《邊坡工程處治技術(shù)》PPT課件

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1、邊坡工程處治技術(shù)高利平Tel:13704751065本課程講述的主要內(nèi)容：1概述2邊坡穩(wěn)定分析的基本原理和方法3邊坡工程穩(wěn)定性數(shù)值計(jì)算分析方法4邊坡可靠性的分析方法5邊坡處治的常用措施6邊坡工程處治技術(shù)7邊坡處治設(shè)計(jì)程序8邊坡工程處治技術(shù)作業(yè)1概述邊坡是工程中最常見(jiàn)的工程形式，邊坡工程中遇到的滑坡問(wèn)題是全球性三大地質(zhì)災(zāi)害之一。邊坡處治，在公路、鐵路、水利、市政、土建、水運(yùn)、礦山等工程中占有重要的地位，特別在公路、鐵路工程建設(shè)中，邊坡處治問(wèn)題十分突出，也是工程建設(shè)中比較棘手的問(wèn)題。本課程比較系統(tǒng)地介紹了邊坡工程處治的各類(lèi)方法。其主要內(nèi)容包括：邊坡處治基本理論及穩(wěn)定性分析，

2、坡率法與減重設(shè)計(jì)，抗滑擋土墻的設(shè)計(jì)與施工，注漿加固邊坡的設(shè)計(jì)與施工，邊坡排水工程設(shè)計(jì)與施工，邊坡工程監(jiān)測(cè)，邊坡工程與環(huán)境。1.1邊坡穩(wěn)定分析的研究現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定分析問(wèn)題一直是土木工程中的重要研究課題，邊坡穩(wěn)定分析有定性分析法和定量分析法。定性分析法主要是通過(guò)工程地質(zhì)勘察，對(duì)影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素、可能的變形破壞方式、邊坡失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)制以及對(duì)已變形地質(zhì)體的成因及其演化史進(jìn)行綜合分析，從而對(duì)被評(píng)價(jià)的邊坡給出一個(gè)穩(wěn)定性狀況及其可能發(fā)展趨勢(shì)的定性說(shuō)明和解釋。定量分析法是運(yùn)用數(shù)值分析方法、塑性極限方法、條分法、可靠度方法和模糊數(shù)學(xué)方法等，對(duì)邊坡的穩(wěn)定安全性（安全系數(shù)）進(jìn)行定量的評(píng)

3、價(jià)。定性分析的優(yōu)點(diǎn)是能綜合考慮影響邊坡穩(wěn)定性的多種因素，快速地對(duì)邊坡的穩(wěn)定狀況及其發(fā)展趨勢(shì)作出評(píng)價(jià)。然而，人們更關(guān)心的是如何定量的表示其邊坡的穩(wěn)定性，即邊坡穩(wěn)定的定量分析計(jì)算方法。邊坡穩(wěn)定分析的計(jì)算方法有多種，如數(shù)值分析方法、塑性極限方法、條分法、可靠度方法和模糊數(shù)學(xué)方法等。目前，對(duì)于土質(zhì)邊坡來(lái)說(shuō)，為人們所熟知和廣泛討論應(yīng)用的方法有條分法和有限元方法。條分法因?yàn)槠淞W(xué)模型簡(jiǎn)單適用，可對(duì)邊坡進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工程實(shí)踐和不斷的完善和補(bǔ)充，已經(jīng)成為邊坡穩(wěn)定分析的成熟方法。近年來(lái)隨著數(shù)值分析方法在工程領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)的成熟，同時(shí)為彌補(bǔ)條分法假設(shè)上的不足，有限元方法正成為邊坡

4、穩(wěn)定分析的熱點(diǎn)。1.2邊坡穩(wěn)定分析的發(fā)展歷史二十世紀(jì)20年代以前，對(duì)于土坡穩(wěn)定和土壓力的計(jì)算，一律只計(jì)算土體的內(nèi)摩擦力，并假定滑動(dòng)面為平面。1773年法國(guó)工程師庫(kù)侖和1857年英國(guó)學(xué)者郎肯分別提出的土壓力理論，就是這類(lèi)方法的代表。1906年，瑞典人彼德森（K.E.Petterson）和胡爾頓根據(jù)大量觀測(cè)實(shí)驗(yàn)論證了某些土體(特別是有粘結(jié)力的土體)在發(fā)生滑動(dòng)失穩(wěn)破壞時(shí)，滑動(dòng)面是與圓弧面接近的曲面。在此基礎(chǔ)上，彼德森提出了圓弧滑面分析法。此法初創(chuàng)時(shí)，仍只計(jì)及土的內(nèi)摩擦力，并且不考慮土體內(nèi)部土條間的相互作用力，這就是最初的瑞典圓弧法。二十世紀(jì)30-40年代，是瑞典圓弧法逐漸完善

5、的時(shí)期。瑞典學(xué)者費(fèi)倫紐斯（W.Fellenius）將最初的圓弧法推廣到兼有摩擦力和粘結(jié)力的土體穩(wěn)定計(jì)算中去，并初步探索了最危險(xiǎn)滑弧位置的變化規(guī)律。瑞典圓弧法假定土坡穩(wěn)定為平面應(yīng)變問(wèn)題，滑動(dòng)面為圓弧面，計(jì)算中不考慮滑動(dòng)土體內(nèi)部各土條之間的相互作用力，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)是用滑弧面上的全部抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比來(lái)定義的。二十世紀(jì)40年代以后，不少學(xué)者致力于改進(jìn)瑞典圓弧法。他們研究的方向主要有以下兩個(gè)方面:一方面，不少作者致力于探索最危險(xiǎn)滑弧面的位置，通過(guò)制作數(shù)表、曲線(xiàn)，以減少計(jì)算工作量。如泰勒(D.W.Taylor)、畢肖普(A.W.Bishop)、拉姆里和包洛斯等，通過(guò)一些特

6、殊情況的研究，揭示了最危險(xiǎn)滑弧圓心位置的某些變化規(guī)律。另一方面，有不少人研究滑裂面的形狀。1941年太沙基就提出，土體破壞時(shí)的滑動(dòng)面更接近對(duì)數(shù)螺旋線(xiàn)。但假定滑動(dòng)面為對(duì)數(shù)螺旋線(xiàn)，不僅計(jì)算工作更繁，而且大量計(jì)算對(duì)比表明，似乎也不必要。二十世紀(jì)50-60年代，人們研究的主攻方向，一是如何在計(jì)算中考慮滑動(dòng)土體內(nèi)部土條間的相互作用力，二是研究如何將此法推廣應(yīng)用到任意形狀的滑動(dòng)面。這一階段的研究工作，使土坡穩(wěn)定分析的理論和方法逐漸完善，主要表現(xiàn)在:1954年，簡(jiǎn)布(N.Janbu)提出了普遍條分法的基本原理，將最初的圓弧法推廣到任意滑動(dòng)面的情況，并通過(guò)假定土條間推力的作用點(diǎn)位置，使

7、問(wèn)題得到比較合理的解決。1955年，畢肖普明確了土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的定義，為滑動(dòng)面是非圓弧滑面和考慮分條間作用力的各種方法提供了有利條件。1965年摩根斯頓與普賴(lài)斯(MorgensternandN.R.Price)提出了“多余未知函數(shù)假定的合理性要求”，從而使得分析的成果更趨合理。1967年人們第一次嘗試使用有限元研究邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，給定量評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性創(chuàng)造了條件，并使其逐步過(guò)渡到數(shù)值方法，從而使邊坡穩(wěn)定性研究進(jìn)入模式機(jī)制和作用過(guò)程研究成為可能，同時(shí)以概率論為基礎(chǔ)的可靠度方法也被引入邊坡穩(wěn)定性研究中。同一時(shí)期，我國(guó)在邊坡工程穩(wěn)定性研究方