路塹高陡邊坡開挖變形分析

（婁底市婁星區(qū)農(nóng)村公路管理局，湖南 婁底 417000）

一、關(guān)于邊坡巖土體力學(xué)參數(shù)環(huán)節(jié)的分析

在巖土體工作模塊中，受到開挖擾動的影響，邊坡開挖變形是客觀存在的。在其發(fā)生變形的過程中，不同的作用地點、時間其變形的結(jié)果也是不同的。在該文中，為了更好的進行變形規(guī)律的分析，我們進行蠕變概念的探討，對該現(xiàn)象的深入剖析。

在現(xiàn)實工作中，滑坡產(chǎn)生的因素是非常多的，有其巖土體本身的應(yīng)用因素，也有外部因素的影響。通過對巖土體的時變環(huán)節(jié)、漸變環(huán)節(jié)等的分析，可以更好的進行滑坡產(chǎn)生因素的分析。為了滿足現(xiàn)實工程質(zhì)量的提升，進行巖土體的特性研究是非常必要的，從而確保施工環(huán)節(jié)的正常開展，避免出現(xiàn)一系列的工程失敗情況。在工程實踐過程中，由于其邊坡應(yīng)用類型的不同，其開挖方式也是不同的，這需要我們進行其具體應(yīng)用情況下的時變、漸變等特征的具體分析，這就需要進行巖土體自身物理力學(xué)性質(zhì)，邊坡巖土體變形等分析。

在巖土體強度性能分析過程中，我們要進行抗剪強度參數(shù)值的分析，實現(xiàn)對巖土體強度性能的積極評價。受到內(nèi)外因素的影響，邊坡體在人為情況下會產(chǎn)生一些變化，比如同一邊坡區(qū)域內(nèi)不同部位的巖土體強度參數(shù)差異，這也導(dǎo)致了邊坡巖土體變形的差異性。從巖土體強度性能整體性分析角度來看，外界的作用會影響淺層巖土體，這也涉及到邊坡巖土體抗剪強度環(huán)節(jié)的深度效應(yīng)。對于巖土體自身物理力學(xué)參數(shù)的這種空間效應(yīng)特點，國內(nèi)外很多學(xué)者都進行了研究，如 1982年A saoka A、等人對粘土的不排水抗剪強度進行了深度上的研究，相關(guān)研究結(jié)果見表1；2004 年Almeida 等人對殘積土和砂土做了一批試驗，研究巖土的強度參數(shù)隨深度的變化規(guī)律性。

前人的這些研究都說明，巖土體物理力學(xué)參數(shù)隨深度有很大的變化，這種基本參數(shù)的空間效應(yīng)是邊坡體受到巖土深度情況的影響，巖土體的抗剪強度也發(fā)生了一系列的變化，導(dǎo)致其物理力學(xué)參數(shù)產(chǎn)生巨大的差異。通過對該模塊中基本參數(shù)空間效應(yīng)的剖析，進行邊坡提變形空間效應(yīng)影響因素的分析。為了更好的進行該環(huán)節(jié)的深度效應(yīng)分析，相關(guān)人員對某風(fēng)化順層軟巖殘積土滑坡工程進行了詳細(xì)勘察，所得數(shù)據(jù)處理擬合結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)歸一化量隨深度歸一化量呈現(xiàn)指數(shù)型函數(shù)變化規(guī) 律 在強度參數(shù)空間效應(yīng)的分析過程中，為了確保分析結(jié)果的更有效，我們也要進行時間效應(yīng)的分析。我們把上述幾種工作模塊稱之為邊坡巖土體基本物理力學(xué)參數(shù)時空效應(yīng)。隨著外界時間的變化，巖土體會發(fā)生一系列的風(fēng)化作用，這就影響了巖土體整體強度的優(yōu)化，也破壞其巖體的整體性。在外界自然環(huán)境的影響下，巖土體會產(chǎn)生一系列的物理風(fēng)化作用，在其作用過程中，也產(chǎn)生了一系列的化學(xué)及其物理反應(yīng)，這歸結(jié)于外部自然環(huán)境的改變?；瘜W(xué)風(fēng)化作用的結(jié)果，且風(fēng)化帶巖石的含水量及溫度都經(jīng)受周期性的變化。比如，新近填土的強度參會隨時間延長而逐漸增加，而裸露巖石的強度參數(shù)值則會因不斷風(fēng)化而降低?；鸪蓭r的強度，相應(yīng)于一定的含水量的溫度，由于風(fēng)化作用可降低到原強度的數(shù)百或數(shù)千分之一，而第三系和中生界的粘土則可降為原強度 三至 三十分之一。

二、邊坡巖土體變形階段與破壞階段的分析

1 為了更好的進行邊坡巖土體變形環(huán)節(jié)的分析，進行其不同應(yīng)用階段的綜合、概括是非常必要的。在該模塊中，其涉及到邊坡的穩(wěn)定變形模塊、破壞模塊等。上述這兩種情況的變化，也是邊坡巖土體變形規(guī)律的演化過程中，這是一種量變的積累，具備較強的時空效應(yīng)。在邊坡體變形狀況的研究過程中，外界影響條件是一個需要重點分析的因素。如開挖方式的不同、降雨強度或持時的不同等，會使得邊坡的這種變形進程展現(xiàn)出不同的特點。例如短時強降雨作用往往會造成土質(zhì)邊坡的淺層滑移，而強度低但持時久的降雨又很可能使得邊坡在較深處形成大的滑移面，并導(dǎo)致大規(guī)模滑坡現(xiàn)象的產(chǎn)生。

受到開挖作業(yè)情況的影響，在山體作業(yè)過程中，其路塹邊坡體不同部位的變形狀況也存在差異。比如山體的坡腳的變形量是比較大的，坡頂位置的張拉裂縫非常的明顯，在山體坡面淺層土體變形情況中，其具備的變形位移又會隨著深度的差異而發(fā)生相關(guān)的變化。這涉及到邊坡內(nèi)部的力學(xué)平衡情況，開挖環(huán)節(jié)的開展，一定程度上破壞了邊坡內(nèi)部的力學(xué)平衡狀態(tài)，在其改變的過程中，開挖工作中的坡體位移情況會產(chǎn)生變化。即坡體由表及里的不同位置都會產(chǎn)生不同的位移，在開挖坡體內(nèi)發(fā)生應(yīng)力調(diào)整和位移變化的區(qū)域稱為開挖影響區(qū)。在此影響區(qū)內(nèi)有些地方因應(yīng)力調(diào)整過大出現(xiàn)較大位移而發(fā)生局部破壞，隨著開挖的繼續(xù)進行，這些局部破壞的區(qū)域會擴展形成宏觀的破壞面，邊坡的變形也相應(yīng)過渡到失穩(wěn)變形階段。因此，深入了解路塹邊坡可能產(chǎn)生的變形規(guī)律，在此基礎(chǔ)上對開挖方式進行適當(dāng)調(diào)整，是具有重要意義的。

在開挖工作模塊中，受到外界作用力的影響，邊坡巖體的變形情況會不斷產(chǎn)生變化，與此同時，邊坡巖土體的應(yīng)力情況也在發(fā)生著改變，在其不斷調(diào)整的過程中，也是時變、漸變特點展現(xiàn)的過程。受到巖體、土體的自重應(yīng)力情況及其水平應(yīng)力情況的影響，其時變及其漸變性質(zhì)的作用更加突出，巖體的變形性質(zhì)也愈來愈增加，當(dāng)然影響該環(huán)節(jié)的，還有其他一些影響因素。如上面所研究過的巖土體強度參數(shù)的時空效應(yīng)、植被作用以及外加荷載等。巖土體材料的變形包括巖石和土的變形。巖土體材料的典型變形曲線，應(yīng)力水平較低時，變形過程可能以恒速或減速形態(tài)來進行；當(dāng)應(yīng)力水平較高時，變形過程可能以加速形態(tài)來進行，第一種情況稱為穩(wěn)定變形過程，第二 種情況稱為非穩(wěn)定變形過程

表1 不排不抗剪強度隨深度試驗結(jié)果

2 在巖體非穩(wěn)定變形過程中，我們需要關(guān)注其變形變化的各個階段，比如瞬時彈性變形情況、初始變形情況、穩(wěn)定變形情況、加速變形情況等。在瞬間彈性變形程序中，受到其外界作用的影響，巖體會產(chǎn)生瞬間彈性變形情況。在初始變形程序中，其應(yīng)變情況隨著時間的變化而不斷變化，也影響了其應(yīng)變率的變化。為了滿足日常工作的需要，進行不同應(yīng)用條件下的巖土體變形曲線的研究也是非常必要的。荷載越大，巖土體破壞越快。在低應(yīng)力水平下，只出現(xiàn)變形過程的第一階段，變形具有衰減特性；在中等應(yīng)力 水平下，出現(xiàn)變形的第一和第二階段，變形可以不斷的發(fā)展，但不過渡到第三階段；當(dāng)應(yīng)力較大時，變形的三個階段都出現(xiàn)，變形加速發(fā)展直至巖土體破壞；當(dāng)應(yīng)力很大時，變形第三階段幾乎是在加載之后立即發(fā)生的，巖土體馬上就發(fā)生破壞。

3 受到巖土體的自身重力及其構(gòu)造地應(yīng)力場的影響，在不同的重力作用影響下，其邊坡變形曲線的反映也是不同的。比如在較小應(yīng)力情況時，其邊坡變形曲線不存在加速變形的情況邊坡區(qū)域穩(wěn)定性。如果具備較大的應(yīng)力，加速變形狀況是普遍存在的，而穩(wěn)定變形情況很少見，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)情況的產(chǎn)生。受到不同的應(yīng)力條件的影響，邊坡變形曲線也是不同的。該文對路塹高陡邊坡的變形機理進行了較為詳細(xì)的分析，認(rèn)為邊坡變形的發(fā)展大致要經(jīng)歷四個階段：蠕動、微滑、劇滑以及固結(jié)穩(wěn)定階段，其中前兩個階段的特征是工程實踐中所重點關(guān)注的內(nèi)容。這兩個階段所體現(xiàn)的變形正是通常說所的巖土體“時變”、“漸變”。這種變形，又是巖土體變形時空效應(yīng)的展現(xiàn)。

結(jié)語

為了更好的進行邊坡巖土體時變、漸變性質(zhì)的分析，進行巖土體物理力學(xué)參數(shù)等環(huán)節(jié)的分析是非常必要的，以確保預(yù)測工作環(huán)節(jié)的正常開展。

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