浅谈高边坡稳定性影响因素与设计原则(假日专题)
浅谈高边坡稳定性影响因素与设计原则(假日专题)
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博士,教高,注册岩土工程师,中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会理事和地基与工程结构分会副理事长,中国土木工程学会非饱和土与特殊土常务委员和交通岩土工程委员,国际工程地质协会会员,深部国重实验室顾问委员,中国国家公路建设项目评标专家。
1、高边坡的稳定性取决于以下主要因素
1)边坡的形态:边坡越高,影响坡体稳定的控制因素越多;自然坡度越陡,反映坡体的力学性质相对越好。
2)坡体结构:自然界中的坡体形成是多种多样的,造成了坡体结构的多样性。不同的坡体结构是控制高边坡稳定性的主要内在因素。
如土质或类土质边坡,不同成因、不同时期的堆积体,往往是堆积体内部出现滑移的结构面;二元结构边坡中 土岩界是控制坡体稳定性的一个主要因素;岩质边坡中的顺层、切层、破碎岩层、块状岩层等均由于坡体结构表现出不同的稳定性。
3) 基岩性质: 基岩的成因、强度、风化程度,其稳定性明显不同,岩体的风化状态,产状等是影响岩体稳定性的因素。
4)开挖坡率:不同性质的岩土体适应不同的挖方坡率,过缓则对坡体扰动较大,过陡则可能造成坡体滑塌。
5)加固防护工程:边坡开挖后往往稳定性损伤,故必要宜采用相应的工程措施进行坡体加固和坡面防护。
6)水的作用:坡体地表水和地下水是影响坡体稳定性的主要因素。
7)其它:开挖速度、方式、季节、施工质量等。
2、高边坡加固原则
1)定性分析与定量计算相结合:高边坡设计是典型的概念设计,因此,依据地质资料建立合理的地质模型,抽象形成概念模型,确定合理的坡体结构、坡体参数、边界条件等,继而确定相应的计算模型和数值模拟模型,方能形成高边坡设计的合理性和有效性。
2) 治坡先治水: 截排坡体的地下水和地表水,提高坡体自身稳定性。
3) 固脚、强腰、锁头: 加强高边坡应力集中的坡脚加固,防止剪应力过高造成坡体基底失稳; 加强高边坡中部加固,防止高边坡从中部附近剪出形成越顶; 加强高边坡坡顶的适当防护加固,防止边坡 上部 开挖后影响后部自然坡体的稳定性。
4) 分级加固: 高边坡由级边坡组成,高度较大,工程措施应确保每一级边坡是稳定的。
5) 兼顾整体与局部: 高边坡的稳定包含坡体的整体稳定与局部稳定。 所谓整体稳定,即应确保高边坡作为一个完整体系的整体正常; 所谓局部稳定,即应确保构成整体体系的各个边坡子体系的单独稳定。 以上整体与局部两个稳定,确保了高边坡的“大家庭”的稳定与其各个“家庭成员”的健康。
6) 即时防护: 高边坡开挖后即发生卸荷效应、基底吸力不断减弱效应、风化效应、降雨入渗效应等负面作用。 因此,高边坡应贯彻开挖一级,防护一级的原则,及时进行边坡防护,有效减弱或消灭不利因素恶化坡体的稳定性。
7) 动态设计、信息化施工: 高边坡由于前期地质资料往往比较欠缺,加之坡体地质环境可能多变,故加强施工过程中的现场地质资料核对,并及调整加固防护工程设置,是必要的。
综上,高边坡的设计是一个系统工程,要实现高边坡的合理化设计,就应首先从认识坡体的地质条件起步,通过认真的调查和掌握,继而依据地质资料,结合每个具体高边坡的自然的、人文的要求,合理设置高边坡防护工程,力求做到高边坡的安全、经济、环保。
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