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土质边坡稳定影响因素分析

来源:《中国高新科技》期刊社 时间:2018-10-24

边坡稳定性和可靠度对于边坡工程而言是非常重要的,贯穿于整个边坡工程。无论是外在因素,还是内在因素,都需要进行研究和探索,只有这样才能够更好地解决相关的问题。本文主要分析了对边坡稳定造成影响的因素,并探究了内在因素和外在因素对土质边坡稳定性造成的影响,以期提高边坡工程的稳定性和可靠度。

1 对土质边坡造成影响的主要因素

1.1 内在因素概述

1.1.1 岩土体性质

边坡稳定性会受到岩土体性质的影响,一般情况下,若是岩土本身结构比较的稳定比较坚硬,并且抗风蚀的能力比较强,那么由这种岩土组成的边坡本身的稳定性也往往比较出色。若是岩土不够坚硬,并且容易被风化,那么其稳定性也没有保证,稳定性也会比较差。

1.1.2 初始地应力

若是坡体发生一定的变化,那么其无论是内部的岩土还是张力结构都会发生比较大的变化,若是斜坡底部的力量比较集中,那么其坡顶和坡面也会比较的松弛,从而出现张应力区。若是坡面出现了新张力变化,那么挖掘边坡能够帮助岩体来释放其张力,从而导致边坡的整体结构出现一定的变化。

1.1.3 岩土的结构和构造

岩土结构以及构造也是对边坡稳定性造成影响的重要因素。岩土的结构形状、类型、倾斜的程度、缝隙、纹理、易碎带分布、脆弱带分布等也会对边坡稳定性造成不同影响。比如,结构面和破碎地带胶结的实际情况、边坡倾斜的程度、下伏岩和坡度间存在的关系等,都会对边坡稳定性造成比较大的影响。

1.1.4 地形地貌和临空条件

对于边坡稳定性而言,临空条件的作用也是非常重要的,边坡斜、高、断面的形状以及凹凸的情况,都会对边坡稳定性造成比较重要的影响。临空面和边坡双侧忠狗也会对边坡稳定性造成比较严重的影响。

1.2 外在影响因素

1.2.1 风化作用对边坡稳定性造成的影响

风化作用能够让岩石更加易脆和易碎,从而导致岩石缝隙变大,这会让岩土更容易受到风蚀作用和水流的影响,从而导致边坡的整体形状以及边坡的倾斜度出现一定的变化,甚至可能会对地下水流造成一定的影响。并且风化能够导致岩石之间的缝隙增加,导致其表面的强度降低,最终导致滑落以及崩塌情况的出现。

1.2.2 地震对土质边坡稳定性造成的影响

地震对土质边坡稳定性造成的影响主要包含3个方面:首先,地震的出现会导致岩石受力,从而出现岩石脱落;其次,受到地震的影响,岩石缝隙中的水压会有明显的增加,其稳定性也会被破坏;最后,地震的存在会直接对岩石强度造成比较严重的破坏。

1.2.3 人为因素对土质边坡稳定性造成的影响

若是在规划土质边坡结构时存在规划不合理、挖掘过度、渗入水量比较大以及爆破的情况,都会对边坡的稳定性造成严重影响。

1.2.4 时间因素对土质边坡稳定性造成的影响

对于土质边坡而言,流变性也是对其造成影响的重要因素,对于土质边坡而言,其稳定性并不是短期地进行考量。随着时间的变化,岩土体在长期受力的情况下会出现一定的改变,也会发生比较缓慢的改变,这些改变的存在会导致联动效应的出现,从而让各个因素都随着其变化而出现一定的改变。

1.2.5 水对土质边坡稳定性造成的影响

水渗入会导致岩土出现软化,增加岩土的重量,导致岩土本身的硬度以及耐腐蚀性出现一定程度的下降。

2 内在因素和外在因素对土质边坡稳定性造成的影响分析

对土质边坡稳定性造成影响的主要因素包含内在因素以及外在因素两种。具体来说,内在因素包含岩土地质结构、倾斜度、高度、土质条件以及初始地应力等。外在因素和内在因素相比更加复杂,并且成坡时间、土质边坡地质结构、温度、风力以及一些人为因素都会产生一定的作用。外在因素也会随着边坡的变化不断发生各种变化。

2.1 内在因素对土质边坡稳定性造成的影响

2.1.1 岩土体性质对稳定性造成的影响

岩土体的性质包含两个主要层面,分别是结构面性质以及岩土性质,这两个性质都会对边坡稳定性造成比较严重的影响。在分析其影响时,可以运用定量分析方法,固定其他影响因素,将均质土边坡算例引用进来,通过边坡固定程度以及粘聚力之间的关系作为内容进行计算。在计算之后可以发现,粘聚力和稳定系数之间关系是呈正比的,也就是粘聚力越大那么其稳定系数也会随之增大。若是仅仅考虑内摩擦角和边坡稳定系数之间的关系,通过计算研究可以发现,内摩擦角和边坡稳定系数之间的关系也是正比例关系,即内摩擦系数越大,稳定系数也会越大。

2.1.2 结构面倾角和稳定性之间的关系

若是结构面有倾斜角,那么会直接导致边坡整体结构的强度下降明显,其变形也会更加容易,这也会导致岩土分布愈加紊乱。并且,各个土体的结构也会各异,从而导致整体构造出现比较严重的断层,也会导致岩土流变力学特点明显增加。

2.1.3 临空条件和边坡稳定性之间的关系

边坡凹凸、斜度、高度以及断面的形状也会对稳定性造成很大的影响。

1)坡高对边坡稳定造成的影响。首先,自然斜坡坡高对边坡造成的影响。在规划设计边坡的时候,若是能够对自然斜坡破坏的情况进行研究,就能够起到比较好的作用。通过调查延安宝塔区斜坡灾害并统计其比例,最后对不同区间内破坏出现的几率进行分析。其次,坡高对坡体应变造成的影响。坡高没有办法改变岩土体的应力,但是坡高和坡体内部值存在正比例线性关系,若是边坡坡度增加,那么其边角剪应变以及边坡剪应变都会有明显增加,稳定性会出现明显下降。边坡稳定系数的临界值是1,若是边坡稳定系数超过1,那么边坡的整体结构会比较稳定,遭受破坏会比较难,若是边坡稳定系数低于1,那么坡体的稳定性会有明显下降,并且坡体也很容易被破坏。

2)坡度对边坡稳定性造成的影响。一般情况下,坡体越陡峭,坡体本身的稳定性便会越差。一方面,坡体若是陡峭,那么其受到的张力作用力的力度会更深和更广。坡度形成时,其上部分的土体会被破坏。并且,坡体越陡峭,那么坡体的应力和剪应力也会有明显的增加;若是岩体的强度相同,那么其坡度越高,遭受破坏也会更加容易。最后,坡度会对位移体造成影响。若是坡度增加,那么边坡的位移也会增加,坡角为40°的时候的位移量也会增加,那么边坡也很容易出现不稳定的情况,从而被破坏。

3)断面几何形状对边坡稳定性造成的影响。如所处的条件相同,边坡若是选择阶梯形状,能够很好地提高边坡安全性。坡体本身的承压能力便比较低,边坡阶梯型边坡这种形式,坡体上部所承受压力要超过下部承受的压力,并且坡脚也能够抗滑。受到一些条件的影响,可以忽略整体斜坡和平台尺寸所带来的影响,其造成的影响是比较小的。就同样坡率而言,若是大平台梯边宽,能够减少总体的坡度,那么安全性也会有比较大的提高。道路开挖边坡一侧,能够增加大平台宽度,从而使边坡更加稳定。

2.2 外在因素对土质边坡稳定性造成的影响

2.2.1 水对边坡稳定性造成的影响

对边坡造成不利影响的水因素包含地表水以及地下水。地表水指的是在降水之后,土地表面形成的水流;而地下水指的是地表水慢慢渗入到地下而形成的地下水。地下水可以分成3种,分别是上层滞水、潜水以及层间水。上层滞水指的是地面流入的水,在上层停留,没有接着往下面继续渗透;潜水指的是和地面接近,在地面的下面,所处位置是第一个不渗透层的上面,潜水可以进行流动,不透过水层;层间水指的是隔水层之间的水。若是地下水比地面高,那么通过岩土裂缝,地下水可以渗透出来,所形成的便是我们都能够看到的泉水。还有很多是地下水没有和边坡很好的分开,水会对土层造成较大的影响,导致斜面损坏的情况出现,比如水和土壤会流失,坡面会被风化。地下水造成的危害是很大的,若是比较严重,会导致整个坡体失去原有的平衡。地下水造成的影响包含以几点:首先,水渗入到坡体内部中去,土层会更加松散,岩体整体的重量会增加,坡体可能会有明显下降;其次,在边坡岩体内部,水的流动会影响岩体,若是水量比较多,会增加坡体开挖的难度;再次,水在岩体的内部,水以及滑面材料会形成一种净水压力,导致岩体变形时,其空隙中的水压力明显增加,从而导致坡体稳定性变差,甚至失去稳定性;最后,水能够导致岩土出现改变,并产生一些其他作用。

2.2.2 地震对边坡稳定造成的影响

边坡稳定会受到地震的影响,并且就现在而言,地震预测还是比较困难的,很难预测其发生的时间、地点以及级数,也很难预测其带来的危害。由于地震无论是空间还是时间都是未知的,边坡岩体所受到的影响和地震的深度、强度以及级数有着直接关系,并且与坡体所处位置、岩体特征、地质特征、地下水以及地形具有直接关系。

3 结语

对边坡稳定造成影响的因素很多,若是那些因素出现很容易导致边坡岩体变化、坡面受到影响,边坡也失稳。此外,若是发生地震,很容易导致地下水的位置出现变化,地形出现移动、坡体的应力有明显的减少、土体变松。地震对土质坡体稳定性造成的影响也是非常大的,因此要想做好坡体安全防护工作,还必须重视地震方面的研究。

 

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收稿日期:2018-07-14

作者简介:柏正林(1983-),男,云南昆明人,福建华东岩土工程有限公司工程师,研究方向:水电岩土工程勘察设计。

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