1邊坡穩定性的影響因素
邊坡是否穩定受多種因素的影響,它的變形破壞往往是多種因素作用的結果,以下介紹影響邊坡穩定性的主要因素:
1.1地層巖性
地層巖性的差異,是影響邊坡穩定的重要因素,不同時期和不同成因的地層,有著不同的變形破壞形式。各種不同成因的巖石,其礦物成份、顆粒大小、膠結物質性質和膠結程度差別甚大,具有各自的物理力學性質。
生成時代較老的地層,具有硬結成巖過程長,膠結緊密,力學強度較高的特點。而較年輕的地層,像白Ⅴ系、第三系、第四系地層硬結成巖時間短,一般膠結較差或沒有膠結成巖,力學強度低,邊坡穩定性差。
巖石的礦物成分對邊坡穩定性的影響,主要表現在不同礦物構成的巖石,其物理性質和力學強度有著顯著的差異。含長石、云母、綠泥石及親水性較強的蒙脫石類粘土礦物較多的泥質巖石,極易風化,而且浸水后易膨脹、崩解,穩定性很差;具有硅質、鐵質的巖石往往強度較高,雨水穩定性亦好的特點。
1.2風化作用
邊坡巖體,長期暴露在地表,受到水文、氣象變化的影響,逐漸產生物理和化學風化作用,出現各種不良現象,如產生次生礦物、節理張開或裂隙擴大,并出現新的風化裂隙、巖體結構破壞、容重減小、物理力學特性降低等等,對邊坡變形的發生和發展起著促進作用。實踐資料表明,巖石遭受風化作用后,邊坡的穩定性大大降低,并且巖石風化愈深,邊坡的穩定性愈差,穩定坡角愈。
1.3水的作用
許多邊坡的變形和破壞發生在雨季和雨后,有的發生在水庫蓄水以后,有些出現在渠道集中滲透地段,還有一些是由于人工排水不當引起的邊坡破壞,這些事實說明,水對邊坡穩定的影響是十分顯著的。
水對邊坡的影響有靜水壓力、動水壓力、水的沖刷作用和軟化作用等幾個方面。處于水下的透水邊坡將承受水的浮托力的作用,使坡體的有效重量減輕,特別適當坡腳巖體被水浸末后,對邊坡的穩定尤為不利。當邊坡內部存在不透水(或弱透水)的結構面時,該面上往往發生泥化或軟化,抗剪強度將大大降低。充水的張開裂隙將隨裂隙水靜水壓力的作用,使裂隙寬度進一步擴大。地下水的滲透流動,將對坡體產生動水壓力甚至管涌、流土,降低邊坡的穩定性。
水流沖刷巖坡,可使坡腳出現臨空面,上部巖體失去支撐,導致邊坡失穩。
1.4振動作用
地震、大規模爆破和具有一定動量的機械振動,都可能引起邊坡應力的瞬時變化,影響邊坡的穩定。強烈地震對邊坡的破壞作用是很嚴重的,地震產生的橫波在地表引起周期性晃動,縱波使地表巖土產生上下顛簸。在地震力作用下,邊坡巖土體的結構將發生破壞和變化,造成大規模的滑坡和崩塌。
長期、反復的爆破和機械振動,可以使邊坡巖體產生疲勞效應,使原有結構面張裂、松弛和產生一些新的結構面;保水的粉細砂層可以出現液化;含水量較高的淤泥和淤泥質土可以發生觸變現象,降低邊坡的穩定性。
1.5人類的工程活動
隨著人類工程活動規模的日益擴大,它對邊坡穩定性的影響越來越顯著,不當的人類活動引起的邊坡失穩事故頻繁發生,使得人民不得不重視人類工程活動對邊坡穩定性的影響。對邊坡穩定性產生顯著影響的人類活動有:
(1)削坡。不當的削坡往往使坡腳結構面或軟弱夾層的覆蓋層變薄或切穿,減小坡體滑動的抗滑力,而邊坡的下滑力卻沒有相應地減小,這樣邊坡的穩定性降低。當結構面或軟弱夾層的覆蓋層被切穿時,結構面與邊坡面構成不利組合,邊坡產生結構面控制型失穩。
(2)坡頂加載。坡頂加載一方面增加了坡體下滑力,而沒有成比例地增加滑動面的抗滑力;另一方面加大坡頂張應力和坡腳剪應力集中程度,使邊坡巖土體破壞,降低強度,因而引起邊坡穩定性降低。當坡頂加載物為松散物時,情況就更為嚴重。因為松散加載物減少大氣降雨的地表徑流,增加大氣降雨的入滲量,也會降低邊坡穩定性。
(3)地下開挖。地下開挖主要包土石堆載,包括采礦和開掘鐵路、公路隧道,它引起的地表移動與邊坡失穩。
2Geo-slope計算邊坡穩定
2.1計算原理
對邊坡穩定分析一般采取以下兩種方法:
1. Bishop法,滿足力矩平衡條件。
2. Monte Carlo可靠度法,滿足邊坡穩定分析影響因素不確定條件。
本文采用Bishope法對JH水渠的高邊坡進行計算分析。