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工程地质条件下岩土体稳定性分析及防治措施研究

关明
  
大通媒体号
2024年33期
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1.引言

随着我国经济的快速发展,基础设施建设规模不断扩大,岩土体稳定性问题日益凸显。在各类工程实践中,如水利、交通、矿山、城市建设等,岩土体稳定性问题直接关系到工程的安全、经济及社会效益。因此,开展岩土体稳定性分析及防治措施研究具有重要的现实意义。岩土体稳定性问题具有复杂性、不确定性和动态性等特点,这使得在实际工程中,对岩土体稳定性进行准确分析和评价变得十分困难。为了确保工程安全,减少事故发生,提高投资效益,有必要深入研究岩土体稳定性问题,探讨有效的防治措施。本文旨在综合分析岩土体稳定性问题,探讨有效的防治措施,以提高工程安全水平。通过以上研究,旨在为我国岩土体稳定性分析及防治提供理论指导和实践借鉴,促进岩土工程领域的科技进步。

2.岩土体稳定性分析方法

岩土体稳定性分析是工程地质学中的重要内容,它涉及到对岩土体在自然和人为因素作用下的稳定状态进行评估。稳定性分析的方法主要分为定性分析和定量分析两大类。

2.1 定性分析方法

定性分析方法是通过对岩土体的性质、结构、环境条件等进行直观判断和经验分析,来评估其稳定性的方法。这类方法通常依赖于工程师的经验和判断,适用于初步评估和现场决策。

2.1.1 图解法

图解法是一种简单实用的定性分析方法,它通过绘制地质剖面图、滑坡面条分图等,来直观展示岩土体的结构和可能的滑动面,从而评估其稳定性。图解法能够快速提供直观的信息,但对于复杂地质条件的分析则有一定的局限性。

2.1.2 工程地质类比法

工程地质类比法是通过比较拟建工程与已建或已知稳定工程的地质条件、岩土体特性等,来推断拟建工程的稳定性。这种方法依赖于历史数据和案例库的积累,对于缺乏相关资料的新建工程则难以应用。

2.1.3 经验公式法

经验公式法是基于大量的工程实践和观测数据,总结出的一系列经验公式或图表,用于快速估算岩土体的稳定性。这些公式或图表通常具有一定的适用范围和条件,需要谨慎使用。

2.2 定量分析方法

定量分析方法是基于岩土力学理论和数学模型,对岩土体稳定性进行数值计算和量化评估的方法。这类方法能够提供更为精确和可靠的稳定性评估结果。

2.2.1 极限平衡法

极限平衡法是岩土体稳定性分析中最常用的定量方法之一。它通过建立岩土体的力学模型,计算在极限状态下的应力分布和抗力,从而确定安全系数。极限平衡法包括瑞典圆弧法、不平衡推力法、楔体法等多种具体方法。

2.2.2 数值模拟法

数值模拟法利用有限元、有限差分、边界元等数值分析方法,模拟岩土体在荷载作用下的应力应变关系,从而评估其稳定性。数值模拟法能够处理复杂的地质条件和边界条件,适用于多种类型的岩土体稳定性问题。

2.2.3 模糊数学综合评判法

模糊数学综合评判法是一种将模糊数学理论与岩土体稳定性分析相结合的方法。它考虑了稳定性评估中的不确定性和模糊性,通过建立模糊评价模型,对多个因素进行综合评判,提高了评估的准确性和实用性。

3.岩土体稳定性防治措施

岩土体稳定性问题可能导致严重的事故和损失,因此采取有效的防治措施至关重要。防治措施主要分为预防措施和治理措施两大类,旨在通过改善岩土体的性质和环境条件,提高其稳定性,防止事故的发生。

3.1 预防措施

预防措施是在事故发生前采取的措施,目的是消除或减少可能导致岩土体失稳的因素,提高其稳定性。

3.1.1 排水措施

排水措施是预防岩土体失稳的重要手段之一。通过排除岩土体中的水分,可以降低其重量,减少孔隙水压力,从而提高其稳定性。排水措施包括地表排水和地下排水两种方式。地表排水主要是通过设置排水沟、截水沟等设施,将地表水引导到安全区域。地下排水则是通过设置排水孔、排水井、排水隧道等设施,降低地下水位,减少岩土体中的水分。

3.1.2 岩体加固措施

岩体加固措施是通过改善岩土体的结构,提高其强度和稳定性,防止其发生变形和破坏。常见的岩体加固措施包括注浆加固、锚杆加固、喷射混凝土加固等。注浆加固是通过将浆液注入岩土体的裂隙和孔隙中,填充空隙,提高岩土体的整体性和稳定性。锚杆加固是通过将锚杆锚固在稳定的岩土体中,通过锚杆与岩土体的摩擦力,提高岩土体的稳定性。喷射混凝土加固则是通过将混凝土喷射到岩土体表面,形成一层坚固的保护层,防止岩土体的进一步破坏。

3.1.3 地基处理措施

地基处理措施是针对地基的稳定性问题采取的措施,旨在改善地基的性质,提高其承载能力和稳定性。常见的地基处理措施包括换填垫层、压实加固、深层搅拌等。换填垫层是通过将软弱的地基土挖除,换填入砂石等具有较好承载能力的材料,提高地基的稳定性。压实加固则是通过机械压实的方式,提高地基土的密实度和稳定性。深层搅拌则是通过将水泥等固化剂搅拌到地基土中,提高地基土的整体性和稳定性。

3.2 治理措施

治理措施是在事故发生后采取的措施,目的是控制事故的发展,减轻事故造成的损失。

3.2.1 滑坡治理

滑坡治理是针对滑坡灾害采取的措施,包括滑坡监测、滑坡加固、滑坡清除等。滑坡监测是通过设置监测点,定期观测滑坡的位移和变形情况,及时发现滑坡的异常变化,为滑坡治理提供依据。滑坡加固是通过设置抗滑桩、锚杆、挡土墙等结构物,增加滑坡的稳定性,防止其进一步滑动。滑坡清除则是将滑坡体上的不稳定土体清除,减轻滑坡的重量,提高其稳定性。

3.2.2 崩塌治理

崩塌治理是针对崩塌灾害采取的措施,包括崩塌监测、崩塌加固、崩塌清除等。崩塌监测是通过设置监测点,定期观测崩塌体的位移和变形情况,及时发现崩塌的异常变化,为崩塌治理提供依据。崩塌加固是通过设置支撑墙、锚杆、喷浆等结构物,增加崩塌体的稳定性,防止其进一步崩塌。崩塌清除则是将崩塌体上的不稳定岩体清除,减轻崩塌的重量,提高其稳定性。

3.2.3 泥石流治理

泥石流治理是针对泥石流灾害采取的措施,包括泥石流监测、泥石流拦截、泥石流疏导等。泥石流监测是通过设置监测点,定期观测泥石流的形成和流动情况,及时发现泥石流的异常变化,为泥石流治理提供依据。泥石流拦截是通过设置拦沙坝、护岸等结构物,拦截泥石流的流动,减轻其对下游地区的影响。泥石流疏导则是通过设置排洪渠道、导流坝等设施,引导泥石流的流动,减少其对周边地区的影响。

岩土体稳定性防治措施包括预防措施和治理措施两大类。预防措施旨在消除或减少可能导致岩土体失稳的因素,提高其稳定性。治理措施则是在事故发生后采取的措施,目的是控制事故的发展,减轻事故造成的损失。在实际工程中,应根据具体情况选择合适的防治措施,以保障工程的安全和稳定。

4.结论

本文针对工程地质条件下岩土体稳定性分析及防治措施进行了深入研究。首先,通过分析工程地质条件,明确了地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件等对岩土体稳定性的影响。其次,系统总结了岩土体稳定性分析的定性方法和定量方法,包括图解法、工程地质类比法、经验公式法、极限平衡法、数值模拟法以及模糊数学综合评判法等,并对各种方法的优缺点进行了对比分析。然后,以实际工程案例为例,运用多种方法进行了岩土体稳定性分析,验证了分析方法的适用性和有效性。

综上所述,本文系统地研究了工程地质条件下岩土体稳定性分析及防治措施,为实际工程提供了理论指导和实践借鉴。研究成果对于提高我国岩土体稳定性分析及防治水平,促进岩土工程领域的科技进步具有重要意义。然而,岩土体稳定性问题具有复杂性和不确定性,仍需进一步深入研究,不断完善分析方法和防治技术,以应对日益严峻的工程挑战。

参考文献:

[1]孙钧.岩土体稳定性分析的理论与方法[J].岩土工程学报, 2022, 24(2): 187-192.

[2]黄兴宁.岩土体稳定性评价方法及其应用[J].工程地质学报, 2024, 3(1): 1-6.

[3]王恭先.岩土体稳定性分析的新进展[J].土木工程与管理学报, 2021, 6(2): 1-8.

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