长沙理工大学《边坡工程》考试要点

长沙理工大学《边坡工程》考试要点考试题目类型：简答题名词解释填空题计算题（公式的推导、平面滑坡计算题为简单的平面边坡）第1章边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。边坡稳定影响因素主要有：(1)岩土性质的影响；(2)岩层的构造与结构的影响；(3)水文地质条件的影响；(4)地貌因素；(5)风化作用的影响；(6)气候作用的影响；(7)地层作用；另外人类活动的开挖、填筑和堆载等人为因素同样可能造成边坡的失稳。边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要表现为滑坡、滑塌、崩塌和剥落。滑坡(S1ide)是斜坡部分岩土体在重力作用下．沿一定的软弱面，缓慢地整体向下移动，具有蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段，有时也具有高速急剧移动现象。滑塌(slip-slumps)是因开挖、填筑、堆载引起斜坡的滑动或塌落．一般较突然，粘性土类边坡有时也会出现一个变形发展过程。崩塌(fall-slumps)是整个岩土体块脱离母体，突然从较徒的斜坡上崩落、翻转、跳跃、堆落在坡脚，规模巨大的称为山崩，规模较小的称为塌方。剥落(falls)是斜坡岩土长期遭受风化、侵蚀，在冲刷和重力作用下，岩(土)屑(块)不断沿斜坡滚落堆积在坡脚。边坡分类：成因：自然边坡，人工边坡岩性：岩质边坡，土质边坡坡高：超高边坡，高边坡，中高边坡，低边坡坡长：长边坡，中长边坡，短边坡坡度：缓坡，中等坡，陡坡，急坡稳定性：稳定坡，不稳定坡，已失稳坡使用年限：永久边坡，临时边坡浸水：水上边坡，水下边坡边坡变形破坏分类：崩塌，滑动（平面型，圆弧型，楔形体），弯曲倾倒，溃屈，拉裂，流动。牵引式滑坡主要是由于边坡开挖卸载，在坡顶后缘一定位置处产生拉裂缝，随着边坡开挖深度的增加，裂缝逐渐向后发展，滑动面位置相应由浅部向深部发展。推移式滑坡主要是由于整个路堤(或堤坝、土堤等)向下滑动，推动坡体变形或破坏，坡顶出现明显的下沉，并出现拉裂缝，形成台阶；坡脚附近的地面有较大的侧向位移并向上隆起。整体式滑坡是由于坡体开挖或填筑，破坏了整个古滑坡体的平衡状态，致使整个古滑坡体复活，在整个坡面上均出现大小不同的拉裂缝，坡脚产生明显的向上隆起。边坡工程地质测绘:主要任务：在图上如实反映出边坡的地形、地貌、地物特征以及结构面的产状利性质等。边坡工程的地质勘探：主要目的：查明边坡的工程地质条件确定边坡的类型和破坏模式、为边坡稳定性分析和设计计算提供必备的参数同时给出不稳定边坡的整治建议措施。具体内容包括：地形地貌特征、地层结构特征、地质构造、地下水、地层、边坡岩土体的物理力学参数、边坡的稳定性现状及边坡邻近的建筑物情况。勘探工作任务:首要任务是全面查明边坡的工程地质条件，包括地质构造、地貌特征及其成因、滑动面形状特征以及水文地质条件，其次就是为边坡岩土的物理力学性质、地下水运动规律准备条件。勘探的主要手段:钻探、探井、探槽和物探等。工程地质勘察中常用的野外测试工作大致可分成4大类:岩土力学性质的试验，岩体中应力测量，水文地质试验，改善岩石性能的试验。岩土力学性质野外测定包括:疏松土和坚硬岩石的强度和变形性能的野外测定。岩体应力测量包括：测定岩体的原有应力状态(原岩应力);测定工程活动过程中应力的变化。水文地质试验包括:测定地下水的流动途径、渗水、钻孔注水、压水、抽水试验测定土石的渗透性等。边坡岩土体的试验通常仅考虑下列项目：1)粘性土：天然容重、天然含水量、土粒容重、可塑性、压缩性及抗剪强度.2)砂土：颗粒分析、天然容重、天然含水量、土粒容重及自然休止角.3)碎石土：颗粒分析，对含粘性土较多的碎石土，宜测定粘性土的天然含水量和可塑性,必要时大体积容重试验.4)岩石：测定天然状态和饱和状态下的无侧限抗压强度；变形观测网的形式，应根据边坡的特征和地形地貌条件确定:当边坡的范围不大，其形状窄闹长，主轴位置较明显时，可采用十字交叉状观测网；当地形开阔，边坡范围不大，在其四周有山丘时，可采用放射状观测网；当边坡地形复杂，范围较大时，可采用任意方格观测网。边坡设计的基本资料：1)工程地质勘察报告2)水文条件3)地震资料4)土质调查试验报告5)相关工程资料6)同类边坡工程的经验资料7)边坡工程环境资料土体物理力学指标(1)土的天然容重(2)土的饱和容重(3)土的浮容重(4)土的孔隙率(5)水头梯度(6)土的粘结力(7)土的内摩擦角岩石物理力学指标(1)岩石质量密度(2)容重(3)岩石的孔隙性(4)岩石的吸水性与渗水性(5)岩石单轴抗压强度与抗拉强度(6)岩石的抗剪强度指标边坡处治的常用措施1)放缓边坡2)支挡3)加固(1)注桨加固(2)锚杆加固(3)土钉加固(4)预应力锚索加固4)防护(1)植物防护(2)工程防护①砌体封闭防护②喷射素混凝土防护③挂网锚喷防护5)排水(1)截水沟(2)坡内排水沟边坡设计要解决的根本问题是在边坡的稳定与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最经济的途行使服务于工程建筑物的边坡满足稳定性和可靠性的要求。边坡工程的可靠性:是指边坡及其支护结构在规定的时间内，在规定的条件下，保持自身整体稳定的能力，它是边坡安全性、适用性和耐久性的总称。边坡工程的可靠度:边坡及其支护结构在规定的时间内，在规定的条件下，保持自身整体稳定的概率。第2章边坡指具有倾斜坡面的土体或岩体。由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下、整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土(岩)自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土(岩)体内部其一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力．则认为边坡是稳定。影响边坡稳定性的因素：(1)边坡体自身材料的物理力学性质(2)边坡的形状和尺寸(3)边坡的工作条件(4)边坡的加固措施边坡稳定分析方法：以极限平衡理论为基础的条分法，以弹塑性理论为基础的数值计算方法。瑞典条分法：基本假定：(1)假定土坡稳定属平面应变问题，即可取其某一横剖面为代表进行分析计算。(2)假定滑裂面为圆柱面，在横剖面上滑裂面为圆弧；弧面上的沿动土体视为刚体．即计算中不考虑滑动土体内部的相互作用力。(3)定义安全系数为滑裂面上所能提供的抗滑力矩之和与外荷载及滑动土体在滑裂面上所产生的滑动力矩和之比；所有力矩都以圆心o为矩心。(4)采用条分法进行计算。Bishop条分法：补充假定：①忽略土条间的竖向剪切力Xi及Xi+1作用;②对滑动面上的切向力Ti的大小作了规定。Janbu条分法：两个假定条件：①与毕肖普的相同，认为滑动面上的切向力Ti等于滑动面上土所发挥的抗剪强度τfi,即Ti=τfi·li=1/K(Ni·tgφi+ci·li)；②E的作用点位置对土坡稳定安全系数的影响较小，假定其作用点在土条底面以上1/3高度处。不平衡推力传递系数法：假定：第i-1块土条传来的推力Pi-1的方向平行于第i-1块土条的底滑面，而i块土条传送给第i+1块土条的推力Pi平行于第i块土条的底滑面。即假定每一分界上推力的方向平行于上一土条的底滑面何谓土体滑动？土体滑动原因？土体的滑动一般系指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。产生土体滑动的原因一般有以下几种：a．土坡所受的作用力发生变化；b．土体抗剪强度的降低；c．静水压力的作用。条分法是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求土坡的稳定安全系数Ｆs的方法。瑞典条分法、简化毕肖普条分法和普遍条分法的求解前提分别是什么？瑞典条分法不考虑条块间的推力（或假定条块间的推力是作用在一条直线上的，且大小相等，方向相反，即推力产生的合力、合力矩为0）。简化比肖普法假设条块间不存在切向力作用，只存在法向力作用。普遍条分法假定条块间水平作用力的位置。第3章坡率法:在边坡设计中，如果通过控制边坡的高度和坡度而无须对边坡进行整体加固就能使边坡达到自身稳定的边坡设计方法。（削坡）坡率法是一种比较经济、施工方便人工边坡的处理方法，在堑、填方边坡中广泛使用，适用于岩层、塑性粘土和良好的砂性土中，并要求地下水位较低，放坡开挖时有足够的场地。减重:是针对滑坡处治而提出的，它是减轻滑坡致滑段的滑体超重部分，以减小滑体的下滑力，使滑坡趋于稳定；减重适用于推动式滑坡或由塌落形成的滑坡，并且滑床上陡下缓，滑坡后缘及两侧的地层稳定，不致因刷方而引起滑坡向后或向两侧发展。堆载阻滑技术是通过在滑坡的阻滑段(一般在滑坡的下部)堆载来提高滑坡的阻滑力以使滑坡处于稳定的方法。堆载阻滑技术则主要适用于牵引式滑坡，同时应注意堆载不要引起次一级的滑面。减重与堆载阻滑都是公路滑坡处理中最直接、最有效的方法。坡率法设计主要是在保证边坡稳定的条件下确定边坡的形状和坡度。设计内容包括：确定边坡的形状，确定边坡的坡度，设计坡面防护，边坡稳定性验算。在进行设计之前必须查明边坡的工程地质条件，包括边坡岩土名称性质、各种软弱结构面的产状、地质构造、岩土风化或密实程度、地下水、地表水、当地地质条件相似的自然极限边坡或人工边坡。边坡的形式一般可以分为四种：直线形、上陡下缓折线形、上缓下陡折线形和台阶形。直线形边坡：均质或薄层互层且高度较小的边坡；上陡下缓折线形边坡：边坡较高或由多层土组成而上部岩土层的稳定性较下部低时；上缓下陡折线形边坡：若上部为覆盖层或稳定性较下部岩土层差时；台阶式边坡：当边坡由多层土组成或边坡高度很大时，可在边坡中部或岩土层界面处设置不小于1．om宽的平台。台阶形边坡稳定性较好，但相应的土石方量较大。边坡坡度的确定：根据岩石性质、工程地质和水文地质条件、施工方法、边坡的高度等因素，对照当地自然极限边坡或人工边坡的坡度确定；对于土质均匀的边坡，可采用力学检验法或稳定性验算法进行确定。边坡的防护：针对容易风化剥落或破碎程度较为严重的被面，应当考虑坡面的防护措施，以防止各种自然应人对边坡的破坏作用．以保证边坡的稳定性。设计中应注意边坡的防护与边坡环境美化相结合。土质边坡或易软化的岩质边坡：坡顶应作成向外倾斜的不渗水地面，坡底应做不漏水的排水沟和集水井．以便及时排除积水。受外倾软弱结构面影响、稳定性较差的岩块：加锚杆处理；永久性边坡：坡面应采用锚喷、锚钉等构造措施若边坡所在地层具有明显的倾斜结构面且倾向边坡外侧，则此结构面的坡度及其面上的单位粘聚力和摩擦力的大小将影响边坡的稳定。当滑动面为如下几种情况时，边坡仅在重力作用下，软弱面的倾角大于其摩擦角而小于边坡角时是最危险的软弱面：(1)粘土岩、粘土页岩、泥质灰岩、泥质板岩等泥化层面时，滑动倾角为9°～12°；(2)砂岩层面或砾岩层面时，倾角大于30°～35°；(3)无泥质充填物的结构面时，滑动倾角为30°～75°。土质边坡确定坡率时应根据边坡的高度、土的湿度、密实程度、地下水、地面水的情况、土的成因类型及生成时代等因数，并参考同类土的稳定坡率进行确定。一般土质边坡：如果边坡高度大于8m、或土层中地下水发育且不易排除、或土层为软质土、或有堆积荷载时，应通过边坡稳定计算来确定土坡率。土石混合堆积体边坡：一般采用与天然安息角相应的边坡坡率，边坡高度超过20m，应分台阶进行放坡。膨胀土边坡变形破坏类型中，影响边坡稳定性的主要是坍滑和滑坡。膨胀土的多裂隙结构和湿胀干缩的特殊工程性质，使边坡的剪切破坏有多种形式。第4章挡土墙是各类工程建设中常见的支挡结构形式，它具有结构简单、占地少、施工方便和造价低廉等诸多优点。目前，不仅广泛应用于公路、铁路、城市建设，同时应用于水坝建设、河床整治、港口工程、水土保持、土地规划、山体滑坡防治等领域。滑坡整治工程分为减滑工程和抗滑工程。减滑工程的目的在于不改变滑坡的地形、土质、地下水等的状态，即通过改变滑坡体自然条件，而使滑坡运动得以停止或缓和。主要有排除地表水工程(水沟、防渗工程)、排除地下水工程、截断地下水工程、刷方减重等工程措施。抗滑工程则在于利用抗滑构物来支挡滑坡体运动的一部分或全部。主要有抗滑挡土墙和抗滑桩等。抗滑挡土墙从结构型式上分