工程斜坡中岩土体压力和下滑力的应用*

文摘   2024-11-15 20:58   四川  

在工程斜坡的加固支挡工程分析计算中,存在岩土体主动土压力和坡体下滑力(潜在下滑力)两种力的形式。它们的应用条件是什么呢?这在工程斜坡处治中常常能听到这样的疑问。

1)关于岩土体压力:

岩土体压力的合理和有效分析应用,是建立在构成坡体的岩土体呈现为均质或类均质特性。如没有明显结构面的黄土、粘土、堆填土、破碎岩体、巨厚层岩体等可以假定为均质或均质的坡体,可近似采用岩土体压力进行计算分析。

否则,如果坡体中的各种结构面,如断层、节理、层面、接触面等时,应核查结构面对岩土体压力可靠性和有效性的影响。这是因为坡体中的结构面是构成岩土体的弱面,其抗剪能力要明显低于岩块和土块。一旦坡体中存在不能忽略,影响坡体结构的结构面时,如若仍采用岩土体压力模式进行计算,所得到的支挡工程所要平衡的作用力将出现不同程度的偏小。

此外,岩土体压力与所设置支挡结构的形式密切相关,即土压力是一个地质体与工程结构相互作用而形成的力。

2)关于下滑力或潜在下滑力:

在没有明显或可以忽略结构面的均质或类均质土体中,可采用圆弧搜索法计算下滑力。即采用考虑到构成坡体土体性质的均匀性,可搜索坡体中剪应力面所控制的同生面,作为最不利的潜在滑面或滑面进行工程斜坡的稳定性分析。它应用的岩土体条件同上面的岩土体压力应用条件。

黄土、粘土、堆填土等土质坡体中,如果存在不同期、不同成因、不同界面的沉积、风化、堆积、堆载、土岩界面的等明显影响坡体均质性和完整性的结构面,以及在沉积岩、变质岩和岩浆岩等岩质坡体中,岩体中往往存在不同性质的原生、次生、浅表生等不同形式的不利结构面,如层面、断裂、风化、卸荷、风化明显影响坡体均质性和完整性的结构面时,这些结构面的分布、性质等往往可能控制了坡体的稳定性。因此,坡体稳定性分析时就应依据这些贯通性较好、具有相对优势的结构面进行地质配套,在此基础上对坡体的下滑力或潜在下滑力进行分析计算。

事实上,地层中没有完全均质的岩土体,因此,为了有效进行工程应用,即如果可以满足忽略对坡体稳定性分析影响较小的结构面因素时,方可采用岩土体压力计算模型或圆弧搜索法计算模型,而这计算模式其实主要应用土质或类土质工程斜坡。

考虑到自然界中构成坡体的岩土体主要为由结构面切割形成的不均匀体,因此,工程斜坡的稳定性其实往往受控于坡体中的弱面,即结构面。因此,只要坡体中存在不能忽略的结构面时,就应采用结构面配套的方法进行分析计算坡体的下滑力或潜在下滑力。

此外,无论设置什么样形式的工程结构,下滑力或潜在下滑力的形态是不变的。即下滑力或潜在下滑力是地质体自身单方面因素所致,而与工程结构的设置形式没有关系。

综上,在工程斜坡稳定性计算中,应依据具体的坡体岩土体性质、坡体结构等地质资料,合理的选用计算模型,对坡体的岩土体压力或下滑力(潜在下滑力)进行分析,继而合理的设置支挡加固工程。

需要说明的是,在优势结构面控制的工程斜坡计算分析中,由于结构面的力学性质小于岩块或土块的强度,故多采用结构面进行坡体的稳定性或下滑力与潜在下滑力计算,并以此作为支挡加固工程设置的控制性作用力。如在滑坡工程中,滑体的下滑力就往往大于坡体的主动岩土体压力,故在滑坡工程治理中,就很少采用确定岩土体压力或圆弧搜索法进行滑坡处治。

当然,在有些工程斜坡计算分析中,往往也可采用分别对工程斜坡所在岩土体的主动土压力和下滑力分别进行计算,并最终选取两者之间的最大值作为支挡加固工程的设计依据。


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悠游2019
博士,教高,注册岩土工程师,中国岩石力学与工程学会地基与工程结构分会副理事长和滑坡与工程边坡分会理事,深部国重实验室顾问委员,世界交通灾害防治与应急委员会委员,中国土木工程学会非饱和土与特殊土常务委员和交通岩土工程委员,国际工程地质协会会员
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