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高边坡分级开挖与支护方案研究

更新时间:2009-03-28

0 引 言

边坡失稳是在外界各种因素的共同作用下,由局部小范围的变形逐渐延伸扩大最终演变为整体破坏的灾变过程,在此过程中,控制边坡变形得到因素也是“动态”变化的[1-3]。长期以来,在边坡施工时为了方便都是先将边坡直接开挖到底,然后再进行支护或者根本不支护,这样的行为就是对边坡缺乏“动态变化理论”的考虑,将会导致边坡在开挖过程中发生失稳破坏,造成工期的延长和成本的增加[4-7]

本文以赣深高速道路的高边坡为例,对该边坡进行多级开挖,并对该边坡进行多级支护,对比分析未支护和及时支护后的边坡在多级开挖后的稳定性。

1 数值模型的建立

1.1 工程概况

赣深高速道路宽24.50 m,双向四车道,赣深高速公路RK1058+600右侧路堑边坡高约60 m。该坡体地质情况复杂,属于典型的多级复杂性土坡。照片1为该滑坡全貌图。

1.2 地质概况

1.2.1 气象及水文

工作区气候湿润温和,雨量丰沛;春早、夏热;秋、冬连续绵雨,日照少,湿度大;为勘察区气候的基本特征。场地处于斜坡地带,滑坡区内未发现泉水(井)点,无地表水体。

  

照片1 滑坡全貌图

由表7中结果可以得到,边坡及时支护情况下各测点UX增量(水平位移)与开挖时间步与无支护情况下基本一致,但是边坡开挖后及时支护情况下各测点最终UX(水平位移)值较未及时支护情况要小,也反映了边坡开挖后及时支护对稳定边坡减小水平位移有重要意义。

滑坡区位于一条近于东西向的山沟北坡较厚的崩塌堆积体上,地貌为一斜坡地形,总体北西侧高、南东侧低,斜坡自然坡度角30°~40°,坡向为142°。场地地貌上为剥蚀中山地貌形态。

1.2.3 地层结构

根据地表工程地质测绘及钻探成果表明:上部土层主要为粉质黏土,中间主要为砂质粘性土,下伏基岩主要为弱风化砂岩。

954 Progress in imaging evaluation of ischemic penumbra in acute ischemic stroke

1.3 模型建立

赣深高速公路RK1058+600右侧路堑边坡二次开挖拟采用从上到下大面积削坡的方式,根据设计要求,二次开挖的时候分为八级开挖,第一~三级坡比为1∶1.25,第四~六级坡比为1∶1,第七、八级坡比为1∶0.75,台阶宽度为2.00 m。边坡开挖模型如图2所示。边坡岩土体的物理力学参数如表1所示。

  

图2 边坡开挖模型

 

1 边坡岩土体物理力学参数

  

岩性重度/(kN/m3)黏聚力/kPa内摩擦角/(°)弹性模量/GPa粉质黏土19.628320.8砂质黏性土20.832351.2弱风化砂岩25.4450452.8

1.4 原坡体稳定性计算求解

为了方便结果的描述,对边坡开挖面上几个特殊的节点进行了监测,如图3所示。

  

图3 监测点位置示意图

当坡体没有进行开挖时,利用有限元强度折剪法对其进行计算分析,得到坡体的安全系数为1.248,图4为未开挖坡体变形图。

本文算例采用的是风-光-储微电网结构,由光伏列阵、风力发电机、储能系统(蓄电池)以及用户负荷组成。该微电网为并网型微电网,与外网交互时,优先利用微源满足微电网内负荷需求。若发生功率缺额,且自身无法靠蓄电池补给,则可以从外网吸收功率。微电网每小时调度一次,峰平谷分时电价如表1所示。

2 边坡无支护分级开挖结果分析

对坡体按上述开挖方式从上往下进行逐级开挖,每一步开挖之后利用有限元强度折减法计算其安全系数。因篇幅有限,只列出开挖步四和开挖步八的坡体变形图,图5和图6分别为开挖步四和开挖步八的坡体变形图。

  

图4 未开挖坡体变形图

  

图5 坡体变形图(开挖步四)

  

图6 坡体变形图(开挖步八)

2.1 不同开挖时步对边坡安全系数的影响

表2为不同开挖时步边坡安全系数计算值,图7为安全系数随边坡开挖过程变化的曲线图。

社会工作的增能理论强烈地反对父权式的干涉主义。在增能理论看来,实施介入的社会工作者,不是卖弄知识的专家,而是与案主合作的、平等的伙伴。案主也不再被看作是有缺陷的问题的拥有者,案主是有优势、有价值、有能力的,用于改变的大部分资源就在案主的自身内部,等待去挖掘。因此增能理论的社会工作介入,就是一个在案主的自决自控下,与社工协同发掘案主内部潜能,以摆脱环境束缚的过程。

由图7可知,随着开挖的进行,坡体的安全系数总体呈现逐渐降低趋势,部分存在波折。未开挖前,边坡的安全系数为1.248,边坡处于稳定状态;开挖第一步,边坡的安全系数变为1.221,说明开挖对边坡的扰动影响很大,使边坡应力重分布;但开挖第二步后,边坡的安全系数有所回升,其原因可能为:一是开挖部分土体后,使得边坡的自重减小,下滑力减小,从而稳定性提高;二是新开挖部分坡体的推动力不足以使下部未开挖部分的坡体发生变形,这意味这下部未开挖部分坡体可以充当类似于挡土墙的作用,阻止上部坡体发生下滑。到开挖第三步结束后,边坡的稳定性系数达到局部开挖最大值,但随着开挖的进行,边坡安全系数呈明显下滑的趋势,原因是坡脚被大面积开挖,削弱了其支撑力,造成上部坡体可能整体滑动,形成推动式滑坡。直到最终开挖结束,边坡的安全系数降为1.115,开挖结束后边坡安全系数明显降低,可见这种开挖无支护施工方法具有较大的潜在危险。

边坡按照从上到下逐级开挖后,对监测点的水平位移进行分析,开挖过程中各测点的水平位移均指向坡体外侧,表明边坡岩体在坡床的作用下有被“挤出”的趋势,表4为坡体逐级开挖过程中各监测点的水平位移结果。

 

2 不同开挖时步边坡安全系数计算值

  

开挖时步012345678安全系数1.2481.2211.2241.2121.1911.1621.1501.1441.115

  

图7 边坡安全系数随开挖过程变化曲线图

2.2 不同开挖时步边坡竖向位移变化过程分析

在开挖完第三步时,及时对坡体进行支护,表7为支护后边坡各测点水平位移随开挖步变化过程表。

 

3 未支护前边坡分级开挖后监测点竖向位移结果 cm

  

竖向位移开挖步12345678监测点位置1-1.77-2.43-4.34-13.21-15.35-13.82-11.74-9.262-2.31-2.11-2.73-10.31-12.43-9.25-10.09-9.633-3.89-1.43-3.27-9.14-10.86-4.75-8.79-7.834-10.75-6.18-2.23-4.35-5.44-2.44-5.35-4.275-11.19-14.14-13.32-6.380.470.56-2.071.216-5.51-8.59-11.38-6.430.193.251.032.297-0.67-0.89-1.15-2.27-1.980.130.830.438-0.63-0.78-0.99-2.01-1.680.110.670.42

  

图8 边坡上测点UY增量(竖向位移)与开挖时步关系图

由图8结果可知:(1)测点1~4的竖直位移先增大后减小,测点5~6的竖直位移先增大后减小再增大,最后趋于稳定,测点7~8在前四步增量不明显;(2)所有测点在第五步开挖之后,竖向位移量值均出现回落。

2.3 不同开挖时步边坡水平位移变化过程分析

开发和利用资源是小学教育信息化工作的开展基础,作为地方行政部门和教育部门,应当以区域信息技术教育中心为基础,将信息资源给予各个小学,并加大投入鼓励学校建设校园网,如果没有条件的小学可以通过多媒体教学的方式来推动信息教学的发展。

(3)研究开挖过程中的边坡变形规律及其稳定性,寻求合理的开挖支护方法及边坡加固措施,对于确保扩建边坡工程的安全稳定有着重要意义。

2.4 小 结

采用开挖后无支护方式开挖边坡,边坡开挖第一步到第三步,边坡的最大水平位移在原坡脚处,到开挖第四步,边坡的最大水平位移出现在第四步开挖完后的现坡脚处。说明采用这种施工方法开挖边坡,前三步边坡可能的失稳情形主要是沿原坡面产生滑动,而到第四步后,边坡可能的失稳情形变为沿新开挖面发生滑动。

采用开挖后无支护方式开挖边坡,竖向位移最大值发生在开挖部分的坡顶处,每级开挖前一级边坡存在回弹现象。

 

4 未支护前边坡分级开挖后监测点水平位移结果 cm

  

水平位移开挖步12345678监测点位置14.235.327.169.3511.3413.2315.0416.8126.287.479.3611.4813.4415.3317.2119.0439.6910.7412.7114.8516.7818.6120.3522.08412.1314.2116.9219.3321.2822.9323.7524.16513.4115.3818.3219.8420.2720.8221.321.73612.1514.1316.8317.5318.3218.3417.4516.99710.8612.2313.3713.9614.3514.6714.3213.9789.8811.2312.3412.3212.2112.2612.1412.11

  

图9 边坡上测点UX增量(水平位移)与开挖时步关系图

综上所述,边坡在开挖完前三步后,位移变化不明显,安全系数趋于稳定,但在第四步后位移逐渐增大,安全系数开始减小,此时边坡处于最不稳定状态。

因此,研究决定拟在第三步开挖完成后开始对边坡实施加固措施,然后从第四步开始,每开挖一级支护一级。每级边坡均采用3排12.00 m长HRB335Φ32全长珠江锚杆进行浅层支护,锚杆与水平方向的倾角均为15°,锚杆设计锚固力50 kN,预应力锚索设计锚固力1 000 kN,各锚杆支护措施间距均取2.00 m。图10为拟加固方案示意图。

3 边坡及时支护分级开挖结果分析

3.1 及时支护后边坡安全系数变化

在开挖完第三步后,及时对坡体进行支护,表5为支护后边坡安全系数变化值。

由图11可以看出,及时支护后,边坡的安全系数在每一步都大幅增加,虽然在开挖后期安全系数逐渐减小,但是减小幅度较小,还是比开挖前的坡体安全系数大,因此及时支护对边坡的稳定性非常有利。

莫里森戏拟了现实主义文学的叙事模式,利用人们在反复强化中生成的期待心理,故意反其道而用之,让读者的阅读期待在接受的过程中不断生成而又不断落空,达到了互动式的戏拟效果,而这一戏拟特点本身就是互文特征的具体体现。

  

图10 边坡拟加固方案

 

5 及时支护后边坡安全系数计算值

  

开挖时步012345678安全系数1.2481.2211.2241.2121.1911.1621.1501.1441.15

  

图11 及时支护后边坡安全系数随开挖过程变化曲线图

3.2 及时支护后边坡竖向位移变化过程分析

(2)对比计算分析无支护和有支护情况下对边坡进行分级开挖,计算结果表明,开挖过程中如果对坡体进行及时支护,坡体的水平位移最大值和竖直位移最大值均有所下降。

 

6 支护后边坡分级开挖后监测点竖向位移结果 cm

  

竖向位移开挖步12345678监测点位置1-1.77-2.43-4.34-11.24-13.76-11.97-10.16-8.142-2.31-2.11-2.73-8.13-10.19-8.73-9.43-8.133-3.89-1.43-3.27-7.57-8.56-4.23-7.79-6.834-10.75-6.18-2.23-3.76-4.12-3.78-4.79-3.615-11.19-14.14-13.32-5.830.320.41-1.070.426-5.51-8.59-11.38-5.120.062.150.331.067-0.67-0.89-1.15-1.83-1.450.180.460.168-0.63-0.78-0.99-1.94-1.560.210.410.27

由表6可知,边坡及时支护情况下各测点UY增量(竖向位移)与开挖时间步和无支护情况下基本一致,但是边坡开挖后及时支护情况下各测点最终UY值(竖向位移)较未及时支护情况要小,也反映了边坡开挖后及时支护对稳定边坡减小竖向位移有重要意义。

3.3 及时支护后边坡水平位移变化过程分析

边坡按照从上到下逐级开挖后,对监测点的竖向位移进行分析,边坡的竖向位移大部分向下,直到开挖至第五步后,测点5~8显现出向上回弹的趋势,表3为坡体逐级开挖过程中各监测点的竖向位移结果。

当代英国著名作家A.S.拜厄特(A.S.Byatt,1936—)的一部题为《孔雀与藤》(Peacock&Vine)的随笔于2016年夏由英国查托与温都斯公司出版。这部作品的出版令读者感到有些意外,因为拜厄特在2012年接受中国学者徐蕾的采访时曾说她的下一步小说将是一部超现实主义作品,小说标题可能叫作《黑暗是我们的份》(徐蕾,2013:164)①。不过,这部精巧的随笔也让喜欢拜厄特的读者再次感受到她独特的语言魅力和高雅的艺术品位。

 

7 支护后边坡分级开挖后监测点水平位移结果 cm

  

水平位移开挖步12345678监测点位置14.235.327.169.1210.1212.1113.4614.6126.287.479.3611.1213.0114.7816.0917.1139.6910.7412.7114.3816.1217.6419.1720.72412.1314.2116.9219.1820.6321.3722.1625.03513.4115.3818.3218.8419.2719.9120.6820.79612.1514.1316.8317.2517.7917.9317.1916.42710.8612.2313.3713.1414.3114.5714.2813.8889.8811.2312.3412.2512.1812.1412.0912.01

1.2.2 地形地貌

案例2 如图4,OA表示墙,OB表示地面,长为6m的梯子CD从与OA重合的位置滑动到地面上,则CD的中点P在梯子滑动的过程中走过的路程为________m.

4 结 论

根据对改建边坡分别在无支护和有支护情况下开挖过程进行数值模拟计算分析,主要结论如下:

(1)采用开挖后无支护方式开挖边坡,边坡的安全系数随着开挖的进行总体呈现逐渐降低的趋势,可见这种施工方法具有较大的潜在危险。同时采用及时支护方式开挖的边坡安全系数在开挖早期有所降低,但后期逐渐增加,因此这种方式对边坡的稳定性极为有利。

在开挖完第三步后,及时对坡体进行支护,表6为支护后边坡各测点竖向位移随开挖步变化过程表。

由图9结果可知:(1)测点1的水平位移在前3步随开挖步的增加逐渐增大,但从第四步开始逐渐稳定;(2)测点2~3的水平位移量值较测点1相差不大,且从第四步起逐渐回落,总的变形量较小;(3)测点4~6则表现出先增大后减小的趋势,在第四步开挖之后逐渐趋于稳定;(4)测点7~8的水平位移较其余的测点都要小,除前两步开挖对其有影响外,第四步开挖后,其水平位移增量逐渐趋于稳定。

参考文献

[1] 孙志彬,杨小礼,张胜,等.Mohr-Coulomb准则下基于滑动面深度的边坡参数反分析方法[J].岩土力学,2014,35(5):1323~1328.

控制系统加入前馈补偿功能后,一旦出现LNG流量或者压力的扰动,前馈调节器就根据扰动的大小补偿对被控量的影响。只要前馈函数设置相对合理,实现近似补偿是可行的。

[2] 朱晗迓,马美玲,尚岳全.顺倾向层状岩质边坡溃曲破坏分析[J].浙江大学学报,2004,38(9):1144~1149.

腊肉是一种腌制食品,具有较强的防腐能力,能长时间保存。壮族人喜欢制作和食用腊肉,每到春节前夕,各家各户都将刚宰杀好的新鲜猪肉制作成腊肉。对于住在偏远山区且条件艰苦的人们来说,腊肉既方便又实惠,逢年过节或招待客人时买些新鲜肉类配合腊肉,平时的荤食常以腊肉为主。

[3] 姚环,郑振,简文彬,等.公路岩质高边坡稳定性的综合评价研究[J].岩土工程学报,2006,28(5):558~563.

在后圈地语境中,十分普遍的一种现象就是从树篱里抽取柴火。树篱生长的很快,马丁斯(Martins)认为如果生长环境好的话,树篱七年以内便可“抹去”“公田的所有痕迹”。[10]范妮在格兰特太太的灌木丛中和玛丽聊天时,提到相关的时间跨度是一样的:“我每次走进这片灌木丛,就觉得树又长了,林子更美了。三年之前,这儿只不过是地边上的一排不像样的树篱,谁也没把它放在眼里,谁也想不到它会成什么景色,现在却变成了一条散步林阴道,很难说它是可贵在提供了方便,还是可贵在美化了环境。也许再过三年,我们会忘记—差不多忘记它原来是什么样子。时间的作用与思想的变化有多么奇妙,多么奇妙啊!”[11]

[4] 王家臣,孙书伟.露天矿边坡工程[M].北京:科学出版社,2016.

中阿公司有一句脍炙人口的广告语——“丰收三要素:阳光、雨露、撒可富”。然而,对于肥料产品来说,口碑的积累需要一个过程。舒兰市天德乡天河村村民于小明是个水稻种植大户,也是舒兰地区最早使用撒可富肥料的农户之一。姜友善介绍说,前些年,由于早稻的收购价格一路走低,于小明觉得用不起撒可富,便换用了其他品牌的低价肥料,结果连续几年都遭遇减产和倒伏。去年,于小明又找到姜友善,点名要买撒可富,使用后出苗又齐又壮,且没有受到旱灾的影响,当年就实现了增产增收。

[5] 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社,1994.

[6] 介玉新,柏永亮,张彬.基于加速度的边坡和挡土墙稳定性分析[J].地球科学与环境学报,2015,37(6):120~126.

[7] 赵炼恒,曹景源,唐高朋,等.基于双强度折减策略的边坡稳定性分析方法探讨[J].岩土力学,2014,35(10):2977~2980.

 
陈愿成
《江西水利科技》 2018年第02期
《江西水利科技》2018年第02期文献

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