路基边坡变形与破坏机理

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1、高边坡稳定性分析与防护加固I三1=1班级：0803306 学号:13姓名:夏智超摘要： 本文主要对边坡稳定性进行了分析,对边坡变形与破坏机理以及边坡破坏类型进 行了阐述，并提出了对边坡的加固的方法,路基高边坡稳定性分析过程一般步骤为：实际边 坡力学模型数学模型计算方法结论。其核心为实际边坡、力学模型、数学模型、计 算方法结论的研究。边坡稳定性分析方法研究一直是边坡稳定性研究的基础。Abstract： this paper mainly on the slope stability is analyzed, and the slope deformation and failure mechan

2、ism and slope failure types were introduced， and put forward the methods for slope reinforcement， high slope stability analysis process of roadbed general steps for: the actual slopemechanical model-mathematical model-calculation methods conclusion. Its core for actual slope， mechanical model， mathe

3、matic model， the method of calculation, the conclusion of the study。 The slope stability analysis method to study the stability of the slope has been the basis of study.关键词: 路基边坡； 防护加固； 稳定性分析Keywords： embankment slope; Protective reinforcement； Stability analysis一、概论1.1 路基边坡变形与破坏机理1. 边坡的变形与破坏，决定于坡体内

4、的应力分布和岩体的强度特征。影 响岩坡应力分布的因素是多方面的，主要是原始应力状态、坡体和岩体结构特征 等.2. 边坡成坡后,在其原始地质环境受到破坏后，坡体状态便做相应调整。 在新的应力重力分布条件下，坡体将产生不同程度的变形与破坏。首先是变形, 然后逐步发展为破坏。岩坡变形与破坏的演变过程是相当复杂的，可以是漫长的， 也可以是短暂的.影响其变形与破坏的条件和因素亦十分复杂，主要取决于坡体 本身特征与抵抗变形及破坏的能力.3边坡的变形破坏可分变形与破坏两种形式，前者属于变形的范围，以 坡体内未出现贯通性的破坏面为特点；后者是在坡体中已形成贯通性的破坏面， 且以加速度发生位移.变形与破坏是一个

5、发展的连续过程，期间存在着量与质的 转化关系。4。 岩坡的变形可划分为松动和蠕动。1.2 边坡变形破坏的类型边坡的破坏形式很多，如崩塌、滑坡、塌滑、倾倒、剥落及溃屈等，其 中崩塌与滑坡是边坡破坏的主要形式.不同的行业有不同的划分，但基本上分为 3 大类:1。崩塌 这种破坏是边坡的表层岩体丧失稳定的结果，表现为坡面表 层岩体突然脱离母体，迅速下落并堆积与坡角，有时还伴随着岩体的翻滚和破碎。2. 倾倒 这种破坏是因为边坡内部存在一组倾角很陡的结构面，将边坡 岩体切割成许多平行块体,而临近坡面的陡立块体缓慢地向坡体弯曲和倒塌。3滑坡 这种破坏是在较大范围内边坡沿某一特定的滑面发生的滑移。1。3 路基

6、边坡稳定性影响因素1地质条件 岩土体的工程地质性质，地质构造.坚硬岩石边坡失稳以崩 塌和结构面控制型失稳为主；软弱岩石边坡失稳以应力控制型失稳为主。对其它 因素给定的边坡，岩土体的工程地质性质越优良，边坡的稳定性越高。2水文地质条件 水文地质条件包括地下水的赋存、补给、径流和排泄 条件。地下水的富集程度与气候条件、水文地质条件有关。3。地貌因素 边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响是显而 易见的，不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力，并引起张裂缝；在坡脚 产生的强烈的剪应力，会形成剪切破坏带，这些作用极大地降低了边坡的稳定性. 边坡面与地质结构面的不利组合还会导致边坡结构面控制型失

7、稳。4气候因素 大气降雨是地下水的主要补给源。气候类型不同,大气降雨 量也不同。由于不同地区的大气降雨量不同,即使其他条件相同,边坡的稳定性也 不同。5. 风化作用 风化作用使岩土的抗剪强度减弱，裂隙增加、扩大,影响边 坡的形状和坡度，透水性增加，使地面水易于侵入，改变地下水的动态；沿裂隙 风化时，可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌、堆积、滑移等。6人类的工程活动因素 削坡，不当的削坡往往使坡脚结构面或软弱夹 层的覆盖层变薄或切穿,减小坡体滑动面抗滑力，而边坡下滑力却没有相应减小， 这样使边坡的稳定性降低。当结构面或软弱夹层的覆盖层被切穿时，结构面与边 坡面构成不利组合，导致边坡产生结构面控制型失稳。

8、二、内容2。1 路基边坡失稳破坏面形状1。 如果材料是均质的，破坏断面将是一个大圆弧；2。 如果一个大滑弧不可能在土坡里形成,譬如在一个深度比长度小得多 的无限长边坡里，最危险的破坏面则是一个平行于边坡额平面.3有时,也可能出现平面、圆柱面和其他不规则破坏面组合.2.2 边坡稳定性分析方法分类：1定性分析法（1）历史分析法 历史分析法是根据边坡的地质条件和边坡变形破坏的 基本规律，追溯边坡演变的全过程，预测边坡稳定性发展的总趋势和边坡变形破 坏方式,同时对已发生过滑坡的边坡判断能否复活或转化。（2）工程地质类类比法 工程地质类比发实质是把已有的自然边坡或人 工边坡的研究设计经验应用到条件相似的

9、新边坡的研究和人工边坡的研究设计 中去。（3）图解法 图解法主要包括 2 个方面，一是用一定的关系曲线和诺谟图 来表证边坡有关差数间的定量关系，二是利用图解求边坡变形破坏的边界条件， 分析软弱结构面的组合条件，分析滑体等形态、滑动方向,评价边坡的稳定程度.（4）边坡稳定分析设计专家系统法 边坡稳定分析设计专家系统法就是进 行边坡工程稳定性分析与设计的智能化计算机程序.（5）SMR方法 SMR方法是综合考虑边坡工程中不断连续面产状坡面间组 合关系，以及边坡的开挖方式等。2定量分析法 定量分析法主要包括确定性数学模型分析法、非确定性数 学模型分析法及确定性与非确定性数学模型结合分析法。（1）确定性

10、数学模型分析法确定性数学模型分析法主要包括极限平衡法、应力应变分析法两类（2）非确定性数学模型分析法非确定性数学模型分析法主要包括系统分析平衡法、概率分析法、 灰色系统理论分析法、模糊综合分析法人工智能法和净化遗传算法 等.（3）确定性与非确定性数学模型结合分析法现阶段主要有概率分析方法与有限元法或边界元法的结合而形成 的随机有限元法或随机边界法等。2。3 路基边坡稳定性分析现行方法路基（或连同周围的地层）能否稳定,取决于路基的断面形状和尺寸（边坡坡 度和高度等）是否与内在条件（岩土性质、地层情况等）及外间因素（水文、气 候、地震、荷载等）相适应.1。工程地质法 工程地质法就是对照当地具有类似

11、工程地质条件而处于极限稳 定状态的自然山坡和稳定的人工边坡，以判别路基的设计断面是否稳定。路基挖 方边坡的坡度常用这一方法来确定。2. 力学验算法 许多路基失稳，如滑坡、坍塌、滑移或沉落等现象，往往表现 为岩土失去力学平衡而沿某一破坏面的剪切滑动。对路基稳定性的力学验算 法分析通常都采用极限平衡法.当可能的破坏面不止一个时，应分别计算各自 的稳定系数，取其中最小值作为该路基实有的稳定系数，力学验算法分析路 基稳定性，根据破坏面形状不同，有直线破坏面法、圆弧破坏面法、折线破 坏面法。（1）直线破坏法 由渗水材料（如砂、砾石、卵石、碎片石等）开挖或填筑的路 基，边坡坍塌时破裂的形状近乎平面，可按直

12、线破坏面法分析路基的稳定性。（2）圆弧破坏法 粘性土开挖或填筑的路基，滑坍时的破坏面形状为一曲面。A. 条分法B. 简化的毕肖普法（3）折线破坏面法2。4 路基边坡防护理论与设计技术1。 路基边坡的防护一般遵循以下几点:（1）因地制宜，综合治理（2）预防为主，防治结合（3）对于主要隐患和地下害源（如软弱基地和有害的地下水源等），宜先治患后 筑路;对于某些附属措施,如坡面防护或路基用地范围以外的防护与加固 措施，按其轻重缓急，分期实施，逐步完善。（4）各级公路应根据当地气候、水文、地形、地质条件及筑路材料分布情况， 采取工程防护和植物防护相综合的综合措施，防治路基病态，保证路基稳 定，并与周围环

13、境景观相协调。（5）路基坡面防护工程应在稳定的边坡上设置,防护类型的选择应综合考虑工 程地质、水文地质、边坡高度、环境条件、施工条件和工期等因素的影响, 对于路基稳定性不足和存在不良地质性因素的路段,应注意路基边坡防护 与支档加固的综合设计.（6）路基支档结构设计应满足在各种设计荷载组合下支档结构的稳定、坚固和 耐久。（7）在地下水较为发育路段应注意路基边坡防护与底下排水措施的综合设计.（8）路基施工过程中应注意边坡临时防护措施。（9）各项工程技术措施，应讲究实效和经济效益。2. 坡面防护（1）植物防护 路基边坡的植物防护，包括植草、铺草皮和种树,主要适用于 较缓的土质或严重分化的岩质边坡（2

14、）封闭防护 所谓封闭防护即圬工防护，是指采用矿质材（如水泥砂浆、石 灰三合土水泥混凝土等），或采用其他当地材料（如沥青、纸筋等混合材料）， 将坡面岩石裂隙、缝穴或分化层面,予以堵塞或封闭，以防分化进一步加剧。 常用的方法有灌浆、勾缝、喷浆及抹面等。（3）砌石防护 干砌和浆砌片石坡面防护，是公路填方边坡常用的防护措施， 常用于路沿河堤浸水部位坡面的防护。土质路垫边坡下部的局部，亦可砌石 作为框格（棱形或拱形），以提高边坡的牢固程度和美观.3。冲刷防护（1）直接防护 直接是指对河岸或路基边坡所采取的直接加固措施抵抗水流 的冲刷和淘刷的作用，其特点是尽可能不干扰或很少干扰原来的水流性质,因而 对防护

15、地段的上下游及河对岸影响轻微。（2）间接防护 采用导流或阻流的方法，改变水流性质，或者迫使主流流 向偏离被防护的路段，亦可减小流速，缓和水流对被防护路段的作用，改变河槽 中冲刷和淤积的部位，以及必要时改变河道等，均属间接防护.其特点是间接防 护建筑物侵占一部分河川断面，因而不同程度上压缩和紊乱原来的水流，使得当 冲部位受到特别强烈的冲刷和淘刷作用,因此这些部位应有比较坚固加固措施。 2。5 边坡加固方法边坡加固的方法多种多样，下面总结了几种常用方法及其内容 ：1. 混凝土抗滑结构加固（1）混凝土抗滑桩抗滑桩是穿过滑坡体深入稳定土层或岩层的柱形构件，用以支挡滑体的滑动 力,一般设置于滑坡的前缘附

16、近,起稳定边坡的作用，用于正在活动的浅层和中层 滑坡效果较好。通过地质调查，掌握滑坡的原因、性质、范围及厚度，分析其 所处状态及发展趋势计算滑坡推力及在桩身的分布形式。根据地形、地质 情况及施工条件等确定桩的位置及布置范围。根据滑坡推力的大小、地形及地 层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距为了能使抗滑桩更有效的防 止滑坡，在设置时应将桩身全长的1/31/4埋置于滑坡面以下的完整基岩或 稳定土层中，并灌浆使桩和周围岩土体构成整体，并设置于滑体前缘部分使其 能承受相当大的压力。(2) 混凝土沉井 沉井是一种混凝土框架结构，施工中一般可分成数节进行，其结构设计是根据沉井的场地布置、受力状态

17、及基坑的施工条件等因素决定。在高边坡工程中， 沉井具有抗滑桩的作用和挡土墙的作用.(3) 混凝土挡墙混凝土挡墙是借助自身的重量以支挡滑体的下滑力的一种有效防止滑坡的 常用方法，并可与排水等措施联合使用。它能有效地从局部改变滑坡体的受力平 衡，阻止滑坡体变形的延展，具有结构简单，能快速起到稳定滑坡作用等优点。在 设计混凝土挡墙时。应根据最低滑动面的形状和位置来设计挡墙基础的砌置深度， 并在墙后设置泄水孔，使其不仅能削弱作用于挡墙上的静水压力，还能防止墙后 积水浸泡基础而造成的挡墙滑移。2。 锚杆加固锚固技术是将一种受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，这种 受拉杆件的固定端称为锚固端(或

18、锚固段)，另一端与工程建筑物联结，可以承受 由于土压力、水压力或风力所施加于建筑物的推力，利用地层的锚固力以维持建 筑物的稳定.锚固按结构形式可分为抗滑桩、锚洞、喷锚支护及预应力锚固(锚索)4类:(1)锚固洞 锚固洞加固，是治理边坡稳定的一种有效措施在锚固洞加固的 过程中应遵循由内向外、自上而下、循序渐进、逐层加固等原则，同一搞成结构 面的锚固洞应跳洞开挖施工，避免不利结构面上已有抗滑力的削弱，从而影响边 坡的稳定。（2） 喷混凝土护坡 喷混凝土护坡是一种生产效率高，施工速度快，不用模 板,并把混凝土运输、浇筑、捣固结合在一起，实现机械化连续施工的新型混凝 土施工工艺。因其是依靠一定的冲击速度

19、喷射而成的，因而其作为临时支撑比木 结构强度高，比钢结构经济。作为永久支护时，比现浇混凝土衬砌的早期强度高. 配合使用锚杆。可以减少洞室开挖量，减薄衬砌厚度，节约水泥用量。特别是喷 混凝土施工时，可以不用模板,不立拱架,加大了洞内的有效空间，施工时能紧跟 开挖面进行喷射，减少岩石暴露风化的时间，及时控制围岩的变形。（3）预应力锚固 预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索 将力传给混凝土框架，由框架对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体 挤压，是岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力,限制不稳定液体的发 育,从而起到加固边坡、稳定坡体的作用。采用预应力锚索进行边坡加固，其优

20、 点有：在高边坡或隧洞洞口明挖中采用,可增加边坡稳定.从而减少开挖量，也为 提前进洞创造条件;可在水库正常运行条件下用于混凝土坝体或坝基加固；用于 修补混凝土裂缝或缺陷，可将集中荷载分散到较大范围内；加固洞室。改善洞室 的受力条件等。这些优点使其在高边坡加固中得到广泛应用。4。边坡加固的重要意义 保证边坡的安全,才能保证建筑工程的安全，所以，边坡加固意义重大。报 道，我国的滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害，正随着资源的开发而加剧，我国每 年由此造成的损失近 300 亿元，对国民经济造成了不可估量的损失。近十年来， 全国 400 多个市、县受到严重侵害，有近万人死亡，一半以上的地质灾害是人为 因素造

21、成的。随着我国社会主义经济建设的大规模发展，边坡研究、治理的作用 与地位日益显得重要.在水电站工程、铁道工程、公路工程筹建设中，经常需要 开挖边坡。边坡的稳定性分析与边坡治理常常是工程成败的关键技术,也是确保 工程安全和降低建设费用的重要环节。三、结束语边坡稳定性的影响因素很多，边坡加固的方法也多种多样,不同的工程我们应以不同的方法应对.如今，我国正面临前所未有的发展态势，由此也带来了环境的 破坏，自然灾害增多，所以，关于边坡稳定性及其加固的研究也将越来越重要， 我们也能够当投入更多的经历，应对可能发生的边坡灾害。参考文献:1杨志法，张路青，尚彦军。两个值得关注的工程地质力学问题J。工程地质学报，2002,104(1)：1013.2谷德振。岩体工程地质力学基础M。北京：科学出版社，19793史彦文。锚索框架梁和抗滑桩联合支护在路基高边坡滑坡治理中的应用J.公路，2004(2) ：89-91.4曾革,公路路基稳定理论与设计方法，中南大学出版社，2010.10