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摘 要:土质边坡稳定性技术分析方法较多,既各具特点又适用条件不一。根据吉林成功的土质边坡工程实例,从岩土工程角度,对《建筑边坡工程技术规范》中的常用的坡率法、赤平极射投影图分析法、边坡稳定性系数Ks计算法等进行了探讨。
关键词:土质边坡;稳定性;技术分析
采用规范的方法对土质边坡稳定性进行技术分析,是决定对土质边坡进行处理整治的必不可少的重要环节,直接关系到建设方的经济投入和安全。土质边坡稳定性技术分析方法较多,既各具特点又适用条件不一,现结合吉林成功的土质边坡稳定性工程实例,探讨《建筑边坡工程技术规范》(以下简称《规范》)中规范使用的技术方法。
1 坡率法
在《规范》中的“坡率”就是高宽比(高度与宽之比)。坡率法是指控制土质边坡高度和坡度,无需对土质边坡整体进行加固而自身稳定的一种人工边坡设计方法。也可以反过来用此法分析土质边坡是否符合技术要求或是否达到设计要求。
选取需评价土质边坡中坡度最陡的位置,用全站仪测出土质坡顶和坡脚的垂直距离(高H)和水平距离(宽L),用高度H比宽度L(高宽比),以公式:求出X值,“”就是坡率。土质边坡用“”对照比较《规范》中表12.2.1土质边坡坡率允许值;岩质边坡用“”对照比较《规范》中表12.2.2岩质边坡坡率允许值,从而得出该“土质边坡的高度和坡度是否符合技术规范要求”的结论。
2 赤平极射投影图分析法
赤平极射投影图分析法通过把结构面和边坡坡面绘制于赤平极射投影网上,表示它们的走向、倾向、倾角和角距,解读和分析它们之间的关系,就能对结构稳定性技术作出判断。
2.1 作 图
先准备一个等角度赤平极射投影网(又称吴尔福网),若没有现成的可利用CAD绘制一个如图1的简化网。再把边坡坡面和结构面绘于简化网上。
(1)先用有别于简化网的颜色的图层画互相垂直的十字线,以十字线的交点为圆心,绘制一个与简化网外圆直径相等的不同颜色的圆,在十字线与圆的交点上标上东(E)、西(W)、南(S)、北(N)方向。
(2)将上步绘得的图形全部移动到简化网上,并使圆心、十字线、圆周分别与简化网重合。
(3)绘走向线。在圆周的方向度数上,由N向E数40°(不足整10°的用内插法找),在该圆周点经过圆心O作一直径线,在线的SW端标上AB,NE端标上CD,此直径线即为裂面BHDO的走向线AC与坡面AGCO的走向线BD(因走向一致,故二者重合)。
(4)绘投影弧。保持简化网不动,同时转动上述三步所绘得的图形,使走向线AC或BD与简化网的90°直径线重合,在简化网的水平线(东西线)上找出倾角为45°和70°的点(倾向为NE、SE时在网的左边找,倾向为NW、SW时在网的右边找。不足整10°用内插法找),分别标上G、H,用弧线把AGC和BHD连结起来,便得到坡面AGCO的赤平极射投影弧和裂面BHDO的赤平极射投影弧。
(5)绘倾角线。延长OG、OH至圆周交于K点,KG、KH分别为即为坡面AGCO、裂面BHDO的倾角线,其长短不同就量化出倾角的大小。
3.1.6完善赤平极射投影图。为取得较好的视觉效果,把图形移出简化网或把简化网删除,至此坡面AGCO和裂面BHDO的赤平极谢投影图完成了,见图2。
按以上方法还可以把2组或2组以上结构面描绘于同一个赤平极射投影图上进行分析。
在图2中,AC和BD的方向分别为坡面AGCO和裂面BHDO的走向;KG和KH的长度分别表示坡面AMCO和裂面BHDO的倾角;GO和HO的方向分别为坡面AGCO和裂面BHDO的倾向,不难看出它也是投影弧的弧向。
2.2 稳定性技术分析
利用赤平极射投影图可以初步判断边坡的稳定性:
(1)当结构面或结构面交线的弧向(倾向)与土质边坡坡面弧向(倾向)相反时,边坡稳定。
(2)当结构面或结构面交线的弧向(倾向)与土质边坡坡面弧向(倾向)基本一致,但其倾角大于坡角时,土质边坡基本稳定。
(3)当结构面或结构面交线的弧向(倾向)与边坡坡面弧向(倾向)之间夹角小于35°,且倾角小于坡角时,土质边坡不稳定。
(4)当单独一组结构面弧向(倾向)与土质边坡坡面弧向(倾向)之间夹角大于35°,不论倾角大小,土质边坡稳定。
3 土质边坡稳定性系数Ks计算法
3.1 土样采取
土质边坡稳定性系数Ks计算需要边坡土体的重度γ、粘聚力c和内摩擦角?准等物理力学性质指标。技术规范前应结合勘察、调查进行取样。取样应在边坡最陡(最有可能滑坡)地段、垂直边坡走向布置剖面線,沿剖面线布置取样点,取样数量应满足统计要求(每条剖面线不少于6组)。考虑雨水是边坡失稳的主要诱因,建议最好能在雨后取样(当然要确保采样人员的安全)。
3.2 土质边坡稳定性系数Ks计算
土质边坡稳定性系数Ks计算的原则、类型、方法、公式等,应执行《规范》中5.2.2~5.2.6的规定。限于篇幅,这里不再赘述。手工计算较繁杂,有条件的应使用正版软件进行电算。
当利用边坡稳定性系数Ks作安全技术评价时,要根据计算方法(滑动类型)和土质边坡工程安全等级,用计算所得的边坡稳定性系数Ks,对照《规范》中所规定的土质边坡稳定安全系数。
若计算所得的边坡稳定性系数Ks大于或等于边坡稳定安全系数,则评定为“稳定”或“安全”;若计得的边坡稳定性系数Ks小于稳定安全系数,则评定为“不稳定”或“不安全”,应对边坡进行处理整治。
参考文献
[1]GB50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S],北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]李斌,公路工程地质(第二版)[M].北京:人民交通出版社1993.
[3]《工程地质手册》编委会,工程地质手册(第三版)[M],北京:中国建筑工业出版社,1992.
关键词:土质边坡;稳定性;技术分析
采用规范的方法对土质边坡稳定性进行技术分析,是决定对土质边坡进行处理整治的必不可少的重要环节,直接关系到建设方的经济投入和安全。土质边坡稳定性技术分析方法较多,既各具特点又适用条件不一,现结合吉林成功的土质边坡稳定性工程实例,探讨《建筑边坡工程技术规范》(以下简称《规范》)中规范使用的技术方法。
1 坡率法
在《规范》中的“坡率”就是高宽比(高度与宽之比)。坡率法是指控制土质边坡高度和坡度,无需对土质边坡整体进行加固而自身稳定的一种人工边坡设计方法。也可以反过来用此法分析土质边坡是否符合技术要求或是否达到设计要求。
选取需评价土质边坡中坡度最陡的位置,用全站仪测出土质坡顶和坡脚的垂直距离(高H)和水平距离(宽L),用高度H比宽度L(高宽比),以公式:求出X值,“”就是坡率。土质边坡用“”对照比较《规范》中表12.2.1土质边坡坡率允许值;岩质边坡用“”对照比较《规范》中表12.2.2岩质边坡坡率允许值,从而得出该“土质边坡的高度和坡度是否符合技术规范要求”的结论。
2 赤平极射投影图分析法
赤平极射投影图分析法通过把结构面和边坡坡面绘制于赤平极射投影网上,表示它们的走向、倾向、倾角和角距,解读和分析它们之间的关系,就能对结构稳定性技术作出判断。
2.1 作 图
先准备一个等角度赤平极射投影网(又称吴尔福网),若没有现成的可利用CAD绘制一个如图1的简化网。再把边坡坡面和结构面绘于简化网上。
(1)先用有别于简化网的颜色的图层画互相垂直的十字线,以十字线的交点为圆心,绘制一个与简化网外圆直径相等的不同颜色的圆,在十字线与圆的交点上标上东(E)、西(W)、南(S)、北(N)方向。
(2)将上步绘得的图形全部移动到简化网上,并使圆心、十字线、圆周分别与简化网重合。
(3)绘走向线。在圆周的方向度数上,由N向E数40°(不足整10°的用内插法找),在该圆周点经过圆心O作一直径线,在线的SW端标上AB,NE端标上CD,此直径线即为裂面BHDO的走向线AC与坡面AGCO的走向线BD(因走向一致,故二者重合)。
(4)绘投影弧。保持简化网不动,同时转动上述三步所绘得的图形,使走向线AC或BD与简化网的90°直径线重合,在简化网的水平线(东西线)上找出倾角为45°和70°的点(倾向为NE、SE时在网的左边找,倾向为NW、SW时在网的右边找。不足整10°用内插法找),分别标上G、H,用弧线把AGC和BHD连结起来,便得到坡面AGCO的赤平极射投影弧和裂面BHDO的赤平极射投影弧。
(5)绘倾角线。延长OG、OH至圆周交于K点,KG、KH分别为即为坡面AGCO、裂面BHDO的倾角线,其长短不同就量化出倾角的大小。
3.1.6完善赤平极射投影图。为取得较好的视觉效果,把图形移出简化网或把简化网删除,至此坡面AGCO和裂面BHDO的赤平极谢投影图完成了,见图2。
按以上方法还可以把2组或2组以上结构面描绘于同一个赤平极射投影图上进行分析。
在图2中,AC和BD的方向分别为坡面AGCO和裂面BHDO的走向;KG和KH的长度分别表示坡面AMCO和裂面BHDO的倾角;GO和HO的方向分别为坡面AGCO和裂面BHDO的倾向,不难看出它也是投影弧的弧向。
2.2 稳定性技术分析
利用赤平极射投影图可以初步判断边坡的稳定性:
(1)当结构面或结构面交线的弧向(倾向)与土质边坡坡面弧向(倾向)相反时,边坡稳定。
(2)当结构面或结构面交线的弧向(倾向)与土质边坡坡面弧向(倾向)基本一致,但其倾角大于坡角时,土质边坡基本稳定。
(3)当结构面或结构面交线的弧向(倾向)与边坡坡面弧向(倾向)之间夹角小于35°,且倾角小于坡角时,土质边坡不稳定。
(4)当单独一组结构面弧向(倾向)与土质边坡坡面弧向(倾向)之间夹角大于35°,不论倾角大小,土质边坡稳定。
3 土质边坡稳定性系数Ks计算法
3.1 土样采取
土质边坡稳定性系数Ks计算需要边坡土体的重度γ、粘聚力c和内摩擦角?准等物理力学性质指标。技术规范前应结合勘察、调查进行取样。取样应在边坡最陡(最有可能滑坡)地段、垂直边坡走向布置剖面線,沿剖面线布置取样点,取样数量应满足统计要求(每条剖面线不少于6组)。考虑雨水是边坡失稳的主要诱因,建议最好能在雨后取样(当然要确保采样人员的安全)。
3.2 土质边坡稳定性系数Ks计算
土质边坡稳定性系数Ks计算的原则、类型、方法、公式等,应执行《规范》中5.2.2~5.2.6的规定。限于篇幅,这里不再赘述。手工计算较繁杂,有条件的应使用正版软件进行电算。
当利用边坡稳定性系数Ks作安全技术评价时,要根据计算方法(滑动类型)和土质边坡工程安全等级,用计算所得的边坡稳定性系数Ks,对照《规范》中所规定的土质边坡稳定安全系数。
若计算所得的边坡稳定性系数Ks大于或等于边坡稳定安全系数,则评定为“稳定”或“安全”;若计得的边坡稳定性系数Ks小于稳定安全系数,则评定为“不稳定”或“不安全”,应对边坡进行处理整治。
参考文献
[1]GB50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S],北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]李斌,公路工程地质(第二版)[M].北京:人民交通出版社1993.
[3]《工程地质手册》编委会,工程地质手册(第三版)[M],北京:中国建筑工业出版社,1992.