岩土工程5岩土边坡工程ppt课件.ppt

5 岩土边坡工程
岩土边坡工程是岩土工程的重要组成部分。
边坡的工作状况直接或间接地影响工程建筑物的稳定和安全。
维持边坡稳定性的方法:
1 借助挡土墙的自重来平衡墙后岩土体传来的推力;
2 在岩土体中“钉钉子”;如锚杆,抗滑桩
3 改变土体的性质;如加筋
本章将介绍:锚杆、抗滑桩、挡土结构、支护结构和岩石边坡工程的设计和运用
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边坡工程研究的理论基础需要多种学科的相互结合、相互渗透,不仅包括工程数学、工程力学、工程地质学、岩土力学,还应结合计算机仿真技术、岩土工程测试技术等手段。经过100多年的研究和发展,从边坡的规律性分析,到边坡的变形破坏机制的研究,以及边坡稳定性评价和预测预报,均取得了令人瞩目的成果,已初步形成边坡工程独立的学科体系。这一体系应包括四大部分:
①边坡(或滑坡)的区域分布规律性研究;
②边坡的变形破坏机制研究;
③边坡的稳定性评价和预测预报;
④边坡工程治理。
概述边坡工程的研究现状
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1 边坡工程中的岩体结构控制理论
岩土力学的发展为边坡工程的研究奠定了基础,特别是岩质边坡结构十分复杂,其稳定性取决于边坡的各类结构面的特征。中科院地质所孙广忠先生提出了“岩体结构控制论”,并出版了专著《岩体结构力学》,孙玉科先生等将赤平投影法和实体比例投影法应用于边坡工程。美国学者石根华提出了“关键块体理论”,主要解决被多个地质结构面、开挖面所切割的边坡或硐室之稳定性问题。南京大学罗国煜教授等提出了岩坡优势面控制论,认为岩坡的变形破坏受岩坡内的优势面所控制。上述理论的共同的特点是注重岩体结构研究,各类地质结构面对边坡的变形破坏起着控制作用。
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2 边坡工程中的分形理论
分形理论是美国数学家()(1973)首次提出来的,它主要是研究自然界中一些具有自相似但没有特征长度的图形或现象,其研究方法是通过确定图形或现象的分维数,以揭示该现象或图形的内在本质和规律。
分形理论被广泛地应用于物理学、生物学、材料科学、岩石力学等学科中,近年来,边坡工程中开始应用分形理论进行有意义的探索。研究表明,边坡岩体结构常呈不规则分形状态,可以用分维来表征,利用分维可以定量地描述断层、层理、节理、泥化夹层等宏观结构面的形态特征、分布、产状及粗糙度等。同样,岩体的微观结构面或破坏面也呈不规则的分形状态,这种不规则反应了岩体破坏时的能量耗散及微观结构效应,也可用分维来表示。分维数是岩体变形破坏的某一统计特征量,分维数可以充当岩体变形破坏变量的角色进行岩体的强度和稳定性演化过程的分析[13]。
分形理论在边坡工程的应用有广阔的前景,目前,三峡库区、西北黄土地区及一些典型的滑坡体均有所应用,在分布规律研究、机制分析和预测预报方面取得较好成果。
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3 边坡工程中的3S理论
在信息社会中,全球是一个开放系统,3S系统已在地学领域取得初步尝试,在1996年国际岩石力学学会年会上,充分利用3S技术在岩土工程建设中的作用已引起极大注意。所谓3S系统是指地理信息系统(GIS,Geography Information System)、遥感系统(RS,Remote Sensing System)和全球卫星定位系统(GPS,Global Positioning System)。三者融为一体为边坡工程的防治与预测预报提供了新一代观测手段、描述语言和思维工具。集GIS、GPS和RS为一体的3S系统,是一个完整的有机整体。例如针对三峡库区边坡,崔政权大师率先提出“3S工程”的概念和设想,从1997年着手建立“三峡库区边坡稳态3S实时工程分析系统”,并给出了系统的框图,何满潮教授将该系统按功能分为三大部分,即3S接收处理系统、GIS地理信息系统和工程分析专家系统。
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6 边坡工程中的可靠性分析理论
可靠性分析最早主要应用于宇航、电子工业界,之后逐渐推广到机械工程,可靠性分析方法从70年代开始应用于边坡工程领域,它基于对边坡岩体性质、荷载、工程地质条件等的不确定性认识,借鉴结构工程可靠性理论方法,结合边坡工程的具体情况,用可靠指标或破坏概率描述边坡工程质量的理论体系,它较传统的确定性理论能更好地反映边坡工程实际状态,正确合理地解释许多用确定性理论无法解释的工程问题,更为重要的是概率模型有助于形成新的考虑风险与可靠性的观念。
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锚杆
概述
锚杆技术指的是在天然地层中钻孔至稳定地层中,插入锚拉杆,然后在孔中灌注水泥砂浆。置于稳定地崖中的锚杆部分称为锚固段,利用锚固段的抗拔能力,维持土体或岩体的边坡(或地基)稳定。
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锚杆是一种受拉杆件,它的一端与支护结构等联结,另一端锚固在岩土体中,将支挡结构和其他结构所承受的荷载(侧向土压力、水压力以及上浮力、倾覆力、拉拔力等)