摘要:隨著現(xiàn)代工程建設(shè)技術(shù)的不斷提高,我國(guó)的工程建設(shè)范圍也越來(lái)越大,從平原到山地,從河流到跨海工程,這些都彰顯著我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展的實(shí)力。在巖土工程施工過(guò)程中,對(duì)于邊坡環(huán)境的穩(wěn)定性一直是工程當(dāng)中的重要問(wèn)題,其測(cè)量和分析工作涉及了多個(gè)領(lǐng)域的和知識(shí)和技術(shù)。傳統(tǒng)的邊坡穩(wěn)定性分析方法雖然操作簡(jiǎn)便,但是其對(duì)于巖土環(huán)境當(dāng)中的不確定性素分析度不足,而可靠性分析模式則不同,其可以根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)方法將不確定因素的影響降到最低。本文即是對(duì)邊坡穩(wěn)定可靠性分析和綜合支護(hù)體系進(jìn)行研究,探討了邊坡穩(wěn)定可靠性的概念和特點(diǎn),同時(shí)研究了邊坡可靠性分析當(dāng)中的各指標(biāo)計(jì)算方式,最后對(duì)邊坡的綜合支護(hù)體系進(jìn)行了闡述,以期能為相關(guān)工作提供參考。
邊坡屬于巖土工程施工當(dāng)中所要面對(duì)的特殊環(huán)境之一,由于邊坡環(huán)境的特殊性,使得施工過(guò)程中土質(zhì)的穩(wěn)定性具有較大的波動(dòng),而這些都會(huì)為施工工程帶來(lái)巨大的影響,輕則延長(zhǎng)施工周期,嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致施工單位資金和人員的損失。目前國(guó)際上對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析方法當(dāng)中以可靠性分析應(yīng)用范圍最廣,于上個(gè)世紀(jì)70年代就已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用,促進(jìn)了邊坡施工技術(shù)的發(fā)展。
一、邊坡穩(wěn)定性的概述和特點(diǎn)
?。ㄒ唬┻吰路€(wěn)定性分析的概述
邊坡工程的質(zhì)量是整個(gè)巖土工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的基本指標(biāo),其穩(wěn)定性一般包括三大類(lèi),包括安全性、時(shí)效性和實(shí)用性,當(dāng)這三個(gè)屬性全部滿足時(shí)就說(shuō)明該邊坡工程具有較高的穩(wěn)定性。從這一概念當(dāng)中不難看出,邊坡本身的穩(wěn)定性與工程質(zhì)量呈正比,提高了邊坡穩(wěn)定性,也就是提升了工程的質(zhì)量。為此,在整個(gè)邊坡施工的過(guò)程中都必須深入地對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析,而這也是巖土工程質(zhì)量保證和管理工作的必要前提。而邊坡穩(wěn)定性分析主要就是以實(shí)際和計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)來(lái)推算施工區(qū)域內(nèi)邊坡土質(zhì)的穩(wěn)定性,為施工監(jiān)理可靠的評(píng)價(jià)體系和模型,將自然環(huán)境當(dāng)中的自然因素、巖層壓力因素、地震影響因素、荷載因素等諸多隨機(jī)變量引入評(píng)估當(dāng)中,并且由此可以了解邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)具有隨機(jī)性,只能利用模型對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行模擬,選出最好的施工方式,增加施工質(zhì)量。
(二)邊坡環(huán)境的特點(diǎn)
邊坡環(huán)境具有復(fù)雜性和不確定性的特點(diǎn)。首先,其復(fù)雜性主要來(lái)源于其巖土地質(zhì)的屬性,在悠久歷史的地質(zhì)變遷過(guò)程中,其所涉及到的地質(zhì)條件、巖土參數(shù)等具有極高的復(fù)雜性和多邊形。其中最為明顯的就要數(shù)地質(zhì)當(dāng)中各巖層屬性的復(fù)雜程度,隨著土層的逐漸深入,邊坡環(huán)境下的土壤成分會(huì)發(fā)生較大的變化,因此給巖土工程的施工帶來(lái)了巨大的阻礙。而我國(guó)研究者也提出,邊坡的這種復(fù)雜性和測(cè)量的精準(zhǔn)性存在極大的沖突,在測(cè)量時(shí)根本無(wú)法獲得準(zhǔn)確數(shù)值,只有利用最優(yōu)化設(shè)想數(shù)據(jù)和概率模型相結(jié)合才能夠得出更加貼近于實(shí)際的測(cè)量數(shù)值。其次,邊坡環(huán)境還具有不確定性特點(diǎn),根據(jù)其實(shí)際情況可以分為物理不確定性、統(tǒng)計(jì)不確定性以及模型不確定性三大類(lèi)。其中物理不確定性主要指的是由于邊坡環(huán)境的地質(zhì)變化程度較高,影響因素較多,其變遷情況存在較大的不確定性。而統(tǒng)計(jì)不確定性主要指的是邊坡環(huán)境下各巖層組成具有較大的隨機(jī)性,因此在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重影響統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確率,導(dǎo)致參數(shù)、容量等數(shù)據(jù)較大的波動(dòng),產(chǎn)生隨機(jī)變量。模型不確定性就是指基于不確定性特性基礎(chǔ)上,在建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中出現(xiàn)了非線性隨機(jī)結(jié)構(gòu),變量的不確定直接導(dǎo)致模型的不確定特性,其主要是由于變量和未知效應(yīng)共同作用產(chǎn)生的。
二、邊坡環(huán)境穩(wěn)定可靠性分析指標(biāo)的計(jì)算
(一)確定主要變量的參數(shù)
邊坡穩(wěn)定可靠性分析在計(jì)算的過(guò)程中主要是基于數(shù)據(jù)的不確定性下進(jìn)行的,其能夠最大程度反映邊坡環(huán)境土質(zhì)變化的差異特點(diǎn),進(jìn)而提高穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確率。在計(jì)算的過(guò)程中對(duì)于模型影響最大的為兩個(gè)變量(和,其中),將其作為分析穩(wěn)定性的可靠性變量,而為了使計(jì)算過(guò)程更加簡(jiǎn)便,將變異縮小,以此一般將其以定值方式進(jìn)行處理,確定這些基本變量的最可能值、均數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)差。其中最可能值指的就是在所有參數(shù)當(dāng)中出現(xiàn)概率最大的數(shù)值(這一數(shù)值可以為均值),但在實(shí)際工作過(guò)程中,由于邊坡環(huán)境的特殊性,使得這一最可能值的計(jì)算和獲取較為困難,因此可以將這一變量轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)采用值進(jìn)行計(jì)算。目前,制約可靠性分析方法的主要因素就在于標(biāo)準(zhǔn)差變量的統(tǒng)計(jì),這一變量無(wú)法利用現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法獲得,因此使得現(xiàn)代可靠性分析方法的研究受到了極大的阻礙。
(二)失效概率判斷
剛體極限平衡法是一種操作簡(jiǎn)便,計(jì)算結(jié)果直觀,應(yīng)用范圍廣,安全度較高的一種計(jì)算方式,也是目前我國(guó)巖土和水利工程當(dāng)中應(yīng)用最多的邊坡穩(wěn)定可靠性分析方法。以這一理念為基礎(chǔ),確定極限狀態(tài)方程式,并根據(jù)我國(guó)工程統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定失效概率,借此提高對(duì)邊坡穩(wěn)定的準(zhǔn)確分析。
?。ㄈ┲笜?biāo)計(jì)算方法
在對(duì)邊坡穩(wěn)定性的各指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算時(shí),首先應(yīng)確定邊坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,一般采用瑞典圓弧法對(duì)滑動(dòng)面進(jìn)行計(jì)算,假設(shè)邊坡當(dāng)中的土質(zhì)均一,可以獲得其穩(wěn)定系數(shù)為,公式當(dāng)中的代表第i條滑動(dòng)土帶的質(zhì)量;則代表第i條底部滑動(dòng)面的長(zhǎng)度;代表第i條滑動(dòng)帶滑動(dòng)時(shí)的傾斜角度。在計(jì)算的過(guò)程中要注意,由于該公式下的滑動(dòng)面的值具有隨機(jī)性,因此整個(gè)公式所代表的是虛擬狀態(tài)下的工作狀態(tài),其需要應(yīng)對(duì)與各種可能性進(jìn)行計(jì)算,并從其中找到安全系數(shù)值最小的滑動(dòng)帶,而這條滑動(dòng)帶也就是該邊坡環(huán)境最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。雖然這一計(jì)算所需要的數(shù)據(jù)量十分龐大,并且過(guò)程復(fù)雜,但是所獲得的數(shù)據(jù)是最接近實(shí)際情況的。
三、邊坡環(huán)境的綜合支護(hù)體系
邊坡環(huán)境因其特殊性很容造成滑坡、坍塌、剝落等危險(xiǎn)情況,并且由于人為施工因素還可能引發(fā)沉陷、崩落等情況,隨時(shí)可能會(huì)對(duì)施工人員造成巨大傷害。因此根據(jù)邊坡的主要特點(diǎn)進(jìn)行綜合支護(hù)處理,根據(jù)加固方式的不同主要可以分為三種方式,其中最常見(jiàn)的是直接加固方法,包括抗滑樁、擋土墻、抗滑栓、錨桿等;其次是間接加固方法,這種方法主要是在邊坡的排水、防水等設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行防滑加固;特殊加固法主要以麻面爆破為主,增加邊坡的摩擦力,減小滑坡的可能性。
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