文档介绍：岩土工程边坡的稳定性分析与设计
岩土工程边坡的稳定性分析与设计
摘要:我国的岩土工程发展迅速,交通、水利、矿山等相关部门都会涉及很多边坡问题,特别是山区的边坡,由于各种地质环境的影响,处于山区地段的边坡稳定性直接影响着山区老百姓的人身安全,滑坡灾害严重危及到国家基础建设,所以对岩土工程边坡的稳定性研究十分必要。本文在对边坡进行稳定性分析和讨论的基础上,介绍了边坡的破坏形式和影响因素,概述了边坡的稳定性分析方法,并通过实例阐述了边坡稳定性分析方法的具体应用,最后对边坡稳定性的设计方法进行了探讨。
关键词:岩土工程边坡;稳定性分析;定量分析;有限元;防护
中图分类号: 文献标识码: A
一、岩土工程边坡的破坏类型及影响因素
边坡分为人工边坡和自然边坡。由于受设计和施工以及其他因素的影响,边坡土体会出现失稳破坏现象,具体可分为:
(一)边坡崩塌
崩塌往往发生在地形陡峭的山坡或高陡的路堑边坡上。
(二)边坡滑坡
滑坡一般是缓慢地、长期地往下滑动,位移速度在突变阶段显著增大,滑动过程可以是几年、几十年甚至更长。
(三)边坡流动
流动往往缓慢地沿坡面或地面沟谷方向呈流体移动。
边坡的稳定性受很多因素的影响,根据各种因素影响的大小和特点,可分为内部因素和外部因素两类:内部因素——边坡土体的材料构成和物理力学指标,以及边坡的地形地貌和岩石的矿物组成,边坡岩土体中的地质结构面和边坡的形状等。外部因素——边坡外在所受的雨水、地震、构造应力、植被和风化作用的影响和人为因素等。
岩土工程边坡稳定性分析的方法
(一)定性分析法
定性分析方法分为成因历史分析法、工程地质类比法、赤平极射投影法、专家系统法。
1、成因历史分析法
成因历史分析法研究内容包括两方面:首先是边坡所处的区域背景,大地构造,地质结构特性;其次是边坡的坡形和坡高,坡体外部和内部的变形迹象。因此,该分析方法适合于自然形成的斜坡。
2、工程地质类比法
工程地质类比法类比的原则是相似性,只有相似性较高的边坡才能进行类比,类比的方面包括边坡的工程地质条件和影响边坡稳定性的各种因素。
3、赤平极射投影法
赤平极射投影法就是确定不稳定结构体的可能变形位移方向,进而作出边坡稳定条件的初步评价。该法是目前边坡稳定性分析的主要方法之一。
4、专家系统法
专家系统法是一种计算机程序分析法,该法以专家的水平来完成对边坡稳定性的分析,并且把对边坡稳定性分析的大量实际知识和经验同模拟人类的解题策略结合起来。
(二)定量分析法
定量分析法可大致分为如下四类:极限平衡分析法、极限分析法、滑移线法、数值分析法。其中极限平衡分析法和数值分析法中的有限元法应用较广。
1、极限平衡分析法
极限平衡分析法发展的时间长,研究的人员多,出现了很多有代表性的分析方法。根据各种方法自身的特点可分为如下几种:瑞典圆弧法、瑞典条分法、毕肖普法、简布法、斯宾塞法等。
2、极限分析法
极限分析法的定义就是应用理想刚塑性体处于极限状态的普遍定理——上限定理和下限定理来求解极限荷载。该法的优点是不论边坡形态和外加荷载多么复杂,总能求得一个能适用的荷载,计算的结果要比极限平衡分析法严格。
3、数值分析法
随着计算机技术和数值计算理