巖石路塹邊坡穩(wěn)定性研究改

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1、巖石路塹邊坡穩(wěn)定性研究()改Technologyexploration技術(shù)探討巖石路塹邊坡的穩(wěn)定性研究王忠華(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司西安710075)【摘要】本文通過對影響巖石邊坡穩(wěn)定性的主要因素和巖石邊坡應(yīng)力狀態(tài)的定性分析,并利用模糊數(shù)學(xué)原理定量計(jì)算綜合評定的方法,確定了邊坡所屬穩(wěn)定性類型可能的趨向。本文對從事巖石邊坡勘察設(shè)計(jì)研究人員具有一定的參考意義?!娟P(guān)鍵詞】巖石邊坡;應(yīng)力狀態(tài);入選參數(shù);隸屬函數(shù);權(quán)重分配;穩(wěn)定性評定1、引言公路通過山區(qū),很多地方都要遇到有關(guān)路塹設(shè)計(jì)的問題。公路通過的地層,在自然生成和演變過程中,一般具有復(fù)雜的地質(zhì)

2、結(jié)構(gòu)。路塹邊坡處于地殼表層,開挖暴露后,受各種條件與自然因素作用,容易發(fā)生變形破壞。巖石路塹邊坡的設(shè)計(jì)最重要的基礎(chǔ)工作是:通過地質(zhì)調(diào)查、測繪、勘探、測試和試驗(yàn)查清和摸清巖體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特征、性質(zhì)及有關(guān)物理力學(xué)參數(shù),并進(jìn)行邊坡的穩(wěn)定性分析,經(jīng)過定性分析與定量的計(jì)算,確定邊坡的穩(wěn)定性類型、開挖形式和坡度、變形范圍和破壞模式等。本文通過對影響巖石邊坡穩(wěn)定性的主要因素和巖石邊坡應(yīng)力狀態(tài)的定性分析,并利用模糊數(shù)學(xué)原理定量計(jì)算綜合評定的方法,確定了邊坡所屬穩(wěn)定性類型可能的趨向。對從事巖石邊坡勘察設(shè)計(jì)研究人員具有一定的指導(dǎo)作用。2、影響巖石邊坡穩(wěn)定的因素巖石邊

3、坡穩(wěn)定性與眾多的復(fù)雜的因素有關(guān),這些因素歸納起來有以下兩個方面:2.1地質(zhì)因素主要包括:巖體的物理力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)面特征、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、氣候條件、風(fēng)化程度、地下水、地應(yīng)力及地震。2.2工程因素主要包括:邊坡開挖的幾何形態(tài)(坡度、坡高)、人為擾動和振動。上述因素往往不會單獨(dú)起作用,而是相互結(jié)合共同影響邊坡的穩(wěn)定性。多年的研究分析認(rèn)為,對邊坡穩(wěn)定性影響最主要因素是:①組成邊坡巖性、巖石單軸抗壓強(qiáng)度、風(fēng)化程度;②結(jié)構(gòu)面組數(shù)、密度、延伸長度、張開程度、充填物、結(jié)合程度;③結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度;④結(jié)構(gòu)體(巖塊)大??;⑤結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀(包括層理、片理及節(jié)理等);

4、⑥邊坡坡度、高度;⑦地下水的影響。水是地球的主要組成物質(zhì)之一,地貌因地力、水力而成。對于邊坡而言,水是催化劑、潤滑劑,對邊坡穩(wěn)定起不良作用,尤其對軟質(zhì)巖石邊坡穩(wěn)定影響甚大。地下水賦存形式及來源如下所示:3、巖體地質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特征、強(qiáng)度及地質(zhì)體與路線的關(guān)系3.1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造類型主要有地質(zhì)構(gòu)造,按構(gòu)造帶特征,有均質(zhì)完整帶、非均質(zhì)完整帶、完整帶或不整合接觸帶、完整破碎帶、非均質(zhì)完整破碎帶、深變質(zhì)帶、接觸變質(zhì)帶、區(qū)域變質(zhì)帶、淺沉巖接觸變質(zhì)帶、侵入體邊緣帶、斷層破碎帶、各種構(gòu)造破碎帶及風(fēng)化殼等。3.2巖石強(qiáng)度按巖石強(qiáng)度劃分為四大類:即極硬巖、硬巖、軟巖和極軟巖

5、。3.3巖體結(jié)構(gòu)(反映巖石的完整程度)按巖體結(jié)構(gòu)分為五類:即塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)。3.4風(fēng)化程度巖石風(fēng)化程度劃分五類,即全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化。差異風(fēng)化很難辨別。3.5巖石破碎程度劃分為四種情況:節(jié)理很少;節(jié)理較多;節(jié)理發(fā)育;節(jié)理極發(fā)育。3.6巖層產(chǎn)狀與路線關(guān)系:層理、片理及主要節(jié)理構(gòu)造產(chǎn)狀與路線關(guān)系:①無傾向路線者;②層面背向路塹,走向與路線正交或斜交;③層面傾向路塹,走向與路線平行或斜交;④傾向背向路塹、走向與路線垂直或斜交;⑤傾向順向路塹、走向與路線垂直或斜交;⑥傾向背向路塹、片理走向垂直或斜交于路

6、線;⑦傾向順向路塹、片理走向垂直或斜交于路線;⑧小型褶皺及錯動,2006年第3期·60·Technologyexploration技術(shù)探討方向不定。4、邊坡形式4.1常見的巖石邊坡形式①直線型邊坡:適用于邊坡高度小于H≤10m,且?guī)r體性質(zhì)較均勻一致的邊坡;②折線型邊坡:對于邊坡高度10m<H≤20m,且上下部的巖體穩(wěn)定性有明顯差異的邊坡,可考慮分層開挖成折線型斷面,以適應(yīng)各自的穩(wěn)定性;③梯級式邊坡:對于邊坡高度H>20m,且由不同地層組成的深路塹,可在邊坡上不同層的分界處附近設(shè)置邊坡平臺及分級坡率;對于邊坡高度H>20m,可按一定的

7、高度設(shè)置邊坡平臺及分級坡率。4.2邊坡的兩種穩(wěn)定問題5、巖石邊坡應(yīng)力狀態(tài)分析5.1邊坡巖體中應(yīng)力狀態(tài)的一般特征下圖是用有限元法解出的邊坡巖體在原巖水平應(yīng)力等于垂直應(yīng)力的1/3條件下主應(yīng)力跡線圖和位移跡線圖。圖1巖石邊坡主應(yīng)力跡線圖圖2巖石邊坡位移跡線圖由圖1、2看出:①巖石邊坡形成后,由于應(yīng)力的重分布,愈靠近邊坡臨空面,最大主應(yīng)力愈平行于臨空面,而最小主應(yīng)力則愈垂直于臨空面。②在坡腳處,最大主應(yīng)力顯著提高,而最小主應(yīng)力顯著降低。③因而形成一剪應(yīng)力增高帶,故易產(chǎn)生剪切破壞。5.2巖石邊坡應(yīng)力狀態(tài)分析研究邊坡中應(yīng)力隨邊坡高度、坡度變化規(guī)律。設(shè)計(jì)中大量遇到

8、的是:對一個可能失穩(wěn)的邊坡是改變坡度還是改變高度的問題。①不同設(shè)計(jì)坡度下應(yīng)力的變化特征事例:山坡高度H=50

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