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广州保利林语山庄位于三面环山之间,在地貌上为低山丘陵。边坡区内出露岩层为燕山期花岗岩,主要岩性为中粗粒(斑状)黑云母花岗岩(γ<,5><2(3)>)。山体岩石风化不均,岩体结构面发育。园区规划要求斜切山体,由此将形成数处岩质高边坡,最高达到60m~80m,而坡下就是居民聚居区,故要求边坡设计成为永久性的安全边坡,属于很重要的建筑物,其破坏结果将造成重大的恶性后果。因此,对区内高边坡进行稳定性评价和加固研究是极其必要和重要的。在岩质边坡稳定性评价中,对岩体中发育的结构面进行详细的研究又是最重要的环节。本文依托广州保利林语山庄高边坡评价与加固工程项目,以区内三处典型高边坡为研究对象,对边坡的稳定性状况进行分析和评价,以便为其加固设计提供参考参数和依据。
本文首先从岩体内大量的结构面入手,通过对研究区内岩体的结构面调查,运用计算机程序进行统计计算,对大量延伸较长,性质较弱的不连续结构面进行分析:然后通过对岩体随机结构面的分组研究,计算出各个采石场岩体的优势结构面;通过对结构面的调查研究,分析岩体结构的特征和性质,同时,对边坡区岩体结构均质区进行分析,得出边坡区岩体的极不均一性特点;根据前面的研究成果,运用岩体结构运动力学原理和赤平极射投影方法分析,统计计算出岩质人工边坡中单滑面、楔形滑面和各结构面交线的平均倾角以及安全坡角,进而对岩质人工边坡的稳定性进行评价;最后得出结论,并给出设计加固建议。实践证明,这种评价方法非常适宜能够获取岩体内大量结构面的边坡的稳定性评价。
根据整篇文章的论述,总结出本文的主要结论:
1、结构面的分级特征:研究区内的结构面主要可以分为两个级别来考虑,即:较长大的缓倾角结构面一些较长大的贯壁结构面为研究区的一级结构面;二级结构面即为随机产出的结构面。
2、岩体结构的非均质特征:根据三个采石场现场调查获取的共96l条随机结构面,采用岩体结构面产状特点进行的岩体结构均质区的分区研究表明,研究区内的三个采石场所代表的岩体具有显著的岩体结构不均一性,其计算均质区的置信度平均值都远远的小于0.05。
3、随机结构面的分组特征:概率统计优势组数划分法对研究区内三个采石场的结构面进行优势组数的划分,结果表明:第1个采石场的177条结构面可以划分为5个结构面优势组;第二个采石场的365条结构面可以划分为7个结构面优势组;第三个采石场的419条结构面可以划分为5个结构面优势组。从各类结构面所占有的数量来看,岩体结构面以陡倾角为主,而缓倾角的结构面仅占很小的一部分,第1采石场中缓倾角的结构面仅占22%,第2个采石场中缓倾角的结构面仅占27%,第3个采石场中缓倾角的结构面仅占16%。
4、岩体结构特征:区内岩体结构受控于其发育特征和分布规律,岩体主要为较完整的块状结构岩体,局部为不完整结构的结构面块状结构岩体,总体上可以定为较完整块状结构Ⅲ类岩体,局部为不完整结构的结构面块状结构Ⅳ类岩体。另外根据调查的结果得出了岩体结构面的微观特征及其物理力学性质。
5、根据动力学的原理,根据三个采石场的结构面数据进行的分析研究表明:
根据第1个采石场所获取的数据:双滑面的楔体交线之倾伏角一般较多的是集中在45°以上;单滑面可能的滑动体之倾角取值可以是55°以上。
根据第2个采石场所获取的数据:双滑面的楔体交线之倾伏角一般较多的是集中在30°~45°之间;而单滑面可能的滑动体之倾角大部分取值可以是50°左右。
根据第3个采石场所获取的数据:双滑面的楔体交线之倾伏角一般较多的是集中在35°~60°之间;而单滑面可能的滑动体之倾角综合考虑其坡角值可以认为个别取值55°。
6、根据赤平极射投影的原理,根据三个采石场的数据,对归纳后的11个边坡倾向进行分析后,可得每一个采石场的数据用于各段边坡计算都有一个共同的趋势,即较多地出现了陡倾角,薄楔体的破坏模式,其潜在的滑倾伏角一般都在60°以上。这一类的楔体对于边坡设计过程中是常见的一类,而中低倾伏角的潜在楔体也是存在的,一般是在30°左右,这一类楔体的存在对于岩质边坡的设计是十分不利的。而另一类是缓倾角的楔体,其倾伏角一般是在15°之下,这一类楔体一般不会导致破坏。
7、边坡稳定性评价:根据以上的分析表明研究区内的边坡无论是采用动力学原理还是赤平极射投影方法,研究区段内各个不同倾向的岩质边坡一般都将会产生结构性的岩质边坡破坏,即平面单滑面型和双滑面楔体的破坏都可能存在。无论是采用哪一个采石场的数据进行的分析表明,边坡的单滑面破坏角都要大于楔形结构体的破坏角。而且综合上述的三个采石场分析的结果表明,缓倾角的楔体破坏是次要的,所占的数量比陡倾角的要少的多,一般在45°以下的破坏角仅占40%以下,而陡倾的破坏角一般可占60%以上。单滑面破坏的角度通常要比楔体破坏的角度要高。因此一般来说岩质边坡的设计坡角可以考虑取55°~60°之间是可行的。但是由于缓倾角的结构体实际上是存在的,因此,在考虑岩质边坡永久稳定的情况下,有必要对缓倾的结构面进行即时的处理和支护才能保证岩体的整体稳定性。
通过本文的研究结果,对此边坡区边坡加固的设计提供了具体的参考参数和设计依据。同时,对一定范围内类似条件边坡的稳定性评价和和加固也具有极大的参考和借鉴意义。