發(fā)布時間：2022-09-11 03:31:49
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的邊坡工程論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
生態(tài)建設和環(huán)境保護是21世紀人類共同關注的熱門話題，也是世界各國政府和人民為之不懈努力解決的焦點問題。基本建設的快速發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的不協(xié)調(diào)，導致了人類賴以生存環(huán)境的生態(tài)破壞，同時也制約了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，對人類的生存和社會發(fā)展構成了威脅。因此，項目開發(fā)與環(huán)境保護兼顧是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大課題，在工程建設中合理利用資源、保護環(huán)境、美化環(huán)境，是我們必須正視和認真對待的問題。
公路、鐵路、水利等工程建設與自然環(huán)境密切相關。其工程規(guī)模大、項目多、涉及面廣，土石填挖工程形成的大量土石邊坡，破壞了既有植被，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境影響較大，以往通常采用單純的工程防護，如漿（干）砌片石、噴錨防護等，這些工程措施都導致原有植被破壞、水土流失、滑坡、邊坡失穩(wěn)等一系列生態(tài)環(huán)境和工程問題。國家已經(jīng)十分重視工程建設中的生態(tài)建設和環(huán)境保護，國務院下達了［2000］31號文件“關于進一步推進綠色通道建設的通知”，工程建設中的生態(tài)建設、環(huán)境保護已提上議程，這對整個工程建設的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施起到了推動作用。
2.邊坡生態(tài)防護現(xiàn)狀
近十多年來人們開發(fā)出了多種既能起到良好邊坡防護作用，又能改善工程環(huán)境、體現(xiàn)自然環(huán)境美的邊坡植物防護新技術，與傳統(tǒng)的坡面工程防護措施共同形成了邊坡工程植物防護體系。
根據(jù)不同的邊坡土質(zhì)條件，采用不同的施工方法和施工工藝可將邊坡植物防護技術分為：①人工種草護坡；②平鋪草皮護坡；③液壓噴播植草護坡；④土工網(wǎng)植草護坡；⑤OH液植草護坡；⑥行栽香根草護坡；⑦蜂巢式網(wǎng)格植草護坡；⑧客土植生植物護坡；⑨噴混植生植物護坡。各類邊坡植物防護技術的主要作用及應用條件各不相同。
2.1人工種草護坡
人工種草護坡，是通過人工在邊坡坡面簡單播撒草種的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護措施。多用于邊坡高度不高、坡度較緩且適宜草類生長的土質(zhì)路塹和路堤邊坡防護工程。具有施工簡單、造價低兼等特點。但由于草籽播撒不均勻，草籽易被雨水沖走，種草成活率低等原因，往往達不到滿意的邊坡防護效果，而造成坡面沖溝，表土流失等邊坡病害，導致大量的邊坡病害整治、修復工程，使得該技術近年應用較少。
2.2平鋪草皮護坡
平鋪草皮護坡，是通過人工在邊坡面鋪設天然草皮的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護措施。具有施工簡單、工程造價較低等特點。適用于附近草皮來源較易、邊坡高度不高且坡度較緩的各種土質(zhì)及嚴重風化的巖層和成巖作用差的軟巖層邊坡防護工程，是設計應用最多的傳統(tǒng)坡面植物防護措施之一，但由于施工后期養(yǎng)護管理困難，平鋪草皮易被沖走，且成活率低，工程質(zhì)量往往難以保證，達不到滿意的邊坡防護效果，而造成坡面沖溝，表土流失、坍滑等邊坡病害，導致大量的邊坡病害整治、修復工程。近年來，由于草皮來源緊張，使得平鋪草皮護坡的作用逐漸受到了限制。
2.3液壓噴播植草護坡
液壓噴播植草護坡，是國外近十多年新開發(fā)的一項邊坡植物防護措施，是交草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑上、色素等按一定比例在混合箱內(nèi)配水攪勻，通過機械加壓噴射到邊坡坡面而完成植草施工的。其特點是：①施工簡單、速度快；②施工質(zhì)量高，草籽噴播均勻發(fā)芽快、整齊一致；③防護效果好，正常情況下，噴播一個月后坡面植物覆蓋率可達70%以上，二個月后形成防護、綠化功能；④適用性廣；⑤工程造價低。目前，國內(nèi)液壓噴播植草護坡在公路、鐵路、城市建設等部門邊坡防護與綠化工程中使用較多。
2.4土工網(wǎng)植草護坡
土工網(wǎng)植草護坡，是國外近十多年新開發(fā)的一項集坡面加固和植物防護于一體的復合型邊坡植物防護措施。該技術所用土工網(wǎng)是一種邊坡防護新材料，是通過特殊工藝生產(chǎn)的三維立體網(wǎng)，不僅具有加固邊坡的功能，在播種初期還起到防止沖刷、保持土壤以利草籽發(fā)芽、生長的作用隨著植物生長、成熟，坡面逐漸被植物覆蓋，這樣植物與土工網(wǎng)就共同對邊坡起到了長期防護，綠化作用，土工網(wǎng)植草護坡能承受4m/s以上流速的水流沖刷，在一定條件下可替代漿（干）砌片石護坡。目前，國內(nèi)土工網(wǎng)植草護坡在公路、堤壩邊坡防護工程中使用較多，鐵路部門相對較少。
2.5OH液植草護坡
該項技術是國外近十多年新開發(fā)的一項邊坡化學植草防護措施。它是通過專用機械，將新型化工產(chǎn)品HYCEL_OH液用水按一定比例稀釋后和草籽一起噴灑于坡面，使之在極短時間內(nèi)硬化，而將邊坡表土固結成彈性固體薄膜，達到植草初期邊坡防護目的，3～6個月后其彈性固體薄膜開始逐漸分解，此時草種已發(fā)芽、生長成熟，根深葉茂的植物已能獨立起到邊坡防護、綠化雙重效果，具有施工簡單、迅速，不需后期養(yǎng)護，邊坡防護、綠化效果好等特點。盡管OH液植草護坡具有理想的邊坡防護、綠化效果，但由于該技術所用的這種HYCEL_OH液還末能實現(xiàn)國產(chǎn)化，使得其工程造價較高綜合造價達40元/m2左右，故目前還無法推廣應用。只是在京九鐵路等個別工點進行了嘗試性試驗。
2.6行栽香根草護坡
香根草是近十多年才被人們“重新發(fā)現(xiàn)”的一種禾本科植物，具有長勢挺立，在3～4月內(nèi)可長成茂密的活籬笆；根系發(fā)達、粗壯，一年內(nèi)一般可深入地下2～3m；根系抗拉強度大，達75MPa，耐旱、耐澇、耐火、耐貧瘠、抗病蟲、適應能力極強等特點。行栽香根草護坡就是在土質(zhì)邊坡上行栽香根草進行邊坡防護的一種工程措施，該技術充分利用了香根草的優(yōu)良特征，具有顯著增強邊坡穩(wěn)定性和理想的固土護坡功能，大有取代傳統(tǒng)片石護坡之趨勢。目前國內(nèi)應用較少，還有待于在公路、鐵路、堤壩、城市建設等邊坡防護工程中進一步試驗推廣。
2.7蜂巢式網(wǎng)格植草護坡
蜂巢式網(wǎng)格植草護坡，是一項類似于干砌片石護坡的邊坡防護技術。是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網(wǎng)格后，在網(wǎng)格內(nèi)鋪填種植土，再在磚框內(nèi)栽草或種草的一項邊坡防護措施。該技術所用框磚可在預制場批量生產(chǎn)，其受力結構合理，拼鋪在邊坡上能有效地分散坡面雨水徑流，減緩水流速度，防止坡面沖刷，保護草皮生長。這種護坡施工簡單，外觀齊整，造型美觀大方，具有邊坡防護、綠化雙重效果，工程造價適中，略高于漿砌片石骨架護坡，該技術多用于填方邊坡的防護。
2.8客土植生植物護坡
客土植生植物護坡，是在邊坡坡面上掛網(wǎng)機械噴填（或人工鋪設）一定厚度適宜植物生長的土壤或基質(zhì)（客土）和種子的邊坡植物防護措施。該技術的特點是可根據(jù)地質(zhì)和氣候條件進行基質(zhì)和種子配方，從而具有廣泛的適應性，多用于普通條件下無法綠化或綠化效果差的邊坡。由于客土可以由機械拌和，掛網(wǎng)實施容易，因此施工的機械化程度高，速度快，無論從效率和成本上都比漿砌片石和掛網(wǎng)噴砼防護要優(yōu)越，而且植被防護效果良好，基本不需要養(yǎng)護即可維持植物的正常生長。該技術在公路邊坡防護中已被大量應用，在日本等國家已經(jīng)被作為邊坡綠化的常規(guī)方法加以應用。
2.9噴混植生植物護坡
噴混植生植物護坡，是在穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡上施工短錨桿、鋪掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)后，采用專用噴射機，將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長發(fā)育，形成植物護坡的施工技術，具有防護邊坡、恢復植被雙重作用，可以取代傳統(tǒng)的噴錨防護、片石護坡等圬工措施。該技術使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機質(zhì)、肥料、團粒劑、保水劑、穩(wěn)定劑、PH緩解劑和水等組成，其種植基材的配方是成功的關鍵，良好的配方能夠達到在陡于1∶0.75的巖質(zhì)邊坡上既具備一定的強度保護坡面和抵抗雨水沖刷，又具有足夠的空隙率和肥力以保證植物生長。該技術已廣泛應用于鐵路、公路、水利等各類巖石邊坡綠化防護工程。
3.邊坡綠化工程中的難點問題
隨著邊坡植物防護技術的推廣應用，各類邊坡植物防護技術已發(fā)展成為公路、鐵路綠色通道建設中的重要組成部分，但也存在一些難點問題。
3.1邊坡植草的退化
在公路、鐵路等工程建設中，其邊坡綠化防護上投入的資金比例較低，在低投入、低養(yǎng)護或無養(yǎng)護情況下，邊坡草坪處于自生自養(yǎng)狀態(tài)，極易退化、死亡。因為人工種植草種生長較弱、品種單一，隨著時間的增長，在養(yǎng)分水分供應較差的邊坡上都會呈現(xiàn)不同程度的草坡退化現(xiàn)象，這是一個十分突出和嚴重的問題，若草被退化得不到解決，不僅造成重復建設、資金浪費，而且起不到邊坡綠化防護效果，最終可能會引起水土流失、坡面坍塌等許多不良后果。
3.2噴播時的植物種子配比與最終植物狀態(tài)
在較短的時間內(nèi)把開挖的邊坡恢復到自然狀態(tài)，施工者將面臨：①植物種子的配比如何確定；②如何考慮當?shù)刈陨鷥?yōu)勢群落的結構特點進行種子配比；③如何確定噴播時的植物配比與最終形成的植物群落之間的動態(tài)關系。只有對這些問題作詳盡的調(diào)查研究分析，才能正確指導施工，否則邊坡的植物生長將無法實現(xiàn)人工強制綠化向原始植物群落的順利演替。
3.3干旱對土體很薄的坡面植物構成威脅
開挖后的巖石邊坡，巖石層厚、整體性好，坡體高陡，對邊坡進行植物綠化后，隨著時間的增長，秋冬季干旱、夏伏季炎熱，土體養(yǎng)分逐漸流失，土壤肥力降低，如何解決邊坡呈現(xiàn)的無土、缺水、缺肥的狀態(tài)及邊坡植被面臨的干、熱威脅，這將直接影響到邊坡最終的綠化效果和生態(tài)效益。
4.邊坡綠化工程可持續(xù)發(fā)展的著眼點
可持續(xù)發(fā)展，是指在人類與自然和諧的前提下，不斷提高人類的生活質(zhì)量和環(huán)境承載能力，滿足當代人的需求又不損害對子孫后代的需求；滿足一個區(qū)域或一個國家的需求面又不損害其他區(qū)域或國家的需求。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的要求，邊坡綠化工程中應著眼于與自然環(huán)境（生態(tài)系統(tǒng)）的協(xié)調(diào)性和環(huán)保生態(tài)功能，結合目前國內(nèi)邊坡綠化防護工程現(xiàn)狀及問題，提出以下對策與建議。
4.1注重邊坡生態(tài)防護的設計與資金投入
在公路、鐵路設計與建設中，人們常將設計重點和大量資金放在它的工程功能及安全功能上，而生態(tài)功能的設計與投資力度不足，生態(tài)防護工程往往采取低價中標的方式，這種低投入、低質(zhì)量的惡性循環(huán)，使邊坡生態(tài)環(huán)境發(fā)展不夠好，抗災能力不強等。應建立和加大公路、鐵路邊坡建設、養(yǎng)護和生態(tài)環(huán)境保護的專項資金，在設計上要深入細化，根據(jù)不同氣候條件、不同環(huán)境、不同區(qū)域結合具體情況單獨設計，注重落實邊坡的生態(tài)環(huán)境保護方案。
4.2邊坡植草退化的防治技術
防治邊坡草被退化的重要措施就是喬灌草相結合，盡量模擬出當?shù)氐闹参锶郝浣Y構，走向本地化。實際上國外已經(jīng)開始流行以喬灌木為主的綠化方式。天然植被一般都是草木混生的，在較高的貧瘠土質(zhì)或石質(zhì)邊坡上，采用草灌結合的客土噴播或噴混植生技術施工，可以將草種和灌木樹種進行混播，早期以草坪防護為主，后期以灌木防護為主，構建喬灌草立體防護生態(tài)體系，達到恢復自然植被的目的。植物種子的選擇及配置應走本地化的道路，以地帶性植被、鄉(xiāng)土植物為基調(diào)，適當引進適于本地生長條件的野生植物和外地植物。同時也應考慮淺根植物和深根植物的結合、豆科植物與非豆科植物的結合，還要盡可能配置抗逆性強的植物和水、肥、光、熱利用率高的植物，這樣才能使植物更能適應當?shù)貧夂蚺c自然植被融為一體，建設一個具有生物多樣性的穩(wěn)定的、生命力強的立體生態(tài)群落。
4.3積極引進開發(fā)邊坡生態(tài)防護新技術
邊坡綠化工程中的難點問題，是對邊坡生態(tài)防護可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境科學技術的挑戰(zhàn)，邊坡生態(tài)防護技術涉及到工程力學、生物學、土壤學、肥料學、園藝學、環(huán)境生態(tài)學等學科，必須不斷在這些理論領域有所突破，積極引進開發(fā)新材料、新工藝及配套施工機械設備，充分吸收新的科研成果、先進技術和工程施工經(jīng)驗，注重國際和行業(yè)間的技術交流與合作?？傊?，提高邊坡生態(tài)防護技術的科技含量，是邊坡綠化防護工程成敗的重要環(huán)節(jié)。
目前在邊坡綠化防護工程中，液壓噴播、客土噴播、噴混植生是具有典型生態(tài)防護施工技術；在邊坡綠化養(yǎng)護工程中，滴灌、滲灌、注水根灌、插管根灌、膜孔灌等是具有節(jié)約水資源、提高成活率、促進草灌木植物生長的灌溉技術；在土壤肥力方面，ABT生根粉、菌根菌、農(nóng)菌及各種微生物肥料的應用，具有促進植物生根、生長和發(fā)育，提高植物的生理機能和抗逆性。在這些新技術的應用過程中，還有許多問題和工藝需要探討、改進，使其成本更低、操作更為簡單、效果更好。隨著邊坡生態(tài)防護各項科研技術的不斷深入，其各項新技術新工藝的應用將日趨完善和成熟。
5.結論
①在邊坡植物綠化防護施工措施中，根據(jù)目前的國情、機械化施工程度、適用性、經(jīng)濟性和質(zhì)量效果比較，液壓噴播、客土噴播、噴混植生是具有典型生態(tài)防護施工技術，符合邊坡綠化工程可持續(xù)發(fā)展的理念，值得普遍推廣應用。
②正確的決策必須建立在相關科學研究的基礎上，在邊坡生態(tài)防護方面，針對難點問題有必要開展系列研究，加大這方面的科研投入，積極引進先進的技術和設備，鼓勵和扶持施工企業(yè)朝生態(tài)防護專門化隊伍方向發(fā)展，為徹底解決邊坡生態(tài)防護可持續(xù)發(fā)展問題提供堅定的基礎。
【關鍵詞】：預應力錨索；高速公路；高邊坡工程；應用
中圖分類號： U412.36+6文獻標識碼：A 文章編號：
一.引言
近年來預應力錨索施工在高速公路高邊坡工程中的應用使其可以在地質(zhì)條件十分復雜的情況下發(fā)揮作用。本技術特別是適用于巖石、砂性土、砂性粘土類的高邊坡加固工程。對大斷層、古滑坡、破碎帶等地質(zhì)有著比較好的整治效果，有著明顯的經(jīng)濟效果。也能應用在地下工程的地層加固、預支護等工程當中。本文就預應力錨索施工在高速公路高邊坡防護中的具體應用作簡要的分析。
二.工藝原理
當施工開挖高速公路后對自然應力產(chǎn)生了重大的改變，這是導致邊坡失穩(wěn)的最直接原因。預應力錨索的一端和工程結構物質(zhì)連接，而另一端則錨固在地基的巖層或土層當中，用以承受結構物的拉拔力、上拉力以及土壓力，它利用地層的錨固力作用于地梁從而使得邊坡穩(wěn)定。
當錨索完成注漿之后，和地基膠結在一起，此外加上局部的漿液擴散到地層裂隙當中，相應的增加了地基的摩阻系數(shù)，更加利于傳遞預應力錨索的抗拔力。錨索在進行張拉后，在錨索的長度值范圍之內(nèi)巖層擠壓，大大增加了巖層板間的摩擦阻力，導致?lián)隙群蛢?nèi)應力變小，也增加了錨索范圍值內(nèi)巖體的整體抗彎壓能力。相鄰的錨索錐體由于壓縮而相互重疊，產(chǎn)生一定厚度的連續(xù)壓縮帶，使無粘結力的碎石體能夠承受相當負荷的重量，主要表現(xiàn)在預應力錨索的擠壓加固作用。
三.預應力錨索施工技術
施工技術流程(見圖1)。
四.施工技術、注意事項及相關問題處理
1.預應力錨索的施工技術
預應力錨索施工主要包括下索、鉆孔、制作錨索、注漿、張拉鎖定與封錨等。
下索：用人力分為多點將錨索塞入到錨孔中。
鉆孔：對錨索孔的成孔需要使用以壓縮空氣為動力的潛孔沖擊鉆機或者土質(zhì)地層專用鉆機，從而確保不加水成孔，并且滿足設計的孔徑、鉆孔角度、鉆孔深度等要求。在進行施工時要確保鉆孔深度比設計錨索孔長0.5m。
制作錨索：對經(jīng)過認真審查而符合規(guī)范的鋼絞線，應按照錨索的設計長度再加上1.5m，按照設計所要求的根數(shù)在特殊的支架上來編制錨索。對每根鋼絞線進行涂防護油，并且使用外套內(nèi)徑值為2.0cm的PVC管來作為預應力的失效部分，對錨固段使用特定制作的緊箍件、擴張環(huán)按1m的間距來進行定位并且外裹鐵網(wǎng)。在實施本工序過程中要嚴格使用止水材料或粘膠帶來封堵錨同段與自由段的分界處。此外在成索的過程中一定要預先埋設注漿管。
注漿：在安放好錨索后應及時注漿，錨孔注漿采取水灰比為0.45的純水泥漿一次性注漿與多次高壓補漿來完成。在進行首次注漿時應采用水下注漿法，也就是通過注漿管從孔底開始進行注漿。將孔內(nèi)殘留物以及滲水排出到孔外，直到孔口溢出漿液，進而確保灌漿的質(zhì)量。在完成預應力張拉后，再通過錨墊板補漿孔來進行多次的高壓補漿，保證漿液對錨索完全有效的包裹。
張拉鎖定：等到注漿體以及地梁混凝土達到設計的強度，用標定過的張拉設備對各錨索鋼鉸線實施張拉。
封錨：在完成張拉之后，在確保留有8～10cm鋼絞線頭外，應切除多余的部分，并進行特殊防銹處理，最后對錨端頭實施封端處理。
2.施工過程中應注意的事項
由上述預應力錨索施工的工作原理能夠看出，錨索預應力鋼絞線按照設計要求的張拉到設計的噸位持荷是實施本防護工程措施的重點。通過結合現(xiàn)場的實踐工作對下面幾點實施嚴格的控制。
工序的組織安排必須要緊湊：多級邊坡遵循從上至下的施工防護步驟。在安排施工方面應該精心組織，保證工序銜接的緊湊，并且在每開挖出一級邊坡后，即行施工，盡量避免高邊坡開挖后長期曝曬，尤其是在雨季時節(jié)。
選擇鉆孔機型，滿足干鉆作業(yè)的需要：應結合不同地質(zhì)層的結構類型、深度、成孔的直徑以及現(xiàn)場的作業(yè)條件來選擇使用鉆孔設備。機具在進行工作時要確保干鉆，堅決杜絕在鉆井中加水用以加快鉆井的速度等。常見的風動干鉆技術的機型有：MG50型、K2J.100型、潛孔鉆機Q25―100型等。
準確進行放樣孔位，做好鉆井的詳細記錄：在已經(jīng)成型并且經(jīng)整修滿足需要的高邊坡上，按照設計的參數(shù)來準確測定放孔位置能夠確保每根預應力錨索支固邊坡土體的應力區(qū)間。考慮到鉆孔機具在高邊坡施工中所搭設的支架平臺上展開工作，而滿足動荷作用下的平臺穩(wěn)定性也是確保正常鉆機、成孔角度的―個重要因素。
在施工過程中，必須要詳細記錄鉆孔過程中的進度情況，以便在實施后續(xù)注漿時來作為參考。
勻速持壓注漿：以孔口的反冒漿來作為注漿飽滿的依據(jù)。同時應確?？卓谘a漿的到位。
地梁密實，混凝土表面力求美觀、亮潔：對處在坡率l：0.5～1的邊坡澆筑的地梁混凝土，施工起來尤為不便，因此在施工過程中應加強管理，保證地梁內(nèi)實與外美。
做好地梁間坡面防護工作：對于已經(jīng)完成預應力錨索施工的坡面，要盡快采用7.5#漿砌片石將地梁間坡面作封面，避免雨水浸蝕地梁、沖刷坡面。
3.施工過程中相關問題的處理辦法
退鉆困難：在施工過程中可能會遇到成孔之后出現(xiàn)退鉆困難的情況，通?？梢圆扇婏L出渣進退轉桿的方法來進行處理。
虧坡和坡面溶洞：由于邊坡開挖虧坡和坡面溶洞顯露在邊坡上，為了確保地梁澆注緊密著張拉和邊坡的需要，通常采取回填片石灌漿、填塞澆注混凝土、漿砌片石等方法來進行處理。
地質(zhì)條件的變化：對于實際地質(zhì)條件的變化情況，應該及時上報，專題研究解決。
下索困難：在較大裂縫部位出現(xiàn)下索困難或成孔經(jīng)過溶洞時，應該使用長直鋼管越過這些部位來過渡，再行通過鋼管下索。有時也會因為保護成孔口不慎，導致落物下索的受阻，針對這種情況應該采用機原位，開鉆清孔來進行解決。
注漿不滿：裂縫、巖溶發(fā)育部位，按照正常注漿量孔口仍然沒有出現(xiàn)冒漿，有時甚至會出現(xiàn)超設計注漿量幾倍用量的情況。為此在注漿之前要依據(jù)各鉆孔的記錄資料加以反映，除了做好水泥用量提前供應之外，還應該通過探察鋼筋，對于錨固端是采取持續(xù)不斷的注漿方案來進行解決，而對自由端則可以采用下鋼管套來進行注漿，從而減少超量注漿的發(fā)生。
五.結束語
錨固工程施工因為工序多，而且又多是交叉作業(yè)，因此要協(xié)調(diào)好各工序的施工場地和作業(yè)時間。每個作業(yè)組應該把責任崗位落實到每一個人，從而有利于各個工序的銜接與協(xié)調(diào)，確保工程質(zhì)量和進度。預應力錨索在高速公路高邊坡工程中的應用，對有效防止邊坡開挖產(chǎn)生臨空面，從而導致邊坡不穩(wěn)定有著十分明顯的效果。
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關鍵詞：巖質(zhì)邊坡；赤平投影；三維地質(zhì)模型；楔體穩(wěn)定性分析
中圖分類號： C35 文獻標識碼： A
1引言
大量實例表明，在巖質(zhì)邊坡中，巖體發(fā)生失穩(wěn)破壞的主要形式為由幾組結構面和臨空面切割的楔體破壞。因此，研究多結構面巖質(zhì)邊坡楔體穩(wěn)定性問題具有重要意義[1~4]。
論文在楔體穩(wěn)定分析理論的基礎上，對某大型水電站邊坡地質(zhì)資料中的結構面信息進行統(tǒng)計整理，運用赤平投影分析人工邊坡可能的失穩(wěn)破壞模式及失穩(wěn)塊體的邊界條件，通過采用三維極限平衡方法對可能失穩(wěn)塊體的計算模型進行分析,得到塊體的穩(wěn)定系數(shù)，對塊體的穩(wěn)定性進行詳細評價,對類似工程提供可以借鑒的經(jīng)驗。
2楔體穩(wěn)定分析的剛體極限平衡法
目前，三維剛體極限平衡法是巖質(zhì)邊坡楔形體穩(wěn)定分析中應用最多的一種方法，該方法假定滑動面上剪力方向與兩結構面交線平行，從而使問題靜定可解。楔形體受力示意圖如圖1所示。楔形體由兩組相交結構面(左側結構面1、右側結構面2，法線矢量記為，)切割邊坡(坡頂面3、坡面4，法線矢量記為，)形成四面楔形體。結構面、邊坡面均假定為平面。楔形體受自身重力(大小為，方向矢量記為)、結構面作用力(法向反力大小為，、切向剪力大小為，，方向矢量為交棱線矢量)、地下水壓力（大小為，）及外荷載(大小為T，方向矢量為，包括表面集中力、分布力、地震力、錨固力等)作用。
圖1楔形體受力示意圖
已知楔體雙滑面產(chǎn)狀分別為（傾向／傾角）、，則其法線矢量為：
（1）
設雙滑面交棱線的產(chǎn)狀為，則交棱線矢量為：
（2）
根據(jù)正交性質(zhì)，交線矢量垂直于雙滑面法線所構成的平面，故得
（3）
（4）
建立平衡方程坐標系為，三軸正交，符合右手定則。與楔形體交棱線平行，指向前方，垂直正交于，指向下方，水平，各軸在坐標系中的單位矢量分別為：
（5）
在垂直交棱線的平面（平面）內(nèi)建立平衡方程：
（6）
通過（6）式可解出結構面對楔形體的法向反力大小、。沿結構面交線的下滑力可表達為：
（7）
假定結構面切向剪力與法向反力滿足Mohr～Coulomb強度準則，則楔形體安全系數(shù)可由結構面所提供的抗滑力與楔形體實際所受下滑力確定：
（8）
式中：、、、為結構面強度參數(shù)，、為滑動面面積。
3工程實例
3.1結構面特征及物理力學參數(shù)
某水電站樞紐區(qū)工程邊坡地形地質(zhì)條件復雜，巖體內(nèi)斷層、裂隙、巖脈等結構面發(fā)育，形成大量的塊狀、次塊狀結構、碎裂～塊裂結構，巖體質(zhì)量較差，邊坡穩(wěn)定主要受風化卸荷和結構面及其組合影響。該電站右岸壩頂以上邊坡總高度約220m，坡向NE26°，設計開挖坡比1：0.5～1：0.7。坡體內(nèi)發(fā)育有β5（F1）、γL6、γL5、β203、β202（f191）、β4（f174）、XL316-1、XL322-3、XL9-15等特定結構面，上述結構面相互組合，可能形成不穩(wěn)定塊體。塊體穩(wěn)定分析計算選取的力學參數(shù)見表1，巖體容重為26.5kN/m3。
表1結構面計算參數(shù)
3.2可能塊體組合及失穩(wěn)模式判斷
根據(jù)右岸壩頂以上邊坡結構面產(chǎn)狀，進行赤平投影分析，得出右岸邊坡可能失穩(wěn)的塊體組合。右岸邊坡赤平投影圖如圖2所示，從圖中可以看出，XL322-1、XL321-1、XL321-2、XL316-1等卸荷裂隙走向與開挖邊坡走向小角度相交，緩傾坡外，可能形成塊體失穩(wěn)的底滑面；f202斷層走向與邊坡走向大角度相交，且傾角較陡，可能形成塊體失穩(wěn)的側邊界；β5、γL5、β202等巖脈陡傾坡里，可能形成后緣拉裂面，故這些結構面組合可能形成不穩(wěn)定塊體。典型的滑移模式為f202+γL5+XL321-1+剪斷表層Ⅴ1類巖體，下文以該模式為例建模分析三維塊體的穩(wěn)定性。
圖2右岸壩頂以上開挖邊坡赤平投影圖
（1、f2022、γL53、XL322-14、XL321-15、XL321-26、XL316-1 7、β5 8、β202 9、β203
10、β205 11、開挖邊坡）
3.3計算模型及計算工況
采用大型分析軟件Ansys建立三維塊體模型，如圖3所示。在結構面上施加三維水壓力，查詢結構面面積、揚壓力以及塊體體積作為程序計算前處理數(shù)據(jù)，地震荷載按0.25g的水平慣性力施加。計算工況為：
自重工況（不考慮降雨影響及地震條件）；
暴雨工況（按結構面充滿水考慮）；
地震工況（文中按8度地震計算，水平向加速度取為0.25g）。
圖3右岸壩頂以上開挖邊坡三維計算模型
3.4計算成果
根據(jù)f202、γL5、XL321-1產(chǎn)狀，建立該三組結構面組合形成的半定位塊體，該塊于右岸壩頂以上邊坡，γL5為后緣拉裂面，f202為側滑面，XL321-1為底滑面，考慮XL321-1前緣Ⅴ1類巖體被剪斷，形成的塊體如圖4所示。該組合塊體穩(wěn)定性分析成果見表2。
圖4右岸壩頂以上開挖邊坡潛在失穩(wěn)塊體計算模型
表2右岸壩頂以上開挖邊坡潛在失穩(wěn)塊體穩(wěn)定性成果表
4結語
論文總結了三維楔體穩(wěn)定性分析理論，結合某大型水電站工程邊坡，整理分析該邊坡結構面信息，經(jīng)赤平投影分析得到了可能的失穩(wěn)塊體及失穩(wěn)模式，并通過三維軟件Ansys建立三維地質(zhì)模型,根據(jù)結構面產(chǎn)狀切割形成三維塊體，可以清楚看到各軟弱結構面在三維空間的展布規(guī)律，快速獲取結構面面積、塊體體積、塊體滑移方向等幾何信息，根據(jù)三維楔體穩(wěn)定性分析理論編制程序快速定量判定塊體在各種工況下的穩(wěn)定系數(shù)，從而指導現(xiàn)場工作人員開挖邊坡時遇到邊坡失穩(wěn)或可能存在失穩(wěn)的跡象時，準確采取處理措施，防止邊坡進一步惡化。
參考文獻：
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關鍵詞：邊坡穩(wěn)定性；可靠度
中圖分類號： U213 文獻標識碼： A
1、邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
邊坡的穩(wěn)定性分析是巖土工程的重要研究課題之一，近一百年來，許多學者致力于這一工作，因此邊坡穩(wěn)定分析的內(nèi)容十分豐富。
邊坡穩(wěn)定性分析方法很多，如:各種極限平衡條分法，有限元法，極限分析法，邊界元法等。但是，各種邊坡穩(wěn)定分析的定值法存在一個共同的缺點，即沒有考慮邊坡工程中存在的不確定性，這就造成了一些邊坡的安全系數(shù)大于臨界安全系數(shù)，可事實上還是發(fā)生破壞的現(xiàn)象。那么，要想正確分析邊坡的穩(wěn)定性，必須考慮邊坡工程中存在的種種不確定性。對于邊坡工程而言，土層剖面與邊界條件的不確定性；現(xiàn)場與實驗室測定的巖土性質(zhì)指標的不確定性；土的性質(zhì)的天然可變性；勘探取樣方法與試驗方法的誤差；試驗數(shù)量與勘探數(shù)量的不足；外加荷載大小與分布的不確定性；計算模式的不確定性等都可造成邊坡穩(wěn)定分析結果的誤差。因此，必須進行邊坡穩(wěn)定的可靠度分析。
2、可靠度方法研究現(xiàn)狀
可靠度理論萌芽于第二次世界大戰(zhàn)期間并在戰(zhàn)后得到完善與發(fā)展。二戰(zhàn)期間由于軍事的上的需要，德國在研究飛彈失靈及美國在電子元件失效的問題上，均引用了“概率理論和數(shù)理統(tǒng)計”的方法。這些圍繞著軍事項目的研究工作最終孕育了一門嶄新的學科——可靠度理論。
可靠度理論在巖土工程領域的應用始于1950年代。作為巖土工程可靠度研究的基礎一一土性指標的概率統(tǒng)計分析是巖土工程可靠度研究中最主要的方面之一。土是自然歷史的產(chǎn)物，其不確定性遠比人工材料復雜，從20世紀60年代開始到現(xiàn)在，對土性參數(shù)的統(tǒng)計性質(zhì)、概率模型的研究和區(qū)域資料的統(tǒng)計分析一直在進行當中。在這方面有許多學者做了大量的工作，對可靠度理論在巖土工程中的應用做出了較大貢獻。
Vanmarke建立了土體各向同性隨機場模型，提出了“相關距離”的概念及計算方法，在土性參數(shù)概率模型研究方面做出了開創(chuàng)性的貢獻。
高大釗等人研究了土工指標的變異特性及其分布規(guī)律。對土的抗剪強度指標的統(tǒng)計提出了一種全回歸的統(tǒng)計方法，并建議用分布來擬合、切的聯(lián)合概率密度，并經(jīng)統(tǒng)計給出了上海地區(qū)軟土的幾個主要指標的概率分布特性。
冷伍明等人根據(jù)影響土工參數(shù)不確定性的主要因素，探討了土工參數(shù)不確定性的一種計算途徑。改進了相關距離計算的遞推空間法，用雙曲線的形式來擬合方差折減系數(shù)，消除了作圖時人為因素的影響。
陳立宏，陳祖煜，劉金梅，通過收集整理的多個水利工程中豐富的長序列的抗剪強度試驗資料，在此基礎上利用K-S法對土體抗剪強度指標的概率分布類型進行了統(tǒng)計分析，認為一般情況下抗剪強度指標均可以接受正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布，而選擇對數(shù)正態(tài)分布能夠避免出現(xiàn)物理量為負的現(xiàn)象，在許多情況下這樣處理更為合理、簡便。
雖然許多學者在這方面做了大量的研究，但是目前還是呈現(xiàn)百家爭鳴的狀況，沒有較權威的結論，因此還需進行進一步的研究。這也是巖土工程可靠度分析沒有被廣泛應用的重要原因之一。
3、邊坡可靠度分析
傳統(tǒng)上，一直以安全系數(shù)作為邊坡工程穩(wěn)定性的評價指標，然而，安全系數(shù)不是一個常數(shù)，而是一個由設計因素的變異性所決定的隨機變量。20世紀70年代后期，邊坡工程界開始接受不確定性的概念，構造隨機模型，采用概率論和數(shù)理統(tǒng)計知識，如可靠指標和破壞概率來評價邊坡的安全度。即借助于概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法，便可以求得邊坡可靠度，即所設計邊坡能在使用期內(nèi)、在指定的工作條件下，肯定地達到預計狀態(tài)的程度，或保證邊坡穩(wěn)定的概率。因為可靠概率與破壞概率之和為全概率，所以有：。因此，可靠度分析結果能反映各種類型的不確定性或隨機性，包括頻率分布上的和結果可信程度上的不確定性，不但給出邊坡設計可采用的平均安全系數(shù)，還同時給出相應的可能承擔的風險，即破壞概率。這樣就避免了“絕對化”，只要破壞概率很小，小到公眾可以接受的程度，就認為邊坡設計是可靠的?？梢?，用破壞概率比用安全系數(shù)作為評價指標更能客觀、定量地反映邊坡的安全性。在實際應用上，對于鑒別具有相同安全系數(shù)、不同破壞概率的兩個邊坡的安全性，破壞概率比安全系數(shù)具有更突出的優(yōu)點。
所以說，可靠度方法是一個有發(fā)展前途的領域，也在世界范圍內(nèi)受到巖土工程界的極大關注，已成為世界各國巖土工程學者的熱門話題之一。在我國，雖然邊坡可靠度研究工作開展較晚，但許多學者對邊坡穩(wěn)定概率分析和可靠性研究做出了卓有成就的貢獻。祝玉學出版了《邊坡可靠性分析》一書，系統(tǒng)地闡述了運用可靠度理論解決邊坡穩(wěn)定的各種問題，是國內(nèi)研究此方面成果的集中體現(xiàn)。包承剛、高大釗、姚耀武等對土質(zhì)邊坡的可靠性進行了研究；張驕培、姚耀武、武清璽等將有限元與可靠度理論結合，計算出單元和整個邊坡的失效概率、可靠度指標；在近期，陳祖煜等人在其各自著作中都系統(tǒng)地闡述了邊坡穩(wěn)定風險分析的理論及方法。祝玉學還指出可靠度分析方法只是所有安全度問題的一種方法，是確定性方法的發(fā)展與補充，且該方法還剛剛走向實際工程應用階段，還有許多課題需要進一步研究?？梢灶A計，邊坡穩(wěn)定可靠度分析將更加深入、廣泛地應用于工程實際中。
4、結語
邊坡穩(wěn)定的可靠度分析是一個龐大的系統(tǒng)工程，牽涉到勘察、設計、施工等方方面面。如何在實際工程中進行可靠度分析評價，并同確定性分析方法相互印證，還遠沒有達到實際應用的程度?？傊?，邊坡可靠性理論還在進一步發(fā)展當中，有許多問題還待進一步分析研究。
參考文獻
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關鍵詞：基坑，應急加固，施工方案
擬建某住宅項目由2＃住宅樓、3＃住宅樓以及地下車庫三部分組成。其中地下車庫地下2層，筏板基礎，設計基底標高-10.0m，基坑深度9.4m；基坑支護方案為土釘墻護坡。護坡施工完工后第16天，該邊坡發(fā)現(xiàn)不明水源，造成土釘墻墻面潮濕，并有滲水現(xiàn)象，施工方通過增設導水管，對其進行導水。第二日晨發(fā)現(xiàn)此段邊坡頂局部出現(xiàn)裂縫，通過邊坡位移觀測，發(fā)現(xiàn)邊坡水平位移突然增至64.0mm，并有繼續(xù)增大的趨勢。論文格式。施工方馬上在坡腳進行堆土反壓加固，第三日凌晨5點，回填至地表下2.5m位置，通過持續(xù)監(jiān)測表明邊坡已經(jīng)得到有效控制，基坑變形沒有發(fā)展。
根據(jù)現(xiàn)場情況編制如下應急預案：
堅持“安全第一，預防為主”、“保護人員安全優(yōu)先，保護環(huán)境優(yōu)先”的方針，貫徹“常備不懈、統(tǒng)一指揮、高效協(xié)調(diào)、持續(xù)改進”的原則。更好地適應法律和經(jīng)濟活動的要求；給企業(yè)員工的工作和施工場區(qū)周圍居民提供更好更安全的環(huán)境；保證各種應急資源處于良好的備戰(zhàn)狀態(tài)；指導應急行動按計劃有序地進行；防止因應急行動組織不力或現(xiàn)場救援工作的無序和混亂而延誤事故的應急救援；有效地避免或降低人員傷亡和財產(chǎn)損失；幫助實現(xiàn)應急行動的快速、有序、高效；充分體現(xiàn)應急救援的“應急精神”。
1、場地條件分析
擬建場地地形較平坦。論文格式。在勘察深度范圍內(nèi)按地層沉積年代、成因類型及巖性將其劃分為人工堆積層、新近沉積層、第四紀沉積層三個大層。根據(jù)巖土工程勘察資料，場地天然地表下4.00～6.00m時見地下水，靜止水位1.40～2.20m，標高42.57～43.29m，為上層滯水。地下水對混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋在干濕交替狀態(tài)下均無腐蝕性?，F(xiàn)場已采取了降水措施，施工過程中，現(xiàn)場出現(xiàn)局部滯水已經(jīng)完全排干，根據(jù)導水管出水量判斷導致坡面變濕邊坡位移的水源為非上層滯水。論文格式。
2、周邊環(huán)境分析
基坑上口線距離建筑紅線（圍墻）3.1m；紅線外3.7m有一座二層住宅樓，基礎埋深2.0m；建筑紅線內(nèi)圍墻腳下有一高壓電纜，埋深0.5m；建筑紅線內(nèi)距圍墻1.0m有兩道150mm直徑天然氣管線，埋深1.2m。
3、邊坡加固方案：
施工再次開挖基坑時，擬采用鋼花管加錨桿加固措施，以增加支護結構的整體強度和對變形的約束力。
鋼花管：設三道鋼花管，采用直徑1.5寸鋼管，水平間距2.0m，鉆孔直徑Φ120，鋼管內(nèi)外注M10水泥漿。
第一道鋼花管：長9.0m，布置在地表下2.3m處（2.7m以上），傾角15度；
第二道鋼花管：長9.0m，布置在地表下4.1m處，傾角15度；
第三道鋼花管：長6.0m，布置在地表下7.3m處，傾角15度；
錨桿：設兩道錨桿。
第一道錨桿，錨桿長度為18m，兩根Φ15.2鋼絞線，自由段長度5.0m，水平間距2.0m，鎖定荷載250kN。錨桿布置在地表下2.7m處，傾角15度；腰梁采用22b槽鋼；承壓板規(guī)格：200×200×16mm；錨具規(guī)格：QM15-2。
第二道錨桿，錨桿長度為15m，一根Φ15.2鋼絞線，自由段長度5.0m，水平間距2.0m，鎖定荷載150kN。錨桿布置在地表下5.6m處，傾角15度；腰梁采用20b槽鋼；承壓板規(guī)格：180×180×16mm；錨具規(guī)格：QM15-1。
4、現(xiàn)場風險分析
鑒于目前基坑邊坡已經(jīng)發(fā)生了較大的變形(坡頂水平變形最大變形70mm)，根據(jù)目前狀況，加固施工期間可能發(fā)生的風險有以下幾點：
A．基坑變形繼續(xù)發(fā)展，導致坍塌；
B．基坑東側建筑物傾斜，造成無法正常使用；
C．天然氣管線泄漏；
D．高壓電纜無法正常使用。
5、應急物資準備
現(xiàn)場安排挖掘機、推土機挖土運土機械應急使用；
現(xiàn)場備錨桿鉆機、壓力注漿機應急臨時支護使用；
現(xiàn)場安排面包車、小客車運送人員；
聯(lián)系附近旅館安置居民，聯(lián)系社區(qū)醫(yī)院做好居民保健工作；
臨時支護材料：φ60鋼管、錨桿、水泥；
消防器材：防止電源短路、煤氣泄漏起火；
防汛器材：防止自來水、雨水、污水等管道破壞斷裂，造成漏水，準備足夠的潛水泵、污水泵、排水管、電纜等。
6、應急預案的啟動前提
(1) 坡頂水平位移增量大于等于1.5mm/日，總位移累計大于90mm；
(2) 建筑物傾斜達到0.2％時或沉降速度達到1.0mm/d；
(3) 突降大雨、暴雨（大雪、暴雪）；
(4) 意外事故造成邊坡局部塌陷、崩塌。
(5) 煤氣公司、供電局檢測數(shù)據(jù)表明，煤氣管線、高壓電纜等生活設施出現(xiàn)險情：
(6) 建設單位、總包、監(jiān)理單位認為需要的其他緊急情況。
7、管理措施
① 加固施工引起邊坡水平變形及坡頂沉降、引起煤氣管線及高壓電纜的變形的指揮與控制。
通過變形監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)坡頂水平位移增量大于等于1.5mm/日，總位移累計大于90mm；時，采取的措施如下：
A 立即停止基坑開挖，聯(lián)系煤氣公司人員檢測煤氣管線運行狀況，聯(lián)系供電公司檢測高壓電纜的運行情況；
B 根據(jù)煤氣公司檢測人員的意見，采取煤氣管線加固措施，或斷氣處理；
C 根據(jù)供電公司檢測人員的意見，采取電纜加固措施，或用備用電纜替換，保證供電安全；
D 據(jù)現(xiàn)場情況采取進行堆土反壓（加高、加寬）措施。
② 加固施工引起地面不均勻沉降，引起附近建筑物的傾斜的指揮與控制。
當發(fā)現(xiàn)附近建筑物傾斜達到0.2％或沉降速度達到1.0mm/d時，采取的措施如下：
A 立即停止基坑開挖，加強基坑加固方案；
B 邀請有關專家或加固單位共同制訂建筑物的糾偏方案并組織實施。
C 建筑物墻體發(fā)現(xiàn)裂縫時，聯(lián)系物業(yè)、餐館，組織建筑物內(nèi)住戶外遷。
② 突降大雨或大雪時，立即起動備用水泵抽水（突降大雪或暴雪時，立即組織清掃、外運坡頂積雪），并安排專人不間斷觀察基坑的穩(wěn)定情況。
8、公共關系
項目部辦公室為項目部各信息收集和的組織機構，人員包括，辦公室屆時將起到項目部的媒體的作用，對事故的處理、控制、進展、升級等情況進行信息收集，并對事故輕重情況進行判斷，有針對性定期和不定期的向外界和內(nèi)部如實的上報，向內(nèi)部上報主要是向項目部內(nèi)部各工區(qū)、集團公司的上報等，外部主要是向建設、監(jiān)理、設計等單位的上報。
9、預案解除
充分辯識加固過程中存在的危險，當監(jiān)測數(shù)據(jù)表明邊坡處于安全穩(wěn)定狀態(tài)時，經(jīng)甲方、監(jiān)理工程師認可，由現(xiàn)場緊急搶險組長宣布解除緊急搶險狀態(tài)，恢復正常工作狀態(tài)。
【參考文獻】
[1]建筑邊坡工程技術規(guī)范. GB50330—2002.
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關鍵詞：深基坑；邊坡；穩(wěn)定性；地震荷載
中圖分類號: P621+.6 文獻標識碼：A文章編號：
1引言
近年來，在各大城市用地日趨緊張的情況下，建筑業(yè)趨向地面與地下共同發(fā)展，樓房越建越高，地下車庫越建越深，而基礎對應的越埋越深。由于受周圍客觀環(huán)境的影響，深基坑開挖不可能按自然休止角放坡，只能根據(jù)場地的地質(zhì)條件及其場地周邊附加荷載情況，在安全、經(jīng)濟、施工方便的條件下，選取最佳支護方式及最優(yōu)支護設計參數(shù)。顯然，不同的地層條件下，深基坑邊坡支護計算模式的選擇，成為深基坑支護設計安全經(jīng)濟、成功與否的關鍵。
數(shù)值分析和模型試驗法能較真實地模擬邊坡在地震作用過程中的動力特性和破壞機制，是邊坡地震反應分析的兩種主流方法。目前，常用于邊坡地震穩(wěn)定性分析的數(shù)值方法主要為有限單元法和有限差分法。它們在模擬含眾多不連續(xù)結構面的巖體問題中有一定的局限性，而離散單元法在求解巖體這類不連續(xù)介質(zhì)的問題中彌補了有限單元法和有限差分法的某些不足。
2邊坡處治基本理論及穩(wěn)定性分析
2.1邊坡穩(wěn)定性概念
邊坡一般是指具有傾斜坡面的土體或巖體。在坡體本身重力及其他外荷載作用下，整個坡體有從高勢能處向低勢能處滑動的趨勢，同時，由于坡體自身具有一定的強度和人為的工程措施，它會產(chǎn)生阻止坡體下滑的抵抗力。一般來說，如果邊坡土(巖)體內(nèi)部某一個面上的下滑力在接近或超過了土(巖)體抗滑力，邊坡將產(chǎn)生滑動，即失去穩(wěn)定；反之，如果滑動力小于抗滑力，則認為邊坡是穩(wěn)定的。
在工程設計中，判斷邊坡穩(wěn)定性的大小習慣上采用邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)來衡量。l955年，畢肖普(A. W. Bishop) 明確了土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的定義：
式中：τf-沿整個滑裂面上的平均抗剪強度；τ-沿整個滑裂面上的平均剪應力；Fs-邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。
按照上述邊坡穩(wěn)定性概念，顯然，F(xiàn)s >1，土坡穩(wěn)定；Fs
Bishop的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)公式物理意義明確，概念清楚，表達簡潔，應用范圍廣泛，在邊坡工程處治中也廣泛應用。該公式應用的關鍵難點是如何尋求滑裂面，如何尋求滑裂面上的平均抗剪強度τf和平均剪應力τ。
在工程建設中，常見的邊坡滑動有兩種類型。一種是天然邊坡由于原來的地質(zhì)條件改變而產(chǎn)生的滑動，如暴雨后的邊坡因蓄水過多而導致的土質(zhì)變軟產(chǎn)生滑動，通常用地質(zhì)條件對比法來衡量其穩(wěn)定的程度；另一種是由于工程建設而人為開挖或填筑形成的人工邊坡，由于建筑空間有限而使的設計坡度較陡，或由于工作條件的變化改變了邊坡體內(nèi)部的應力狀態(tài)，使局部的剪切破壞發(fā)展成一條連貫的剪切破壞面，邊坡的穩(wěn)定平衡狀態(tài)遭到破壞而產(chǎn)生滑坡。本文所要討論的主要針對第二種滑坡，或第二種邊坡穩(wěn)定問題。
2.2影響邊坡穩(wěn)定性的因素
邊坡的穩(wěn)定是一個比較復雜的問題，影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，主要包括以下幾方面：
(1)邊坡體物理力學性質(zhì)；
(2)邊坡的形狀和尺寸；
(3)邊坡的開挖及支護方式；
(4)邊坡的所受荷載的條件；
(5)邊坡的補水情況；
3、基于ADINA的某邊坡在地震作用下穩(wěn)定性分析
本例為一個兩層的邊坡，土的參數(shù)如表1所示，在ADINA中，該模型被劃分為831個節(jié)點和250個四邊形單元。邊界條件為底部是固定的，兩側土體的水平位移是固定的，邊坡用錨桿進行加固。分析中對該模型施加重力荷載和地震波。地震波形分別采用如圖1所示。
表1土的參數(shù)表
圖1地震波形圖
模型網(wǎng)格劃分如圖2所示。
3.1地震荷載作用時邊坡主應力分析
對地震荷作用前后邊坡主應力進行分析，進行豎向位移分析，得出地震前、后邊坡的主應力和剪應力云圖。圖3為地震作用引起的邊坡主應力分布云圖，圖4為地震作用引起的邊坡剪應力分布云圖。
圖2網(wǎng)格劃分圖
(a) 地震前主應力
(b) 地震后主應力
圖3 地震前后邊坡主應力云圖
通過分析兩種應力云圖可以發(fā)現(xiàn)，基坑邊坡面附近的應力跡線均明顯偏轉，表現(xiàn)為最大主應力與邊坡面近于平行，并向坡體內(nèi)部逐漸恢復成初始應力狀態(tài)。由于邊坡的應力重分布，在坡面附近產(chǎn)生應力集中帶。不同部位其應力狀態(tài)是不同的，在坡腳附行坡面的切向應力顯著升高，而垂直坡面的徑向應力顯著降低，由于應力差大，
于是就形成了最大剪應力增高帶，容易發(fā)生剪切
（b）地震前剪應力
（b）地震后剪應力
圖4地震前后邊坡剪應力云圖
破壞。在坡肩最大剪應力增高帶，容易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近,在一定條件下坡面徑向應力和坡頂切向應力向拉應力轉化，形成拉應力帶。因此，坡肩附近最易形成拉裂破壞。此次模擬邊坡一次開挖成型，開挖過程中，基坑邊坡并沒有發(fā)生損傷。
3.2地震荷載作用時位移分析
（a） 地震前邊坡土體豎向位移
(b) 地震后邊坡土體豎向位移
圖5地震作用前、后邊坡土體豎向位移云圖
對比圖5中（a）和（b）兩幅圖，可知地震作用改變了邊坡土體豎向位移場的分布。地震荷載作用使得邊坡坡面處產(chǎn)生不均勻位移，自坡頂至坡腳處位移逐漸減小。
4結論
（1）從邊坡穩(wěn)定性概念入手，介紹了邊坡穩(wěn)定性分析的基本理論，分析了邊坡穩(wěn)定性的影響因素，提出了邊坡穩(wěn)定性的處理措施；
（2）利用大型有限元分析軟件ADINA，對地震荷載作用下某深基坑邊坡穩(wěn)定性分析進行數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結果表明：地震荷載作用后基坑邊坡面附近的主應力跡線均明顯偏轉，易形成剪應力增高帶，從而使邊坡產(chǎn)生剪切破壞。地震荷載也引起了邊坡的位移重新分布，在邊坡穩(wěn)定性分析中，地震荷載引起的邊坡失穩(wěn)不容忽略。
參考文獻
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關鍵詞: 赤平投影圖; 勘察作業(yè); 結構面組合分析; 推廣應用
Abstract: in the process of engineering investigation, red flat projection map is structure analysis, and get a combination relations face to rock mass boundary condition means favorable. In some areas of the prospecting operations, often will meet red layer formation and the lava area formation, the direct measurement of the structure parameters often face difficulties or along the accuracy of measurement is low. Combined with red flat projection map as auxiliary measurement method, can obtain high precision is representative of the parameters, so as to improve the accuracy of exploration work. But the traditional red flat projection operation method is more complex, the low efficiency, low accuracy, in actual work is not easy to get promotion, paper with advanced computer technology by making flat projection drawing of red, this paper analyzes the structure surface combination relations, realize the easy to use, simple operation and reliable data for the target and promote the popularity in the exploration work, eventually to improve the accuracy of the investigation purposes.
Keywords: red flat projection map; Survey and homework; Structure surface combination analysis; application
中圖分類號：K826.16文獻標識碼：A 文章編號：
赤平投影是把三維問題平面化, 借助極射投影的方法，把三維空間內(nèi)的幾何要素映射在投影平面上再進行處理研究, 比較適合用以表示線與面的方向、角度的關系以及軌線特征, 兼有簡便、形象、直觀與綜合性強的優(yōu)點。所以, 赤平投影在勘察工作中得到廣泛的運用。制作出赤平投影圖， 對其進行正確分析, 把較難測量的空間參數(shù)值轉化成間接求取或平面測量, 這是工程勘探過程中獲取各地質(zhì)參數(shù)、 運行結構面組合關系分析行之有效的方法。傳統(tǒng)操作中，手工圖解過程和參數(shù)求解過程都比較復雜, 精度不高, 這勢必會降低計算結果的準確性。 因此, 需要找到一種既簡單又方便的制作赤平投影圖方法, 并且能根據(jù)數(shù)據(jù)或圖直接解讀出參數(shù), 在本論文中，為了操作自動化，借助了先進計算機技術輔助作圖來完成赤平投影過程, 這樣可批量化的處理數(shù)據(jù)，再進行結構面組合關系的分析。赤平投影圖依據(jù)投影對象在投影球體的位置不同可劃分成上半球投影與下半球投影, 其投影結果關于投影大圓的原點對稱, 但反映出的參數(shù)結果是一致的。本文中的探討均采用上半球投影為例。
1、赤平投影的結構面組合關系分析
考慮二組結構面的情況。由兩組結構面控制的邊坡的穩(wěn)定性，主要結構面的組合交線與邊坡關系分析，一般分為如下五種類型：
兩結構面的交接點在邊坡投影弧的人工邊坡及天然邊坡的對側，表明組合交線的傾斜方向與邊坡傾斜方向相反，因此不可能產(chǎn)生順層滑動，是最穩(wěn)定結構。
兩結構面的交點與邊坡投影弧的人工邊坡及天然邊坡在同一側，但在人工邊坡的內(nèi)側，說明兩結構面交線的傾斜方向與邊坡傾斜方向一致，傾角大過天然坡角，是穩(wěn)定結構。
兩結構面的交點與邊坡投影弧的人工邊坡及天然邊坡在同一側，但在天然邊坡的外側，說明兩結構面交線的傾斜方向與邊坡傾斜方向一致，傾角比天然坡角小，在坡頂沒有出露點，是較穩(wěn)定結構。
兩結構面的交點與邊坡投影弧的人工邊坡及天然邊坡在同一側，但在人工邊坡和天然邊坡的中間，說明兩結構面的交線的傾斜方向與坡面傾斜方向一致，但傾角大于天然坡角而小于開挖坡角，在坡頂具有出露點，但出露點與離開挖坡面相距較遠，結構面的交線沒有出露在開挖坡面上，而是插在坡角以下，對結構起到相應的支撐作用，是較不穩(wěn)定結構。
兩結構面的交點與邊坡投影弧的人工邊坡及天然邊坡在同一側，但在人工邊坡和天然邊坡的中間，說明兩結構面的交線的傾斜方向與坡面傾斜方向一致，但傾角大于天然坡角而小于開挖坡角，在坡頂具有出露點，但出露點與離開挖坡面相距較遠，結構面交線在兩種坡面上都有出露，是不穩(wěn)定結構。
赤平投影不但可以推斷邊坡上和臨空面的組合關系、推斷邊坡上不確定的楔形結構體的形態(tài)、大小以及其空間位置與分布，而且可以推斷不穩(wěn)定的結構體潛在變形移動方向，直觀地對邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)進行評價，赤平投影是邊坡穩(wěn)定性分析經(jīng)常采用的一種手段。
2、赤平投影圖在工程勘探中的運用及推廣
在工程勘探中, 赤平投影在結構面組合關系的分析、 判斷邊坡穩(wěn)定性等方面的直接應用已經(jīng)得到廣泛普及, 但是在數(shù)據(jù)收集方面還有很大的應用潛力, 可以有效地幫助提高數(shù)據(jù)精度值、解決無法直接測量的數(shù)據(jù)，例如:
2.1 “飛”產(chǎn)狀
可溶巖地區(qū)里, 地質(zhì)層面通常因溶蝕變得凹凸不平,常用的方法是在地層上墊紙板后再測量, 但溶蝕起伏的領域越大, 所測得產(chǎn)狀的精度越差, 進而只能反映局部小范圍的狀態(tài), 無法準確反映總體情況, 導致野外填圖在很大范圍性狀穩(wěn)定, 界限明確, 但所測產(chǎn)狀于某點作圖時, 其遠距離的分隔線卻不出露在實際位置。 可用羅盤測量在遠方不同坡面上出露地層的總體延伸線, 讓羅盤的長邊與該線平行, 選擇該方向傾角為測量傾角, 再直接或間接測出該坡面走向, 組成兩個視產(chǎn)狀, 在另一方向用相同的方法再測量出一對產(chǎn)狀。 此時可用赤平投影中的求真產(chǎn)狀功能來求取可溶性巖的總體產(chǎn)狀, 其精度通常會高于直接測量。這種方法也可以擴展至陡崖區(qū)的產(chǎn)狀或裂隙的測量, 關鍵是要找到兩個方向上的出露線。操作過程是獲得兩組野外視產(chǎn)狀后, 首先直接作出這兩組產(chǎn)狀的投影弧, 然后利用兩投影弧中點反求參數(shù), 求出真產(chǎn)狀。
2.2 從 “線”到 “面”獲取巖層產(chǎn)狀
在某些地區(qū)的勘探工作中, 常常遇到紅層區(qū)地層, 它以泥巖為主、層面特征不明顯、 很難直接測量產(chǎn)狀, 而且找到一個能夠測量的層面都困難。 但巖層中常常由于巖性差異伴有粉砂質(zhì)條帶,條帶具有顏色差異、厚度很小、成線狀分布, 這樣雖找不到層面卻能反映巖層的產(chǎn)出性狀,并能夠直接在斷面現(xiàn)場測量這些線在邊坡的側伏角。在兩個不同斷面方向上測量斷面方向和側伏角即可, 隨后仍舊運用赤平投影工具中兩視產(chǎn)狀再求真產(chǎn)狀的功能就可輕松求得場地地層產(chǎn)狀。
2.3 水力坡度及地下水流向測定
判斷場地的水力坡度及地下水流方向，當然可以通過流網(wǎng)等求取, 但是繪制起來比較復雜, 有時并不需要詳細了解地下水的水力坡度及總體流向, 這時可利用赤平投影來做。選取三個位于不同直線上的鉆孔水位, 求出兩個方向上的水力坡度, 然后就可用赤平投影來求出水力坡度及地下水的流向的投影且能求出參數(shù)。推廣這種方法后就可解決場地覆蓋良好, 周邊范圍很大也找不到出露的情況時不能直接測量地層性狀的問題, 用三個在不同直線上的鉆孔中某個標志層位于兩個方向連線傾角和剖面方向來反求場地的地層性狀。
通過上述例子可以看出, 在工程勘探的實際過程中, 求解空間平面的參數(shù), 當直接測量困難時大部分可以通過赤平投影圖中兩視產(chǎn)狀反求真產(chǎn)狀的功能來解決, 可以應用的方面是非常多的。
3、結語
(1)傳統(tǒng)赤平投影操作方法復雜、精度低、效率低, 在實際工程勘探中很難得到推廣, 若采用計算機技術輔助制圖則能達到操作方便、使用簡單、獲得可靠分析數(shù)據(jù)的目的, 并且還可成批處理數(shù)據(jù)從而推動赤平投影在勘探工作中的普及, 最終使勘察精度得到提高。
(2)針對工程勘探實際, 于圓弧形拱部設置測量錨桿, 采用本論文方法能方便對塑性區(qū)及松動區(qū)進行判斷和估計, 從而動態(tài)指導設計, 求取相關參數(shù), 得出圍巖的穩(wěn)定狀況。
(3)平投影法既可以確定邊坡臨空面和邊坡上的結構面的空間組合關系、確定邊坡上可能的不確定楔形結構體的幾何形態(tài)、規(guī)模大小以及它們的空間位置與分布，也可以確定不穩(wěn)定結構體的潛在變形位移方向。
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關鍵詞:高速公路;邊坡防護技術;錨桿施工;噴射混凝土;漿砌石防護
中圖分類號:U416文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)24-0014-02
邊坡防護形式與邊坡穩(wěn)定狀況、破壞類型及規(guī)模、工程經(jīng)濟、環(huán)境保護、施工方案、工后維護等多種要素密切相關。在工程應用上,如何把那些成熟的經(jīng)驗準則予以定量化,或者轉換為半定性半定量的防護決策模型,具有現(xiàn)實的工程指導意義。
一、工程概況
公路穿越山區(qū)地段,地層復雜多變,地質(zhì)構造復雜。大量開鑿石山削坡,形成眾多人工邊坡。其中K861+800～K862+020、K921+460～K921+660等處上邊坡因開鑿爆破和風化以及強降雨作用,部分邊坡坡面及坡眉線附近常有巖塊崩落,嚴重影響高速公路安全和行車安全,需及時防護,以確保安全?，F(xiàn)分述如下:
1.K861+970～+990右上邊坡:該邊坡下部采取了漿砌片石加固防護措施,但上部仍有風化碎塊分布,現(xiàn)部分已經(jīng)松動甚至掉落,威脅到下方公路安全。
2.K921+460～+660左上邊坡:該邊坡下部已做漿砌片石加固防護處理,上部巖石節(jié)理裂隙發(fā)育,在長期風化及強降雨作用下,邊坡有崩塌落石發(fā)生。
3.K926+680～+722右上邊坡:該邊坡為土石混合邊坡,在長期風化及強降雨作用下,邊坡巖土體發(fā)生崩落,具有繼續(xù)發(fā)展?jié)搫荨?/p>
二、邊坡防護決策
邊坡防護與邊坡類型密切相關。邊坡分類方法很多,按照邊坡物質(zhì)組成類型,公路邊坡可分為巖質(zhì)邊坡、土質(zhì)邊坡和復合邊坡等三種。其中,巖質(zhì)邊坡根據(jù)其完整性和結構效應,一般可分為完整巖石邊坡、破碎巖質(zhì)邊坡和受優(yōu)勢結構面控制的巖體邊坡等三類,優(yōu)勢結構面控制巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性;土質(zhì)邊坡按照土層均勻性和宏觀結構面發(fā)育特征,大致也可分為純土質(zhì)(均質(zhì)土坡、非均質(zhì)土坡)和類土質(zhì)邊坡等兩類,其中類土質(zhì)邊坡是一種受宏觀結構特征控制的非均質(zhì)土坡,在公路工程中,類土質(zhì)邊坡包括殘坡積土質(zhì)邊坡、風化土邊坡、崩塌(滑)堆積土邊坡和復雜結構土質(zhì)邊坡等,其破壞模式既有土坡特征,又與巖質(zhì)相似,受宏觀結構面工程性狀的控制影響。復合邊坡是公路工程最為常見的邊坡,其坡表通常為土質(zhì)邊坡,下部坡體為巖質(zhì)結構,具有多種復合破壞模式。
三、加固防護設計方案
都安至南寧高速公路穿越山區(qū)地段,地層復雜多變,地質(zhì)構造復雜。大量開鑿石山削坡,形成眾多人工邊坡。其中K861+800～K862+020、K921+460～K921+660等十一處上邊坡因開鑿爆破和風化以及強降雨作用,部分邊坡坡面及坡眉線附近常有巖塊崩落,嚴重影響高速公路安全和行車安全,需及時防護,以確保安全。
根據(jù)上述邊坡的危害性調(diào)查,為防止邊坡土體及危巖崩落,經(jīng)分析計算,采用錨噴、掛尼龍網(wǎng)噴射砼的加固防護方案,各邊坡加固防護方案見表1:
四、防護加固技術要求
(一)錨桿施工要求
1.先清理坡面危巖、松動石、浮土等。用鑿巖鉆機或錨桿鉆機在先定出孔位處采用干作業(yè)法成孔,孔深按設計要求,且穿越破碎巖石和不穩(wěn)定層,進入穩(wěn)定巖層?？孜患翱咨钭兏杞?jīng)監(jiān)理工程師同意簽字確認。
2.灌注水泥(砂)漿:注漿出漿口應插入距孔底100～300mm處,漿液自下向上連續(xù)灌注,且確?？變?nèi)順利排水、排氣且漿液應足夠。注漿材料應按設計要求確定,宜選用灰砂比1∶0.5～1∶1的水泥砂漿或水灰比0.45～0.50的純水泥漿。漿液應攪拌均勻并在初凝前用完。
3.錨桿體制作、存儲按設計要求,制作前鋼筋應平直、除油和防銹。
(二)噴射混凝土施工要求
1.采用干法噴射混凝土,其水泥、砂、石重量比宜為1.0∶4.0～1.0∶4.5;水灰比宜為0.4～0.45。干混合料宜隨伴隨用,無速凝劑摻入混合料時,存放時間不超2小時,摻速凝劑后,存放時間不超過20min。
2.噴射混凝土前應做好準備工作。噴射作業(yè)應分段分片依次進行,噴射順序自下而上,也可依實際情況酌情調(diào)整。
3.噴混凝土一次噴射厚度,不摻速凝劑時為30～70mm,摻速凝劑時為50～100mm。
4.經(jīng)分層噴射時,后一層噴射應在前一層混凝土終凝后進行。若超過終凝1小時后噴射,應先用風、水清洗噴層表面。
5.噴射混凝土后應養(yǎng)護,噴射砼終凝2小時,應噴水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間一般不少于7d,遇雨天可適應減少噴水養(yǎng)護次數(shù)。
(三)漿砌石防護
本工程僅局部漿砌石防護,按漿砌石工程要求進行。
(四)掛尼龍網(wǎng)噴射砼防護
坡面相對平整且?guī)r石較完整的邊坡采用該防護方案。首先清除坡面危巖、松動石及浮土,然后掛ML-1.86×6尼龍網(wǎng),并采用φ10 mm,L=12cm的鋼筋按1.0×1.0m固定,入坡面深度0.1m,然后噴射C20細石砼,厚度5cm。掛網(wǎng)及噴射砼范圍應超出坡眉線不少于1.0m。圖1給出了采用掛網(wǎng)噴射砼防護的K868+500下行線邊坡防護斷面圖。
五、質(zhì)量要求及驗收
1.為控制工程質(zhì)量,應加強施工質(zhì)量管理與檢查。對主要原材料進行取樣和試驗,進行施工檢查和工程驗收。
2.鋼筋、水泥和砂子等按相關要求進行檢驗。
3.施工中應對錨桿位置、孔徑、孔深和角度,錨桿長度和桿體插入長度進行檢查。對漿液配合比、壓力、注漿量等進行檢查。對掛網(wǎng)順直、搭接、固定等進行檢查。
4.宜根據(jù)噴射混凝土現(xiàn)場,每個施工段或每噴射50～100m3應制取1組樣進行評價其均勻性和平均抗壓強度。評價標準見《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》(GB50086-2001)。
5.質(zhì)量檢驗要求。(1)所有本工程使用原材料滿足規(guī)范及設計要求。(2)錨孔位置、深度、角度;掛網(wǎng)范圍、面積;噴砼范圍、厚度等施工檢查結果滿足要求。(3)防護后,在其防護范圍內(nèi)無巖塊崩落至路面及邊溝。噴射混凝土后養(yǎng)護滿足要求。
6、工程竣工后,應按設計要求和質(zhì)量合格條件下進行工程驗收,并按要求提供相關資料。
六、結語
為保證施工正常進行,控制工程質(zhì)量,應加強施工質(zhì)量管理與檢查。對主要原材料進行取樣和試驗,進行施工檢查和工程驗收;鋼筋、水泥和砂子等按相關要求進行檢驗;施工中應對錨桿位置、孔徑、孔深和角度,錨桿長度和桿體插入長度進行檢查。對漿液配合比、壓力、注漿量等進行檢查。對掛網(wǎng)順直、搭接、固定等進行檢查。錨孔位置、深度、角度;掛網(wǎng)范圍、面積;噴砼范圍、厚度等施工檢查結果滿足要求。
防護后,在其防護范圍內(nèi)無巖塊崩落至路面及邊溝。噴射混凝土后養(yǎng)護滿足要求。工程竣工后,應按設計要求和質(zhì)量合格條件下進行工程驗收,并按要求提供相關資料。
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