40、地质与工程建设中的边坡及地下水处理

地质与工程建设中的边坡及地下水处理

1. 边坡稳定性概述

在露天开挖工程中，边坡的稳定性是至关重要的因素。像道路、运河和铁路的路堑等工程，边坡设计需确保能长期抵抗各种干扰力。当土体或岩体中出现滑动面并开始产生位移时，就会出现不稳定状况。土体的一些不良特性，如低抗剪强度、裂缝发育和高孔隙水压力等，都会加剧不稳定，可能导致边坡恶化。一般来说，影响岩体稳定性的最重要因素包括不连续面的分布、几何形态、性质以及含水量。在露天开挖过程中，移除材料会导致残余应力消散，进一步加剧不稳定。

1.1 土体边坡稳定性分析方法

有多种方法可用于分析土体边坡的稳定性，其中大多数属于极限平衡法。该方法的基本假设是沿假定的破坏路径满足破坏准则。具体操作步骤如下：
1. 从已知或假定的作用于边坡内自由土体上的力的值出发。
2. 计算土体平衡所需的抗剪阻力。
3. 将计算得到的抗剪阻力与土体估计或实际的抗剪强度进行比较，得出二维的安全系数。这种分析方法得出的结果较为保守。

1.2 常见土壤的特性

以下是一些常见土壤的密度、松散系数和可挖掘性的相关数据：
| 土壤类型 | 密度 (Mg m⁻³) | 松散系数 | 可挖掘性 |
| — | — | — | — |
| 干砾石 | 1.8 | 1.25 | E |
| 干砂 | 1.7 | 1.15 | E |
| 干砂和砾石 | 1.95 | 1.15 | E |
| 轻黏土 | 1.65 | 1.3 | M |
| 重黏土 | 2.1 | 1.35 | M - H |
| 干黏土、砾石和砂 | 1.6 | 1