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重慶市土木建筑學(xué)會(huì)

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如何考慮暴雨工況下邊坡的穩(wěn)定計(jì)算

發(fā)布日期:2013-12-13  瀏覽次數(shù):1535

常理,雨水入滲土體,一方面降低土體強(qiáng)度指標(biāo)C、φ,增大土體容重γ;另一方面下滲后形成空隙水壓力、動(dòng)水壓力,增大邊(滑)坡滑動(dòng)破壞。然而在實(shí)際應(yīng)用中,如果考慮暴雨工況下的邊坡穩(wěn)定性,成為困擾我們年輕工程師的一個(gè)難題。

1 浸水對(duì)巖土體強(qiáng)度的影響

巖土體在浸水飽和以后,強(qiáng)度會(huì)大量降低。主要表現(xiàn)為:

①土體含水量增大,液性指數(shù)增大,從而土體可能由硬塑狀態(tài)變?yōu)檐浰軤顟B(tài),導(dǎo)致強(qiáng)度降低;對(duì)黏土2組天然現(xiàn)場(chǎng)直剪和6組現(xiàn)場(chǎng)浸水飽和直剪數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,天然狀態(tài)(平均值):c=45.8kPa,φ=17.0°,浸水狀態(tài)(平均值):c=26.1kPa,φ=17.4°。由試驗(yàn)結(jié)果可知,飽水對(duì)黏性土的黏聚力影響較大(由于樣本較小,以下僅做初步統(tǒng)計(jì),僅為初步結(jié)論),可否初步認(rèn)為,對(duì)于黏性土邊坡,主要降低黏聚力,從而容易導(dǎo)致淺表層滑坡。但對(duì)同一土層進(jìn)一步進(jìn)行室內(nèi)直剪試驗(yàn),得到天然狀態(tài)(平均值):c=36.8kPa,φ=29.3°,浸水狀態(tài)(平均值):c=28.5kPa,φ=21.2°,得到的強(qiáng)度指標(biāo)遠(yuǎn)高于現(xiàn)場(chǎng)直剪指標(biāo),通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到的結(jié)果表明,浸水飽和對(duì)黏性土的內(nèi)摩擦影響也很明顯。比較現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn),可以得到共性是浸水飽和嚴(yán)重降低土體的強(qiáng)度。

②巖體特別是泥巖、長(zhǎng)石類砂巖、板巖、千枚巖等,雨水浸泡后,礦物巖石以及膠結(jié)物發(fā)生軟化(黏土礦物類受影響特明顯),導(dǎo)致強(qiáng)度降低。對(duì)比全風(fēng)化片麻巖(成砂土狀)強(qiáng)度指標(biāo)天然狀態(tài):c=45.9kPa,φ=26.9°,浸水狀態(tài):c=28.5kPa,φ=21.2°。

由分析可知,巖土體在雨水浸泡以后,強(qiáng)度大大降低,嚴(yán)重影響到邊坡的穩(wěn)定。

2 計(jì)算方法的選擇

2.1穩(wěn)定水位穩(wěn)定性計(jì)算

當(dāng)邊坡存在穩(wěn)定地下水位線時(shí),計(jì)算理論較成熟,并且能夠?qū)崿F(xiàn)定量化的軟件也較多。根據(jù)地質(zhì)資料提供的水位線,有針對(duì)的進(jìn)行分析。

1)重度的選取:當(dāng)對(duì)于黏性土,采用水土合算,地下水位以下取浮重度γsat,地下水位以上取天然重度γ;對(duì)于滲透系數(shù)較好的粗粒土,采用水土分算,地下水位以下取有效重度,地下水位以上取天然重度γ。

2)強(qiáng)度指標(biāo)的選用:根據(jù)相關(guān)資料,地下水位以上取天然強(qiáng)度指標(biāo),地下水位以下,對(duì)于黏性土取飽和強(qiáng)度指標(biāo),粗粒土取有效應(yīng)力指標(biāo)。

3)水壓力的確定:針對(duì)一般具有穩(wěn)定水位的邊(滑)坡工程,可直接采用空隙水壓力進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算,其中,為穩(wěn)定地下水位線至滑動(dòng)面的垂直距離。

2.2 暴雨工況下穩(wěn)定性計(jì)算

依據(jù)相關(guān)理論介紹,在暴雨工況下,需要首先確定浸潤(rùn)線,浸潤(rùn)線確定以后按邊坡存在穩(wěn)定水位的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算,即將浸潤(rùn)線考慮為穩(wěn)定水位線。

然而在實(shí)踐過(guò)程中,本人認(rèn)為,暴雨工況下,雨水是從土體上方向下入滲,即入滲深度有限,即主要改變浸潤(rùn)線以上土體的強(qiáng)度和增加上部土體重度,這與很多邊坡由于暴雨作用下發(fā)生淺層滑坡事實(shí)相符。

故本人認(rèn)為在驗(yàn)算暴雨工況下邊坡穩(wěn)定性分析過(guò)程中,可否按如下進(jìn)行考慮:首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定浸潤(rùn)線,(浸潤(rùn)線的位置跟土體性質(zhì)有關(guān),黏性土本身滲透性較低,故雨水下滲較淺,砂性土滲透性較好,即雨水入滲深度較大)。黏性土:對(duì)浸潤(rùn)線以上可取飽和浸水強(qiáng)度指標(biāo)和物理指標(biāo),浸潤(rùn)線以下可對(duì)天然強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p或直接取天然強(qiáng)度指標(biāo);砂性土:考慮浸潤(rùn)線作為一隔水層,對(duì)浸潤(rùn)線以上取有效強(qiáng)度指標(biāo),采用水土分算,浸潤(rùn)性以下取天然強(qiáng)度指標(biāo)或取天然指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p。本人認(rèn)為:暴雨入滲,短期作用,空隙水壓力影響較小,應(yīng)主要由強(qiáng)度指標(biāo)的降低控制。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)踐過(guò)程中,驗(yàn)算暴雨工況下邊坡穩(wěn)定困擾著本人。如何合理評(píng)價(jià)暴雨工況下邊坡穩(wěn)定也成為一個(gè)難題,在現(xiàn)場(chǎng)資料中沒(méi)用找到能直接拿來(lái)應(yīng)用到工程中的案例。如浸潤(rùn)線的確定本身就是一個(gè)模糊問(wèn)題,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定也是概化了,不同的人有不同的意見,我也請(qǐng)教了很多工程師,他們很多對(duì)這個(gè)概念也沒(méi)用真正的搞清楚,以上也僅僅是本人個(gè)人總結(jié)的一個(gè)初略的見解,其中會(huì)存在矛盾和錯(cuò)誤,希望大家指出。要考慮暴雨工況下邊坡穩(wěn)定還需要進(jìn)一步的深入和總結(jié),方法的合理選擇不僅影響工程的安全可靠,也影響到業(yè)主方的投資,因此我們有義務(wù)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入。

 
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