边坡稳定性计算
边坡稳定性计算
边坡稳定性计算(calculating slope stability)是指根据露天矿的实际条件,计算一定稳定系数所需的边坡角,或计算边坡角一定时的稳走性系数。
一、极限平衡计算法 是当前国内外边坡工程中边坡稳定计算常用的基本方法。用该方法能确定边坡滑动面位置和破坏型式,能根据边坡不同破坏形式和任意滑动面位置来计算边坡稳定系数,它适用于边坡体不同地质条件和边坡各类破坏形式。在国内露天矿边坡稳定性计算中,已得到广泛应用,如兰尖铁矿、大冶铁矿、海南铁矿、永平铜矿和行洛坑钨矿等边坡工程中边滑坡稳定计算均用此方法。 二、有限单元法 是应力、应变分析法,即用弹性理论分析边坡体的应力状态。它只能分析在弹性阶段边坡体应力、应变和位移分析情况,不能对边坡体的破坏情况给出定量的分析。因此,当前在国内露天矿边坡稳定计算中应用该方法时,常用极限平衡法计算进行对比校核(如海南铁矿、新桥铜矿)。 该方法能适用于边坡岩体的复杂条件。 三、概率分析法 只能用数理统计方法,分析研究影响边坡稳定诸因素的规律,求出边坡不稳定概率,但不能完全定量地给出边坡稳定或不稳定的程度。当前在国内露天矿边坡稳定性计算中应用该方法时,常用极限平衡计算法进行对比校核,如攀钢石灰石矿边坡稳定性研究。 该方法适用于边坡体的复杂条件,能根据边坡不同破坏类型用电子计算机算出边坡不稳定概率。 采用以上三种方法都必须获得边坡稳定性计算分析所需的各项资料,并将计算结果和类似矿山进行对比;在不具备边坡稳定性计算分析资料的情况下,可根据设计工程的具体条件,用类比法确定边坡角。
边坡稳定性分析
边坡稳定性分析是边坡设计、边坡稳定状态判别、边坡加固与治理的重要决策依据。在边坡稳定性分析中,先后发展了工程地质分析法、类比法、极限平衡法、数值分析方法和不确定性分析方法,其中,极限平衡法至今仍是边坡稳定性分析的基本方法。
边坡系数的基本定义
人工沟槽及基坑如果土层深度较深,土质较差,为了防止坍塌和保证安全,需要将沟槽或基坑边壁修成一定的倾斜坡度,称为放坡。沟槽边坡坡度以挖沟槽或基坑的深度“H”与边坡底宽“B”之比表示,即:
土方边坡坡度=H/B=1/(B/H)=1:k,式中:k=B/H称为坡度系数。
坡角和坡度是同一事物的不同表示方式,既有联系又有区别:
1.坡角就是坡面与水平面的夹角,常用α表示;
2.坡度(或坡比)就是坡面的铅直高度(h)和水平宽度(l)的比;
3.若用i表示坡度,则有i=h/l;
4.坡度与坡角的关系是i=h/l=tanα;
5.边坡比在水利的堤坝工程中常用这一名词.边坡比就是邻边比斜边,具体的就是地表长比坡长,就是坡角的余弦值即COSα。
边坡稳定性安全系数是边坡稳定性的一个定量评价概念,从数值上讲是指沿假定滑裂面的抗滑力与滑动力的比值。当该比值大于1时,坡体稳定;等于1时,坡体处于极限平衡状态;小于1时,边坡即发生破坏。设边坡的高为H,展宽为B,边坡系数=B/H,如果这个边坡稳定了,就是这个系数为此点边坡稳定系数。
边坡稳定安全技术措施
一、预防剥挖场及排土场滑坡的技术安全措施和设施
随着剥挖坑深度增加,地质、水文条件、剥挖、气候等各种因素的影响,滑坡的危险逐渐增加,因此,对剥挖场定期进行观测,在分析观测资料的基础上,对边坡的管理采取相应的措施,保证剥挖的正常进行和人身设备的安全。
1、加强地面防水和坑下排水工作,防止地面水流入坑下影响边坡的稳定,防止坑下积水影响内排基底的稳固性。
2、加强边坡的监测和分析,在出现滑坡征兆时,根据具体条件,从打抗滑柱、锚杆加固、挡土墙方法中选择合理的治理措施。
3、在非工作帮和端帮,要严格按照设计进行剥挖,不能过界,不得超挖坡底线。
4、非工作帮、端帮和到界台阶,有露头煤和煤层存在,应加以封盖和采取其它防止风化的措施。
5、排土场亦应定期进行观察和分析,采取相应的防滑措施。
6、编制较完善的滑坡灾害应急抢救预案。
二、完善剥挖场、排土场周边防排水体系
1、在排土场未建立之前,排土场周边的排水系统必须尽早建成。为此,在排弃时,基底尽量排弃块大的、坚硬的、见水不易泥化的物料,尽量不要破坏原有的迳流条件,保持基底排泄畅通。
2、在剥挖场边坡周边建立完善的防排水设施,使外部积水不入坑,并在排土场边坡上建立完整排水系统,使排土场边坡上的雨水尽快排出,坑内的积水也应尽早排出,以降低地下水水位,提高剥挖场边坡的稳定。
三、加强内排土场管理
1、在内排土场基底应尽量排弃块大的、坚硬的、遇水不易泥化的物料,并保持其连续性,以尽量将排土场内部的水排出;
2、必要时对基底做麻面防滑处理,既有利于排水流畅又增大与物料摩擦力,确保内排土场边坡稳定;
3、必要时在煤层底板设置“盲沟”的排水沟和集水沟,沟内设滤水管形成沿内排土场底部的排水系统,及时将内排土场底部的水排出。
四、控制雨水、地下水渗入内排土场底部的措施
1、在排土场达到最终位置平盘和坡面铺一层不透水的粘土或来源方便的替代物用压路机夯实,形成防渗层,在其上再铺一层土壤,绿化植被;
2、在内排土时沿端帮境界排弃10m宽的隔水墙,减少地下水的渗入。
3、在边坡形成期间和形成之后,应定期监测外排土场边坡的位移变形情况,当发现某一部位变形异常,应提高监测频度,并提出相应的治理措施,避免造成更大的损失。
影响边坡稳定性的因素有哪些
边坡稳定的影响因素如下:
1.岩石构造要素
边坡稳定性计算包含构造面和构造体(结构面是指断裂或隐伏的有一定面积的连续、间歇性延展的地质界面面;构造体是由不同产状结构面组合分割的单元岩块。)岩石结构面的存在是影响边坡稳定性的一个重要因素。
岩石中结构面的存在,降低了岩体的整体强度,增强了岩体的变形特性,增强了岩体流变学特性及其它时间效应,加深了岩体的非均匀性、各向异性、非连续性等性质。从岩质边坡工程事故看,失稳岩体通常沿单一结构面或多个组合边界产生剪切滑移、张裂破裂、错动变形等,导致边坡岩体失稳。
我们共同回忆了构造面的分类和赤平极射投影图法分析岩体稳定性。
2.岩性风化和侵蚀作用的影响
风化作用改变岩石的性质,即各种大气因素和它们的状态。风能对岩石的变形特性产生不利影响,并降低其它强度特性。一般情况下,风化作用的影响只能定性地评价,但对坡度的分析应做到定量评价。
冲刷作用以水的侵蚀为主,水的存在会加大岩体内的裂隙,加强岩石风化,导致岩体不稳定。
3.机械因素影响
影响高速公路岩石边坡破坏的力学因素有地震动力学、地质构造力、岩体自重力、岩体内部物理化学作用、地球化学作用等。
有些开挖过程中进行爆破(震动)是影响岩质边坡稳定性最普遍、最严重、最经常发生的基本因素,对梯级边坡而言尤为严重。
4.水因素影响
水分对边坡岩体稳定性的影响不仅是多方面的,而且十分活跃。结果表明,多数边坡岩体的破坏与滑移与水的活动有关。第一水对岩体具有明显的化学作用,再加上水对岩体的物理作用,二者共同作用于岩体的松散、破碎,在一定程度上增加岩体的密度、贯通性、压缩性、渗透性等,而使岩体强度降低,这对岩体稳定性有重要影响。
5.影响温度因素
温度是岩体发生物理风化的主要原因之一。温度骤冷骤热使坡体风化加剧,产生自然削坡或自然剥离,并最终改变坡面形状和坡度,这种作用和影响对堑边坡应引起重视。
6.各种因素对岩体结构面赋存及地下水化学组成的影响
矿物组成、化学成分、粒度组成、显微结构、地下水化学成分、岩体结构面中赋存物质与地下水的相互作用等都是影响岩质边坡稳定性的重要因素之一。
7.时间因素和渐进破坏的影响
由于边坡在时间上经历了蠕动和流动过程的渐近破坏,因此,分析和最终设计对于边坡的短期稳定性和长期稳定性的要求就显得尤为重要。
8.残余应力的影响和构造作用
挖掘所形成的挖方边坡影响了挖方边界处岩体的应力状态。预测这些应力集中程度及其对边坡稳定的影响是复杂的。
岩层的构造作用,使基岩承受一定的水平向构造应力,这种构造应力对挖方边坡的力学性能有很大影响,特别是深挖时,这种影响比较明显。
9.干扰因素的影响
由于地震及开挖边坡采用的爆破开挖,均对边坡稳定性产生不利影响,因此,为了充分发挥爆破释放的能量,对边坡岩体危害最小,必须设置爆破孔。
10、地质结构
地质构造因子主要指褶皱形态、岩层产状、断层及节理裂隙发育程度、新构造运动特征等。一般是在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造活动活跃的地区,常发生岩体破碎、沟谷深,规模较大的崩塌、滑坡极易发生。
11、气候因素
边坡稳定性计算在极端气候条件和全球气候变化中,中国南半球主要受印度洋暖湿气流控制,夏季多局部降雨,而西北地区主要受季风影响。
12、地下水
透水边坡在水下承受浮托力的作用,减轻坡体的有效重力;水流冲刷岩坡时,会使坡脚出现临空面,上部岩体失去支撑,造成边坡失稳。
13、坡面形状
坡面形态一般指坡高、坡度、平面形状和周边临空条件等。一般而言,越高的坡度越陡,对稳定的影响就越大。
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