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天津蓟县老虎顶矿区软岩边坡可靠性评价及研究

郭桢  
【摘要】:软岩是地球表层分布得最广泛的岩体,仅泥岩和页岩就占地球表面出露岩石的50%左右。其工程地质性质,如低应用下屈服、层裂、强度快速降低、遇水崩解等很少对人类工程有利,因此在隧道与边坡工程中,关于软岩的灾害越来越多。 本文依托天津蓟县老虎顶矿区复垦及环境恢复项目,对矿区及后山软岩区域进行了工程地质调查,实测得三处页岩边坡(编号为12,13,14)共九条剖面。边坡岩体为青白口系下马岭组页岩及砂页岩互层,风化严重,强度低。依据现场描述及对可取的尺寸合适的样品进行点荷载试验,确实该页岩为软岩。以13号边坡五条剖面(Ⅰ-Ⅰ,Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ和Ⅴ-Ⅴ)为例,利用岩体分级法(RMR)和边坡岩体分级(SMR)法对该边坡岩体进行分级,结果显示为软岩,并用RMR及SMR与边坡安全坡角关系的经验回归公式计算边坡的平均及最小安全坡角,结果显示该边坡的大多剖面均不稳定。在对该边坡进行工程地质分析的基础上,用赤平投影分析边坡可能的破坏模式,结果显示该边坡可能发生崩塌或倾覆灾害;用极限平衡法中的毕肖普法、摩根斯坦-普赖斯法及萨尔玛法搜索最危险滑动面并计算安全系数,结果显示大多剖面的安全系数略大于1.0。基于毕肖普法,当重度、内聚力及内摩擦角同时服从正态分布或综合样条分布时的可靠性分析显示,大多数剖面的平均安全系数略大于1.0,但仍均有一定的破坏概率。参考相关的标准或规定,提出规划安全系数为1.35和1.50两种方案,对边坡进行削坡处理以达到预定的规定安全系数和设计可靠度。 基于对13号边坡的可靠性分析中对岩体各个物理力学参数概率检验时遇到不能用理想的概率分布模式刻画的情况,假设一均质边坡,及参数符合不同分布模式时分组进行可靠性模拟,分析各参数的不同概率模式对可靠性分析结果的影响程度。结果表明,内聚力的分布状态对可靠性分析结果的影响较大,而不同的参数概率分布模式对不同参数影响方式不同。安全系数大多服从正态分布或对数正态分布。 本文研究表明,采用可靠性分析进行边坡稳定性评价是一种有效的方式,但参数的分布状态对可靠性分析结果有一定的影响,因此在可靠性分析之前对参数的可信度及概率分布进行研究对可靠性分析的结果正确性有重要的意义。


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