高陡邊坡的穩(wěn)定性分析與綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)206國(guó)道尋烏縣滑坡的工程地質(zhì)條件分析、滑坡形態(tài)分布特征分析其形成機(jī)制及穩(wěn)定狀況,建立穩(wěn)定性計(jì)算模型,運(yùn)用極限平衡條分法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。運(yùn)用傳遞系數(shù)法確定滑坡在不同工況下的安全系數(shù)。該研究為該滑坡的有效防治提供了重要依據(jù),同時(shí)為邊坡的后續(xù)研究提供有價(jià)值的參考。

能夠?qū)吰路€(wěn)定性產(chǎn)生影響的有多個(gè)因素,其中高陡邊坡一旦失去穩(wěn)定性很有可能造成極為嚴(yán)重的后果,故需要對(duì)其相關(guān)變化以及產(chǎn)生這一變化的原因加以分析,并且探究邊坡失穩(wěn)發(fā)生的概率、出現(xiàn)的時(shí)間以及相應(yīng)的位置,文章結(jié)合高陡邊坡穩(wěn)定性監(jiān)控預(yù)防的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探究,并分析相關(guān)控制手段所具有的優(yōu)缺點(diǎn)。

高邊坡穩(wěn)定性分析是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問(wèn)題,涉及地質(zhì)、水文、地理?xiàng)l件等各種因素,目前有多種分析方法,但這些方法都存在計(jì)算過(guò)程復(fù)雜、計(jì)算量很大的問(wèn)題。以實(shí)際邊坡為例,采用赤平極射投影法和圓弧圖表法分析某巖質(zhì)高陡邊坡,減少大圓弧滑動(dòng)法分析所需要的大量計(jì)算,初步評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性,為該邊坡后續(xù)的詳細(xì)穩(wěn)定性分析提供參考。實(shí)例分析結(jié)果表明該方法大大地簡(jiǎn)化了計(jì)算,最后針對(duì)一些具體情況給出了具體建議。

以某露天礦高陡邊坡為例,采用ansys有限元軟件對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià),針對(duì)a區(qū)邊坡穩(wěn)定性差且易風(fēng)化的特點(diǎn),采取預(yù)應(yīng)力錨索和噴射混凝土護(hù)坡綜合加固措施,有效增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性?？紤]巖體受斷層、節(jié)理面、裂隙面等軟弱結(jié)構(gòu)面以及其中的巖體結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)面等綜合影響,利用經(jīng)驗(yàn)法對(duì)巖體強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行折減。為確保邊坡在采礦過(guò)程中的安全穩(wěn)定,利用ansys軟件驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力錨索加固后邊坡的穩(wěn)定性,結(jié)果顯示邊坡穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求,并采用gps-rtk系統(tǒng)對(duì)邊坡進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè),為礦山的安全高效開(kāi)采提供有效指導(dǎo)。

某大型水電站近壩庫(kù)區(qū)一高陡邊坡局部開(kāi)挖有臨時(shí)施工道路,為分析該施工道路開(kāi)挖及附屬支護(hù)對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響,本文采用極限平衡理論,借助slide邊坡計(jì)算軟件對(duì)該處邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析.通過(guò)對(duì)比該邊坡布置有施工道路+錨索和未布置的情形,研究局部施工道路和錨索對(duì)該高陡邊坡穩(wěn)定性的影響.計(jì)算表明,局部的開(kāi)挖和支護(hù)對(duì)該邊坡的整體穩(wěn)定性影響較小,但對(duì)工程擾動(dòng)附近的潛在滑體有一定影響,錨索對(duì)局部滑體穩(wěn)定有一定加強(qiáng)作用,但影響不太明顯.

闡述了某高陡邊坡加固前后的穩(wěn)定狀態(tài)及預(yù)應(yīng)力錨索加固方式,運(yùn)用了極射赤平投影的理論分析法、flac3d有限差分?jǐn)?shù)值分析法以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法等手段對(duì)高陡邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),結(jié)果表明這三種方法能夠有效分析高陡邊坡的穩(wěn)定性并相互印證,同時(shí)表明預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)高陡邊坡豎直位移和水平位移等方面具有良好的加固和約束作用。

某省道高等級(jí)公路k93+946~k94+082段路塹高陡邊坡工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜,邊坡穩(wěn)定性較差。以工程地質(zhì)調(diào)查成果為基礎(chǔ),深入分析了影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素,采用極限平衡法計(jì)算了邊坡的安全系數(shù)。結(jié)果表明:該邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體較破碎,邊坡開(kāi)挖后其穩(wěn)定性較差,須加強(qiáng)支護(hù)。對(duì)滑面強(qiáng)度參數(shù)、滑體密度等參數(shù)的敏感性分析發(fā)現(xiàn),抗剪強(qiáng)度參數(shù)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響較為敏感。研究結(jié)果為下一步的加固設(shè)計(jì)和施工奠定了基礎(chǔ)。

為提高復(fù)雜地質(zhì)條件下高陡邊坡建模、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和效率,依托城門山銅礦高陡邊坡,提出了一套融合地形信息、地質(zhì)信息與力學(xué)信息的集成技術(shù)。充分利用已有地質(zhì)數(shù)據(jù),應(yīng)用dimine數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)平臺(tái),提出基于勘探線地質(zhì)剖面建立高陡邊坡三維地質(zhì)模型的方法,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜巖體的三維可視化。對(duì)三維地質(zhì)模型進(jìn)行剖切運(yùn)算獲得計(jì)算剖面,轉(zhuǎn)換為autocad繪圖交換文件,導(dǎo)入slide邊坡穩(wěn)定分析軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)文件在地質(zhì)建模和力學(xué)分析軟件之間的無(wú)縫傳遞。自動(dòng)搜索求解計(jì)算模型的最小安全系數(shù)和臨界滑動(dòng)面,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下高陡邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。最后,提出了一種基于二分法的邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)嚴(yán)格優(yōu)化方法。

考慮到有限元數(shù)值分析可較準(zhǔn)確地反映巖土體應(yīng)力分布的理論嚴(yán)密性,同時(shí)極限平衡法計(jì)算安全系數(shù)概念明確、工程實(shí)用,文中將邊坡穩(wěn)定性分析的有限元法和極限平衡法相結(jié)合,推導(dǎo)了以有限元分析為基礎(chǔ)的極限平衡法下的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式,采用安全系數(shù)為1.0的acads邊坡考題算例驗(yàn)證了有限元極限平衡法在計(jì)算邊坡安全系數(shù)中的合理性、可靠性,結(jié)果表明：該方法計(jì)算的安全系數(shù)為1.002與推薦值1.0最為接近,誤差僅為0.2%,且與其他極限平衡法、強(qiáng)度折減法所獲得滑動(dòng)面幾乎相同,計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可靠性、合理性;采用有限元法極限平衡法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析既反映了邊坡穩(wěn)定和變形間的關(guān)系,又可用工程上便于操作的安全系數(shù)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià),得到了理論、工程上更合理的安全系數(shù),具有一定的應(yīng)用前景。

通過(guò)運(yùn)用三種常見(jiàn)的極限平衡法對(duì)某工程邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算,得到邊坡潛在滑面以及邊坡安全系數(shù),對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),并結(jié)合強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

利用極限平衡方法和三維有限元方法對(duì)某軟弱巖土體高邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬及計(jì)算分析,這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),聯(lián)合應(yīng)用可互為補(bǔ)充,最后得出的結(jié)果與工程實(shí)際情況基本吻合。

三峽永久船閘高陡邊坡工程是1個(gè)開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng),對(duì)其整體穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)需要綜合考慮地質(zhì)資料、數(shù)值分析計(jì)算成果以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等多源信息,基于多因素優(yōu)化融合的思想,采用定性與定量綜合集成的方法?；谙到y(tǒng)工程的觀點(diǎn),借助可拓學(xué)理論,依據(jù)菱形思維模式和物元的可拓性,建立了三峽永久船閘高陡邊坡工程整體穩(wěn)定性的多指標(biāo)分層次綜合評(píng)價(jià)體系。采用物元的概念將研究對(duì)象、評(píng)價(jià)指標(biāo)和量值結(jié)合為一體,應(yīng)用物元變換建立整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的物元模型,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三峽永久船閘高陡邊坡整體穩(wěn)定性的質(zhì)與量的綜合描述,并結(jié)合其隨時(shí)間的變化趨勢(shì),可以完成對(duì)高陡邊坡整體穩(wěn)定性的三維動(dòng)態(tài)評(píng)估。另外應(yīng)用優(yōu)化理論,進(jìn)行了評(píng)價(jià)指標(biāo)的主、客觀組合賦權(quán)。經(jīng)計(jì)算得出邊坡整體穩(wěn)定性屬1級(jí),特征值為1.86,介于優(yōu)與良之間。同時(shí),所述方法亦可應(yīng)用于大壩健康性態(tài)整體評(píng)價(jià)、巖體質(zhì)量評(píng)估、大壩老化評(píng)估等其他領(lǐng)域。

三峽永久船閘高陡邊坡整體穩(wěn)定性的多因素綜合評(píng)價(jià)——三峽永久船閘高陡邊坡工程是1個(gè)開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，對(duì)其整體穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)需要綜合考慮地質(zhì)資料、數(shù)值分析計(jì)算成果以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等多源信息，基于多因素優(yōu)化融合的思想，采用定性與定量綜合集成的方法?；谙?..

三峽永久船閘高陡邊坡整體穩(wěn)定性的多因素綜合評(píng)價(jià)

某露天礦采場(chǎng)為了增加礦石的可采量,采用提高邊坡角和增加采深的方法進(jìn)行擴(kuò)幫,導(dǎo)致形成巖質(zhì)高陡邊坡。為了保證礦山的安全生產(chǎn),研究巖質(zhì)高陡邊坡的穩(wěn)定性。采用flac~（3d）軟件模擬,考慮邊坡初始應(yīng)力狀態(tài),按照實(shí)際的開(kāi)挖步驟進(jìn)行平衡計(jì)算,遵循從上往下、從外往內(nèi)的開(kāi)挖原則,對(duì)開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化,得到邊坡最終的物理力學(xué)狀態(tài)。結(jié)果表明,坡面垂直位移最大,坡頂水平位移最大,邊坡位移速度趨于零;邊坡的最小主應(yīng)力和最大主應(yīng)力都從下往上逐漸減小;坡腳出現(xiàn)剪切塑性區(qū)。由此確定邊坡整體穩(wěn)定,上部巖性較差處存在失穩(wěn)的可能性;巖體以剪切破壞為主,坡腳處和淺層坡面的剪應(yīng)力集中會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性;坡腳發(fā)生剪切破壞。邊坡在開(kāi)挖后需要對(duì)破壞區(qū)域進(jìn)行支護(hù),防止坡面破壞后巖體脫落,導(dǎo)致內(nèi)部巖體層層剝落。

為保障礦山安全生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理,針對(duì)黑山露天煤礦南幫邊坡,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)勘察和巖石力學(xué)試驗(yàn),建立flac~(3d)數(shù)值模擬計(jì)算模型,從應(yīng)力、位移、塑性區(qū)變化等方面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明,該礦南幫邊坡豎直和水平應(yīng)力符合地應(yīng)力分布規(guī)律,由于受到開(kāi)挖卸荷及上部覆巖擠壓作用,在坡腳煤臺(tái)階處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。邊坡整體位移較小,基本處于穩(wěn)定狀態(tài),在+2420～+2430m煤臺(tái)階坡腳處出現(xiàn)局部塑性集中區(qū),后期可能產(chǎn)生局部變形滑坡現(xiàn)象,需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。分析結(jié)果為礦山邊坡防護(hù)和安全生產(chǎn)提供重要技術(shù)依據(jù)。

該邊坡主要由志留系龍馬溪組泥質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖與第四系洪坡積碎石土等構(gòu)成，高邊坡為12型，文章某高邊坡的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析，并結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算方對(duì)其提出了防治措施。

某露天礦采場(chǎng)為了增加礦石的可采量,采用提高邊坡角和增加采深的方法進(jìn)行擴(kuò)幫,導(dǎo)致形成巖質(zhì)高陡邊坡。為了保證礦山的安全生產(chǎn),研究巖質(zhì)高陡邊坡的穩(wěn)定性。采用flac~(3d)軟件模擬,考慮邊坡初始應(yīng)力狀態(tài),按照實(shí)際的開(kāi)挖步驟進(jìn)行平衡計(jì)算,遵循從上往下、從外往內(nèi)的開(kāi)挖原則,對(duì)開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化,得到邊坡最終的物理力學(xué)狀態(tài)。結(jié)果表明,坡面垂直位移最大,坡頂水平位移最大,邊坡位移速度趨于零;邊坡的最小主應(yīng)力和最大主應(yīng)力都從下往上逐漸減小;坡腳出現(xiàn)剪切塑性區(qū)。由此確定邊坡整體穩(wěn)定,上部巖性較差處存在失穩(wěn)的可能性;巖體以剪切破壞為主,坡腳處和淺層坡面的剪應(yīng)力集中會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性;坡腳發(fā)生剪切破壞。邊坡在開(kāi)挖后需要對(duì)破壞區(qū)域進(jìn)行支護(hù),防止坡面破壞后巖體脫落,導(dǎo)致內(nèi)部巖體層層剝落。

文章以現(xiàn)階段我國(guó)露天開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),以及面臨的問(wèn)題作為立足點(diǎn),首先簡(jiǎn)明扼要的闡述了對(duì)斷層高陡邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析與加固的意義,然后通過(guò)理論和實(shí)際相結(jié)合的敘述方式,有針對(duì)性的提出了對(duì)斷層高陡邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析的方案,最后以模擬結(jié)果為基礎(chǔ)對(duì)斷層高陡邊坡的加固進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的探究,并得出相關(guān)結(jié)論,為相關(guān)工作的順利開(kāi)展奠定理論基礎(chǔ)。

以某露天礦采場(chǎng)高陡邊坡為例,采用極限平衡法對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定分析.將整個(gè)采場(chǎng)邊坡劃分為5個(gè)區(qū)和21條計(jì)算剖面,在考慮邊坡自重、地下水等天然狀態(tài)下邊坡穩(wěn)定性影響因素的情況下,分別計(jì)算了現(xiàn)狀邊坡、開(kāi)挖至170m水平和最終邊坡的整體和局部穩(wěn)定性安全系數(shù).分析表明,整個(gè)露天采場(chǎng)邊坡在天然狀態(tài)下,無(wú)論是整體邊坡還是局部臺(tái)階邊坡均較穩(wěn)定.

邊坡穩(wěn)定性計(jì)算極限平衡計(jì)算法的園弧形計(jì)算法