断层高陡边坡稳定性分析及加固设计

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1、48道路交通城市道桥与防洪2014年3月第3期断层高陡边坡稳定性分析及加固设计戴欣，朱建方，任文(济南市市政工程设计研究院(集团)有限责任公司，山东济南250101)摘要：采用GEO—SLOPE软件对受断层等因素影响的高陡边坡进行了模拟和分析，考虑了断层、降雨等因素，分三种情况对边坡进行了模拟研究，并对边坡进行了锚杆加固设计，研究结论对该类工程的加固设计具有一定的指导意义。关键词：高陡边坡；断层；降雨；加固设计中图分类号：U418．5+2文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)03～0

2、048—03年分雨旱两季，每年的5月底或6月初至10月0前言中下旬为雨季，其余时间为旱季，雨季降水量占随着露天开采深度的增加，露天坑越来越深，全年降水量的90％以上。四年中年平均降雨量为开采难度越来越大，剥采比明显变大，高陡边坡问1005．2mm，月最大降雨量是515．7mm，日最大降题也变得越来越严重，尤其是受断层、裂隙等影响雨量是126mm。因此可以说矿区降雨具有雨量集的高陡边坡。不稳定边坡受到外界包括降雨、爆破中、降水强度大的特点，这就使得雨季地下水能得振动等影响后较容易发生破坏，变坏后轻则影

3、响到大气降水的连续补给，地下水位有明显抬高。局部的正常生产，重则造成重大的生命、财产损失1．2模型设计甚至是导致整个矿井无法生产。目前国内许多露天边坡稳定性计算一般可以简化为平面问题，矿面临类似的问题，如武钢的大冶铁矿等，在露天用平面计算结果近似代替三维计算结果，计算剖开采的后期边坡稳定问题尤为突出Il_31，一是原始边面的选取要与下部的矿体和采矿工程建立必要的坡受到采动和爆破等的影响岩体强度降低，节理、联系。根据模拟范围的确定原则：在采矿期间，模裂隙增多。二是为了追求较大的资源利用率和经济拟的最小

4、范围应该是应力扰动不会波及到的边效益，边坡角度也在开采的过程中不断变大【J。界，亦即周边始终保持初始应力状态。根据采场地本边坡主要由中等风化的大理岩组成。边坡质图、岩石物理力学性质等有关地质采矿资料确大理岩的风化差异很大，表层局部已呈全风化，节定与研究对象和研究任务相适应的模型，本试验理裂隙很发育，松动的岩体在采场爆破及大气降模型截面尺寸为130mX150m。水等诱因作用下，易产生滑塌、崩落。在边坡上部1．3数值模拟计算及周边已形成过多次的垮塌及滑坡，很多地方的共分三组进行模拟，其中第一组不加固、无

5、降边坡由于垮塌导致双或三台阶自然并段。在该段雨影响，第二组不加固，有降雨。第三组有加固、有边坡上的楔形体主要由两条断层控制，其产状分降雨。其余参数均相同。别为346。65。、58。65。，边坡的走向近于边坡中根据岩性的不同分为大理岩、局部有280。产状为10。9O。。因此对该部分边坡进行岩浆侵入形成的辉长岩透镜体、断层结构面，具体稳定性分析和加固设计是很有必要的，特别是对的岩石力学参数见表1。于保障正常的生产和生命财产安全起着重大意表1岩石力学参数义。本文采用加拿大GEO—SLOPE公司研制的岩土工

6、程分析软件的SLOPE／W模块对边坡稳定性进行评价和分析。1边坡稳定性模拟方案1．1降雨情况本研究区属山区谷地亚热带半干燥气候，一2边坡稳定性模拟结果分析收稿日期：2013—11-122．1第一组方案模拟作者简介：戴欣(1977一)，男，山东日照人，高级工程师，从事道路桥梁工程设计工作。第一组情况主要模拟在正常情况下，即在正50道路交通城市道桥与防洪2014年3月第3期c．砂浆同孔壁摩阻力=1TDL效式中：——砂浆同孔壁平均摩阻力；D——孔径。取D=I10mill，T3=500kPa，L效取5m则有

7、=863kN。取小值863kN。取安全系数1．5，则每根锚杆可承担575．3kN的极限抗拔力。d．锚固力提供的抗滑阻力的确定Fp=P．tg~P+PT=P[sin(ot+O)tgq~+cos(a+O)]式中：卜锚固力；05】0150O2530354o⋯∞7975％】∞l*j】jⅧJ⋯∞j"jj∞——锚固力沿滑面的法向分量；图4锚杆加固时的模型一锚固力沿滑面方向的分量；——滑面倾角；锚杆与水平方向的夹角。根据计算结果，滑坡倾角65。，为滑面内摩擦角，=12。，0取与水平方向夹角22~，P取575kN，则

8、有Fo=142kN。为安全考虑，取单根锚杆提供142kN的抗滑阻力进行设计，需要锚杆的数量为N=G／Fp=17640／142=125。有加固和降雨时，模拟见图4、图5。此时所计算出的最小安全系数为1．307，符合图5受降雨影响的滑移面安全生产要求。对加固坡面设立观测标志，进行必提高了模拟的真实度。要的位移观测，并应在边坡局部进行挂网以防止(3)对不稳定边坡根据剩余推力法和相关设计小范围垮落。规范进行了锚固设计，通过模拟来印证了设计的合3结论理性和安全性，并应加强监测工