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重慶市土木建筑學(xué)會

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如何考慮暴雨工況下邊坡的穩(wěn)定計算

發(fā)布日期:2013-12-13  瀏覽次數(shù):1536

常理,雨水入滲土體,一方面降低土體強度指標(biāo)C、φ,增大土體容重γ;另一方面下滲后形成空隙水壓力、動水壓力,增大邊(滑)坡滑動破壞。然而在實際應(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難題。

1 浸水對巖土體強度的影響

巖土體在浸水飽和以后,強度會大量降低。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)致強度降低;對黏土2組天然現(xiàn)場直剪和6組現(xiàn)場浸水飽和直剪數(shù)據(jù)進行對比分析,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°。由試驗結(jié)果可知,飽水對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,僅為初步結(jié)論),可否初步認(rèn)為,對于黏性土邊坡,主要降低黏聚力,從而容易導(dǎo)致淺表層滑坡。但對同一土層進一步進行室內(nèi)直剪試驗,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°,得到的強度指標(biāo)遠高于現(xiàn)場直剪指標(biāo),通過室內(nèi)試驗得到的結(jié)果表明,浸水飽和對黏性土的內(nèi)摩擦影響也很明顯。比較現(xiàn)場和室內(nèi)試驗,可以得到共性是浸水飽和嚴(yán)重降低土體的強度。

②巖體特別是泥巖、長石類砂巖、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)致強度降低。對比全風(fēng)化片麻巖(成砂土狀)強度指標(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,強度大大降低,嚴(yán)重影響到邊坡的穩(wěn)定。

2 計算方法的選擇

2.1穩(wěn)定水位穩(wěn)定性計算

當(dāng)邊坡存在穩(wěn)定地下水位線時,計算理論較成熟,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,有針對的進行分析。

1)重度的選。寒(dāng)對于黏性土,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度指標(biāo),地下水位以下,對于黏性土取飽和強度指標(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行穩(wěn)定性驗算,其中,為穩(wěn)定地下水位線至滑動面的垂直距離。

2.2 暴雨工況下穩(wěn)定性計算

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

然而在實踐過程中,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,即主要改變浸潤線以上土體的強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)生淺層滑坡事實相符。

故本人認(rèn)為在驗算暴雨工況下邊坡穩(wěn)定性分析過程中,可否按如下進行考慮:首先根據(jù)經(jīng)驗初步確定浸潤線,(浸潤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:對浸潤線以上可取飽和浸水強度指標(biāo)和物理指標(biāo),浸潤線以下可對天然強度指標(biāo)進行適當(dāng)?shù)恼蹨p或直接取天然強度指標(biāo);砂性土:考慮浸潤線作為一隔水層,對浸潤線以上取有效強度指標(biāo),采用水土分算,浸潤性以下取天然強度指標(biāo)或取天然指標(biāo)進行適當(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)主要由強度指標(biāo)的降低控制。

3 結(jié)語

在實踐過程中,驗算暴雨工況下邊坡穩(wěn)定困擾著本人。如何合理評價暴雨工況下邊坡穩(wěn)定也成為一個難題,在現(xiàn)場資料中沒用找到能直接拿來應(yīng)用到工程中的案例。如浸潤線的確定本身就是一個模糊問題,依據(jù)經(jīng)驗確定也是概化了,不同的人有不同的意見,我也請教了很多工程師,他們很多對這個概念也沒用真正的搞清楚,以上也僅僅是本人個人總結(jié)的一個初略的見解,其中會存在矛盾和錯誤,希望大家指出。要考慮暴雨工況下邊坡穩(wěn)定還需要進一步的深入和總結(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)對這個問題進行深入。

 
關(guān)鍵詞: 暴雨 邊坡穩(wěn)定計算
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