或者滑体的基本力学特性控制,这种模式的滑坡与前一种模式采用同样的方法确定滑坡不同位置的应力状态。

2.2推移式滑坡渐进破坏过程变形特征与力学行为

推移式滑坡由于后缘常年的加载,后缘滑体荷载不断积累,加上降雨作用影响触发了滑坡的变形,引起后部失稳始滑,一开始主要发生主动土压力破裂(受力同牵引式滑坡),滑坡后缘滑动带向下扩展,随着塑性区的扩大,应力集中范围向中前部扩大,在应力不断调整的过程中变形逐渐向前缘积累,滑坡主要表现为由后向前出现鼓胀、隆起等现象;随着时间的积累,滑坡前缘发生变形破坏并伴随着推移式滑坡整体变形破坏,表现为前进式渐进破坏过程;在这个过程中,滑坡将遵循两种破坏模式,一种模式为整个滑坡破坏过程沿潜在软弱面发生变形破坏;另一种模式为滑坡后部坡体首先沿潜在软弱面发生变形破坏,而滑坡前缘部分沿滑体发生剪切破坏或者以潜在软弱面和滑体交替发生变形破坏。

对于推移式滑坡来说,同样当某条块下滑力等于抗滑力时,该滑坡条块一般处于临界状态,处于该条块之前的条块为峰前应力状态条块即未发生剪切破坏,处于该条块之后的条块处于残余应力状态条块即发生剪切破坏;临界状态位置随着渐进破坏过程而逐渐向下移动,见图1。基于推移式滑坡破坏机制的不同,滑坡的破坏控制标准也不同,对于整个滑体沿弱面发生变形破坏的滑坡,主要受潜在软弱面的基本力学特性控制;而对于后部沿潜在软弱面发生变形破坏而中前部沿滑体发生剪切破坏或者沿潜在软弱面和滑体交替发生变形破坏的滑坡,主要受潜在软弱面的基本力学特性控制或者滑体的基本力学特性控制,这两种模式的滑坡与牵引式滑坡破坏模式采用同样的方法可以确定滑坡滑动面不同位置的应力状态(峰前应力状态、临界状态和残余应力状态)。

图1推移式滑坡渐进演化过程力学与变形特征

2.3复合式滑坡渐进破坏过程变形特征与力学行为

复合式滑坡同时具有牵引式滑坡和推移式滑坡的特点,变形始于前缘和后缘坡体,一开始前部和后部主要产生主动土压力破裂,引起后部失稳始滑以及前部关键阻滑段缺失;随着时间的推移,滑坡前部和后部发生变形破坏,塑性区由前后逐步向中间扩展并伴随着复合式滑坡整体变形破坏,表现为由前后至中间的复合式渐进破坏过程。在这个过程中,滑坡变形力学破坏模式复杂,主要将遵循两种种破坏模式,第一种模式为整个滑坡破坏过程沿潜在软弱面从前后向中间发生变形破坏;第二种模式为滑坡前部和后部坡体首先沿潜在软弱面发生变形破坏,而滑坡中部从前向后沿滑体连续发生剪切破坏或者以潜在软弱面和滑体交替发生变形破坏。

对于复合式滑坡来说,临界状态位置有两个,前部的临界条块定义为第一临界状态条块,后部的临界条块定义为第二临界状态条块,第一临界状态条块前部和第二临界状态条块后部的条块处于残余应力状态条块即发生剪切破坏,第一临界状态条块和第二临界状态条块之间的条块处于峰前应力状态条块即未发生剪切破坏;临界状态位置随着渐进破坏过程而逐渐由前后向中间移动,如图4-4所示。基于复合式滑坡破坏机制的不同,滑坡的破坏控制标准也不同,对于整个滑体沿弱面发生变形破坏的滑坡,主要受潜在软弱面的基本力学特性控制;对于中部从前向后沿滑体连续发生剪切破坏或者以潜在软弱面和滑体交替发生变形破坏的滑坡,主要受潜在软弱面的基本力学特性控制或者滑体的基本力学特性控制,这两种模式的滑坡可以采用与牵引式滑坡破坏模式和推移式滑坡破坏模式相对应的的方法确定滑坡滑动面不同位置的应力状态(峰前应力状态、临界状态和残余应力状态)。

结语

在滑坡防治工程设计当中,推力确定是治理工程设计是否合理有效的前提,基于不同类型滑坡渐进演化过程中滑坡稳定性和推力的变化一般性规律,探讨了不不同类型滑坡早期实行主动变形体控制及结合变形演化特征实行过程控制的方法,对滑坡的稳定性控制具有重要指导意义。

参考文献:

[1]王浩然.抗滑桩加固含软弱夹层路堤边坡稳定性分析[J].路基工程,2017(3):113-116.

[2]孙博.一种新的抗滑桩加固边坡稳定的计算方法[J].水电站设计,2017(4):10-12.

论文作者:李玄哲

论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期

论文发表时间:2019/12/16

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