边坡稳定性研究潘荣燊

边坡稳定性研究潘荣燊

(西南科技大学,四川绵阳621000)

摘要:随着国家基础建设工程的发展,越来越多的工程问题呈现出来,边坡稳定性也成为广大学者关注的问题。边坡的稳定性直接影响到工程的安全性问题,因此,本文旨在介绍边坡稳定性影响因素,为广大学者提供参考。

关键词:边坡;稳定性;影响因素

引言

边坡涉及公路、工民建、铁路、桥梁等诸多工程领域,其稳定性问题一直是国内外学者的一个重要聚焦点。通过简单力学分析易知,土体由于自身重量及其外部荷载的作用,会产生一个向下的下滑力,当边坡斜角超过一定临界值时,就会发生滑坡的危险。因为土体自身的抗剪性能对抗滑是有利的,所以通过改善土体的抗滑性及其他很多因素可以有效的防止边坡产生滑坡。因此,深入了解边坡的种类,掌握边坡的变形规律,分析评价影响边坡稳定性的因素,找出合理的防治措施,减免滑坡等地质灾害的发生,提高工程总体经济效益,是岩土力学与工程中一直在研究的最重要的理论与实践课题之一。

边坡主要分为人工边坡和自然边坡,边坡稳定是工程建设中必然考虑的问题,影响边坡稳定性的因素分别为包括内因和外因。影响边坡稳定的内因主要为边坡自身的结构特性和水的作用;而外因主要有人类活动的影响、气候条件的变化、风化作用及植被的影响、地貌因素及新构造运动的影响[1~3]。

1影响边坡稳定的内因

1.1岩土性质和类型

岩土包括结构面和结构体(结构面是指具有一定面积的连续、断续延展的破裂或隐伏破裂的地质介面;结构体是指由不同产状结构面组合分割的单元岩块。)岩体中结构面的存在是影响岩质边坡稳定性的重要因素之一。岩体中结构面的存在,降低了岩体的整体强度,增大了岩体的变形性能,加强了岩体的流变力学特性和其他时间效应,并且加深了岩体的不均匀性、各向异性和非连续性等性质。大量的岩质边坡工程事故表明,不稳定岩体往往是沿着一个结构面或多个结构面的组合边界产生剪切滑移、张裂破裂和错动变形等而造成边坡岩体的失稳。

岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起重要的控制作用,决定着边坡的抗滑能力。一般来说,边坡的破坏类型和岩石中泥含量有密切关系,泥含量越高其抵抗变形的能力越弱,则有可能发生滑坡,如黄土地区。而岩石越坚硬,则发生崩塌。当然实际工程中还有介于崩塌和滑坡之间的滑塌,以及倾倒、剥落、流动等破坏形式。

当处在土体承载力较差、内摩擦角较小地区时,如我国黄土地区,边坡的破坏形式主要是结构面发生破坏而产生滑坡。当处在土体承载力较好,岩性好,内摩擦角较大地区是,其主要破坏形式为崩塌。因为崩塌主要由于岩体承载力不够而破坏,故常为脆性破坏,破坏前没有明显征兆。

1.2水的作用

地表水和地下水都会对边坡的稳定性产生不利影响。随着地表水流沿着地面坡度由高向低流动过程中会挟带走地表的泥沙石块,对地面形成一定程度的侵蚀。水的流动常常会影响岩土的变形,加速甚至诱发岩土体的变形与破坏。由于岩土体内部存在大量的开口、闭口孔隙,当这些孔隙内部有水存在时,水的化学成分及流动性会造成岩体中的矿物成分经过水的浸泡后溶于水,因而破坏了土的结构,导致了土体自身的强度降低,造成边坡的稳定性下降。

水在岩土中的作用主要表现为物理作用、化学作用和力学效应。水的物理作用包括润滑作用、软化和结合水的强化作用;水的化学作用包括溶解作用、溶蚀作用和氧化还原作用;水的力学效应包括孔隙静水压力和孔隙动水压力作用。这三种作用相互耦合对岩土的受力过程产生复杂的影响。

2影响边坡稳定的外因

2.1工程荷载

在许多关乎边坡的工程中,工程荷载的作用也会影响边坡的稳定性。例如,压力隧洞内水压力传递给边坡的裂隙水压力、拱坝坝肩承受的拱端推力、边坡坡顶附近修建大型水工建筑物引起的坡顶超载、库水对库岸的浪击淘测力、有时候为了加固边坡所施加的力,如预应力锚杆时所加的预应力等也都会影响边坡的稳定性。由于工程的运行也可能间接地影响边坡的稳定,例如由引水隧洞运行中的水锤作用,使隧洞围岩承受超静水荷载,引起出口边坡开裂变形等。

2.2地震作用

地震对土质边坡稳定性造成的影响主要包含3个方面:①地震的出现会导致岩石受力,从而出现岩石脱落;②受到地震的影响,岩石缝隙中的水压会有明显的增加,其稳定性也会被破坏;③地震的存在会直接对岩石强度造成比较严重的破坏。

2.3人为影响

随着国家基础建设的不断增加,人类活动对边坡的影响越来越多。比如岩体的爆破会使得边坡变得整体松弛,从而大大降低其抗滑能力;人类修建的建筑开挖的土体,会使得原本土体的应力状态发生改变,从而影响边坡稳定性;同时,由于对边坡承载力的错误计算,在施工过程中堆载较大也会影响边坡稳定性,甚至会发生较大工程事故。

3总结与展望

研究边坡稳定性的目的,在于预测边坡失稳的破坏时间、规模,以及危害程度,事先采取防治措施,减轻地质灾害,使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。大规模的边坡岩、土体破坏能引起交通中断,建筑物倒塌,江河堵塞,水库淤填,给人民生命财产带来巨大损失。

公路边坡的稳定对国家公路工程安全营运所具备的现实意义与实用价值重大,并且它也是避免各类坍塌事故发生的有利保障。为此,我国公路边坡工程作业应当对其理论基础与实践方面加大研究力度,使理论与实践逐步深入,科学评估影响边坡结构稳定性的客观因素,从而才保障边坡作业质量与实用功能,促进公路工程健康发展。

参考文献

[1]张少轩.浅析边坡稳定性影响因素[J].四川水泥,2018(11):284.

[2]柏正林.土质边坡稳定性影响因素分析[J].中国高新科技,2018(20):123-125.

[3]张普纲.影响土体边坡稳定性的主控因素研究[J].黑龙江交通科技,2018,41(09):26-27.

作者简介:潘荣燊(1999.04-),男,江西赣州人,本科在读,西南科技大学,土木工程;

贾慧敏(1998.12-),女,辽宁沈阳人,本科在读,西南科技大学,土木工程造价。

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