高边坡稳定性分析与支挡结构设计理论

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1、高边坡稳定性分析与支挡结构设计理论主讲人：苏谦教授报告提纲三.高边坡稳定性分析理论四.常用支挡结构类别及发展五.支挡结构设计理论六.两种新型支挡结构应用工点分析一.边坡工程概况二高边坡破坏类型与成因分析一、边坡工程概况边坡工程是岩土工程三大领域中最为常见的一类工程，边坡通常指人类经济活动而开挖形成的斜坡，它与未经过开挖的天然斜坡有所不同，后者若存在易滑动的滑面，则即为常说的滑坡，是地质灾害的一种。1.1边坡工程概念我国丘陵及山地等复杂地区，经常会出现大量坡度高、纵横向延伸长的高边坡，经各种内外因素的影响，其稳定性问题便会时常出现。1.1边坡工程概念按构成边坡

2、的物质分类：①土质边坡，②岩质边坡，③岩土混合边坡按边坡的高度分为：①一般边坡，岩质边坡总高度在30m以下，土质边坡总高度在15～20m。②高边坡，岩质边坡总高度大于30m，土质边坡总高度大于15～20m按边坡使用年限分为：①临时边坡，②永久边坡1.2边坡的分类边坡的自然特征：对于岩质边坡，其特殊的结构特征．可保持较为高陡的边坡。由于高陡边坡容易发生滑动，因此必须设置支挡工程才能保持其稳定。通常高陡边坡坡体容易被冲刷，需要设置坡面防护工程。边坡的滑面特征：无论是土质边坡还是岩质边坡，在坡体没有开挖或填筑之前，坡体内不存在明显滑面，即使坡体中存在软弱土夹层或软

3、弱结构面，也不能视作滑面，因为它们没有滑动的趋势。这正是边坡与滑坡的不同之处。1.3边坡的特征高边坡坍塌、破坏——中断交通、侵占河道、造成人身财产的损害。1.4边坡破坏的危害边坡工程作为重要的辅助工程在道路、水利、国防、矿山等领域广泛出现。边坡的稳定性直接关系到人民的生命财产安全以及整个项目工程的施工进度和投资成本。为了保证主体工程的正常运营，边坡的安全性与否至关重要。1.5边坡工程的意义二、高边坡破坏类型与成因分析按其变形规模和范围分为坡面变形、边坡变形、坡体变形三类。1）坡面变形范围：坡体表层1～2m。现象：坡面发生剥落、碎落、落石、冲沟、溜坍等变形。工

4、程措施：护面墙、网格骨架内植草、浆砌片石护坡、拱形骨架内植草等。2.1高边坡破坏类型2）边坡变形范围：一般深度在6～7m。现象：以局部契形体滑动、浅层滑坡、坍塌等形式出现。工程措施：调整坡形、坡率，或采用仰斜排水孔或锚杆框架2.1高边坡破坏类型3）坡体变形此类变形规模大，危害严重，会出现较大规模的滑坡、错落、坍塌和崩塌等坡体整体失稳变形现象，常超出边坡范围。工程措施：抗滑挡土墙、预应力锚索框架，抗滑桩等，必要的话，同时可以采取排水及减重等措施以保持坡体稳定。2.1高边坡破坏类型1）路堑边坡受地质条件的影响由于丘陵山区高速公路沿线地形地质条件复杂，边坡破坏形式

5、也各不相同。按规模划分，路堑边坡的破坏分为局部失稳和边坡整体失稳。局部失稳主要有岩屑、块体滑动、倾倒、坠落、崩塌或土体流动等；边坡整体失稳主要有弧形滑动和崩塌、倾倒。2.1高边坡破坏成因分析2）路堑边坡受坡形的影响坡形主要由地形、开挖高度和开挖坡度3个因素决定。地形对地表径流和降雨入渗起着控制作用，同时路堑开挖会打破山体和山坡原有的平衡状态，岩土体需向开挖面进行应力释放。若坡形设计合理，应力会重新达到新的平衡以维持边坡长时间的稳定。否则，将会由于变形过大而导致失稳破坏。2.1高边坡破坏成因分析3）工程情况对路堑边坡的影响个别挡土墙施工不规范挡土墙尚未设置足够

6、的排水措施挡土墙顶面高度不满足要求，不能阻挡土石方的塌落等2.1高边坡破坏成因分析三、高边坡稳定性分析理论极限平衡法1）边坡稳定性分析三类方法：刚体分析理论，计算前提条件：滑面位置已知数值模拟法概率论法建立数值分析模型，进行数值计算。常见方法：有限单元法、有限差分法、离散元法、DDA法、MEM法以可靠度理论为基础，建立边坡稳定的极限状态方程，再进行边坡稳定的可靠度或失效概率分析。需要对大量参数的数理统计，操作较麻烦。3高边坡稳定性分析理论3.1简单边坡的稳定分析1）土质边坡圆弧滑动：条分法:Fellenius法、Bishop法平面滑动：简单极限平衡法粘性土边

7、坡砂性土边坡3高边坡稳定性分析理论3高边坡稳定性分析理论瑞典圆弧法：安全系数定义：Fs＝抗滑力矩/滑动力矩基本假设一土条两侧的条间力，大小相等，方向相反，作用于同一条直线上。应用注意：同一坡体坡中存在多个潜在滑面，逐个计算，找出其中稳定系数最小值者为坡体稳定系数，对应滑面为最危险滑面或叫临界滑面。简单土坡的试算搜索简易经验办法：（1）Φ＝0的土体，临界滑面经过坡脚，根据坡角及a、b两角确定最危险滑动面圆心位置。（2）Φ>0的土体，临界滑面一般仍经过坡脚，在EO线的延长线上任取点试算最危险滑动面圆心位置。3高边坡稳定性分析理论3高边坡稳定性分析理论3高边坡稳定

8、性分析理论Bishop法：考虑法向条间力的作用，忽略