造价师土建工程第一章知识点: 边坡稳定

发表时间:2017/11/27 9:52:32 来源:互联网 点击关注微信:关注中大网校微信
关注公众号

边坡稳定

(―)影响边坡稳定的因素

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等,它们常常起着主要的控制作用;外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。下面从地貌条件、地层岩性、地质构造与岩体结构、地下水四个因素来介绍具体的影响作用。

1.地貌条件

深切峡谷地区,陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。'例如,我国西南山区,沿金沙江、岷江、雅砻江及其支流等河谷地区,边坡松动破裂、蠕动、崩塌、滑坡等现象十分普遍。一般来说,坡度越陡,坡高越大,对稳定越不利。例如,崩塌现象均发生在坡度大于60°的斜坡上。

2.地层岩性

地层岩性对边坡稳定性的影响很大,软硬相间,并有软化、泥化或易风化的夹层时,最易造成边坡失稳。底层岩性的不同,所形成的边坡变形破坏类型及能保持稳定的坡度也不同。

(1)对于深成侵人岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡,一般稳定程度是较高的。只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时,才易发生崩塌或滑坡现象。

(2)对于喷出岩边坡,如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等,其原生的节理,

尤其是柱状节理发育时,易形成直立边坡并易发生崩塌。

(3)对于含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡,最易发生顺层滑动,或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。

(4)对于千枚岩、板岩及片岩,岩性较软弱且易风化,在产状陡立的地段,临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。当受节理切割遭风化后,常出现顺层(或片理)滑坡。

(5)对于黄土,当具有垂直节理、疏松透水,浸水后易崩解湿陷。当受水浸泡或作为水库岸边时,极易发生崩塌或塌滑现象。

(6)对于崩塌堆积、坡积及残积层地区,其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。当有地下水在此受阻,并有黏土质成分沿其分布时,极易形成滑动面,从而使上部松散堆积物形成滑坡。

3. 地质构造与岩体结构

地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等,这些对岩质边坡的稳定也是主要因素。褶皱、断裂发育地区,常是岩层倾角大,甚至陡立,断层、节理纵横切割,构成岩体中的切割面和滑动面,形成有利于崩塌、,滑动的条件,并直接控制着边坡破坏的形成和规模。例如,宝鸡到略阳的铁路线基本是沿一个大断裂带修筑的,结果边坡破坏事故屡屡发生,接连不断。

4. 地下水

地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素,,绝大多数滑坡都与地下水的活动有关。许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后,原因在于降水渗人岩土体后,产生不良影响所致。地下水的作用是很复杂的,主要表现在以下几个方面:

(1) 地下水会使岩石软化或溶蚀,导致上覆岩体塌陷,进而发生崩塌或清坡。

(2) 地下水产生静水压力或动水压力,促使岩体下滑或崩倒。

(3) 地下水增加了岩体重量,可使下滑力增大。

(4) 在寒冷地区,渗入裂隙中的水结冰,产生膨胀压力,促使岩体破坏倾倒。

(5) 此外,地下水产生浮托力,使岩体有效重量减轻,稳定性下降。

(二)不稳定边坡的防治措施

为了确保工程的安全,针对不稳定的边坡,必须采取一些有效的防治措施。目前国内外常用的方法有:防止地表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水,削缓斜坡、上部减重,修建支挡建筑,锚固等。

1. 防渗和排水

防渗和排水,是整治滑坡的一种重要手段,只要布置得当、合理,一般均能取得较好效果。为了防止大气降水向岩体中渗透,一般是在滑坡体外围布置截水沟槽,以截断流至滑坡体上的水流。大的滑坡体尚应在其上布置一些排水沟,同时要整平坡面,防止有积水的坑洼,以利于降水迅速排走。针对已渗入滑坡体的水,通常是采用地下排水廊道,利用它可截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。另外也有采用钻孔排水的方法,即利用若干个垂直钻孔,打穿滑坡体下部的不透水层,将滑坡体中的水流到其下伏的另一个透水性较强的岩层中去。

2.削坡

削坡,是将陡倾的边坡上部的岩体挖除,一部分使边坡变缓,同时也可使滑体重量减轻,以达到稳定的目的。削减下来的土石,可填在坡脚,起反压作用,更有利于稳定。采用这种方法时,要注意滑动面的位置,否则不仅效果不显著,甚至更会促使岩体不稳。

3.支挡建筑

支挡建筑,主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙(或墩),也是一种应用广泛而有效的方法。材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后增加排水措施,效果更好。 .

4.锚固

锚固措施,有锚杆(或锚索)和混凝土锚固桩两种类型的措施,其原理都是提高岩体抗滑(或抗倾倒)能力。预应力锚索或锚杆锚固不稳定岩体的方法,适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。其作用是先在不稳定岩体上布置若干钻孔,钻至滑动面以下的坚固稳定的岩层中,然后在孔中放入锚索或锚杆,将下端固定,上端拉紧。上端一般用混凝土墩、混凝土梁或配合以挡墙将其固定。锚固粧(或称抗滑桩)适用于浅层或中厚层的滑坡体。它是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔,然后浇灌钢筋混凝土而成。一般垂直于滑动方向布置一排或两排,桩径通常1?3m,深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1/4?1/3。

除上述几项较多采用的防治措施外,还可采用混凝土护面、灌浆及改善滑动带土石的力学性质等措施。一般而言,在进行边坡防治处理时,如果几种措施同时采用效果更为显著。

(三)地下工程围岩的稳定性

地下工程是指建筑在地面以下及山体内部的各类建(构)筑物。如隧道、竖井、地铁,以及地下厂房、储库、车库,车站、商场和军事设施等。因地下工程埋于岩体中,首先要考虑的就是地下工程围岩的稳定性问题,如围岩塌方、地下水渗漏等。

1.地下工程位置选择的影响因素

地下工程位置的选择,除取决于工程目的要求外,还需要考虑区域稳定、山体稳定及地形、岩性、地质构造、地下水及地应力等因素的影响。

(1)地形条件。在地形上要求山体完整,地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山体厚度。如选择隧洞位置时,隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓,无滑坡、崩塌等现象.存在。洞口岩石应直接出露或坡积层薄,岩层最好倾向山里以保证洞口坡的安全。在地形陡的高边坡开挖洞口时,应不削坡或少削坡即进洞,必要时可做人工洞口先行进洞,以保证边坡的稳定性。隧洞进出口不应选在排水困难的低洼处,也不应选在冲沟、傍河山嘴及谷口等易受水流冲刷的地段。

(2)岩性条件。坚硬完整的岩体,围岩一般是稳定的,能适应各种断面形状的地下工程。而软弱岩体,如黏土岩类、破碎及风化岩体、吸水易膨胀的岩体等,通常力学强度低,遇水易软化、崩解及膨胀等,不利于围岩的稳定。因此,地下工程位置应尽量选在坚硬完整岩石中。一般在坚硬完整岩层中开挖,围岩稳定、进度快、造价低。在软弱、破碎、松散岩层中开挖,顶板易坍塌,边墙及底板易产生鼓胀挤出变形等事故,且需边开挖边支护或超前支护,进而影响工程造价和工期。一般而言,岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及变质岩,围岩的稳定性好,适于修建大型的地下工程。凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的沙砾岩、千枚岩及某些片岩,稳定性差,不宜建大型地下工程。松散及破碎的岩石稳定性极差,选址时应尽量避开。

(3)地质构造条件。地质构造是控制岩体完整性及渗透性的重要因素。选址时应尽量避开地质构造复杂的地段,否则会给施工带来困难。如意大利的辛普郎隧道,长20多公里,由于地层严重褶皱、倒装并伴有大型的逆断层,岩石破碎,施工中多次产生塌方,经多次停工处理才打通。下面从具体的地质构造对围岩稳定性的影响进行分析:

1)褶皱的影响。褶皱剧烈地区,一般断裂也很发育,特别是褶皱核部岩层完整性最差。在背斜核部,岩层呈上拱形,虽岩层破碎,然犹如石砌的拱形结构,能将上覆岩层的荷重传递至两侧岩体中去,所以有利于洞顶的稳定。向斜核部岩层呈倒拱形,顶部被张裂隙切割的岩块上窄下宽,易于塌落。另外,向斜核部往往是承压水储存的场所,地下工程开挖时地下水会突然涌入洞室。因此,在向斜核部不宜修建地下工程。从理论而言,背斜核部较向斜优越,但实际上由于背斜核部外缘受拉伸处于张力带,内缘受挤压,加上风化作用,岩层往往很破碎。因此,在布置地下工程时,原则上应避开褶皱核部。若必须在褶皱岩层地段修建地下工程,可以将地下工程放在褶皱的两侧。

2)断裂的影响。断层破碎带及断层交汇区,稳定性极差。地下工程开挖如遇较大规模的断层,基本上都会产生塌方甚至冒顶(洞顶大规模突然坍塌破坏)。一般而言,应避免地下工程轴线沿断层带布置。而地下工程轴线垂直或近于垂直断裂带,所需穿越的不稳定地段较短,但也可能产生塌方。因此,在选址时应尽量避开大断层。

3)岩层产状的影响。对于地下工程轴线与岩层走向垂直的情况,围岩的稳定性较好,特别是对边墙稳定有利。当岩层较陡时,稳定性最好。当岩层倾角较平缓且节理发育时,在洞顶易发生局部岩块塌落现象,地下工程顶部常出现阶梯形超挖;对于地下工程走向与岩层走向平行的情况,若岩层薄,彼此之间联结性差,在开挖地下工程(特别是大跨度的洞室)时常常发生顶板的坍塌。因此,在水平岩层中布置地下工程时,应尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层中。若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时,应将坚硬岩层作为顶板,避免将软弱岩层或软弱夹层置于顶部,后者易于造成顶板悬垂或坍塌。软弱岩层位于地下工程两侧或底部也不利,它容易引起边墙或底板鼓胀变形或被挤出。在倾斜岩层中,一般也是不利的。当洞身穿过软硬相间或破碎的倾斜岩层时,顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动,造成很大的偏压,逆倾向一侧围岩侧压力小,有利于稳定。因此,在倾斜岩层中最好将地下工程选在均一完整坚硬的岩石中。

(4) 地下水。地下工程施工中的塌方或冒顶事故,常常和地下水的活动有关。因此,在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内,或地下水量不大、无髙压含水层的岩体内。

(5) 地应力。在地下工程的设计和施工过程中,必须了解工程所在部位初始应力场的分布和变化规律,获得地下工程开挖后围岩应力重分布的特征,以便选用相应的措施来维护围岩的稳定。初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。

2.围岩的工程地质分析

(1)围岩稳定性分析。围岩稳定,是指在一定时间内,在一定的地质力和工程力作用下,岩体不产生破坏和失稳。围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏,一般可采用如下判据:一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力;二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。

由于岩体在强度和结构方面的差异,隧道、竖井和地下车站、仓库、厂房等地下工程的围岩,变形与破坏的形式多种多样,主要有五种:

1)脆性破裂,经常产生于高地应力地区,其形成的机理是复杂的,它是储存有很大弹性应变能的岩体,在开挖卸荷后,能量突然释放形成的,它与岩石性质、地应力积聚水平及地下工程断面形状等因素有关。

2)块体滑移,是块状结构围岩常见的破坏形式,常以结构面交汇切割组合成不同形状的块体滑移、塌落等形式出现。

3)岩层的弯曲折断,是层状围岩变形失稳的主要形式,当岩层很薄或软硬相间时,顶板容易下沉弯曲折断。在倾斜层状围岩中,当层间结合不良时,顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断,逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。在陡倾或直立岩层中,因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行,所以边墙容易凸邦弯曲。

4)碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解脱,在洞顶则产生崩落,在边墙上则表现为滑塌或碎块的坍塌。当结构面间夹泥时,往往会产生大规模的塌方,如不及时支护,将愈演愈烈,直至冒顶。

5)—般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体,在重力、围岩应力和地下水作用下常产生冒落及塑性变形。常见的塑性变形和破坏形式有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等。

(2)围岩的分类。主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类,不同建设行业对围岩的分类尚不尽相同。例如,水利建设行业将围岩分为五类,交通建设行业将围岩分为六类。

3.提高围岩稳定性的措施

为了保证地下工程施工的安全和正常运行,应该针对岩体的不同条件,采取相应的施工方法和一定的工程技术措施,提高围岩的稳定性。目前,用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支撑或衬砌和喷锚支护两大类。

(1)支撑与衬砌。支撑是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩用的临时性措施。按照选用材料的不同,有木支撑、钢支撑及混凝土支撑等。在不太稳定的岩体中开挖,需及时支撑以防止围岩早期松动。衬砌是加固围岩的永久性结构,其作用主要是承受围岩压力及内水压力,有混凝土及钢筋混凝土衬砌,也可以用浆砌条石衬砌。

(2)喷锚支护。喷锚支护是在地下工程开挖后,及时地向围岩表面喷一薄层混凝土(一般厚度为5?20cm),有时再增加一些锚杆,从而部分地阻止围岩向洞内变形,以达到支护的目的。

喷锚支护能使混凝土喷层与围岩紧密结合,并且喷层本身具有一定的柔性和变形特性,因而能及时有效地控制和调整围岩应力的重分布,最大限度地保护岩体的结构和力学性质,防止围岩的松动和坍塌。如果喷混凝土再配合锚杆加固围岩,则会更有效地提高围岩自身的承载力和稳定性。

喷混凝土具备以下几方面的作用:首先,它能紧跟工作面,速度快,因而缩短了开挖与支护的间隔时间,及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损,阻止裂隙切割的碎块脱落松动,使围岩的应力状态得到改善。其次,由于有较高的喷射速度和压力,浆液能充填张开的裂隙,起着加固岩体的作用,提高了岩体的强度和整体性。此外,喷层与围岩紧密结合,有较高的黏结力和抗剪强度,能在结合面上传递各种应力,可以起到承载拱的作用。

锚杆有楔缝式金属锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、普通砂浆金属锚杆、预应力锚杆及木锚杆等。目前在大中型工程中,常用的是楔缝式金属锚杆和砂浆金属锚杆两种。为了防止锚杆之间的碎块塌落,可采用喷层和钢丝网来配合。

(3) 各类围岩的具体处理方法。对于坚硬的整体围岩,岩块强度高,整体性好,在地下工程开挖后自身稳定性好,基本上不存在支护问题。这种情况下喷混凝土的作用主要是防止围岩表面风化,消除开挖后表面的凹凸不平及防止个别岩块掉落,其喷层厚度一般为3?5cm。当地下工程围岩中出现拉应力区时,应采用锚杆稳定围岩。

对于块状围岩,这类围岩的坍塌总是从个别石块——“危石”掉落开始,再逐渐发展扩大,只要及时有效地防止个别“危石”掉落,就能保证围岩整体的稳定性。一般而言,对于此类围岩,喷混凝土支护即可,但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动时,应该用锚杆加固。

对于层状围岩,在开挖地下工程时,往往不易打成拱形(或圆形),爆破后顶面经常成平板状,如不加支护,围岩常常先发生弯曲张开,然后逐渐坍塌。因此,对于此类围岩,应以锚杆为主要的支护手段。通过锚杆将各层联结在一起,提高岩层的抗弯刚度,有效阻止各层之间的层间错动。

对于软弱围岩,相当于围岩分类中的Ⅳ类和V类围岩,一般强度低、成岩不牢固的软岩,破碎及强烈风化的岩石。该类围岩在地下工程开挖后一般都不能自稳,所以必须立即喷射混凝土,有时还要加锚杆和钢筋网才能稳定围岩。

编辑推荐:

2017年造价工程师考试成绩查询信息汇总

2017年造价工程师考试合格标准信息汇总

全国造价工程师视频大全|高效提分

注册造价工程师免费注册账号、免费做题


(责任编辑:zyc)

2页,当前第1页  第一页  前一页  下一页
最近更新 考试动态 更多>

近期直播

免费章节课

课程推荐

      考试科目