边坡稳定性及破坏原因分析
斜坡垮塌的原因
导致边坡失稳和失稳的重要原因如下:
- 引力(蠕变)
- 渗水产生的力(膨胀/浸出)
- 水流对斜坡表面的侵蚀
- 斜坡附近水的突然下降(快速下降)
- 地震力
重力:
以上列出的所有力的作用是使土壤从高点向低点移动。重力是边坡失稳的重要动力,它影响着边坡的渗流和土体的稳定性。重力在稳定性问题中通常被认为是非常重要的,但这些影响往往没有被正确地识别出来。事实上,在土体内部发生的渗流会引起渗流力,其影响要比一般认识的大得多。
肿胀和浸出
高塑性和过固结的粘土在接触水时很容易膨胀。当水渗入潜在膨胀土壤的孔隙时,就会发生膨胀。肿胀是一个随时间变化的过程。它发生的时间相对较长。控制压实粘土膨胀时间的因素有:土成分、密度、含水率、基质吸力和组构。
风化和侵蚀
侵蚀是单个颗粒的运动,而不是由水或风形成的大块或大块土壤。斜坡表面的侵蚀可能是移走一定重量的土壤的原因,因此就质量移动而言,可能导致稳定性的增加。另一方面,坡脚开挖形式的侵蚀可能会增加边坡的高度,或减少初始破坏面的长度,从而降低边坡的稳定性。
坡度与降雨量
在年降雨量大的地区,降雨被认为是造成边坡破坏的主要原因之一。降雨过程中,坡角对边坡的稳定也起着重要的作用。由于坡角影响雨水在边坡上的滞留时间,因此坡角对雨水入渗过程有明显的影响,是边坡稳定和边坡破坏的重要原因。
坡角对径流水的冲刷过程也有很大的影响。坡度越大,雨水转化的径流量就越大,也会产生更大的侵蚀效应,坡面上的径流流失也就越大。
快速撤军
储层会受到快速下降的影响。在快速拉深过程中,水提供的侧向力被移除,而超孔隙水压力没有足够的时间消散,这种突然的排水作用是边坡在不排水的情况下会破坏。在不排水条件下,如果水库水位保持在较低水平,没有发生破坏,地下水会发生渗流,附加的渗流力会引起水库的破坏。
当有一个降低地下水例如,当水库的水面突然下降时,土壤的浮力就会下降,这实际上是重量的增加。这种重量的增加会导致剪切应力的增加,而剪切强度的增加可能会或不会在一定程度上抵消剪切应力的增加,这取决于土是否能够承受荷载增加所导致的压缩。如果大量土体处于饱和状态且渗透性较低,体积变化几乎是不可能发生的,除非是在一个缓慢的速度,尽管荷载增加,强度的增加可能是微不足道的。
地震力是斜坡破坏的原因
等体积剪切可能伴随着粒间压力的降低和中性压力的增加。当整个土质进入液化状态并像液体一样流动时,可能会引起失效。如果大量的土壤受到振动,例如,由于地震的力量,导致斜坡的破坏,这种类型的条件可能会发展。
作用在斜坡上的各种力如下图所示: