库水位骤降时某堆积体边坡稳定性分析及治理措施

第一篇：库水位骤降时某堆积体边坡稳定性分析及治理措施

库水位骤降时某堆积体边坡稳定性分析及治理措施

罗骞 邓华锋 郭靖 胡鹏 朱敏

摘要：库水位骤降时边坡稳定性对确保水库工程的正常运行十分重要。以某堆积体边坡为研究对象，根据地质资料给出的材料参数范围，对天然工况和暴雨工况下该边坡的最危险搜索滑带进行参数反演，综合选定合理的材料参数，进而通过极限平衡法分析了堆积体边坡在库水位骤降时的稳定性，验证了边坡在上述工况下的不利性，并提出了合理可行的治理加固措施。

关键词：参数反演；库水位骤降；边坡稳定分析；削坡减载 中图分类号：TU457 文献标志码：A Stability and Management Measures of Slope under Sudden Drawdown of Reservoir Water Level LUO Qian1，DENG Huafeng2，GUO Jing3，HU Peng2，ZHU Min2 Abstract：Slope stability with sudden drawdown of reservoir water level is very important to ensure the safety operation of reservoir project．Taking a stacked slope as research object，according to the material parameter range given by geological data，the most dangerous sliding zone＇s parameter inversion is implemented under the natural condition and rain storm condition．And reasonable material parameter is selected．Then the stacked slope stability under the condition of sudden drawdown of reservoir water level is analyzed by using limit equilibrium method．At the same time，the proposed method is verified．Finally，reasonable reinforcement measures are put forward．

Key words：parameter inversion；sudden drawdown of reservoir water level；slope stability analysis；cutting slope and reducing load 研究库水位骤降时库岸边坡的稳定性对水库工程的正常运行有着十分重大的意义。赵家成等［1］采用模型试验方法模拟了降雨和水库水位综合作用下的滑坡变形规律，通过倾斜加载方式分析了滑坡可能失稳破坏形式，获取了滑坡失稳后的运动特征；刘庆华等［2］提出了基于ANSYS的水位骤降时坝体渗流场模拟；魏东等［3］在水库水位骤降情况下通过折线法和复合滑动面法对坝体土工膜防渗结构进行准确的稳定分析；覃勤等［4］通过建立大位移变形块体有限元模型，分析在水位骤降条件下重庆市涪陵地区某大型土质滑坡的稳定性。这些研究均是基于库水位骤降时的模型试验研究及有限元的数值分析，但基于竖直条分法极限平衡分析的库水位骤降研究则较少。鉴此，本文对某堆积体滑带进行参数反演，确定参数后对边坡库水位骤降稳定性进行分析，并结合边坡的实际现状进行了削坡减载处理，计算结果表明治理后边坡的安全系数满足规范［5］要求。工程概况 某堆积体顺河向长约420m，宽790～800m，厚30～100m，后缘高程约2 640m，体积约1 539×104 m3（其中正常蓄水位以上约1 162×104 m3）。

平面上呈圈椅状，地形中部平缓，上下部较陡，岸坡坡角20°～40°，局部最大约50°，自然边坡稳定。

主要由黄色、棕红色粘土夹变质砂岩、板岩块、碎石构成，碎屑部分粒径10～50cm。坡面植被较茂密，多为灌木；覆盖层部位下伏基岩面卧坡坡角20°～40°，局部达50°，基岩为三叠系中统板岩夹变质砂岩。根据勘探结果，可将该堆积体岩土体分为四层：①层1。为崩坡积块碎石夹黄色粘土，厚25．0～60．0m，块碎石成分为变质砂岩、板岩，粒径0．1～1．0m；②层2。为灰黑色粘土夹少量碎石，有腐味，厚1．5～3．0m；③层3。为冲洪积粉细砂夹少量卵石，厚5．0～40．0m；④层4。为基岩，岩性为灰色变质砂岩夹板岩。该剖面死水位高程为2 220．0m，正常蓄水位高程为2 288．5m。正常蓄水时，该边坡2 288．5m以下高程均受到静水压力的作用。当库水位由正常蓄水位骤降到死水位，即从高程2 288．5m处降至2 220．0m处，静水压力消失，稳定性变差。地质剖面见图1。

根据《水电水利工程边坡设计规范》［5］，该边坡属于B类Ⅰ级边坡，其持久工况（天然工况）和短暂工况（暴雨工况和库水位骤降工况）下的安全系数分别不应低于1．

25、1．15。计算模型和参数

根据现场地质踏勘及现有资料，建立该堆积体剖面模型见图2。通过对该堆积体的浅层、深层进行滑带搜索并比较其安全系数可知，该堆积体最不稳定滑带是覆盖层的浅层滑动。因此本文以分析覆盖层参数为主。

根据地质资料，覆盖层相关材料参数见表１。参数反演

通过调整滑带所在岩土层的抗剪力学参数，使最不利剖面在天然工况下处于极限平衡状态，此时的参数即为滑带所在的岩土层的抗剪力学参数的下限值。本文采用综合确定法，比较参数反演得到的暴雨工况和天然工况下的岩层参数，以选择合适的参数。根据对该堆积体的长期现场勘测可知，堆积体在天然和暴雨工况下的安全系数有一定裕度，根据水电水利工程边坡设计安全系数规定和堆积体现状，在参数反演分析中，天然工况安全系数取1．05，暴雨工况安全系数取1．00。

本文选取搜索的最危险浅层滑带为对象进行参数反演，对反演参数进行线性拟合，天然工况和暴雨工况下的滑带K—c关系曲线见图3。通过反演得到满足岩层安全系数的不同c值和φ值见表2。

结合试验范围值和以上分析，综合得出该剖面覆盖层（即层1）的参数见表3。库水位骤降工况下滑坡稳定性分析

库水位骤降在工程中十分常见，因此水位骤降是工程边坡稳定分析中必须考虑的一种不利工况。该边坡库水位骤降工况为从正常蓄水位高程2 288．5m骤降至2 220．0m，降幅达68．5m，下降速度为2．0m／d，骤降工况下的模型图见图4。

利用极限平衡法，计算出该堆积体最危险滑带在库水位骤降工况下的安全系数K 值为0．992，低于规范［5］中的安全系数，这是由于水体浸泡对边坡覆盖层材料的弱化，及库水位的骤降使堆积体内的超孔隙水压力无法迅速消散，形成边坡表面处的反向渗流而导致边坡稳定性变差。可见水位骤降确实对边坡稳定有不利影响，该工况下安全系数见图5。图中滑带高程范围为2 200．0～2 340．0m，最厚处约为20．0m。堆积体边坡治理

由于该边坡在库水位骤降工况下存在不利于稳定的滑带，因此需采取加固措施。根据上述滑带搜索及比较安全系数可知，该堆积体滑带属于覆盖层浅层滑带，最厚处约为20．0m，其滑动范围均在覆盖层处。因此选择处理方案为上部削坡方案，堆积体覆盖层的削坡坡比1∶1．5，每20．0m高程预留2．0m宽马道，开挖范围内采用浆砌石护坡，该堆积体高程2 360．0m至2 240．0m处共7级平台，每级平台高20．0m，处2 240．0m处平台宽7．0m，其余平台均宽2．0m，见图6。

对削坡后后的边坡进行极限平衡计算，可得其安全系数K 为1．152，满足短暂工况下的安全要求。结语

a．采用综合确定法，比较反演参数得到的暴雨工况下的岩层参数和天然工况下的岩层参数，得到覆盖层材料参数天然工况下的反演结果为c=50．8kPa，φ=33°。b．利用SLIDE建模，且选用水位骤降模块对边坡进行水位骤降模拟，计算得出水位骤降工况对于位置较为靠近正常蓄水位处的边坡稳定性存在较为明显的不利影响，安全系数K 值为0．992，低于规范中的安全系数。

c．对该边坡采取坡比为1∶1．5的上部削坡方案，每20．0m高程预留2．0m宽马道，开挖范围内采用浆砌石护坡；削坡后该边坡在库水位骤降工况下的安全系数K 为1．152，满足短暂工况下的安全要求，证明此措施有效可行，可为相关边坡工程提供一定的参考价值。

参考文献：

［1］赵家成，吴剑，晏华斌．白家包滑坡变形机制的模型试验研究［J］．水电能源科学，2012，30（4）：70-72，82．

［2］刘庆华，刘纯祥，薛克敏．基于ANSYS的水位骤降坝体渗流场模拟［J］．山东水利，2010（4）：17-18，25．

［3］魏东，孙晓林，侍克斌，等．库水位骤降情况下坝体土工膜防渗结构的稳定分析［J］．水利科技与经济，2008，14（4）：267-268，271．

［4］覃勤，梁莉，向鹏，等．水位骤降条件下某滑坡的稳定性分析［J］．大连交通大学学报，2011，32（2）：46-49． ［5］中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院．水电水利工程边坡设计规范（DL／T5353-2006）［S］．北京：中国电力出版社，2007．

作者简介：罗骞（1989-），女，硕士研究生，研究方向为边坡稳定。

第二篇：某土质边坡地质灾害分析及治理措施要点

某土质边坡地质灾害分析及治理措施要点

[摘要]通过调查分析某土质边坡工程地质特点，阐明其稳定性影响要点。

[关键词]土质边坡 稳定性影响要点

[中图分类号] U213.1+3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-7-292-2

1工程概况

该边坡为修建房屋、景观道路开挖形成的人工边坡。边坡总长度约150m，坡高一般3～24m；总体1～2级放坡；人工边坡坡度较陡，一般60～85°；除局部坡脚采用挡土墙或围墙防护外，大部分坡体尚未采取工程支护措施。目前该人工边坡局部已发生数处崩滑失稳现象；崩滑点位于坡体中、上部，植被不太发育，规模均较小。虽然，该人工边坡失稳尚未造成人员伤亡和较大经济财产损失，但该坡体开挖坡度较陡，若不及时治理较易引发进一步的崩塌或滑坡。

2工程地质条件

2.1岩土分层及其特征

岩土层按其地质年代和成因类型自上而下可划分为坡积层（Qdl）、残积层（Qel）和基岩（Z）三部分，基岩为震旦系片麻岩。各岩土层的分布和特征分述如下：

2.1.1坡积层（Qdl，层号“1”）

土性为粉质粘土，呈灰黄、浅红等色，稍湿，硬塑状为主，土质较均匀，粘性一般，局部含砾砂。厚度为1.2～4.9m，平均2.63m。

2.1.2残积层（Qel，层号“2”）

该层由片麻岩风化残积而成，土性主要为砂质粘性土，呈褐黄、褐紫、灰褐、灰白等色，稍湿，硬塑状，粘性一般，遇水可软化崩解，含较多石英颗粒。厚度为2.1～3.1m，平均2.47m。

2.1.3基岩（Z，层号“3”）

按岩石的风化程度可划分为全风化、强风化和中风化三个风化岩层，各岩层的分布及特征描述如下：

（1）全风化片麻岩（3-1层）：呈灰白、灰褐、褐黄、褐红等色，岩石风化强烈，呈坚硬土状，土芯手捻具砂感，含较多石英颗粒，岩芯遇水易软化崩解。层厚2.4～5.2m，平均4.32m。

（2）强风化片麻岩（3-2层）：呈褐黄、灰白、灰褐等色，岩石风化强烈，呈半岩半土状、土夹碎块状，手折易断，遇水易软化崩解，碎岩块易击碎。厚度3.1～19.7m，平均13.51m。

（3）中风化片麻岩（3-3层）：呈灰、灰褐、褐黄等色，变余结构，块状构造，裂隙较发育，岩芯呈短柱、块状，敲击声稍哑。揭露厚度为1.0～3.5m，平均2.44m。

2.2坡体地下水性质

本场地8个钻孔在钻孔深度范围内均为干孔。通过对地质环境条件及附近坡脚地下水出露特征等因素分析，预计边坡稳定地下水位多数低于人工边坡坡脚，地下水主要汇集于附近沟谷谷底一带，由此表明勘查坡体的旱季静止地下水位埋深较大，在坡脚埋深一般约3～5m，坡顶埋深可达30m。

区内边坡地下水位的变化与地下水的赋存形式及排泄、补给方式关系密切，由于大气降水是地下水的主要补给来源，而每年的4～9月为本区的雨季，大气降水丰沛，故这期间水位将明显抬升，而在冬季因降水减少地下水位随之下降。根据区域水文地质资料分析，勘查区地下水位动态变化相对较大，稳定水位年变幅一般为2～4m。

2.3不良地质条件

主要不良工程地质条件为孤石局部发育。该区孤石发育于坡体中，而边坡坡度较陡，且距离坡脚民居、道路较近，对坡脚建筑和人员的潜在威胁较大。特别是台风暴雨期间，在雨水冲刷作用下，孤石周围土体会发生塑性变形或失稳，从而形成崩滑隐患或导致发生孤石滚落现象，直接威胁坡脚建筑和人员生命安全。另一方面，孤石发育于边坡中，加大了坡体自重，增加了坡体发生崩滑失稳的可能。

3边坡地质灾害成因分析

该边坡地质灾害的成因分析如下：

3.1坡形因素

该边坡主要为一～二级放坡，除边坡中段一级坡脚采用浆砌块石挡墙和围墙防护外，其余大部分坡面多未采取工程措施防护；而开挖坡度较陡，一般60～80°，不利于坡体稳定。

3.2岩土体的水理性能

构成坡体的岩土体主要为坡残积土、全～强风化片麻岩，总体属土质边坡，这些岩土体的水理性能较差，遇水易软化崩解，对高陡边坡的稳定性不利。另外，边坡的主要岩土体虽然具有强度较高、压缩性较小的特点，但同时具有孔隙率较大、粘性较差和遇水容易软化崩解的特性。这种类型的人工边坡在旱季期间稳定性通常较好，但雨季期间，坡体由于长时间受水浸润将造成重度增大、抗剪强度降低，从而降低边坡的稳定性，因此，坡体岩土体水理性能较差是本区边坡失稳的主要内因。

3.3孤石

该边坡局部发育孤石。孤石的危害主要表现为坡面岩土体中若夹有孤石，则会造成边坡体自重加大，孤石在自重力作用下容易发生滚落，由此导致边坡出现失稳现象。此外，孤石与周围土体的接触界面有利于地表水和地下水的渗透作用，同样不利于坡体的稳定。

3.4气象因素

勘查区雨季长，雨量充沛，降雨集中，多年平均降水量1774mm，年最大降雨量为2864.7mm。故雨季连续暴雨将是边坡失稳的主要触发因素。

3.5水文地质条件

本区为低丘陵区，有利于地下水的排泄，但因大气降水集中，因此造成地下水的动态变化较大，主要表现为旱季丘顶无水（埋深较大），潜水面位于坡脚附近，雨季潜水面则明显抬升。潜水面的抬升将明显改变边坡土体的应力状态。地下水位线以下土体的孔隙水压力增加，从而降低其有效应力，而地下水位线以上的土体则不受水的影响。随着有效应力的减小，一方面因作用于潜在破坏面上的法向应力降低而导致其抗剪强度降低，另一方面也会使土体本身的强度降低。此外，雨季期间降水入渗量增加，地下水径流增强，土体残留结构面中的细小颗粒流失量加大，从而降低土体抗剪强度，诱发边坡失稳。

4边坡稳定性计算

该边坡总体属土质边坡，根据坡体条件，选用刚体极限平衡法中瑞典条分法和Bishop法来计算边坡的稳定性。计算参数见表1，计算结果见表2。

根据计算结果，勘查边坡3―3’、4―4’剖面所属坡段属于欠稳定，需重点加固防护；1―1’、2―2’剖面所属坡段属于稳定状态，可进行一般防护。

5地质灾害防治方案

根据该边坡地质灾害的形成机制，有关防治方案的可考虑以下几种：

（1）方案一：采用“削坡+挡土墙+截排水”；

（2）方案二：采用“锚杆（索）+格构梁+截排水”。

方案一适合于稳定性好的坡段，其目的主要是防治边坡表层出现小型崩塌，其中对于坡高较大、坡度较陡的坡段，应分级放坡，挡墙可采用钢筋混凝土剪力墙；对于坡高较小的地段，可采用浆砌块石挡墙或片石骨架护面。方案二是针对边坡稳定性为欠稳定的坡段，防治目的是边坡潜在出现较大范围滑坡。

参考文献

[1] GB 50021-2001 岩土工程勘察规范.[2] 工程地质手册（第四版）.[3] GB 50330-2002 建筑边坡工程技术规范.[4] DZ/T 0218-2006 滑坡防治工程勘查规范.

第三篇：浅谈高填方边坡的稳定性分析与治理对策

浅谈高填方边坡的稳定性分析与治理对策

【摘 要】高填方边坡的稳定性一直都是影响工程质量与安全的一大重要技术问题，如何对高填方边坡的稳定性做到准确分析，并寻找对应的加固方法，已经成为边坡工程的一个难题。本文通过实例对高填方边坡的稳定性进行分析，并探求合理的对策，以避免发生边坡失稳事故。【关键词】高填方边坡；稳定性；对策

高填方是指根据需要将指定区域用土、水泥或石子等材料用分层或者碾压等方式，建成比周围建筑高一些的设计。高填方边坡就是用高填方设计方式加高的边坡。由于高填方边坡突出位置，其稳定性不仅关系到边坡的稳固，而且一旦出现崩塌等情况将危及到周围的建筑、人等，因此高填方边坡的稳定性不容我们忽视。本人于2012年初接到“梧州市220kV红岭变电站”（现已改名为翡翠变）的设计任务，负责该工程的„三通一平‟等施工图纸的设计工作。220kV红岭变为广西首个3C绿色智能变电站。该工程选定的站址，位于梧州市火车站西偏南位置，该区域拟建成物流园区，站址紧临城市政规划路。220kV红岭变站区场地南面为填方段，按照场平标高（56m-55.75m），红岭站址填土边坡最高为26米。因此该工程初设阶段考虑采用自然放坡和坦萨生态边坡两种方案。坦萨生态边坡方案节省占地，由于进行加筋处理，分层碾压后能有效控制不均匀沉降。回填土方量小，需要外购土少，有效减少外运填料产生的费用。完工后与周围环境能很好融为一体。自然放坡与塔萨方案比较，自然放坡征地面积大6亩，临时用地大6.7亩，回填土方多34000m3，挡土墙多1860m3。自然放坡较塔萨方案工程总造价多140万。

1.高填方边坡稳定性分析方法与加固技术的研究现状

1.1高填方边坡稳定性分析方法的研究现状

滑坡现象在自然界中时常发生，也引起了人们广泛的关注。早期人们应对高填方边坡主要采取定性分析的方法，其未能得出高填方边坡稳定性的相关数据，只能大致确定是否稳定。随着人们对高填方边坡稳定性的深入研究和探索，人们开始使用一些定量分析的方法，从不同角度建立模型对边坡的稳定性进行研究，使得出的高填方边坡稳定性的结果得到数据支持。截止到目前，高填方边坡稳定性分析主要有定性分析法和定量分析法两种方法。根据不同的边坡，定性分析法可分为自然历史分析法、诺模图法、赤平极射投影法、工程类比法、专家系统、范例推理法等方法，表1列出了定性分析法上述方法的原理及其发展动态。定量分析法又确定性分析法和不确定分析法；确定性分析法包括极限平衡法和数值分析法，极限平衡法包括瑞典条分法、Bishop条分法、Sarma法、斯宾塞法、摩根斯坦-普赖斯法、传递系数法等方法，数值分析法包括有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）、无界元法（IDEM）、数值流形元法（NMM）等方法；不确定分析法包括可靠度评价法、人工神经网络分析法（ANN）、灰色系统评价法、模糊评价法、遗传法、综合法等方法。

1.2高填方边坡加固技术的研究现状

高填方边坡滑坡、坍塌等边坡稳定性不良带来的危害会带来经济损失，甚至造成不可逆转的巨大灾害，因此，对高填方边坡的加固技术进行研究具有重要的现实意义和社会意义。随着工程师应对具有不同稳定性的边坡，截止到目前，已经研究出了不少高填方边坡的加固技术。高填方边坡的加固技术主要包括重力式挡墙、抗滑桩、扶壁式挡墙锚杆技术、悬臂式挡墙、格构加固、喷锚网支护、坡虑法、注浆加固、悬挂式挡墙等加固技术。现有的高填方边坡加固技术多种多样，针对具有不同稳定性的高填方边坡，我们需要选择合适的加固技术，以而不能盲目选择。同时，我们还可以针对不同的边坡可以创新或完善已有的边坡加固技术，尽全力去消除可以避免安全隐患，以保障人类和财产等的安全。

2.高填方边坡的稳定性分析

针对梧州市220kV红岭变电站中高填方边坡的项目，我们采取了定量分析法与定性分析法结合的方法对其的稳定性进行分析：（1）影响高填方边坡的稳定性的因素；本项目定性分析了梧州市220kV红岭变电站中高填方边坡的地质、水文、边坡成因等影响边坡稳定性因素，定量分析了边坡的高度、面积、经济效益等影响边坡稳定性的因素。（2）影响高填方边坡稳定性因素的敏感性分析；灰色关联度方法是研究相关因素曲线的变化趋势、方向、大小、速度等变化态势相似程度，越相似关联度越大影响越大，反之越小。本项目中采取灰色关联度的方法对找出的影响边坡稳定性的因数进行主次分析，确定出最具影响力的几个关键因素。（3）选取合适的高填方边坡稳定性的分析方法；针对梧州市220kV红岭变电站中高填方边坡的影响因素，选取了定性分析法和定量分析法中的极限平衡法。（4）建立合适的模型；确定这个边坡模型结构的边界条件、横截面的形状、地质属性相关数据、承载能力等建立合适的模型。（5）确定处理方法；根据模型得出的相关数据确定土和加固材料钢筋等对接触面的处理，梧州市220kV红岭变电站中高填方边坡采取了自然放坡的方式，先建立模型，然后对单元进行填土和其他材料，不断重复直至结束。

3.高填方边坡的治理对策

若高填方边坡由于不稳定的原因发生事故，后果甚至可能出人意料，对于高填方边坡的稳定性一旦发现问题，就应当采取合适的治理措施，以杜绝可以避免的安全隐患：（1）根据高填方边坡所处的环境、机构等影响边坡稳定性的因素，找出可以解决高填方边坡稳定性的一些备选方案，是一种多属性决策的方法，可以根据影响因素的权重、主次等进行对策选择。（2）再根据实际情况从备选方案确定较优的选择，目前高填方边坡的治理对策有消坡减载、挡土墙工程、锚固工程、抗滑桩工程、护坡工程以及排水工程等措施，可以根据实际情况采取多种方案综合实施。（3）从可行性方面、环境方面、工期方面、安全可靠方面、经济效益方面、操作难易方面等方面对高填方边坡的治理对策的熵权多目标优选进行决选，确定最终的高填方边坡的治理对策。（4）对高填方边坡的治理对策进行设计实施；梧州市220kV红岭变电站站址附近区域拟建成物流园区，附近地区列入2013长洲区政府征地拆迁计划任务，并希望于年底完成征地工作。经过业主方，梧州市运行维护局多方协调，梧州市商贸物流园管理委员会同意配合本工程建设，将建设站址附近市政道路开挖的多余土方，回填至变电站附近的冲沟，使变电站远离高边坡，以节省高边坡的处理费用。故初设收口的站区土方按站区西南面围墙距离回填边坡顶40米计算，回填坡比为1：1.5，中间设三个马道，马道宽2.5米，马道及边坡外沿均设置截水沟，坡面植草皮，防止水土流失。该方案得到审查通过，施工图纸已于2012年8月正式出版，边坡工程正在施工（见附图）。

4.总结

高填方边坡的稳定性问题看似只是工程中的一个问题，但是如果不能很好的解决，很可能造成重大事故和严重损失，我们应当加以重视。针对不同的高填方边坡，我们可以从多种高填方边坡稳定性分析方法中选择一个或多种方法组合，然后再根据实际情况从可行性、地质水文、单元截面、经济效益等方面用定性和定量分析法结合的方法确定最优方案，以将高填方边坡的稳定性提高到能提高的最高程度。参考文献：

[1] 丁参军，张林洪.边坡稳定性分析方法研究现状与趋势[J].水电能源科学.2011，8，29（8）.[2] 靳付成.边坡稳定性分析方法的研究现状与展望[J].西部探矿工程.2007，（4）.[3] 张翔，韩文喜.昆明新机场西北端高填方边坡稳定性分析[J].甘肃水利水电技术.2011，9，47（9）.[4] 武锡荣，陈书红.杭州至兰州线高速公路高填方边坡稳定分析[J].建筑工程.2009.[5] 王娟娟，邓军涛.何红前.黄土边坡稳定性分析方法研究[J].陕西建筑.2009，9，（171）.[6] 方建瑞，朱合华.边坡稳定性研究方法与进展[J].地下空间与工程学报.2007，4，3（2）.

第四篇：基于支护结构应力监测的边坡稳定性分析

基于支护结构应力监测的边坡稳定性分析

摘 要：通?^对某高速公路边坡防护结构开展实时应力监测，根据监测数据分析判断边坡施工过程中的稳定状态以及应力损失情况，结合数值分析模型模拟应力损失后的土体受力和位移情况，分析结果表明，监测边坡处于稳定状态。

关键词：应力；监测；边坡；稳定性

中图分类号：U416 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）17-0008-03

Abstract： Through the real-time stress monitoring of the slope protection structure of a certain expressway，the stable state and the stress loss of the slope during the construction process are analyzed and judged according to the monitoring data.Based on the numerical analysis model to simulate the stress loss of soil force and displacement，the analysis results show that the monitoring slope is in a stable state.Keywords： stress； monitoring； slope； stability

某山区高速公路沿线部分边坡开挖高度高，多采用锚固防护形式，而支护结构的工作应力是影响防护结构安全的重要因素。如果支护结构的工作应力过高，可能使防护设施发生突然破坏，成为工程中的“定时炸弹”；反之，如果工作应力衰减过大，则起不到主动加固岩土体的作用。因此，有必要开展基于支护结构应力监测的边坡稳定性分析技术研究，评估边坡稳定性和安全防护有效性，保证锚固结构安全和边坡稳定性。工程概况

本项目选择位于浙江省某山区高速公路LP02合同段一路堑高边坡作为监测研究对象。该边坡最大开挖高度54.5m，分八级开挖支护，各级防护措施分别为：第一级设挡墙防护，第二、三级设锚杆框格防护，第四、五级设锚索框格植被防护，第六级骨架植草防护，第七、八级边坡高次团粒防护。锚索锚固段全部进入中风化岩层。边坡地质情况如下：坡表分布厚度不等的残破积粉质黏土层，局部为含碎石粉质黏土层，褐黄色，可塑，碎石含量在25%左右，风化强烈，厚约1.0～4.8m，属普通土（Ⅱ）；下伏基岩为片麻岩：全风化，浅黄色、浅灰褐色，砂土状，具有可塑性，厚约10.7～26m，属普通土（Ⅱ）；强风化，变晶结构，片麻状结构，裂隙发育，岩芯呈碎块状及碎屑状，属软石（Ⅳ）；中风化，变晶结构，片麻状结构，节理裂隙较发育，裂隙间由方解石脉充填，属次坚石（Ⅴ）。监测点布设

针对试验监测边坡的防护工程情况，在边坡第四、五级预应力锚索框格防护工程中选择两个监测断面，每个监测断面设置4个测点，开展应力监测。该边坡锚索设计长度为27m～36m，锚固段长度设计值均为12m，锚固力设计值为780kN。监测原理是采用弹性波锚头激振方法实时监测预应力变化，具体监测方法是选择典型锚索埋设压力环进行长期预应力监测，并对无损检测技术提供验证；采用锚头激振技术对预应力锚索的工作应力进行无损检测，对边坡预应力锚索工作应力的整体情况进行评估。

测力计在安装前可以根据工程实际情况进行现场率定。为了保证锚索测力计能够真实反映受力状况，需要在测力计两个端面放置承载垫板，使加载荷载呈均匀分布。同时，承载垫板在加工时应格外小心，表面应平整，如果垫板表面有焊渣等异物，可能导致加载过程中出现读数误差。在正式加压前，应先预压二次，预压时应缓慢施压，并在最大压力处保持一分钟以上。预压结束，测力计应静止10分钟后才能进行正式率定。

根据边坡防护设计要求，测力计安装在锚固端。安装时钢绞线或锚索从锚索计中心穿过，测力计处于钢板和工作锚之间。锚索测力计典型安装示意图见图1所示。

测力计安装完成后，各模块与数据采集仪之间通过电缆连接组成一套完成的应力监测系统，为了方便野外长期监测，为整套监测系统安装了太阳能供电系统，保证监测系统的长期稳定工作。监测系统现场布设图见图2。监测数据分析

应力监测设备安装完成后，采用BSIL-MICRO-MCU测量系统对应力开展实时监测，通过对前期监测数据整理，得到各监测点应力监测数据曲线图，其中一个监测点的监测数据见图3。从监测数据曲线图来看，该边坡锚索预应力趋于稳定，说明该边坡施工过程中处于稳定状态。从监测数据分析可以看出，当锚索锁定后，随着时间的推移，会发生荷载损失，损失率大约在10%～20%。这主要是由于岩土体的压缩、锚索材料的变形松弛等原因造成的。稳定性分析

根据监测点边坡断面截面尺寸及锚索布置情况，采用FLAC 3D数值分析软件建立边坡模型开展边坡稳定性分析，如图4所示。模型建立时的假设条件包括：不考虑Y方向不平衡力对边坡稳定性的影响。边坡侧面采用法向约束，底面采用固定约束。模型建立的过程：先采用弹性模型生成初始地应力场，再降土体定义为摩尔库伦模型，最后添加锚索构件，开始计算分析。

模型分析计算中采用的方法是强度折减法。该方法将边坡刚好达到临界破坏状态时岩土体的抗剪强度进行折减的程度定义为边坡安全系数，也就是岩土体实际抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度的比值。在分析计算结果时，当安全系数大于1时，边坡处于相对稳定状态；当安全系数小于1时，边坡处于不稳定状态，需要加固措施。

在开展计算分析前，先计算开挖后未采取防护措施时的边坡安全系数，计算结果：安全系数0.92，小于1，说明此时边坡处于不稳定状态。边坡剪切计算云图中可以发现，出现了塑性贯通区，见图5，即出现了潜在滑动面，边坡可能发生失稳破坏。

第五篇：山区高速公路边坡滑坡病害分析及治理方法

山区高速公路边坡滑坡病害分析及治理

摘要：随着山区高等级公路建设速度加快，大量在建或待建的高速公路将穿越不良地质条件区，滑坡灾害的危害性也与日俱增。本文在本地区主要山区高速公路滑坡资料收集和地质考察的基础上，揭示山区高速公路边坡滑坡病害，结合实际工程提出各类典型滑坡合理的防治对策，对减少滑坡灾害的发生、对本地区山区高速公路滑坡防治具有参考价值。关键词：山区高速公路；边坡滑坡；病害；治理

根据2011年底交通部发布的国家高速公路网规划，在未来30年，将建成13.2万公里高速公路。其中大部分公路建设将穿过山区和丘陵地带，由于修建公路要对沿线坡体进行挖方与填方，这就破坏了坡体的自然平衡条件，从而引起边坡失稳，导致滑坡发生。在滑坡防治过程中，目前对滑坡地质勘察重视不够，一味追求增大抗滑结构工程规模的思想来弥补对滑坡性质认识的不足，致使多数抗滑工程要么结构的安全系数过大，结构的抗滑能力远没有充分发挥。本文具体分析了山区高速公路边坡滑坡病害，然后通过实例提出了相关治理措施，现报告如下。1 山区高速公路边坡滑坡的病害 1.1 滑坡病害

公路滑坡所造成的直接经济损失约占突发性地质灾害所造成经济损失的80%，滑坡灾害不仅治理费用大，而且还 可能威胁居民的安全而引发社会问题。国内曾出现过抗滑支挡结构失效的事件，失效轻微的如抗滑桩顶出现位移等则须采取二次支护措施进行处理，严重点的导致抗滑桩折断，锚索拉出，再次发生滑坡灾害。如在某某高速公路的某路段，为防止边坡在开挖过程中失稳，采用了抗滑桩的支护方式，抗滑桩施工完后，由于雨季的到来，桩后顶部与滑坡体接触区域产生了裂缝，由于地表水的不断渗入，裂缝逐步发展扩大，最后不得不加用锚索锚固的方式对其进行二次加固支护。

1.2 滑坡成因

影响滑坡形成的物理因素主要包括气象因素、水文因素等，气象因素中最主要的是大气降水和融雪水渗入，造成坡体加载和滑移面抗滑力降低。从地层岩性分析，碎石类土不易产生滑坡，粘性土在受水作用后易产生滑坡，基岩中页岩、泥岩、千枚岩、泥灰岩、云母片岩易风化及遇水软化，易产生滑坡。人为因素主要是过度放牧、滥伐森林、在山坡上挖沟围草、挖中草药等人类活动造成的植被破坏，以及局部地段的坡脚开挖、人工切坡削坡过陡、矿山开采、坡后加载及爆破振动等。山区高速公路边坡滑坡病害的治理 2.1 滑坡概况

某某高速C21标K169段路基边坡位于半山腰，历史上该 边坡就曾经发生过滑动变形，因线路选择的不可避绕性，使得该路段存在大量挖方与填方边坡，由于地质条件较差，岩石产状较陡，均向河床倾斜，岩层为顺层坡，节理裂隙发育，部分路段已产生滑坡，部分地段可能潜在边坡整体滑动。根据现场勘察．在该段局部断层较发育，将岩体切割成块状，部分地段己发生蠕变或变形，古滑坡在强降雨的天气条件下极为容易复活，产生再次发生滑移的可能性。2.2 治理对策

针对滑坡的特点，可以采取削坡卸载、地表排水、地下排水和抗滑工程等措施对该滑坡进行加固处理。2.2.1 削坡卸载

本滑坡为推动式滑坡，并且滑床上陡下缓。根据地质勘探可知，滑坡后缘基岩埋藏深度变小，80m外见基岩露头，进一步滑动的可能性较小。因此可以采用在滑坡后缘挖除一定数量的滑体，以便减少滑体的剩余下滑力。2.2.2 地表排水

(1)在滑坡发展的边界5m以外，设置断面200×200mm环形截水沟以拦截地表水向滑体补给，迎水面设置泄水孔。(2)滑体区设树枝状排水系统，充分结合地形利用自然径流形成的沟系，作排水渠道，汇集井旁引坡面径流于滑坡体外排出。(3)坡体裂缝用粘土或水泥浆填实。对坡面应整平踏实，不能有积水坑、洼地，保证任何位置的坡面水能迅速向指定排 水沟汇集，减少地表水在坡面滞留时间和下渗量。2.2.3 地下排水

某某滑坡含水量丰富，地下水位高，路基拱起处有冒水和翻浆现象。路基护面墙断裂处多有流水涌出。为集中排除深层地下水，可设置排水隧洞或排水平孔。经过综合分析，工程上采用水平排水孔，收到了很好的工程效果。2.2.4 支档工程

某某滑坡剩余推力较大，为提高滑坡的稳定性，也可采用抗滑桩、抗滑挡土墙和预应力锚索等支档和锚固措施。由于滑坡体为第四纪残坡积层，岩性主要为碎石土、含碎石粉质粘土等，且滑体厚度大，采用抗滑工程的有效措施是在坡脚附近设置抗滑桩，但费用高。2.2.5 降低人为影响

禁止在山坡上挖沟围草，严禁开挖中草药破坏草场植被，严禁滥伐森林、矿山开采、修建山区公路和山区其它人类工程活动必须进行地质灾害危险性评估，合理开挖和施工，防止由人为原因诱发或加剧滑坡灾害的发生。

总之，我们对高速公路某某滑坡采用了设置水平排水孔为主的防治措施对滑坡进行治理。经过设置水平排水孔治理后，该滑坡目前还没有发现新裂缝等不稳定现象，说明这种滑坡治理是成功的、合理的。参考文献： [1] 赵明阶，何光春，王多垠．边坡工程处治技术[M]．北京：人民交通出版社，2004：84-86．

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