路堑高陡边坡开挖变形分析

2013-09-07

中国新技术新产品 2013年21期

（娄底市娄星区农村公路管理局，湖南娄底 417000）

一、关于边坡岩土体力学参数环节的分析

在岩土体工作模块中，受到开挖扰动的影响，边坡开挖变形是客观存在的。在其发生变形的过程中，不同的作用地点、时间其变形的结果也是不同的。在该文中，为了更好的进行变形规律的分析，我们进行蠕变概念的探讨，对该现象的深入剖析。

在现实工作中，滑坡产生的因素是非常多的，有其岩土体本身的应用因素，也有外部因素的影响。通过对岩土体的时变环节、渐变环节等的分析，可以更好的进行滑坡产生因素的分析。为了满足现实工程质量的提升，进行岩土体的特性研究是非常必要的，从而确保施工环节的正常开展，避免出现一系列的工程失败情况。在工程实践过程中，由于其边坡应用类型的不同，其开挖方式也是不同的，这需要我们进行其具体应用情况下的时变、渐变等特征的具体分析，这就需要进行岩土体自身物理力学性质，边坡岩土体变形等分析。

在岩土体强度性能分析过程中，我们要进行抗剪强度参数值的分析，实现对岩土体强度性能的积极评价。受到内外因素的影响，边坡体在人为情况下会产生一些变化，比如同一边坡区域内不同部位的岩土体强度参数差异，这也导致了边坡岩土体变形的差异性。从岩土体强度性能整体性分析角度来看，外界的作用会影响浅层岩土体，这也涉及到边坡岩土体抗剪强度环节的深度效应。对于岩土体自身物理力学参数的这种空间效应特点，国内外很多学者都进行了研究，如 1982年A saoka A、等人对粘土的不排水抗剪强度进行了深度上的研究，相关研究结果见表1；2004 年Almeida 等人对残积土和砂土做了一批试验，研究岩土的强度参数随深度的变化规律性。

前人的这些研究都说明，岩土体物理力学参数随深度有很大的变化，这种基本参数的空间效应是边坡体受到岩土深度情况的影响，岩土体的抗剪强度也发生了一系列的变化，导致其物理力学参数产生巨大的差异。通过对该模块中基本参数空间效应的剖析，进行边坡提变形空间效应影响因素的分析。为了更好的进行该环节的深度效应分析，相关人员对某风化顺层软岩残积土滑坡工程进行了详细勘察，所得数据处理拟合结果表明，标准贯入锤击数归一化量随深度归一化量呈现指数型函数变化规律在强度参数空间效应的分析过程中，为了确保分析结果的更有效，我们也要进行时间效应的分析。我们把上述几种工作模块称之为边坡岩土体基本物理力学参数时空效应。随着外界时间的变化，岩土体会发生一系列的风化作用，这就影响了岩土体整体强度的优化，也破坏其岩体的整体性。在外界自然环境的影响下，岩土体会产生一系列的物理风化作用，在其作用过程中，也产生了一系列的化学及其物理反应，这归结于外部自然环境的改变。化学风化作用的结果，且风化带岩石的含水量及温度都经受周期性的变化。比如，新近填土的强度参会随时间延长而逐渐增加，而裸露岩石的强度参数值则会因不断风化而降低。火成岩的强度，相应于一定的含水量的温度，由于风化作用可降低到原强度的数百或数千分之一，而第三系和中生界的粘土则可降为原强度三至三十分之一。

二、边坡岩土体变形阶段与破坏阶段的分析

1 为了更好的进行边坡岩土体变形环节的分析，进行其不同应用阶段的综合、概括是非常必要的。在该模块中，其涉及到边坡的稳定变形模块、破坏模块等。上述这两种情况的变化，也是边坡岩土体变形规律的演化过程中，这是一种量变的积累，具备较强的时空效应。在边坡体变形状况的研究过程中，外界影响条件是一个需要重点分析的因素。如开挖方式的不同、降雨强度或持时的不同等，会使得边坡的这种变形进程展现出不同的特点。例如短时强降雨作用往往会造成土质边坡的浅层滑移，而强度低但持时久的降雨又很可能使得边坡在较深处形成大的滑移面，并导致大规模滑坡现象的产生。

受到开挖作业情况的影响，在山体作业过程中，其路堑边坡体不同部位的变形状况也存在差异。比如山体的坡脚的变形量是比较大的，坡顶位置的张拉裂缝非常的明显，在山体坡面浅层土体变形情况中，其具备的变形位移又会随着深度的差异而发生相关的变化。这涉及到边坡内部的力学平衡情况，开挖环节的开展，一定程度上破坏了边坡内部的力学平衡状态，在其改变的过程中，开挖工作中的坡体位移情况会产生变化。即坡体由表及里的不同位置都会产生不同的位移，在开挖坡体内发生应力调整和位移变化的区域称为开挖影响区。在此影响区内有些地方因应力调整过大出现较大位移而发生局部破坏，随着开挖的继续进行，这些局部破坏的区域会扩展形成宏观的破坏面，边坡的变形也相应过渡到失稳变形阶段。因此，深入了解路堑边坡可能产生的变形规律，在此基础上对开挖方式进行适当调整，是具有重要意义的。

在开挖工作模块中，受到外界作用力的影响，边坡岩体的变形情况会不断产生变化，与此同时，边坡岩土体的应力情况也在发生着改变，在其不断调整的过程中，也是时变、渐变特点展现的过程。受到岩体、土体的自重应力情况及其水平应力情况的影响，其时变及其渐变性质的作用更加突出，岩体的变形性质也愈来愈增加，当然影响该环节的，还有其他一些影响因素。如上面所研究过的岩土体强度参数的时空效应、植被作用以及外加荷载等。岩土体材料的变形包括岩石和土的变形。岩土体材料的典型变形曲线，应力水平较低时，变形过程可能以恒速或减速形态来进行；当应力水平较高时，变形过程可能以加速形态来进行，第一种情况称为稳定变形过程，第二种情况称为非稳定变形过程

表1 不排不抗剪强度随深度试验结果

2 在岩体非稳定变形过程中，我们需要关注其变形变化的各个阶段，比如瞬时弹性变形情况、初始变形情况、稳定变形情况、加速变形情况等。在瞬间弹性变形程序中，受到其外界作用的影响，岩体会产生瞬间弹性变形情况。在初始变形程序中，其应变情况随着时间的变化而不断变化，也影响了其应变率的变化。为了满足日常工作的需要，进行不同应用条件下的岩土体变形曲线的研究也是非常必要的。荷载越大，岩土体破坏越快。在低应力水平下，只出现变形过程的第一阶段，变形具有衰减特性；在中等应力水平下，出现变形的第一和第二阶段，变形可以不断的发展，但不过渡到第三阶段；当应力较大时，变形的三个阶段都出现，变形加速发展直至岩土体破坏；当应力很大时，变形第三阶段几乎是在加载之后立即发生的，岩土体马上就发生破坏。

3 受到岩土体的自身重力及其构造地应力场的影响，在不同的重力作用影响下，其边坡变形曲线的反映也是不同的。比如在较小应力情况时，其边坡变形曲线不存在加速变形的情况边坡区域稳定性。如果具备较大的应力，加速变形状况是普遍存在的，而稳定变形情况很少见，导致边坡失稳情况的产生。受到不同的应力条件的影响，边坡变形曲线也是不同的。该文对路堑高陡边坡的变形机理进行了较为详细的分析，认为边坡变形的发展大致要经历四个阶段：蠕动、微滑、剧滑以及固结稳定阶段，其中前两个阶段的特征是工程实践中所重点关注的内容。这两个阶段所体现的变形正是通常说所的岩土体“时变”、“渐变”。这种变形，又是岩土体变形时空效应的展现。