库区边坡稳定性及滑坡分析_辜幕丹.pdf

42 STONE 2 0 2 3 No.2建筑设计库区边坡稳定性及滑坡分析辜幕丹（武汉工程科技学院，湖北 武汉 43 0 2 0 0）前言水库库区的水文地质情况比较复杂，坝岸重建所产生的塌陷堆积物、降雨入渗和地下水位的改变是导致水库崩塌的重要因素。根据云南省向家坝罗家坪滑坡的实际，采用不同的勘探手段，通过不同的勘探手段，进行了原因和稳定性评价，为治理和控制滑坡的发生奠定了基础。一、影响边坡稳定的因素边坡的稳定性受到诸多因素的制约，可以将其分成内部和外部两大类型。引起滑坡的内部因素主要有：滑坡的地质构造及地下水；土壤类型，气候，风蚀，地震，植物，等。（一）边坡岩土的种类与结构边坡土的性质和种类是影响边坡稳定的最基本的因子，在边坡中会产生不同的力，使边坡发生变形，进而对斜坡的稳定产生负面的作用。边坡按岩土性质分为：土边坡、岩土混合边坡和岩质边坡。地质结构是影响边坡稳定的一个重要因素，主要包括规模、发育程度、结构面产状等几个方面。其中，地质结构的规模和发展水平与边坡稳定性成反比关系，即随着边坡的发展，边坡稳定性的变化也越来越大；而在构造面产状中，若构造面产状与斜坡斜坡方向相同或小角度相交，则在结构面倾斜比斜坡低时为非稳定；在不同的地质条件下，在不同的地质条件下，不同的地质条件下，不同的地质条件对边坡的稳定作用不明显。同时，由于各构造平面的不同，其运动自由度也会有一定的变化，如果不能很好地配合，将会对斜坡的稳定产生很大的不利作用。边坡的稳定主要取决于坡体的构造面和坡度，而斜坡的不稳定性随角度的增大而增大。（二）坡面形式坡面形式有很多种，比如在工程中常常使用的高度、斜坡的角度，也包括剖面、平面形态。边坡形态参数的改变，会使坡体的稳定性发生相应的改变，这主要是由于坡顶的张力会随着形状的改变而发生变化，如果张力超过一定的限度，坡顶就会出现裂纹，从而使坡脚承受较大的压力，从而对边坡的稳定造成很大的影响。一般情况下，斜坡的坡高与斜坡的稳定性是成正比例的，也就是说，斜坡的高度越高，斜坡的稳定性越差。（三）气象与水文地质水文、气象等因素对边坡的稳定性起着重要作用。此外，气候也会对地形的水文状况产生一定的影响，再加上天气、水文等因素的综合作用，使山腰的岩石和土壤发生一定的改变。当斜坡上的岩石结构发生了变化，就会对地下水产生反作用，从而使岩石受到的压力发生改变；同时，地表水体富集程度增加，使斜坡的下滑力增大。同时，随着夹层及结构面的抗剪承载力减小，孔隙水压力增大，滑动面有效正应力减小，抗滑移能力也相应减小。天然降雨是地下水补充的重要途径，气候变化会直接影响天然降水，从而导致降雨的大小差异。降水的大小对边坡的稳定性也有很大的影响，比如，大量的降水会使坡体吸收大量的水分，使其强度下降，出现较大的孔隙水，从而影响边坡的整体抗滑性能，造成各种滑坡、崩塌等问题。基金项目：湖北省教育厅科学研究计划指导性项目：“水土耦合条件下边坡稳定性分析及滑坡预测模型研究”（编号：B 2 0 16 40 1）作者简介：辜幕丹（19 8 5.6），女，湖北武汉人，武汉工程科技学院讲师。湖研究方向为岩土勘察方向DOI:10.14030/ki.scaa.2023.0049石材2 0 2 3 年2 期 43 石 材S H I C A I建筑设计（四）植物和风化作用由于风化作用，使岩土体的构造规模扩大，使其环境更加恶劣，同时还会产生裂隙和次生粘土矿物，使地表水渗透到地下，从而对地下水产生一定的影响。长时间的风化会使岩石的抗剪能力降低，使斜坡的形态和坡度发生变化，从而引起岩土崩塌等。植被是增强边坡稳定性、防止侵蚀的重要因素，但在某些特定条件下，也会对其稳定性产生一定的影响。植被可以稳定边坡，一方面可以在一定程度上阻止土壤侵蚀，另一方面，植物自身（例如，植物的根劈）也会对边坡的力学状况产生影响。在此基础上，人为因素对边坡的稳定也有一定的影响，比如，边坡的开挖以及各类工程的施工。二、边坡的稳定性分析瑞典圆弧法是目前边坡稳定研究的重要手段；简布法、毕肖普法等人根据各种假设，对边坡的稳定性进行了分析。由于方法多样，应力之间存在着非线性关系，因此用人工方法难以获得精确的结果。因此，数值计算方法被广泛地用于边坡的稳定性研究。以下是几种常见的数值计算方法：（一）有限元法有限元分析是假设边坡由多个小单元组成，再利用各单元的受力状况及位移特性，推导出其整体的力学特性及几何形态。（二）有限差分法有限差分法是一种求解常微分或偏微分方程（群）的数值解的方法，但随着边坡工程的发展，有限差分法在边坡稳定性分析中显示出它的优势，它的主要流程是：a.根据实际情况，构造边坡模型并进行网格划分；b.用一般的差分代数公式求出结点方程 c.对边界条件进行优化，并导出边界形式。三、滑坡防治对策（一）精确测量滑坡面积当某一边坡发生滑坡地质灾害时，表明该地区的地质、气候等外部活动因子都比较活跃，从而对边坡的稳定性产生不利的影响。所以，对该地区的勘测，要准确地确定其影响因素。首先，要全面调查滑坡的现场状况，确定其地质特点，确定其潜在的崩塌范围，并在勘察的同时，对其进行宏观的监测，并在专业技术人员的指导下，利用专业的监测设备，对地面裂缝等关键参数进行监测。（二）滑坡排水技术的应用首先，通过减少地表水对边坡的影响，可以达到控制滑坡的目的。对于周边水流的问题，可以在滑坡的边界上设置一条截流槽，对雨水或地面水进行排水。其次，就是要尽可能地减少山体滑坡所造成的冲击，然后在坡面上建造一条沟渠，将地表水排出。截污工程分为地表和地下两部分。地面排水工程的目的在于拦阻地表水、地表水，防止地表水的渗漏，防止雨水的冲刷，排水渠的砌筑材料可采用泥灰，其施工规模可按其上游汇水面积及历史最大降水的综合计算。在地下工程中，通常采取一种以盲道为引流的方法，它不仅可以引导地表渗透和分层流动，而且可以防止其受到水文环境的干扰。提高其稳定性。（三）架设支架在滑坡的地质灾害防治中，最常用的就是建立挡土墙，这是最有效的管理方法。该方法往往采用片石和条石等材料，根据材料的选择，将挡土墙分为块石挡土墙、混凝土挡土墙、浆砌石挡土墙等，其中块石挡土墙是目前最常用的一种形式，通常都布置在斜坡的边沿，可以有效地防止滑坡。（四）采用预应力锚固定技术进行有效控制将预应力锚索固定在比较松散的岩石上，可以在两侧产生一个压力。该方法不但能科学布置锚杆，而且使邻近的锥形压缩区域相互叠加，并在预应力基础上形成一个厚度较大的连续压缩带。由于相关的压缩带中存在着预应力，因此，岩石是三向应力，可以明显地增强岩石的强度。在岩石中使用预应力锚索，可以促进岩石之间的黏合。（五）联合梁防治技术的应用采用组合梁技术，在完成了锚固后，可以形成一 44 STONE 2 0 2 3 No.2建筑设计种组合梁，在这种情况下，两种岩石结构会互相挤压，产生一定的摩擦，然后变形，从而提高组合梁整体结构的抗弯曲强度。如果把锚杆埋入岩石中，那么每一层岩石和土壤就会形成一种组合梁结构，从而大大地增加了岩石的承载能力。随着锚杆的锚固力越来越大，各层的摩擦也就越来越大，这就意味着，组合梁的整体性能会越来越好，抗压能力越来越强。（六）混凝土抗滑桩在滑坡治理中采用混凝土抗滑桩，在斜坡上的斜率比较低的情况下，其效果尤其明显，而且费用也更低，因此经常被用于边坡的治理。防滑桩实际上是一种圆柱状的结构，它能够穿透山体，逐渐地向稳定的岩石和土壤中渗透，起到阻止滑体滑动的作用。（七）建造减压脚产生滑坡的主要是因为坡体产生的滑力比自身的抗滑力大，因此，必须在滑坡中设置减压脚来减少滑坡的发生。它的作用是将土石和土块转移到斜坡的阻滑区，这样可以减轻坡体产生的下滑力，从而减滑坡的发生概率。（八）减载与加压目前有两种主要的减载的方法：削头和削坡。削头减载是指切掉斜坡上侧的岩石，其范围应根据坡面的不稳定性来判定和分析，通过减小坡顶高度的方法来保证边坡的稳定。而削坡的方法就是减缓坡面的倾斜。两种方法均以降低下滑力为主要目的，以防止发生下滑力对边坡产生的影响。一般情况下，由于建筑物的分布，会导致削坡的效果不理想，而削头方法的约束比较少，是目前比较常见的减载方法。前缘不稳定引起的牵引式滑坡，可以采用加载反压的方法进行治理，在其前端设置一块石板，以提高其抗滑部位的土体质量，保证其稳定。（九）支护阻挡与土壤改良支挡工作包括以下几个方面：首先是防滑挡土墙的施工。在中小规模的滑坡中，为了增强边坡的稳定性，通常采用重力式挡墙。在滑坡严重的情况下，可采用筋土挡土墙、锚索挡土墙、锚固式挡土墙。其次，采用防滑桩结构，防止边坡不稳定性进一步加剧；当滑坡的规模较大时，仅靠防滑墙是不能彻底治理和保护的，则应采取防滑桩的治理措施。防滑桩是通过桩体与土体间的相互作用来实现对滑坡的推力，从而降低其冲力。该方法具有较强的抗滑性，同时施工工艺简单，因此得到了广泛的应用。最后，可以采用锚杆固定法，它是在不稳定的边坡上设置排锚杆，利用排锚杆对滑坡进行固定。而土质改良指的是对土坡土壤整体性能进行改善，提高岩土的抗剪性能。通过电渗法、动力固结法、高压喷射注浆法等多种方式来改善土壤质量。（十）全面保护除以上几种措施外，还可采用栽植植被的方法来提高边坡的稳定性。植被能够有效地增加坡面防滑力和防止降雨对坡面侵蚀。要尽早地栽植草皮，在成活率较高的季节进行。若采用骨架式浆砌片石，则需在骨架中植上草皮，以提高坡体的稳定性，骨架中的填筑必须严密，以免因雨水冲刷造成渗漏。四、结语水库坝区的滑坡体发育存在着一定的规律性，以覆盖厚度大、坍塌堆积物多的坡面为主，而滑坡体的复活则是因为地下水位升高、雨水诱发、人为因素等。在进行滑坡体的防治时，需要充分利用滑坡区的水文和水位变化，避免由于滑坡体的破坏而引起的巨大的经济损害。参 考 文 献1 文奎,王根,晏长根.地下水与边坡开挖对滑坡稳定性影响的分 析J.铁道建筑,2 0 17,（2）:8 0-8 2,118.2 李晓鸿.降雨条件下边坡稳定性分析及滑坡防治措施J.交通 科技与经济,2 0 19,14（5）:9-11.3 王志俭.万州区红层岩土流变特性及近水平地层滑坡成因机 理研究D .中国地质大学（武汉）,2 0 0 8.149.4 余俊峰.边坡坡度对边坡稳定性的影响分析J.黑龙江交通科 技,2 0 16,（5）:2 5-2 5.5 丁桂伶.采空区上方边坡稳定性及滑坡危险性分析J.中国地 质灾害与防治学报,2 0 18,2 3（2）:3 8-43.6 李新坡.桩锚结构加固边坡的作用机制研究D .中国科学院水 利部成都山地灾害与环境研究所,2 0 16.117.