边坡稳定与参数选取

第四章谨防边坡失稳的除险加固汛期谨防边坡失稳包含临水坡的滑坡和崩岸与背水坡的滑坡，

这些险情严重地威迫着谨防的安全，

必须对其进行完全的有效的治理。谨防边坡失稳的原由是多方面的，在除险加固前一定对惹起失稳的原由进行认真地剖析判断，原由，有针对性的采纳相应的除险加固举措。加固工作一定以《谨防工程设计规》为依照，精心设计和施工。加固后谨防一定达到设计标准。本章就边坡失稳除险加固的相关技术问题做一系统的介绍，主要容包含边坡失稳的成因与分类，滑坡的安全复核，边坡除险加固技术和崩岸除险加固技术。

找出第一节边坡失稳的成因与种类一、边坡失稳的成因谨防建成后，在运用中可能会碰到各种各种的状况，如汛期河湖水位涨、落、冲洗；台风季节风波的侵袭；暴雨时的浸水以及生物洞等等均会使谨防边坡失稳。现分述以下：渗流原由在汛期，当河水位上升到必定高度时，且连续时间又较长，堤身（在浸润线以下部分）将呈浸水的饱和状态，土体完整饱和后，抗剪强度降低，堤身的自重增添，相应的下滑力增大。此外，渗流产生的浸透力，进一步增添了滑动体的滑动力。综上所述，在渗流作用下堤身滑动体重量增添，抗剪强度降低和浸透力增添等均是致使滑坡产生的重要原由。（二）水流冲洗浸袭原由水流冲洗浸袭岸坡主要发生在临水坡。如在河流凹岸部分，常常主流逼岸。受环流冲洗特别是急流顶冲的作用，岸坡淘刷往常较为严重。一旦岸脚防备设备抵挡不住水流的冲洗力，护脚将被损坏，使岸脚的坡度渐渐变陡，直至失掉均衡惹起岸坡失稳损坏，即为往常所说的崩岸险情。这类损坏多发生在河流曲折河势复杂的凹岸堤段。在汛期的涨水过程中或枯水期都有发生。此外，当水位退至滩地地面高程以下而且堤身渗水又不可以实时排出时，将产生反向浸透力。再加上浸水饱和堤身自重增添和强度降低，常常会发生坍塌。如不实时办理，坍塌会逐渐向谨防坡脚迫近，直到坡脚，惹起岸坡失稳滑坡。这类滑坡均发生在临水坡。（三）谨防地基问题惹起的滑坡谨防地基主要有两个问题，其一是地基的天然强度不够，其二是当截水设备无效时，因为大批渗水形成管涌而惹起的谨防坍塌损坏。本节只介绍第一个问题，第二个问题详见第三章。造成谨防地基强度不够的原由是：①谨防设计时采纳的计算强度指标与实质强度不符。出现这类状况的原由有：没有进行谨防地基的土质检查，凭经验做堤；钻探过于简单，没有探查到谨防地基中脆弱夹层或许探查深度不够等等。②在软粘土地基上筑堤，因为施工速率过快，使其地基强度降低。据大批工程经验，因为筑堤（填土）速度过快，使地基强度降低的幅度可达10～20％左右。由上述可显然看出，因为地基问题而惹起的岸坡滑动往常是深层滑坡，损坏一般均发生在施工期或完工时。（四）其余原由堤身的填筑质量未达设计要求；新、老堤界面办理不妥；暴雨时，雨水沿堤身裂缝浸透堤身部，使堤身强度降低以及在堤脚下挖塘等人为要素，均有可能惹起滑坡。上述各项原由，此中任何一种或二种原由，甚至多种原由组合都能惹起谨防滑坡。二、边坡失稳的种类按边坡失稳滑动的形式可分为浅层滑动与深层滑动，这里指的浅层滑动是指滑动体只限制於堤身或略带小部分堤基，如图4－1所示。而深层滑动是指滑动体已深入堤基相当深的部位，比方滑动面深入地图4－1浅层滑动表示下5～8m深的滑动，如图4－2所示。按滑动的危害程度可分为危害性稍微的局部滑动，这类滑动主假如一些浅层滑动，它对堤的危害只限制于堤身的一部分，办理比较简单。另一种滑动为危害极大的整体滑动，这类滑动主假如指那些深层滑动图4－2深层滑动表示或许一些大围的浅层滑动（沿堤纵向超出100m长的浅层滑动）。这类滑动影响围大，办理也比较困难。这类滑动危害性大，一定实时办理，不然会酿成大祸。按滑动发生的地点可分红以下三种：即临水面滑坡，多发生在高水位的退水期或在出现了崩岸、坍塌险情的堤段；背水面滑坡，多发生在汛期高水位堤坡稳固或出现渗流损坏险情堤段；崩岸，多发生在汛中涨水期，枯水期也时有发生，位于临水坡前滩地坡度较陡的堤段。第二节堤坡稳固的安全复核一、堤坡稳固安全复核的容谨防在汛期出现了滑坡，汛后一定对滑坡进行必需的办理。在办理以前，一定合理地确立办理的围，包含平面尺寸和深度。谨防发生滑坡后，从地表能够目测到滑坡顶部出现的裂痕及其长度和宽度、陡坎等。沿着顶部裂痕，经认真察看和图4－3目测滑坡的平面散布表示图简单探摸能够找出裂痕的走向及沿伸的围，在滑坡的底部可以发现地面隆起。严重时，在隆起部位的顶部会发现裂痕。这样，经目测可大概划定滑坡体在平面上的散布围。拜见图4－3。只凭目测滑坡平面位置散布还不可以判断滑动体的立体散布，即不可以确立滑动的深度。确立滑动体的滑动深度，实质上就是要确立滑动面的位置，确立滑动面的地点有以下二种方法：①探测法探测法的理论依照是：滑动面其实是一个拥有必定厚度的滑动带。滑坡产生后，滑动带地区土体已被完整扰动损坏。被扰动损坏后的土体强度大大低於未扰动土体的天然强度。完整扰动后土体的强度一般只有天然强度的一半，甚至更低。由此用钻探或原位测试的方法，实时测出滑动带土体的强度就能很方便的判断滑动带所处的地点。当前用钻探方法探测滑动面地点，大多采纳现场测定十字板强度的方法，可拜见图4－4。图4－4十字板试验等探测滑动面地点②稳固剖析的方法一般状况下用探摸法是比较方便的，但有时因条件限制一时还不可以实现用探摸法摸清滑动带的地点。那么，进行必需的稳固分析也能大概判断滑动面的地点，详细做法是：在现场找出滑动体的上缘及滑动体下出口，滑动体的上缘就是滑坡顶部裂痕处或堤顶塌陷的陡坎处。滑动体的下出口就是堤脚的隆起的最高点（顶部）。这二点就是滑动面的上下两图4－5复式滑动面形状表示图点，这两点间滑动面形状可能有两种。一种是圆弧形，另一种是复式滑动面，拜见图4－5。圆弧形滑动面一般发生在均质土中。复式滑动面发生在土体中较薄的脆弱层，如未办理好新、老堤的新老堤界面处。这样经过少许的试算即可找出经过上、下二点的滑动面地点。滑动面所包围的土体即为滑动体。在做堤坡稳固安全复核时，应付堤身、堤基的土质状况（强度、容重、土性等）及堤体浸润面做些检查和测试，以便较正确地确立计算指标。此外，对计算的外界条件（即发生滑坡的外界条件）要详尽的检查认识剖析，如滑坡时河流湖泊中的水位、降雨状况、活荷载等。综上所述，堤坡稳固的安全复核是滑坡除险加固的必需的准备工作，也是除险加固方案的安全合理选择的基础。二、堤坡稳固安全复核的基本依照堤坡稳固的安全复核应按《谨防工程设计规》中规定的抗滑稳固计算进行，现纲要介绍以下：(一)计算强度的选择做谨防抗滑稳固剖析时，土的抗剪强度指标可采纳三轴抗剪强度，直剪强度。应依据谨防的工作状态和采纳的计算方法采纳不一样的强度指标，详见表4—1。表4—1土的抗剪强度试验方法和强度指标堤的工作状态计算方法使用仪器试验方法强度指标施工期总应力法直剪仪快剪Cu，u三轴仪不排水剪稳固渗流期有效应力法直剪仪慢剪C'，'三轴仪固结排水剪水位下降时总应力法直剪仪固结快剪Ccu，cu三轴仪固结排水剪当堤基为饱和软黏土，并以较快的速度填筑堤身时，可采纳快剪或不排水的现场十字板强度指标。(二)计算荷载的组合正常状况下稳固计算的荷载组合：设计洪水位，核算背水坡稳固性；高水位骤降，核算临水坡稳固性；施工期（包含完工时）背水坡和临水坡稳固性。地震状况下稳固计算的荷载组合：在一般洪水位时，遭受地震，核算背水坡和临水坡的稳固性。此外，在暴雨下应依据填土的浸透性和堤坡防备举措，核算暴雨或连续长久降雨时谨防边坡的稳固性。三、堤坡稳固安全复核的方法(一)圆弧滑动法规规定的圆弧滑动法土堤堤坡稳固计算因为采纳的土体抗剪强度不一样，分为总应力法和有效应力法，其计算公式以下：（1）总应力法1).施工期抗滑稳固安全系数按下式计算：）水位下降期抗滑稳固安全系数可按下式计算：有效应力法稳固渗流期抗滑稳固安全系数可按下式计算：式中：b为条块宽度（m）；w为条块重量；w=w1+w2+rwzbKN）；w1为在堤坡外水位以上的条块实重（KN）；w2为在堤坡外水位以下的条块浮重（KN）；z为堤坡外水位超出条块底面中点的距离（m）；u为稳固渗流期堤身或堤基中的孔隙压力（KPa）ui为水位下降前堤身的孔隙压力（KPa）；为条块的重力线与经过此条块底面中点的半径之间图4—6圆弧滑动计算表示图的夹角（度）；rw为水的密度（t/m3）；Cu，Cu，Ccu，cu，C，为土的抗剪强2度指标（KN/m，度），详见表4—1。以上三式计算表示图如图4—6。式（4－1）、（4－2）和（4—3）式计算的安全系数K，是在假定圆弧后得出的，所以，随意假定一个圆弧算出的K值其实不是最小值，换句话说，该圆弧不是最危险的，一般状况，一定经过试算多个不一样的圆弧，从中找出最小值，关于计算不十分娴熟者来说，计算工作量将是比较大的，因为计算机的广泛应用，并有成熟的计算软件可供使用，可大大的减少人工计算工作量，为圆弧滑动剖析供给了极大的方便。“＝0”圆弧滑动法大部分谨防工程采纳人力挑土填筑，堤身的质量难以保证。针对这一实际状况，水利科学研究院在60年月开发了“Φ＝0”圆弧滑动法计算图表，为工程技术人员进行圆弧滑动法计算供给了必定方便，在一时难以进行电算的状况下，还有必定的使用价值（本法合用于深层滑动稳固剖析）。现介绍以下：（1）“＝0”圆弧滑动法的基本假定：1）软黏土地基强度随着深度的增添成正比率增添。这一假定基本切合正常固结堆积软粘土的强度随深度增添而增大的规律。这也是堆积软黏土的一个重要特点。2）谨防（堤身）做为滑动体，圆弧经过地基土时，地基土的抗力做为阻滑力，二者对比即为谨防的稳固性安全系数。（2）“Φ＝0”圆弧滑动稳固分图4－7“Φ＝0”圆弧滑动稳固剖析简图析计算方法的计算（如图4－7所示）。经过图4－8，图4－9，及图4－10。可很方便地的进行计算。图4－8k/τ0～g关系图图4－9k/τ0～θ关系图图4－10k/τ0～x～f关系图其计算的详细步骤以下：确立以下资料堤身容重r（低水位下用浮容重，高水位上用湿容重，浸润线与低水位间部分用饱和容重），堤身的几何形状（高度h，边坡1：m，堤的顶宽和底宽）；地基土的强度沿深度的变化线，用轻巧型十字板剪力仪测定，如图47所示，求出τ0和K值以及算出k/τ0之比值。计算剖析（拜见图4－7）a.绘出作用地基上的荷载图，取其底面随意点A，即ABCD为滑动体，并按下式计算出fA和WA值。（fA为A点距ABCD滑动体重心的水平距离，WA为滑动体ABCD的总重量）。fA=[x2+l(x+l/3)]/(2x+l)(4-4)wA=(hx+hl/2)r(4-5)拿出的滑动体是随意形状时，fA与WA的计算式的求法以下：拜见图4－11。图4-11滑动体为随意形状求Fa、wa表示图fA=(∑FiXi)/∑Fi(4-6)wA=∑γiFi(4-7)用k/τ0和fA值从图4－10查出X值，以W极＝Xτ0算出W极值。按下式计算安全系数KA。K＝ww(4-8)AA极A实KA即为任取A点所得的稳固安全系数。在A点左侧或右侧相隔0.5~1.5m再取一点，重复步骤Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ.算出相应的安全系数（如取A点右侧一点算出的安全系数已小于A点的安全系数，则不需在左侧取点计算）。e.重复步骤Ⅳ，直至求出最小安全系数Kmin时相应的f值和k/τ0值，从图4－8和图4－9上查出相应的θ和g，即可绘出最危险的圆弧地点。算例某谨防，坝身容重γ=1.49t/m3，坝身几何形状及地基强度的变化曲线（轻便型十字板强度）如图4-12所示图4－12某工程“Φ＝0”剖析计算成就图求最小安全系数a.取堤中心点做第一次计算，即图4－12所示，计算堤中心A点的fA及WA：用k/τ0＝0.1513（1/m）和fA＝5.88m从图4－10上查出X＝104.8，算出WA极＝104.8×0.82=85.8t/m。安全系数KA＝85.8/65.5=1.31d.在A点右侧相隔1.5m取点①，按上述步骤算出安全系数K1＝1.258，（因K1<KA,故不需再于A点左侧取点计算）.e.为求最小安全系数，在①点右侧相隔1.0m取②点，算出K2＝1.28,固F2<F1，则在②点右侧相隔1.0m再取一点③，算出K3＝1.29，至此最小安全系数为K2＝1.28（K1>K2<K3）。绘出最危险滑动面从相应于K2的f2＝4.75m，k/τ0～＝0.1513（1/m），从图4－8和图4－9，查出g=8.4m,θ=54.5°，以此二值绘出最危险滑动面如图4－12所示。（二）复式滑动面法如前述，滑坡的滑动面一般是圆弧形，利用圆弧滑动法能够得出较理想的结果，但实践中发现，滑动面其实不必定是圆弧形，而是由圆弧～直线相联合形成的复合形滑动面。出现这类状况的原由是，堤身或地基中存在着比较显然的软弱夹层，滑动面很简单在这些脆弱层中形成，如谨防中新、老堤接触面，堤基表面的淤泥层等，为能较好的反应这一实质滑动状况，在《谨防工程设计规》中规定，宜采纳改进圆弧法，即复式滑动面法，其计算剖析简图如图4－5所示。复式滑动面的计算式以下：K=(P+S)/Pa(4－9)n式中：S=Wtg+CL；W为土体BBCC的有效重量（KN）；C，为脆弱土层的2凝集力（KN/m）及磨擦角（度）；Pa为滑动力（KN）；Pn为抗滑力（KN）。复式滑动面同圆弧滑动面计算同样，一定经过试算才能求得最小安全系数。四、确立实质滑动面地点的详细做法一般状况下，均质谨防，地基没有显然的脆弱层，堤基表面的耕土杂草、浮泥，新老堤接触面等均进行了消除与办理，那么，滑