稳定防护范文

稳定防护范文（精选3篇）

稳定防护 第1篇

20世纪90年代以后, 我国大量修建高等级公路, 遇到大量的高填深挖路基, 边坡稳定问题日渐突出, 高等级公路路基边坡的综合治理不容忽视。

1 边坡的稳定性分析

1.1 定量分析法

边坡稳定性分析还远没有走到完全定量这一步, 它只能算是一种半定量的分析方法。

1) 极限平衡分析法:极限平衡法是通过分析在临近破坏状况下, 土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡, 计算土体在自身和外荷作用下的土坡稳定性程度。边坡中最小的稳定系数称为边坡稳定安全系数, 它表示了该边坡的稳定程度。目前已有多种极限平衡分析方法与其他方法相比。极限平衡法的缺点是在力学上作了一些简化假设, 但是近年来已在计算模型、滑动面确定、边坡类型等方面都得到了一定的完善。

2) 数值法:现在的数值法有:有限元法、无单元法、离散单元法 (DEM) 、快速拉格朗日分析法 (FLAC) 、不连续变形分析法 (DDA) 、快速流线元法 (1990) 。有限元法是一种十分成熟的数值方法, 也是边坡稳定分析中用得较多的一种方法。有限元的优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性, 可以给出岩体的应力、应变大小与分布, 避免了极限平衡分析法中将滑体视为刚体而过于简化的缺点。

1.2 定性分析法

通过对工程地质进行勘察的方法对公路工程进行施工, 分析对边坡稳定性造成影响的主要因素、变形破坏的形成方式以及力学机制失稳的现象, 并结合变形质体的成因及发展过程进行探讨, 对边坡稳定性的现状及发展趋势进行合理阐述。

1.3 非确定性评价方法

影响边坡稳定性的因素相对较多, 在变量的作用下, 工程量相对较大, 无法采用常规的定量或定性对其进行分析。因此, 应与一些非确定性的评价方法相结合, 例如可靠度评价法、模糊综合评价法、灰色系统评价法等。

2 边坡防护与加固措施

2.1 各类加固的特点及适用范围

1) 挡土墙。 (1) 重力式:墙自重承受土压力, 保持平衡;一般用浆砌片石砌筑, 缺乏石料地区可用混凝土。 (2) 半重力式:混凝土灌注, 在墙背设少量钢筋;墙趾展宽, 或基底设凸形。 (3) 悬臂式:采用钢筋混凝土, 由立臂、墙趾板、墙踵板组成, 断面尺寸小;墙过高, 下部弯矩大, 钢筋用量大。 (4) 扶臂式:由墙面板、墙趾板、墙踵板、扶臂组成;采用钢筋混凝土。 (5) 锚杆式:由肋柱、挡土板、锚杆组成, 靠锚杆的拉力维持挡土墙的平衡;适用于挡土墙高>12 m, 石料缺乏或挖基困难, 具有锚固条件地区。一般多用于路堑挡土墙。

2) 抗滑桩。抗滑桩是一种用于处理滑坡或防止边坡下滑的钢筋水泥混凝土结构, 但投资较大。桩体可埋入土体20~30 m。能够承受较大的土体压力或滑坡推力;桩的横截面较大, 刚度大, 变形小;桩间土体可用喷锚等柔性防护, 不必采用挡土板;适用于边坡开挖后土体压力大或又滑坡推力的情况。锚索抗滑桩具有抗滑桩的特点但比抗滑桩能承受更大的土体压力或滑坡推力。

3) 预应力锚索。对单斜构造岩石边坡应采用预应力锚索的方法, 促使对边坡稳定性得打保证, 但却存在未能对锚固体下滑力及张拉控制应力进行准确计算。应在锚索的锚固位置进行稳定岩体中进行设置, 通常在岩石路段进行适用, 不适宜在土坡和土质松散的位置进行应用。

4) 压浆锚柱 (固结) 。压浆锚柱 (固结) 简单地说就是往地层注入水泥浆 (掺加一定量的外加剂) , 以改变土 (岩) 体物理力学性质 (必要时, 加一钢筋笼或钢筋束, 即锚柱) 从而稳定边坡的一种方法。其施工设备简单, 占地面积小, 工期短, 见效快, 加固地层的深度可深可浅。

5) 排水固结。通常在表层地下水较多的位置对排水固结方法对边坡进行加固。其方式主要包括:树枝状盲沟、塑料排水管等。该方法的施工工艺相对简单, 对材料的耗用相对较少, 对于有滑层的位置, 应对支挡构造物以保障安全。

2.2 各类防护的特点和适用范围

1) 圬工防护。 (1) 片 (块) 石护坡和护面墙:片 (块) 石护坡分为浆砌和干砌两种。护面墙比护坡厚, 有一定的抗推力作用。其优点是能就地取材, 工艺简单, 但自重大, 不宜在高边坡上使用。 (2) 菱形网格护坡:菱形网格护坡, 可预制安装也可用水泥混凝土现浇和石砌。工艺简单, 网格内可植草。但只适用于填方边坡和土质挖方边坡。 (3) 六角空心砖护坡:用水泥混凝土预制安装的边坡防护形式, 似蜂巢状。施工工艺简单, 空洞内可填土绿化。但自重大, 费用高, 阻碍边坡水的排出, 对边坡稳定不利, 要慎用。

2) 生物防护。生物防护除植树 (主要用于小边坡) 传统防护外, 植草或铺草皮也是高速公路上新兴的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷, 但养护费用高。现在公路上植草护坡较新的技术有如下3种: (1) 液压喷播植草护坡; (2) 三维植被网护坡; (3) 客土喷播。

3 结语

公路边坡稳定性分析与防护方法探讨 第2篇

公路施工完成后, 会形成一定高度的边坡, 由于长时间受风吹雨淋等自然因素的影响, 甚至有时车的压载等人为因素的影响等都会造成坡路变形, 随时可能有倒塌情况的发生, 致使安全性降低。从上面分析来看其安全性降低的理由可归类如下:地形、地质材料等潜在原因与环境、人为等诱发原因。

(一) 潜在影响因素

1. 地形因素

坡路可以从坡度、坡宽和上坡下坡等因素分析。以上因素对坡度所能承受自然环境和人为因素影响界限有一定的作用, 当坡路越宽, 其所能承受车载的压力也就减少。从力学角度来分析接触面积越大, 压力就会越小, 越窄其压力也就越大, 到一定程度会导致道路受损严重, 不能再修复, 坡路就存在危险。

2. 地质材料因素

坡路因其组成成分不同对其影响也不同, 坡路通常由土壤、岩石、碎石等多种材质所构成, 如果使用岩石材质, 因其材质坚硬, 所以相对所能承受的车载压力及自然环境破坏能力也就越强。

3. 地质构造因素

坡路由土壤、岩石等材质构成, 因此材质的结构构造也影响坡路的安全性。比如:岩石从构造上来讲存在的断层不同, 断层越好其所能承受的压力也就越大, 如果纹理不好, 会促使岩石在一定压力的情况下断裂, 进而会造成一定程度的危险。通常情况下, 坡路是否存在危险及程度也由坡度方向 (上坡、下坡) 、坡度倾斜度等方面的影响, 其材质组成成分、岩石量等层面, 也会对坡路产生一些负面影响。

(二) 诱发影响因素

1. 环境因素

坡体受自然环境影响层面比较多, 最常见的是连续性降水、洪水、山洪、地震等, 下面针对此层面进行分析:

连续性降水:雨水过多会导致土壤层变松弛, 土壤随着水流失, 促使坡体不安全。相关研究者称, 针对坡体最严重的破坏就是连续降雨, 且雨量大, 促使坡体倒塌。

洪水:洪水会直接造成坡体滑坡、倒塌现象。

地震:地震发生会更直接的造成坡体滑坡加快、坡体防护措施失效, 其水平震波更容易破坏那些没有进行防护措施的坡体, 从而产生损害。

长期的风化:坡体碎石长期风吹日晒后, 其材质会慢慢松弛, 变得不结实, 其保护坡体效果就会下降, 一些侵蚀的岩石裂开会促使里面的碎石漏出, 从体积上加大岩石的风化。

地下水:地下水在流的时候会产生水平推力, 会推动土壤、碎石等往下走, 导致坡体土质松弛、容易导致坡体滑坡等情况的发生, 存在不安全因素。

2. 人为因子

比如人为车辆超载, 在道路周围不正当的进行开挖、建筑、开采等等多种人为所引起坡体不安全原因被称为人为因子。某坡体被开垦种植庄稼, 或者是种植的树木、草被破坏, 都有可能会让坡体出现水土流失、下滑等现象。

在此情况下, 外加车辆运输过程中出现超载现象。当边坡在坡阶或坡顶上有不当加载时, 将导致下滑力增加, 因路面所能承受的压力超越了自我所防护的能力, 将会促使对路边缘坡体的地面被压塌。另外, 道路在开发过程中, 有时会存在占用水沟等情况, 需要将其填平进行开发, 此种情况下如果填平沟未进一步进行土地压实环节, 可能会造成土质松弛, 也会发生路面塌陷。如果坡脚开挖时位置不正确, 也许会促使岩体的抗抵压力减少;如果在车辆超载时, 也会对其产生一定程度的损害;还存在一种边坡所做的保护措施不够, 通常情况下坡体在进行施工时, 其材料必须根据一定的比例来进行调配, 同时还需进行多层面的加固措施, 比如进行地面、地下排水。以上保护方式不正确或者是未做全面, 都会使道路坡体受到破坏。

二、公路边坡防护的措施

针对公路坡体防护, 可以从坡面、地下排水、坡体保护、加固保护等多层面来进行防护操作。其主要作用就是加强坡路边缘的安全性, 因为坡路面土壤、碎石材质及材质构造等因素也会从不同层面造成坡路不安全, 还有其他外在影响, 比如降水量大, 连续性的下雨等多种自然因素, 也会从不同层面使坡路面不稳定。因此针对坡路面的保护方式, 要从多层面、多角度来考虑。

(一) 排水措施

还需从排水层面来保护坡体。从地上与地下两个方向来进行排水施工, 坡路面上排水措施通常是使用在坡路边缘处挖水沟来进行排水, 其水沟表面使用水泥或者岩浆来保护, 避免水沟塌陷或者其他原因造成被堵。地面排水可以减少路面积水。地下排水通常措施是盲沟, 该方式可以减少坡路滑坡或者其他原因多导致坡路不安全等原因。

(二) 边坡防护工程

为尽量减少因风化、雨淋等自然环境的影响, 所以通常情况下, 在坡路地面上种植草、树木, 其植被通常选择耐活植物, 从一定层面来减少雨水对路面的冲洗。如果坡路抖面路面使用地砖或水泥砖材料铺满时, 需要在砖缝隙中种植树木, 从而起到保护坡体的效果。也可以根据实际情况来进行保护作用, 尽量避免滑坡情况发。

(三) 支挡工程

在坡体出现滑坡或倒塌时, 如果不加其他防护措施会导致更大面积的滑坡情况的发生, 因此需在坡体进行加固, 比如是在坡体砌上砖、安装上护栏, 同时种植树木来减少滑坡、倒塌的情况, 保证公路不被破坏, 让车辆安全行驶。至于采用哪种措施来加固防护, 需根据实际情况, 分析不同地质、构造等多种因素, 以更好的起到保护作用。加强公路边坡设计和施工管理, 才能保证公路安全运行和避免坍塌事故的发生。

参考文献

[1]杨学堂, 王飞.边坡稳定性评价方法度发展趋势[J].岩土工程技术, 2004, (02) .

稳定防护 第3篇

1 复合型生态防护结构基本原理

锚杆土工网垫喷播生态护坡技术作为一种复合型生态防护结构技术的加固原理主要体现在:首先将锚杆作为稳定高陡性岩质边坡的重要措施, 利用岩体自身的抗剪强度有效的控制边坡向临空方向变形;进而锚杆同时将土工网垫固定, 有效地在土工网垫内进行植生机制的喷播。最终植被生长后其根系对于浅层岩体的存在加固效用, 保证高陡型岩质边坡的稳定性。

2 FLAC解析程序的优点

FLAC具有以下几方面的优点:首先, FLAC的求解过程中采用迭代法, 不需要存储较大的刚度矩阵, 节省内存。FLAC采用混合离散法, 使塑性破坏和塑性流动得到正确体现。其次, FLAC的求解方式采用显示差分法, 几乎可以在与求解线性应力一应变本构方程相同的时间内, 求解任意的非线性应力一应变本构方程, 提高了解决问题的速度。FLAC中所用的是全动力学方程 (full dynamic equation) , 能够非常好的分析、计算物理非稳定过程。再次, FLAC的前后处理功能使用户在计算过程中随时都可以用灰度图或高分辨率的彩色或数据文件输出结果, 可以给出计算域的任意截面上的等值线图或变量图, 并且可以旋转计算域以从不同的角度观测计算结果。最后, FLAC采用显式差分法求解微分方程, 大大提高了运算速度, 使用较少的内存就可以模拟大量的单元。

3 高陡岩质生态边坡稳定性数值模拟

3.1 模型建立

边坡岩体拟为摩尔库伦理想弹塑性模型, 沿边坡走向取单位长度1米, 边界条件设为底边为竖向约束, 左右两侧水平约束, 坡面为自由边界, 属于平面应力问题。模拟采用赵尚毅, 郑颖人[4]等提出的计算范围:坡脚距同侧计算边界为1.5H, 坡顶距同侧计算边界为2.5H。经计算本文中边坡滑裂面位置距坡脚同侧边界几乎为零, 故将其扩大至2H, 经计算符合所需精度要求。例如高度45M的边坡模型尺寸及网格划分如图1所示。

因为锚索与锚杆为弹塑性材料, 拉压屈服。故采用FLAC3D内设单元Cable单元模拟;进行数值模拟时考虑到根系的侧根加固浅层岩体的作用相对于主根较小, 且受力机理和锚杆的锚固机理相同[5], 因此用Cable单元来模拟植被根系。植生基材模拟为shell单元。被根系-土工网垫-喷播植生层三者结合形成复合纤维加筋土, 使用素土本构模型来代替纤维加筋土本构模型。

3.2 参数选取

为了充分体现加筋层厚度与锚杆间距对于岩体稳定性的影响, 故在此只进行加筋层厚度与锚杆间距独立控制变量。其它模拟相关参数在满足模型建立的条件下见表1所示。这里共建立九组模型其中四组为控制基层厚度变量, 五组为控制锚杆间距这一变量分析。加筋层厚度主要为0.15 m、0.2 m、0.4 m、0.6 m。锚杆间距分别取1.5 m、2 m、2.5 m、3 m、3.5 m。

3.3 FLAC3D计算

锚杆土工网垫植草喷播生态护坡技术, 是在岩石坡面为植被提供生长条件, 并喷播植生来完成坡面绿化。绿化层包括植被根系、三维土工网垫以及坡面喷播客土 (植生基质) , 三者结合形成复合纤维加筋层, 数值模拟结果分析不同厚度纤维加筋层对边坡整体稳定性的影响, 如表2所示。

一般来讲, 锚杆的长度只要穿过软弱结构面一定长度就可以满足其支护要求, 因此不将锚杆长度列为考虑因素, 本文所有锚杆通取7 m, 分别计算锚杆间距1.5 m、2 m、2.5 m、3 m、3.5 m的稳定安全系数, 如表3所示。

3.4 FLAC3D结果分析

通过表2与图2分析可知, 如果小幅度的增加复合纤维加筋层的厚度, 其对应的边坡稳定安全系数呈现下降的趋势, 但不是很明显, 但是加筋层越厚对边坡整体稳定性造成不良影响, 可见, 合理设计喷播客土厚度又是该技术一重点要素。

通过表3与图3可以看出, 随着间距的增大, 边坡整体稳定性开始时显著的提高, 但是濒临最大间距时安全系数稳定1.31。设计中应该控制锚杆的最大间距, 使其充分发挥其销钉作用、悬吊作用以及挤压边坡岩体强度的作用。通过这个算例分析可以看出, 宜采用竖向间距为3 m的锚杆。

4 结论

通过分析表明, 尽管加筋层厚度增加对于高陡性岩质边坡的安全性影响不为显著, 但是加筋层越厚对边坡整体稳定性将造成不良影响, 故应尽量降低基质加筋层厚度。而对于锚杆间距的影响, 虽然随着间距的增大, 边坡整体稳定性开始时显著的提高, 但其最终安全系数稳定趋于稳定。由此可见我们只有合理控制锚杆的最小与最大间距, 才能保证高陡型岩质边坡的稳定性, 从而为实际工程锚杆间距的选择提供理论依据。

摘要：锚杆-土工网垫喷播防护技术作为一种新型复合型生态边坡防护技术受到广泛关注, 其加固机理是有效将结构防固与生态防固结合, 但是其影响因素因而也众多。本文将重点在基于采用FLAC3D软件数值模拟的条件下, 对于加筋层厚度及锚杆间距对于高陡型岩质边坡稳定性影响给予分析。通过最终安全系数的分析对比, 为实际工程提供理论基础。

关键词：岩质高陡边坡,加筋层,锚杆间距,数值模拟

参考文献

[1]陈建平.高边坡岩堆地区隧道洞口段围岩稳定性分析[D].西南交通大学, 2008.

[2]张发明.岩质边坡预应力锚固效应及应用研究[D].南京河海大学, 2000.

[3]廖国华.边坡工程[M].北京冶金工业出版社, 1995.

[4]郑颖人, 赵商毅, 张鲁渝.用有限元强度折减法进行边坡稳定分析[J].中国工程科学, 2002, 4 (10) :57-61.