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        巖土工程中邊坡穩(wěn)定性分析及監(jiān)測(cè)方法研究

        2020-06-11 00:43:46李軍
        裝飾裝修天地 2020年8期
        關(guān)鍵詞:監(jiān)測(cè)方法邊坡穩(wěn)定性巖土工程

        李軍

        摘? ? 要:近年來,我國建筑業(yè)在不斷的發(fā)展中,其中以巖土工程為重中之重。本文在巖土工程邊坡穩(wěn)定性方面進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。首先對(duì)巖土工程中邊坡穩(wěn)定性分析的概述開展分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)瑞典圓弧法、極限平衡法和赤平投影分析法的應(yīng)用進(jìn)行了分析,同時(shí)還提出了邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和雷達(dá)監(jiān)測(cè)裝置等監(jiān)測(cè)邊坡的主要方法,以便為關(guān)注這一類話題的人們提供參考。

        關(guān)鍵詞:巖土工程;邊坡穩(wěn)定性;監(jiān)測(cè)方法

        1? 引言

        在巖土工程施工中,邊坡穩(wěn)定性施工可以提升工程的整體質(zhì)量,滿足巖土工程施工的需求。一般情況下,巖土工程施工中邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到地震波、施工條件等多因素的影響,若在施工中不能科學(xué)控制,就會(huì)增強(qiáng)工程施工的安全隱患,嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)造成重大的生命及財(cái)產(chǎn)損失。在當(dāng)前巖土工程施工中,通過強(qiáng)度折減法施工方案的運(yùn)用,可以保證各項(xiàng)施工工序的穩(wěn)步進(jìn)行。在整個(gè)施工中,施工單位應(yīng)該認(rèn)識(shí)到巖土工程邊坡施工會(huì)受到裂隙巖體的破壞,因此,在當(dāng)前巖土工程施工中,為了提高建筑工程施工的整體質(zhì)量,應(yīng)該將邊坡工程施工作為核心,通過邊坡穩(wěn)定性、加固性施工方案的完善,保證各項(xiàng)施工工序的穩(wěn)步進(jìn)行。對(duì)于巖土工程施工單位,在工程施工中,技術(shù)人員應(yīng)該增強(qiáng)自身的專業(yè)性,通過對(duì)巖土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究,對(duì)工程土體結(jié)構(gòu)反復(fù)測(cè)量,以確保最終報(bào)告監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性,提高巖土邊坡施工的整體質(zhì)量,滿足巖土工程施工的核心需求。

        2? 邊坡穩(wěn)定性分析的概述

        邊坡穩(wěn)定性分析對(duì)減少工程施工危害有著不可替代的作用,基本上所有的工程領(lǐng)域都離不開邊坡的穩(wěn)定性分析,比如水利、土木、礦山、交通等領(lǐng)域。由于強(qiáng)度折減法有其自身的優(yōu)點(diǎn),目前它已成為邊坡分析的研究方法之一,但將強(qiáng)度折減法作為邊坡破壞準(zhǔn)則判據(jù)的分析過程中,尚未取得共識(shí)。裂隙巖體邊坡的破壞一直是巖土工程和工程地質(zhì)工作者關(guān)注的焦點(diǎn)和長期研究的問題。在露天開采和地下開采過程中,邊坡的穩(wěn)定性也受到工程界的密切關(guān)注。地震波對(duì)邊坡的破壞和穩(wěn)定也有一定的影響,一旦邊坡遭到破壞,將造成交通災(zāi)害、堵江、水庫故障、建筑物倒塌、工廠和礦物埋藏等災(zāi)難性事故,造成重大的生命財(cái)產(chǎn)損失。特別是近年來,隨著中國基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展,邊坡的穩(wěn)定性和滑坡預(yù)測(cè)顯得尤為重要,邊坡加固及滑坡預(yù)測(cè)的保障建設(shè)對(duì)人民財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。

        3? 邊坡穩(wěn)定性分析方法

        3.1? 瑞典圓弧法

        瑞典圓弧滑動(dòng)面分裂法假定滑動(dòng)面上方的土壤被劃分成n個(gè)垂直的土棒,并分析了作用在每個(gè)土層上的力和力矩平衡,忽略了土條間相互作用力的影響,得到了其土體穩(wěn)定的安全系數(shù)。當(dāng)坡度、滑坡面取決于土壤時(shí),黏土為圓柱形或碗狀,砂土則為近似平面。邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)K為抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比。這種方法是條分法中最簡單的方法,并被廣泛應(yīng)用。

        3.2? 極限平衡法

        極限平衡法的應(yīng)用主要是在靜態(tài)平衡原理基礎(chǔ)上進(jìn)行。在邊坡穩(wěn)定分析中,不僅要了解邊坡的應(yīng)力,并且還要明確其抗滑力。在此基礎(chǔ)上,確定二者的關(guān)系,借助滑動(dòng)體分塊的力學(xué)平原理進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算過程中,十分可能遇到非靜態(tài)問題,這時(shí)就需要借助邊坡的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行解決。雖然會(huì)在一定程度上對(duì)其分析和計(jì)算的嚴(yán)密性造成破壞,但是對(duì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算精度的影響并不大。

        3.3? 赤平投影分析法

        采用地質(zhì)羅盤測(cè)得邊坡傾向、傾角和巖層或裂隙的傾向(傾向?yàn)樽呦?180°所得),生成赤平投影圖分析結(jié)構(gòu)面之間及結(jié)構(gòu)面與坡面直接的組合關(guān)系,判斷邊坡的抗滑穩(wěn)定性。該方法主要用于巖質(zhì)邊坡中局部塊體的穩(wěn)定性分析;當(dāng)結(jié)構(gòu)面、巖體完整性較好、巖石強(qiáng)度較高時(shí),也可用于巖質(zhì)邊坡整體穩(wěn)定性分析。當(dāng)無外傾結(jié)構(gòu)面時(shí)(或結(jié)構(gòu)面組合交線),可判斷該邊坡穩(wěn)定;當(dāng)有外傾結(jié)構(gòu)面(或結(jié)構(gòu)面組合交線)且傾角大于坡角時(shí),可判斷該邊坡穩(wěn)定或基本穩(wěn)定;當(dāng)有外傾結(jié)構(gòu)面(或結(jié)構(gòu)面組合交線)且傾角小于坡角時(shí),如結(jié)構(gòu)面傾角小于其內(nèi)摩擦角可判定該邊坡基本穩(wěn)定或欠穩(wěn)定,如結(jié)構(gòu)面傾角大于其內(nèi)摩擦角可判斷該邊坡欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定。分析時(shí)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)面的貫通程度和結(jié)合程度、傾向切割情況。

        4? 巖土工程邊坡監(jiān)測(cè)方法

        4.1? 巖土工程邊坡雷達(dá)監(jiān)測(cè)

        在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)逐漸發(fā)展的背景下,將雷達(dá)技術(shù)運(yùn)用在邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)中,可以提高數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的整體質(zhì)量,提升邊坡工程施工的穩(wěn)定性。通常狀況下,在巖土工程邊坡雷達(dá)監(jiān)測(cè)中應(yīng)該做到:第一,巖土工程施工中,通過SAR技術(shù)的使用,可以增強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的執(zhí)行效果,保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度,而且在這種檢測(cè)方案運(yùn)用中,邊坡雷達(dá)系統(tǒng)的分辨率達(dá)到了0.5m,可以將測(cè)量的距離控制在300~2000m,增強(qiáng)測(cè)量的精確度。第二,在邊坡監(jiān)測(cè)中,可以發(fā)揮雷達(dá)監(jiān)測(cè)的掃描功能,多次掃描之后可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,從而更好的確定邊坡位移程度。第三,在邊坡位移變化分析中,通過多種數(shù)據(jù)檢測(cè),可以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)檢測(cè)的直觀性,而且系統(tǒng)會(huì)以圖片的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳,使測(cè)量人員直觀的感受監(jiān)測(cè)畫面,保證檢測(cè)數(shù)據(jù)分析的有效性。

        4.2? 邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)形式很多,本文以滕振芳設(shè)計(jì)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例。它由4部分組成,分別為數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)服務(wù)中心。數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是指在各種動(dòng)態(tài)信息采集設(shè)備在礦山現(xiàn)場的布置;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)指的是監(jiān)測(cè)儀器的控制、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)與PC機(jī)通信、嵌入式計(jì)算機(jī)等;數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是指互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的傳輸;監(jiān)測(cè)服務(wù)中心是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢和控制指令的終端設(shè)備,包括計(jì)算機(jī)信息和計(jì)算機(jī)軟件等。

        4.3? 邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的監(jiān)測(cè)功能,因此可以將其應(yīng)用到巖土工程邊坡監(jiān)測(cè)中?,F(xiàn)階段,邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)形式具有多種,每種形式都發(fā)揮著一定的監(jiān)測(cè)作用。本文所論述了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由自動(dòng)全站儀、計(jì)算機(jī)控制機(jī)房、通訊及供電系統(tǒng)組成的,為了充分發(fā)揮該系統(tǒng)的作用。在邊坡穩(wěn)定性變形移動(dòng)區(qū)外還需要設(shè)置相應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn),該基準(zhǔn)點(diǎn)一般有2個(gè)。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)巖土工程狀況,對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的方向進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置,為了提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量,需要最大限度使其覆蓋整個(gè)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)區(qū)域。與此同時(shí),在這一過程中,還需要配上反射單棱鏡,確保其是對(duì)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)站的。在對(duì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)過程中,充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的作用,也就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)相關(guān)程序?qū)ψ詣?dòng)全站儀進(jìn)行有效控制,在此基礎(chǔ)上,及時(shí)采集所有基準(zhǔn)點(diǎn),通常情況下需要每隔10min的時(shí)間進(jìn)行采集,獲取相關(guān)儀器狀態(tài)信息,并借助計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù),例如基準(zhǔn)點(diǎn)的斜距、水平角,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算,以便快速推算出邊坡各個(gè)變形移動(dòng)點(diǎn)的三維坐標(biāo),進(jìn)而可對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行更好的了解。

        5? 結(jié)語

        總而言之,邊坡的穩(wěn)定性對(duì)巖土工程施工具有重要的影響。因此需要采用極限平衡法、瑞典圓弧法等有效的分析方法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析,以便最大限度減少工程施工的危害,為其施工奠定良好基礎(chǔ)。同時(shí),為了從根本上提高施工效率與質(zhì)量,減少不必要的問題出現(xiàn),還需要運(yùn)用聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、邊坡雷達(dá)監(jiān)測(cè)裝置、邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè),以便對(duì)其穩(wěn)定程度進(jìn)行更好的了解,為巖土施工提供重要依據(jù),促使施工順利開展。

        參考文獻(xiàn):

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        [3] 黃祺,楊坤明.干濕循環(huán)對(duì)弱膨脹性巖土工程邊坡穩(wěn)定性的影響[J].勘察科學(xué)技術(shù),2016(S1):31~34.

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