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摘要:边坡稳定性分析是滑坡项目工程中重中之重,边坡稳定性受外界影响因素有很多种,一般从外部和内部两个方面进行研究分析。目前探究在滑坡工程项目中分析计算边坡稳定性的方法多种多样,但是不同情况下边坡分析方法也不尽相同,需要因地制宜。本文主要从边坡变形破坏的主要原因、边坡稳定性不同方法的分析比较及边坡目前治理技术三方面展开了详细研究,对于以后的边坡问题的解决具有一定的借鉴意义。
关键词:边坡;稳定性分析;治理;影响因素
前言
滑坡是指因人为活动或天气原因作用造成的部分地质层面土壤等顺着软地带滑落,其中包括人为开挖、排水、地表渗水、暴雨等。而边坡是指为保证山体或者路基等稳定,人工形成或者自然形成的斜坡。在建筑工程中,边坡是最为常见的一种地质结构,也是常见的一种工程项目。边坡滑坡是一种能够带来严重后果的自然灾害,不仅严重影响我国经济的快速发展同时也严重危害居民生命健康和财产损失。而边坡失稳的主要表现形式是边坡上的土壤顺着软地带滑落,造成滑坡给国家和人民带来巨大的损失。因此分析边坡滑坡的成因,对其进行稳定性分析,判断是否是易滑边坡,并对易滑边坡采取有效的治理方案是建筑工程重点解决的问题。边坡滑坡的成因有很多,彼此之间的牵制性强、复杂性高、不确定性强,就会带来分析上的困难,有效解决这一类问题是每个建筑工程的目标。
一、边坡失稳的原因
(一)外部原因
边坡失稳的外部影响因素总体可归为两个方面:自然因素和人为因素。首先是自然方面,自然界中降水量的多少取决于自然降水和气候环境类型,而不同地方受气候、地理位置等条件制约导致不同地区的降水量不同,因此各地区边坡稳定性自然也不尽相同。边坡上面的植被也会影响到边坡稳定性。植被可以防止水土流失起到固化土壤的作用,可以从力学效应、水文地质效应两个原因来研究植被对边坡稳定性的影响。其中自然因素中的风化作用对边坡稳定性的影响最小,但仍然是值得注意的,因为风化会增大裸露在边坡土层的横截面规模,加速边坡失稳的速度。其次就是人文因素造成的边坡失稳。人类活动其实才是影响边坡稳定性的主要原因,人类的活动对于边坡来说是一把双刃剑,人类既可以靠种植植被、打下防滑桩防止边坡失稳,人类也会进行一些破坏性的活动毁坏边坡的结构性,从而造成边坡滑坡的后果。
(二)内部原因
边坡滑坡的内在影响因素众多,包括边坡的地质构造、边坡的形态、水文地质条件、边坡类型等。边坡类型包括松弛张裂、坍塌、倾倒、塌滑、剥落和流动等。比如说剥落,剥落是由于风化作用受温度、湿度等影响造成岩体解体而形成的细小碎屑或较小的岩块,大多停留在边坡表面,在陡峭的边坡处较有可能堆积成岩堆滑落下去。边坡形态是指边坡的高度、倾斜度和临空条件等,边坡失稳的直接影响就是边坡的形态。一般来说,越陡的边坡越容易发生滑坡现象,坡度越缓的稳定性越好,而且坡度高的边坡稳定性也特别差。地质构造主要表现在土质类型和边坡的构造发育程度及填充程度。土质类型又分为粘土坡、软土坡、沙土坡,由于土质类型的不同带来的边坡稳定性也相应不同。水文地质条件是针对边坡地下水对边坡稳定性的影响来谈的,地下水的径流、赋存等会影响地下水的富集程度,而富集程度又是影响边坡受力,这将会增大边坡失稳的概率,地下水的渗透也会使软地带与边坡结构面之间的摩擦性减小,从而导致边坡抗滑性降低。
二、边坡稳定性的分析方法
(一)数值分析法
数值分析法是随着计算机技术不断发展应运而生的,突出优势主要表现在对复杂边坡的稳定性分析,适合应用于非线性、非均质的边坡中,借助计算机技术数据的处理可以得到边坡的受力应变的情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外,通过计算机可以模拟土建工程、地下渗透的情况由此分析边坡与支护结构之间的关系。数值分析法又包括离散单元法、有限元法和边界元法,这三种方法适用条件不同。有限元法适用范围广,它主要是可以将连续的系统分割成无数的小块,在每个小块中都能找到一个近似的解,最后再将分割的小单元整合成一个系统分析统计得到的那些近似解。而边界元法适用条件有限,仅限于小变形、均质的边坡而且连续的系统分析。
(二)边坡可靠性分析法
边坡可靠性分析法主要包括可靠指标法、统计矩阵法和蒙特卡罗模拟法等,不同的方法对于边坡稳定性指标的要求上也不尽相同。其中蒙特卡罗模拟法可以帮助人们从数学角度去分析环境动力学、物理、化学等之间的复杂关系,它是根据事物的几何特征和几何数量然后借助数学方法去模拟进行实验研究,实验结果作为问题的近似解。该种方法在边坡稳定性分析中始终常见的分析方法,也是一种比较有效的方法。不论是人为因素还是自然因素形成的边坡,其组成和结构上都是有区别的,导致内部结构的不均匀。再加上地质作用的长期作用强度不统一造成边坡的结构性质有很大的区别。采用边坡可靠性分析法能够较准确地分析边坡的稳定性,从而达到对边坡稳定性良好监控的目的。
(三)极限平衡法
极限平衡法是判断边坡稳定性强弱的主要方法之一。其基本方法原理就是根据边坡表面上的岩土块或者滑块上的力学平衡原理来判断在不同边坡类型中表现出来的受力情况,此外根据边坡表面上岩土块的下滑力与抗滑力之间相互作用关系来判断边坡稳定性的强弱。此种方法在滑坡工程项目中应用范围广泛。在极限平衡法中有种方法叫瑞典条分法,它可以较为准确地分析出各项边坡强度参数,但是有一定的局限性,只能用于在已知边坡大致形状的情况下。但是瑞典条分法是准确性比较高的一种常见方法,改进的瑞典条分法更满足滑坡工程的要求。改进的方法又包括Sarma条分法、传递函数法、Bishop条分法等,其中Sarma条分法适用于各种边坡滑动面,实验结果表明,该种改进方法与实际值相差无几。
三、边坡治理技术
边坡治理技术同样是工程项目中关键的一个环节。治理方案一般可分为以下四种:首先,可以在边坡由上到下设置抗滑桩和应力锚索,设置的位置尽量呈三角形分布,抗滑桩之间铺设钢筋网面防止岩土块或者滑块的滑落,设置锚索可以分担土壤应力,有效提高土质结构的刚性,最大程度降低边坡的变形量,对提高整体边坡的稳定性具有重要意义。其次,考虑到水文地质条件会影响地下水的富集程度,而地下水的渗透会减弱岩土块间的摩擦力,增大滑块之间的下滑力,容易提高边坡失稳的几率,故需要在边坡顶部设置截水沟,合理设置截水沟的地理位置和规模可以降低自然天气造成的降雨影响。此外,边坡植被破坏造成的土壤流失及软地带扩大也是边坡滑坡的主要因素。因此可以人工种植植被,设置锚杆和格构梁进行防护,以增强边坡的抗滑性。最后,自然界中存在边坡的高度及倾斜度是已经确定的,而越高越陡的边坡在重力及其他外界因素的综合影响下易于发生滑坡现象。基于此,对于已存的边坡可以采取削减的方式治理。比如说,将边坡按照其自身现状大致分成为几个阶段,对不同阶段不同程度地削减,使整体呈现多个梯形的形状,再顾以植被和钢筋网对加强边坡稳定性具有重大的作用。针对已经被破坏的边坡,其治理方式可参考梯田形状。
四、结束语
在滑坡工程项目施工前测量边坡稳定性,并针对性地给出治理设计方案,不仅可以将滑坡危险降到最低而且可以带来更高的经济效益。本文虽没有对边坡稳定性具体化分析,同样也没有给出具体项目中的治理技术指标,但是在大的范围上提出了具体分析方法和具体治理措施,可以说是一个方向性的引导,但是具体问题需具体分析,为以后此类工程提供了参考意义。此外加强对边坡治理的重视程度才是解决边坡失稳的前提。
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论文作者:蒙颖森
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/5
标签:稳定性论文; 滑坡论文; 方法论文; 植被论文; 因素论文; 自然论文; 岩土论文; 《防护工程》2019年第7期论文;