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浅谈边坡稳定及加固 网络高等教育专 科 生 毕 业 大 作 业 题 目： 浅谈边坡稳定及加固 学习中心： 绍兴学习中心 层 次： 高中起点专科 专 业： 土木工程 年 级： 2010 年 春 季 学 号：10141100000000000002482 学 生： 章成良 指导教师： 赵丽妍 完成日期： 2012 年 03 月14 日 内容摘要在社会主义现代化的建设中，高速公路、水电水利工程建设逐步加快，边坡失稳的防治仍然是一项很艰巨的任务，对边坡的稳定性分析及加固进行研究有着重要的意义。论文首先简要阐述了边坡稳定性的因素及边坡稳定性的方法，介绍了边坡工程稳定性分析的一些常用方法，并结合自己的实践工作经验，提出了边坡工程处治对策。关键词：边坡；稳定性分析；安全性；边坡加固目 录内容摘要2引 言41 分析方法51.1 岩体结构分析法51.2 工程地质法61.3 力学验算法的基本假定62 岩体边坡加固分类72.1 建筑物地基的加固72.2 坝基灌浆72.3 岩质边坡的加固83 加固方法103.1 化学加固法103.1.1 硅化加固法103.1.2 碱液加固法113.1.3 电化学加固法113.2 高分子化学加固法113.2.1 高分子化学加固举例114 总结13参考文献14引 言随着国内大规模工程建设的进行，边坡成为经常出现的问题，由于部分边坡规模很大，在一定条件下会因稳定性不足而发生破坏，不仅仅危害施工安全并且可能造成连锁的地质灾害。多年来国内外许多工程中不乏由于对边坡认识不足，施工过程中未采取或采取不适当的措施而造成严重的后果，因此为了减少或杜绝边坡对人们带来的危害，应在加强对其破坏机理的认识的同时，施工过程中必须采取合理有效的措施对其进行加固。目前对边坡加固的措施有多种，施工中应根据当地的地质情况以及工程性质来选择加固措施。1 分析方法1.1 岩体结构分析法此分析方法是以岩体结构为基础，判断边坡变形破坏的形式，应用岩体力学的基本理论和方法，做出定量评价，为边坡工程设计提供科学依据。分析步骤如下：应用岩体结构分析方法，划分边坡岩体结构类型，并根据类型判断边坡破坏形式：块状结构边坡，由多组结构面组合,发生块体或楔形体破坏（图1）；层状结构边坡，由单一的层面或断层组成，沿平面发生滑动破坏（图2）；碎裂结构边坡,由多组密集的结构面组合,沿多组结构面发生追踪破坏（图3）；散体结构边坡，一般是指严重风化岩体，破坏形式近似为圆弧形（图4）。    在岩体结构分析的基础上，根据岩体的受力条件，如岩体自重、爆破力、工程作用力、地下水作用等，用力学分析方法进行计算。计算方法有平面的极限平衡解析法；楔形四面体的极限平衡分析法；赤平极射投影与实体比例投影相结合的图解法；边坡岩体应力和应变状态的有限元法。这些方法都能给出边坡稳定性的定量评价。在力学分析的基础上，从地质成因方面着重分析岩石性质、结构面的性质、地下水动态性质等因素随时间的变化，判断边坡稳定性的变化趋势，为确保边坡稳定提出加固措施。根据以上步骤的综合分析结果，选定边坡设计方案，并进行技术论证和经济比较、确定合理的稳定坡角。1.2 工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对比，拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算，用工程地质法进行校核；岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。1.3 力学验算法的基本假定滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。2 岩体边坡加固分类采取一定的工程措施改善岩体的力学和水理性质及赋存环境，防止岩体发生破坏（见岩石和岩体）。岩体加固可分为永久性加固和临时性加固（它只在施工期起作用），有的加固方法（如喷锚支护）既具有临时的性质，又可成成永久加固的组成部分。岩体加固是针对那些具有某种缺陷并可能对工程的正常工作造成威胁的岩体。所选择的加固方法应该是有效、可靠、易行和节省材料，加固后可以提高岩体的强度和均匀性,增强抵抗变形和渗透的能力,满足工程所提出的各种要求。为了防止边坡发生变形破坏和提高稳定坡角，可采取如下加固措施：直接加固。挡墙及护坡、抗滑桩、滑动面混凝土抗滑栓塞、锚杆及钢绳锚索；间接加固。边坡中巷道及钻孔疏干地下水，地面排水及地面铺盖防渗，削坡减载卸荷；特殊加固。麻面爆破，压力灌浆。2.1 建筑物地基的加固主要目的是提高地基抵抗变形的能力并使岩基各处的变形趋于一致，同时提高岩体的承载能力，以保证建筑物的安全。对坝基来说，还需要满足防渗要求，因为渗水可能导致淘刷破坏、产生浮托力和使基岩性质恶化并降低其强度，影响大坝的抗滑稳定性。采用灌浆法可以综合解决上述问题。当岩基渗透性较大时，采用水泥灌浆；当岩基渗透性较小时，采用化学浆液灌浆。灌浆效果的好坏，常用灌浆前后岩体吸水量和弹性模量的变化幅度表示。变化幅度的大小受岩体结构的影响，岩体愈破碎变化幅度愈大，愈完整变化幅度愈小。因此，裂隙发育的岩体，灌浆效果比较显著（见化学加固法）。2.2 坝基灌浆坝基灌浆在帷幕的后面仍需采取排水措施，以消除或减小渗水所产生的浮托力。近几十年来，为了提高大坝的抗滑稳定性，许多坝基采用了预应力锚索加固技术（图1）,这是一种有效而经济易行的方法。 2.3 岩质边坡的加固常见的破坏形式是沿着软弱结构面的滑动，凡是可以避免滑动和提高稳定性的工程措施都被认为是对岩体进行了加固。如截断流向软弱结构面的水流,或者从中排除渗水;减少滑动面的上部重量（如削坡），或者增大其下部重量（如坡脚压重）。但常说的边坡加固,主要是指锚索加固（图2）和设置抗滑桩等措施。锚索由多根细钢筋或多股钢绞线组成，可对岩体施加几百吨乃至上千吨的压力,而且长度大,适用于大型加固工程。抗滑桩是在可能滑动面上设置一系列钢筋混凝土桩，增加抗滑力。 2.4 地下洞室围岩的加固凡是有可能失去稳定的围岩均可采用锚杆加固。若破坏范围较大，则采用锚索。比较破碎的围岩，采用喷锚支护。围岩中的地下水水压和水量较大时，可采用超前排水法，即在掌子面上向前方打若干个较深的钻孔把水引出，然后再进行开挖；或者采用超前灌浆法，即在掌子面上向前打向外倾斜的若干钻孔，并向孔中灌注水泥或化学浆液，挤出缝隙中的压力水并把破碎的岩块凝结成整体。当岩质软弱时，采用超前锚固法或预冻结法，将工作面前方的围岩预先进行锚固或冻结，开挖后再建造永久性的加固设施。对于内水压力较大的水工隧洞，可通过灌浆方法建造具有预压应力的衬砌层。灌浆孔穿过衬砌并进入围岩的一定深度，在隧洞某一区段范围内的整个断面上同时用高压力进行灌浆，既使围岩得到加固，又可使衬砌层获得一定数值的预压应力，从而提高隧洞的承载能力和安全运行的可靠性。3 加固方法3.1 化学加固法利用某些化学溶液注入地基土中，通过化学反应生成胶凝物质或使土颗粒表面活化,在接触处胶结固化,以增强土颗粒间的连结，提高土体的力学强度的方法。常用的加固方法有硅化加固法、碱液加固法、电化学加固法和高分子化学加固法。3.1.1 硅化加固法通过打入带孔的金属灌注管，在一定的压力下，将硅酸钠（俗称水玻璃）溶液注入土中；或将硅酸钠及氯化钙两种溶液先后分别注入土中。前者称为单液硅化；后者称为双液硅化。（1）单液硅化单液硅化适用于加固渗透系数为 0.12.0米/日的湿陷性黄土和渗透系数为0.35.0米/日的粉砂。 加固湿陷性黄土时，溶液由浓度为1015的硅酸钠溶液掺入2.5氯化钠组成。溶液入土后,钠离子与土中水溶性盐类中的钙离子（主要为硫酸钙）产生离子交换的化学反应,在土粒间及其表面形成硅酸凝胶,可以使黄土的无侧限极限抗压强度达到0.60.8兆帕。加固粉砂时，在浓度较低的硅酸钠溶液内（比重为1.181.20）加入一定数量的磷酸（比重为1.02），搅拌均匀后注入，经化学反应后，其无侧限极限抗压强度可达0.40.5兆帕。 （2）双液硅化适用于加固渗透系数为 28米/日的砂性土；或用于防渗止水，形成不透水的帷幕。硅酸钠溶液的比重为1.351.44，氯化钙溶液的比重为1.261.28。两种溶液与土接触后，除产生一般化学反应外，主要产生胶质化学反应，生成硅胶和氢氧化钙。在附属反应中，其生成物也能增强土颗粒间的连结，并具有填充孔隙的作用。砂性土加固后的无侧限极限强度可达1.56.0兆帕。硅化法可达到的加固半径与土的渗透系数、灌注压力、灌注时间和溶液的粘滞度等有关，一般为0.40.7米，可通过单孔灌注试验确定。各灌注孔在平面上宜按等边三角形的顶点布置,其孔距可采用加固土半径的1.7倍。加固深度可根据土质情况和建筑物的要求确定，一般为45米。硅酸钠的模数值通常为2.63.3，不溶于水的杂质含量不超过2。 此法需耗用硅酸钠或氯化钙等工业原料，成本较高。其优点是能很快地抑制地基的变形，土的强度也有很大提高，对现有建筑物地基的加固特别适用。但是，对已渗有石油产品、树胶和油类及地下水pH值大于9的地基土，不宜采用硅化法加固。3.1.2 碱液加固法碱液对土的加固作用不同于其他的化学加固方法，它不是从溶液本身析出胶凝物质，而是碱液与土发生化学反应后，使土颗粒表面活化，自行胶结，从而增强土的力学强度及其水稳定性。为了促进反应过程,可将溶液温度升高至80100°C再注入土中。加固湿陷性黄土地基时，一般使溶液通过灌注孔自行渗入土中。黄土中的钙、镁离子含量较高，采用单液即能获得较好的加固效果。3.1.3 电化学加固法在地基土中打入一定数量的金属电极杆，通过电极导入直流电流，使水分从阴极排走，从而使土固结。用电化学法加固地基时，主要发生三个过程：电渗，电渗后土大量脱水并固结；离子交换作用，交换时吸附的钠、钙被氢及铝代替；结构形成过程，由铝胶形成土粒结构，也可采用电流和化学溶液配合的方法使土加固，即化学溶液通过带孔的灌注管网注入土中,通电后溶液随着水的运动由阳极向阴极扩散,提高加固效果。电化学法一般用于加固渗透系数小于0.1米/日的淤泥质地基。但此法昂贵，需由专门的设备作试验，确认有效后才采用。3.2 高分子化学加固法将高分子化学溶液压入土中进行地基处理的一种方法。它适用于砂类土地基加固、帷幕灌浆，以及地下工程的止水堵漏；对坝基工程的泥化夹层与断层破碎带的加固亦有成效，如将氰凝灌入砂土后的抗压强度可达10.0兆帕。3.2.1 高分子化学加固举例用于地基加固的高分子材料品种较多，有脲醛树脂、丙烯酰胺类（也称丙凝）、聚氨酯类（也称聚氨基甲酸酯或氰凝）等,其中以聚氨酯类比较好。60年代末,日本首先研制的TACSS灌浆材料和中国在 70年代初研制成的氰凝，都是以过量的异氰酸酯与聚醚反应而得，称为预聚体。预聚体含有一定量的游离异氰酸基(-NCO)能与水反应，当浆液灌入土中时，-NCO基遇水后在催化剂作用下，进一步聚合和交联，反应物的粘度逐渐增大而凝固，生成不溶于水的高分子聚合物，达到加固地基的目的。氰凝灌浆的特点是：遇水反应后，由于水是反应的组成部分,因此,浆液被水冲淡或流失的可能性较小；而且在遇水反应过程中放出的二氧化碳气体使浆液发生膨胀，向四周渗透扩散，又扩大了加固范围。高分子材料价格昂贵，限制了它的使用。有剧毒，施工中应有防毒措施，并应考虑对环境污染的问题。4 总结经过了这几个多月的努力，在老师的悉心指导下，我对自己的课题也有了更深的了解，在这几个月中，我对边坡加固也有了个全新的认识，在现在的建筑过程中，由于边坡问题引发的质量事故可谓是屡屡频发，通过这几个月的学习与研究，我通过分析一些事故实例，并分析其中的各种原因，最后得出一些解决措施，同时，通过对国内外水平的了解，也看到了我国在这方面都处于一个较落后状态，希望通过论文的阐述，使更多人了解认识到这一问题，同时为今后在这方面碰到的问题提供一些更好的解决措施。参考文献1 渠风英边坡加固方法浅析山 西 建 筑第37卷第22期2 高俊明、 刘文生边坡稳定性分析与加固综述辽宁工程技术大学3 刘艳东 宋烨边坡稳定性分析研夯及工程应用河北建设勘察研究院有限公司4 袁坤 ，王文晶边坡加固工程的设计方法黑龙江交通科技2009年第3期for more than 60 years of rural senior party member care funds; System of regulating the activities of grass-roots party organizations, and enhance the sense of belonging of grass-roots party members; Hold fast to implement "red credit", "red stake" two major project opportunities, strive to explore new ways of development of village collective economy, rural collective economy achieve breakthrough; A progress review by the Secretary of the party work of grass-roots party organizations, strengthens the responsibility of grasping party building, Party Secretary. Second, strengthening the construction of clean and honest Government and fight against corruption. Seriously implement the honest responsibility, actively carry out the independent Commission against corruption interview system, increase the leadership and the day-to-day supervision of party members and cadres at all levels, strengthen the not Winds of special treatment, treatment of "laid-back luxury and arrogance" and "three-pronged" problem, non-gang, national public officers, serving in leadership positions is not land, above-standard equipped with buses and cars for private purposes, and recreational city of gifts, hospitality, luxury and waste, "emptied the rating" special rectification work. Adhere to the rot will be punishing, corrupt Su, and 1 village, 4 disciplinary administrative cadres and workers. Three is to strengthen peace to create a work. Strengthen source management, adhere to prevention, focusing on prevention. Carry out the "big reception, big tour" campaign, petitioning for the cadres of the13