摘要:隨著現(xiàn)代工程建設技術的不斷提高,我國的工程建設范圍也越來越大,從平原到山地,從河流到跨海工程,這些都彰顯著我國現(xiàn)代化發(fā)展的實力。在巖土工程施工過程中,對于邊坡環(huán)境的穩(wěn)定性一直是工程當中的重要問題,其測量和分析工作涉及了多個領域的和知識和技術。傳統(tǒng)的邊坡穩(wěn)定性分析方法雖然操作簡便,但是其對于巖土環(huán)境當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)計方法將不確定因素的影響降到最低。本文即是對邊坡穩(wěn)定可靠性分析和綜合支護體系進行研究,探討了邊坡穩(wěn)定可靠性的概念和特點,同時研究了邊坡可靠性分析當中的各指標計算方式,最后對邊坡的綜合支護體系進行了闡述,以期能為相關工作提供參考。
邊坡屬于巖土工程施工當中所要面對的特殊環(huán)境之一,由于邊坡環(huán)境的特殊性,使得施工過程中土質的穩(wěn)定性具有較大的波動,而這些都會為施工工程帶來巨大的影響,輕則延長施工周期,嚴重時可能會導致施工單位資金和人員的損失。目前國際上對邊坡穩(wěn)定性的分析方法當中以可靠性分析應用范圍最廣,于上個世紀70年代就已經開始應用,促進了邊坡施工技術的發(fā)展。
一、邊坡穩(wěn)定性的概述和特點
?。ㄒ唬┻吰路€(wěn)定性分析的概述
邊坡工程的質量是整個巖土工程質量評價的基本指標,其穩(wěn)定性一般包括三大類,包括安全性、時效性和實用性,當這三個屬性全部滿足時就說明該邊坡工程具有較高的穩(wěn)定性。從這一概念當中不難看出,邊坡本身的穩(wěn)定性與工程質量呈正比,提高了邊坡穩(wěn)定性,也就是提升了工程的質量。為此,在整個邊坡施工的過程中都必須深入地對其穩(wěn)定性進行分析,而這也是巖土工程質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際和計算獲得的數(shù)據(jù)來推算施工區(qū)域內邊坡土質的穩(wěn)定性,為施工監(jiān)理可靠的評價體系和模型,將自然環(huán)境當中的自然因素、巖層壓力因素、地震影響因素、荷載因素等諸多隨機變量引入評估當中,并且由此可以了解邊坡穩(wěn)定性的評價指標具有隨機性,只能利用模型對實際情況進行模擬,選出最好的施工方式,增加施工質量。
?。ǘ┻吰颅h(huán)境的特點
邊坡環(huán)境具有復雜性和不確定性的特點。首先,其復雜性主要來源于其巖土地質的屬性,在悠久歷史的地質變遷過程中,其所涉及到的地質條件、巖土參數(shù)等具有極高的復雜性和多邊形。其中最為明顯的就要數(shù)地質當中各巖層屬性的復雜程度,隨著土層的逐漸深入,邊坡環(huán)境下的土壤成分會發(fā)生較大的變化,因此給巖土工程的施工帶來了巨大的阻礙。而我國研究者也提出,邊坡的這種復雜性和測量的精準性存在極大的沖突,在測量時根本無法獲得準確數(shù)值,只有利用最優(yōu)化設想數(shù)據(jù)和概率模型相結合才能夠得出更加貼近于實際的測量數(shù)值。其次,邊坡環(huán)境還具有不確定性特點,根據(jù)其實際情況可以分為物理不確定性、統(tǒng)計不確定性以及模型不確定性三大類。其中物理不確定性主要指的是由于邊坡環(huán)境的地質變化程度較高,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性,因此在統(tǒng)計過程中會嚴重影響統(tǒng)計的準確率,導致參數(shù)、容量等數(shù)據(jù)較大的波動,產生隨機變量。模型不確定性就是指基于不確定性特性基礎上,在建立數(shù)學模型的過程中出現(xiàn)了非線性隨機結構,變量的不確定直接導致模型的不確定特性,其主要是由于變量和未知效應共同作用產生的。
二、邊坡環(huán)境穩(wěn)定可靠性分析指標的計算
(一)確定主要變量的參數(shù)
邊坡穩(wěn)定可靠性分析在計算的過程中主要是基于數(shù)據(jù)的不確定性下進行的,其能夠最大程度反映邊坡環(huán)境土質變化的差異特點,進而提高穩(wěn)定性評價的準確率。在計算的過程中對于模型影響最大的為兩個變量(和,其中),將其作為分析穩(wěn)定性的可靠性變量,而為了使計算過程更加簡便,將變異縮小,以此一般將其以定值方式進行處理,確定這些基本變量的最可能值、均數(shù)或標準差。其中最可能值指的就是在所有參數(shù)當中出現(xiàn)概率最大的數(shù)值(這一數(shù)值可以為均值),但在實際工作過程中,由于邊坡環(huán)境的特殊性,使得這一最可能值的計算和獲取較為困難,因此可以將這一變量轉變?yōu)樵O計采用值進行計算。目前,制約可靠性分析方法的主要因素就在于標準差變量的統(tǒng)計,這一變量無法利用現(xiàn)有的統(tǒng)計學處理方法獲得,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便,計算結果直觀,應用范圍廣,安全度較高的一種計算方式,也是目前我國巖土和水利工程當中應用最多的邊坡穩(wěn)定可靠性分析方法。以這一理念為基礎,確定極限狀態(tài)方程式,并根據(jù)我國工程統(tǒng)計標準來確定失效概率,借此提高對邊坡穩(wěn)定的準確分析。
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在對邊坡穩(wěn)定性的各指標進行計算時,首先應確定邊坡的最危險滑動面,一般采用瑞典圓弧法對滑動面進行計算,假設邊坡當中的土質均一,可以獲得其穩(wěn)定系數(shù)為,公式當中的代表第i條滑動土帶的質量;則代表第i條底部滑動面的長度;代表第i條滑動帶滑動時的傾斜角度。在計算的過程中要注意,由于該公式下的滑動面的值具有隨機性,因此整個公式所代表的是虛擬狀態(tài)下的工作狀態(tài),其需要應對與各種可能性進行計算,并從其中找到安全系數(shù)值最小的滑動帶,而這條滑動帶也就是該邊坡環(huán)境最危險滑動面。雖然這一計算所需要的數(shù)據(jù)量十分龐大,并且過程復雜,但是所獲得的數(shù)據(jù)是最接近實際情況的。
三、邊坡環(huán)境的綜合支護體系
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,隨時可能會對施工人員造成巨大傷害。因此根據(jù)邊坡的主要特點進行綜合支護處理,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、防水等設施的基礎上進行防滑加固;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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