边坡稳定性 .docx

精品名师归纳总结三峡高校留同学公寓边坡稳固性分析1 课题来源三峡高校拟在其校内内新建“三峡高校留同学公寓1 、2#楼”工程项目，该项目位于高校路西侧， 逸夫楼南侧，该建筑均为 7 层框架结构，建筑高度 22.35m， 拟建工程重要性等级为二级， 场的复杂程度为二级， 的基复杂程度为二级， 综合评判该项目的岩土工程勘察等级为乙级， 该项目由三峡高校建筑设计讨论院负责设计。2 选题背景及讨论意义相伴着我国经济建设的高速进展， 显现过大大小小由于边坡失稳造成的人身和财产缺失， 边坡综合防护设计日益引起社会的重视。 边坡设计不仅仅需要因的制宜的挑选有用、合理、经济、美观的工程措施，确保人民的生命安全和财产， 同时到达与四周环境的相对和谐与平稳， 以及美化社会的成效。 更需综合考虑的下水、降雨强度、的势、土质、材料来源等情形来进行合理布局。讨论边坡的稳 定性及治理方案有重大的理论与实践意义，更是爱护生命财产安全的迫切需要。 因此，通过对边坡的稳固性评判及治理措施的讨论将对其他类似边坡的稳固性评 价和治理具有很强的指导性意义。 对已产生的滑动的边坡以及濒临滑动的边坡进行稳固性分析， 并实行合理的治理方案， 排除安全隐患， 对于保证工程的顺当进行削减工程投资，爱护人民群众的生命财产安全都有着重要的意义。3 国内外边坡稳固性讨论现状3.1 国外边坡稳固性讨论现状1 起步阶段起步阶段， 滑坡讨论开头于 20 世纪 20 岁月的瑞典， 瑞典人彼得森最早提出了条分法。但之后的 20 年左右的时间里世界各国对滑坡的讨论也只是零星的和片段的。大多数国家都是由单独的讨论人员进行小规模的滑坡讨论，只有瑞典、挪威、前苏联是由国立土工讨论所进行滑坡讨论，并发表过一些著作和论文， 其中瑞典人取得的成果最大。 原苏联曾于 1934 年和 1946 年召开过两次全国性的滑坡会议。瑞典条分法同时考虑了粘聚力和摩擦力， 缺点是原理粗浅而且它的基本假定脱离了实际情形是一个浅薄的理论，仍有待进一步完善。2初步进展阶段初步进展阶段 20 世纪 50 岁月 ，人们开头考虑岩体的结构面和材料特性， 并且随着理论的讨论， 显现了极限平稳论和弹塑性理论， 这些新角度新方法的显现明显推动了边坡稳固性讨论的进步。接着索柯夫斯基在1954 的时候提出了松可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结散介质极限平稳原理， 但是这种方法存在着一些缺陷， 会发觉运算的结果与实际不符，其缘由是由于没有考虑到岩体的力学状态和结构面， 后来其他人在他的基础上完善了他的理论并提出一种边坡边坡稳固性的方法， 完善了这个时期边坡稳固性分析的进展。3深化进展阶段深化进展阶段 20 世纪60岁月 ，这个阶段比较清楚明朗， 人们对稳固性分析的角度主要是两个方面。 一是考虑岩体中的结构面， 以极限平稳理论为基础， 运用图解法和运算分析法求出安全系数来判定其稳固性。John在1970提出了图解法。3.2 国内边坡稳固性讨论现状由于长时间的封建社会以及战争， 新中国解放以前在边坡稳固性分析这方面几乎没有什么讨论， 要远远的落后于欧美等国。 但中国那些可敬的讨论人员们发奋图强使新中国成立以后边坡稳固性分析取得了很大的进步。总的来说，可分为以下四个阶段：(1) 50 岁月起步阶段， 主要以的质灾难为着眼点， 通过工程的质类比法与极限平稳法等定性的分析方法，初步实现一些基本的边坡稳固性分析和防护设计。(2) 60 岁月进步阶段。当时使用的主要方法是实体比例投影法，既通过赤平极射投影， 来实现对边坡岩体的结构类型的划分，同时提出了岩体结构与掌握的观点， 用该方法对块体的破坏进行运算更快捷精确， 并开展了很多大型的野外岩体力学试验为进一步边坡稳固性讨论打下了基础 1 。(3) 70 岁月进一步进展阶段， 这个阶段已经开头了讨论边坡的变形破坏机理工作。 并开头运用弹塑性力学极限平稳理论等方法来分析和评判边坡的稳固性。 潘家铮提出了滑坡极限分析的极大值原理和微小值原理两条基本原理进一步扩充了关于边坡稳固性讨论的理论学问。 随着科技的不断进步， 理论学问和硬实力的提高也使得有限单元法、 边界元法、 离散元法等更前沿的方法进入评判边坡的稳固性、分析边坡变形破坏的条件的这个领域中。(4) 80 岁月逐步成熟阶段， 人们开头从整体上熟悉边坡稳固性的进展趋势以及边坡的变形破坏机理。 诸如块体理论、 DDA法、灰色理论、 模糊数学、数据库与专家系统、电脑仿真技术、 损耗断裂力学理论、 神经网络模型和遗传算法等一些新理论、 新技术、新方法开头显现并被运用到边坡稳固性讨论， 这些方法的显现为猜测边坡可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的稳固性开创了更为宽阔的前景。4 国内外边坡治理技术讨论现状4.1 国外边坡治理技术讨论现状早在19世纪中期，一些欧美国家就已经开头对边坡治理的工作进行讨论，但 究竟是早期发育期由于理论学问和技术的缘由， 对象仍只能是一些小型偏简洁的边坡。进行治理排水工程的措施大多是减载、反压、和抗滑挡土墙。其次次世界大战后， 欧美各国大兴土木， 大路进展迅猛直接导致了边坡灾难也越来越多，人们渐渐一意识到治理灾难的重要性和必要性，人为支挡工程治理大量边坡灾难取得了明显的成效。 人为支挡工程成为当时普遍流行而且较当时特别先进的方法成为治理边坡灾难最重要的方法。 支挡工程的进展基本经受了三个阶段2 ：(1) 第一阶段20世纪50岁月以前， 正是欧美工业化兴起的时候， 为了大规模的开采矿产资源和进展交通运输， 很多国家开头大量的修筑高速大路、 铁路等等， 过度的追求经济效益导致为了速度显现了很多人工边坡， 从而发生大量倒塌和滑坡， 给人们带来严峻生命财产缺失。 吸取了教训后， 关于滑面边坡稳固性与防护相关的理论与实践讨论才渐渐开头。(2) 其次阶段20世纪60到70岁月，人们渐渐开头使用抗滑桩支挡工程， 这成为解决抗滑挡土墙施工过程的一些困难很好的方法。 当时欧美和前苏联在这方面处于领先位置亚洲就以日本为代表。 一些国家用承台联接两排或者三排桩顶， 从而产生刚架受力这样的方法来增加群桩受力和桩的抗剪切才能。 亚洲进展最好的日本更钟情与采纳直径为 400-500mm，孔深约 20-30m的钻孔钢管桩，在孔中插入直径为318-457mm，壁厚约为 10-40mm的钢管，在钢管中放入 H型钢增加桩的抗剪才能。其桩间距采纳 1.5-4.0m ，大多数为 2.0-2.5m 。(3) 第三阶段20世纪80岁月，在利用小型抗滑桩的同时， 开头使用大直径的挖孔抗滑桩用以治理一些较大型的滑坡灾难。 锚索的显现是的不仅实现了机械化而且更加经济适用，更突出的是力学性能比抗滑桩更好，特别好的补偿了抗滑桩的不足。4.2 国内边坡治理技术的讨论现状(1) 第一阶段20世纪50岁月，一抗滑挡墙及浆砌片 块 石防治。当时使用的方法仍都是老方法，但是老方法有一个共同的缺点就是都是临时使边坡趋于稳固，外界条件一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结旦发生了转变， 边坡很可能轻易就会发生失稳破坏。 例如： 宝成铁路由于只实行了减载、排水或抗滑挡土墙等措施就导致在 1981年的洪水期间有 10余个滑坡显现了严峻的破坏。(2) 其次阶段20世纪60岁月晚期，抗滑桩技术 3 开头运用，以前一些施工难工程量大的项目他的边坡灾难很不好处理但， 一些难度比较大的边坡滑坡灾难的治理由于有了抗滑桩技术得到很好的解决。 抗滑桩承载才能大、 施工速度快等优点都是实施高大难工程项目正好需求的， 深受讨论人员和施工部门的欢迎， 因此在全国得到快速推广和运用。(3) 第三阶段20世纪80岁月晚期，锚喷技术施工快速、简便、安全，所以它很快得到了各 个国家的使用。 与此同时加上我国在这项技术的讨论取得了突破性进展，所以我国也开头采纳并广泛推行锚喷防护治理技术。 锚索具有高强度、抗拉力大的特点， 预应力锚索可以变一般支挡结构物的被动受力为主动受力，滑体扰动力小， 可以机械化施工， 使其其应用前景特别宽阔。 在排水方面， 人们开头主见结合预应力锚索、抗滑桩支挡等以排水为主综合治理。(4) 第四阶段20世纪90岁月，显现框架锚固结构和压力注浆加固手段， 它是一种应用前景特别广泛的边坡治理方式。 通过深层加固的技术， 能够解决边坡的深层加固以及稳固性问题，在边坡治理过程中得到应用广泛。5 本人挑选的讨论方法：依据长时间的讨论总结， 边坡稳固性分析方法大致可分为确定性方法和不确定性方法 4 细分的话有极限平稳分析法 5 、极限分析法、 数值分析法， 这些方法统称为确定性方法。 相对应的不确定性方法就以随机概率分析法为代表。本人挑选的是极限平稳法，下面对极限平稳法的简洁介绍。5.1 、极限平稳法的特点1核心思想极限平稳法的核心思想有两点： 一是化整为零， 即将边坡滑体进行条块划分，并讨论条块之间的相互作用， 不同的极限平稳法之间的差异就在于条块间相互作用假定的不同。 二是极限平稳， 即滑体在肯定条件下到达极限平稳状态，坡安全系数 Fs=1.0 ，当然不同方法对边坡安全系数的定义也有差异。亦即边可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2方法的可行性极限平稳法虽然简洁，但是简洁并不代表其理论上不严密，在此有两个问题 需要说明： 一是为何可以选取平面作为边坡剖面进行分析，这是由于在挑选运算剖面时通常选取最不利的平面， 并且平面忽视了垂直于平面的约束， 将其简化为平面应力问题， 这使得典型剖面的运算结果更加保守， 因此更偏于安全。 二是边坡实际所处的弹塑性状态， 依据潘家铮上下限原理， 岩土体所处状态总是介于上下两个极限之间， 对边坡而言， 其上限是整个滑体到达塑性状态，下限是仅滑动面到达塑性状态， 极限平稳法对应的极限状态第一是使滑面到达塑性状态，滑体就依据不同方法条间力假定的不同而在不同程度上到达塑性状态。基于以上两点，可以看出极限平稳法虽然简洁， 但是它在肯定程度上反映了边坡稳固状态的本质，而且在理论和方法上是严密可行的。3优缺点极限平稳法的特点即是忽视边坡演化过程，直指特定状态下的稳固分析结果，这个特点既是其优点所在， 也是其不足之处， 优点在于忽视了边坡岩土本构这个难题， 直接分析边坡极限状态下的稳固性。不足在于由于忽视了本构， 因此不能分析边坡的变形演化过程，而且只求解边坡整体稳固系数，目的过于单一。当然极限平稳法和数值算法亦存在一个共同问题， 即必需在典型剖面上搜寻出滑动面，不同之处在于， 极限平稳法是通过体会和试算选取安全系数最小的剖面作为滑动面，而数值算法就选取塑性贯穿区作为滑动面。5.2 、安全系数的定义方法在确定边坡滑动面以后，通过调整滑动面上正应力、剪应力 与强度参数 c、 关系使边坡到达极限平稳状态， 依据调整关系的不同衍生出不同的安全系数定义方法，目前公认且应用较多的有以下三种方法：1 强度折减法强度折减法通过折减强度参数 c、 从而使边坡到达极限平稳状态，并将折减的详细数值定义为安全系数Fs。强度折减法是经过多年来的实践被国际工程 界广泛承认的一种方法， 这种安全系数只是降低抗滑力， 而不转变下滑力。 同时， 用强度折减法也比较符合工程实际情形，很多边坡的发生经常是由于外界因素如降水、震惊等引起岩土体强度降低而导致岩土体滑坡。2下滑力超载法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结下滑力超载法是将滑裂面上的下滑力增大肯定倍数使边坡到达极限状态，其增大倍数即为安全系数Fs，也就是增大荷载引起的下滑力项，而不转变荷载引 起的抗滑力项。 从形式上看， 下滑力超载法与强度折减法的表达式基本相同，但是含义并不同， 这种定义在国内采纳传递系数法显式解求安全系数时应用，不过由于传递系数法显式解仍作了一些假定 如下滑力方向假定等 ，其安全系数运算结果与一般条分法并不完全一样， 一般情形下其运算结果偏大。 下滑力超载法表达式说明， 极限平稳状态时， 下滑力增大 Fs 倍， 一般情形下也就是岩土体质量增大 Fs 倍，而实际上质量增大不仅使下滑力增大，也会使摩擦力增大，因此下滑力超载法不符合工程实际。3超载储备法超载储备法是是将荷载 主要是自重 增大 Fs 倍后，使坡体到达极限平稳状态。超载储备法相当于折减黏聚力 c 值的强度储备安全系数， 对无黏性土 c=0 采纳超载储备安全系数明显是不适用的。4其他方法矢量和法 7 认为边坡滑体的抗滑力和下滑力都是矢量，因此应将抗滑力R和下滑力 T 的矢量叠加投影到某一运算方向 后运算安全系数。5.3 、未知量、平稳方程及引入条间力假定极限平稳法将边坡滑体划分为 n 个条块，选取第 i 个条块进行分析。依据条块是否满意力矩平稳关系又将分析方法划分的严格条分法和不严格条分法，严格条分法的每个条块均满意力和力矩平稳，而不严格条分法就仅满意力平稳。整个边坡未知量数量分别为：边坡整体安全系数Fs 计 1 个。条底力 Ni 计 n 个。条底力 Ti 计 n 个。条侧力 Ei 计 n-1 个。条侧力 Xi计 n-1 个。Ei 作用高度计 n-1 个不严格条分法不考虑条块力矩平稳，Ei 作用高度不参加运算，因此未知量计 0 个。未知量总数合计 5n-2 个不严格条分法为 4n-1 个。整个边坡平稳方程数量分别为：水平力平稳方程计n 个。垂直力平稳方程计n 个。力矩平稳方程计 n 个不严格条分法为 0 个。每个条块的局部安全系数均与整体安全系数相等计 n 个方程。平稳方程合计 4n 个不严格条分法为 3n 个。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由上述边坡未知量和平稳方程数量可以看出，未知量数量多于平稳方程数量，严格条分法多 n-2 个，不严格条分法多 n-1 个。为了便于未知量和平稳方程的求解，因此必需引入条间力假定。 引入条间力假定后， n 个条块之间将增加 n-1 个平稳方程，对于严格条分法，未知量和平稳方程数量将分别为5n-2 个和 5n-1 个，由于平稳方程数量比未知量数量多1 个，因此必需再引入一个新的未知量参加求解。对于不严格条分法，未知量和平稳方程数量均为4n-1 个，因此可以直接求解。5.4 、几种经典方法述评1瑞典法假定：不考虑条间力。适用范畴：只适用于圆弧滑面。求解过程：通过整体力矩平稳求解安全系数。运算结果：安全系数运算结果偏低1020%，因此结果偏于保守。特点：历史悠久，是最早的边坡稳固性分析方法。2简化 Bishop 法假定：只考虑水平条间力。适用范畴：只适用于圆弧滑面。求解过程：条块垂直方向的力平稳和整体力矩平稳求解安全系数。 运算结果：通常情形下运算结果较为精确。特点：首次采纳强度折减定义。4传递系数法不平稳推力法假定：假定剩余下滑力方向为条底倾角方向，并由此确定垂直条间力和水平条间力的比例关系。适用范畴：圆弧、折线滑面均适用。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结求解过程：依据条块垂直和水平方向的力平稳求解安全系数，同时依据安全 系数不同定义方法分为显示解法和隐式解法。 显式解， 依据滑面正应力和剪应力求解抗滑力和下滑力，并由此运算Fs=f , 。隐式解：依据最终一个条块的剩余下滑力为0，求解 fFs=0 。运算结果：假设条底倾角变化幅度小于10°，就精度很高。特点：国产方法，简洁有用，国内标准普遍采纳，特别对支挡结构设计时较有意义。5Morgenstern-Price法假定：假定条间力方向的函数为 tan =Xi/Ei=f0x+ fx, 引入新参数，假设 f0x=0 、fx=1 ，就 tan =，即为 Spencer 法，通常情形下tan 的分布规律为是 f0x 线性分布， fx 取正弦函数。适用范畴：圆弧、折线滑面均适用。求解过程：依据条块垂直和水平方向的力平稳和力矩平稳求解安全系数。 运算结果：公认比较精确的方法。特点：由于 Morgenstern-Price法为严格条分法，因此引入了新参数， 的物理意义是什么，如何验证条间力是否合理？5.5 、展望由于极限平稳法自身理论严密性的需要和工程适用性的拓展， 以及数值算法带来的外部压力， 近年来很多学者也对极限平稳法进行了不断的改进和讨论， 具有有以下几个方面的代表性工作：第一、抛弃原有的条分方法，另起炉灶。如郑宏等3 提出的无条分法，该方法将域积分转为边界积分， 实现无条分， 并通过合理简洁的滑面正应力修正方法，建立三个力矩平稳方程替代滑块平稳方程组，即取滑面底端、 顶端及另外一点组成等边三角形，对三个点求矩，求解时防止力和力矩方程量纲不一样。其次、对条块局部安全系数等于整体安全系数的基本假定提出质疑。如童志怡等9 提出的条块安全系数法，认为条块局部安全系数不等于整体安全系数，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结通过建立新的条间力假定， 建立条块力和力矩平稳， 并依据条块局部安全系数的分布情形判定边坡的破坏形状。第三、提出新的边坡安全系数定义方法。如刘艳章、葛修润等提出的基于矢量法的安全系数定义方法 7 。第四、由二维向三维极限平稳法进展。即将平面条块分析向立体条柱分析推进，讨论条柱各个侧面的受力平稳和力矩平稳。第五、对经典极限平稳法进行改进。 如朱大勇等 8 对 Morgenstern法、严格 Janbu法与 Sarma 法等三种经典方法进行了实质性的改进， Price基于这些方法的基本假设，重新推导出更为简洁有用的安全系数运算公式。6 工作的主要阶段、进度和完成时间1、2021.9.282021.10.8完成开题报告编写，质量到达规定要求2、2021.10.92021.11.9完成基本运算过程3、2021.11.102021.11.30完成毕业论文正文编写，提交论文初稿，由指导老师批阅、修改。4、2021.12.12021.12.7提交论文二稿，由指导老师批阅、修改。5、2021.12.82021.12.15交毕业论文正本，质量到达规定要求。6、2021.12.162021.12.20指导老师将评阅好的毕业论文交教研室，进行形式审查， 上网查询及交叉评阅。7、2021.12.212021.1.4答辩7 现有条件及必需实行的措施：7.1 现有条件（1） 图书馆资料室。（2） 互联网。（3） 运算软件。（4） 基本的文字编辑软件。7.2 实行措施（1） 利用互联网查询获得相关信息（2） 通过工程运算，电脑运算等方法。可编辑资料 - - - 欢迎下载