杭徽高速高边坡稳定性分析文献综述

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1、杭徽高速高边坡稳定性分析文献综述前言：近年来,我国公路尤其是高等级公路建设发展迅速,但由于我国高等级公路建设起步较晚,缺少经验,技术水平较低,由此引发了一系列的环境治理技术问题,路基边坡失稳问题则是其中急需解决的主要问题之一。公路路基边坡稳定与否,不仅直接影响公路能否正常使用,而且还会影响国家的经济和社会发展。如何提高公路边坡稳定性,防止边坡失稳是当前高等级公路建设中一项重要研究课题。边坡稳定性是指边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。按照成因，边坡分为天然斜坡和人工边坡两类，后者又分为开挖边坡和堤坝边坡等。按照物质组成，边坡分为岩体边坡、土体边坡,以及岩、土体复合边坡3种。按照稳

2、定程度，分为稳定边坡、不稳定边坡，以及极限平衡状态边坡。边坡稳定性的影响因素①地质构造。②岩体结构。③风化作用。④地下水。⑤边坡形态。⑥其他作用。边坡破坏的类型很多，常见的是崩塌和滑坡。陡坡前缘部分岩、土体突然与母体分离，翻滚跳动崩坠崖底或塌落而下的过程和现象，称为崩塌。边坡部分岩、土体沿着先前存在的地质界面，或新形成的剪切破坏面向下滑动的过程和现象，称为滑坡。在边坡破坏中，滑破是最常见，危害最严重的一类。所有的边坡失稳，均涉及到边坡岩、土体在剪切应力作用下的破坏。因此，影响剪切应力和岩、土体抗剪强度的因素，都影响边坡的稳定性。研究边坡稳定性的方法有很多种，在了解杭徽高速边坡的地质状况，边

3、坡形态等内容之后，选择一个最合适的方法来对其稳定性研究是最需要考虑的问题。所以了解过去,分析研究动态,展望未来,找到合适的方法,提出可靠的措施手段，具有十分重要的意义。本文的以下内容也是对稳定性分析的方法展开，分析了各种不同时期的研究方法。正文：1边坡稳定性分析方法回顾与现状1.1　定性分析方法定性分析方法主要是通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等分析,对已变形地质体的成因及其演化史进行分析,从而给出被评价边坡的一个稳定性状况及其可能发展趋势的定性说明和解释。常用方法主要有:自然历史分析法、工程地质类比法、边坡稳定性分析数据库、专家系统及图解法

4、等。图解法又可以分为诺模图法和投影图法,诺模图法实际上是数理分析方法的一种简化方法,如Taylor图解等,它目前主要用于土质或全强风化的具弧形破坏面的边坡稳定性分析;投影图法包括赤平极射投影图法、实体比例投影图法、J.J.Markland投影图法等,目前主要用于岩质边坡岩体的稳定性分析。1.2　定量分析方法1.2.1　极限平衡法极限平衡法是目前边坡稳定性分析中最常用的方法。目前适用于可滑动边坡的稳定性分析已有多种极限平衡分析方法。如Fellenius法、Bishop法、Janbu法、Morgenstern?Prince法、Spencer法、Sarma法、王复来法、陈祖煜法等。工程上惯用的是

5、费伦纽斯(W.Fellenius)(1927年)的简化条分法,即瑞典圆弧法,假定滑动面为圆弧,该方法在没有计算机的年代能大大简化计算,是一种实用的方法。Bishop(1950年)对传统的Fel2lenius法作了重要改进,提出了安全系数的定义,通过力矩平衡来确定安全系数。在国内传递系数法也是一种常用的方法,其安全系数与Bishop法比较接近,但当遇到软弱夹层时安全系数偏大。随着计算机技术的发展,人们已经将这些方法程序化了,特别是对最危险滑动面的搜索,不少专家学者提出了一系列的自动寻找、计算最危险滑弧及圆心位置的分析方法及计算机软件,使复杂的计算问题变得简单、快速。1.2.2　极限分析法塑性

6、极限分析法考虑岩土体应力—应变关系,用塑性力学上限、下限定理分析边坡稳定问题,就是从下限和上限两个方向逼近真实解。这一求解方法最大的好处是回避了在工程中最不易弄清的本构关系表达式,因而具有物理概念清晰、应用简单且在很多情况下可给出问题的严密解等优点。陈祖煜在这方面做了大量研究[2-4],严格地推导了二维边坡稳定分析的上限解和下限解,通过虚功原理求解使得Sarma法求解变得十分简单,大大提高了计算效率。1.2.3　数值分析法数值分析法是考虑到岩土体为非均质、不连续、大变形等特点而出现的方法。有限元法是数值分析法中的典型代表,有限元法全面满足了静力许可、应变相容和应力—应变之间的本构关系,与极

7、限平衡法相比具有以下优点:破坏面的形状或位置不需要事先假定;不必要引入假定条件,保持了严密的理论体系;有限元解提供了应力—变形的全部信息[5]。有限元法还可以进一步考虑层状介质边坡体的流变效应、渗流效应、孔隙水压力与土体颗粒之间的相互作用、滑动面上的压、剪应力随时间的增减变化过程、塑性屈服过程、加工硬化与膨胀软化过程等力学性态,但对于大变形求解、岩体中不连续面、无限域和应力集中等问题的求解还不理想。有限元法是一种比较理想