常规的岸坡稳定分析在时间上是静态的,所反映的是某一时刻的岸坡稳定性,几乎没有考虑外部因素作用而导致的岸坡形状改变对岸坡稳定的影响。而坡体崩塌破坏过程是一个渐进的动态循环作用过程,所以需要建立岸坡的动态稳定分析方法。
1. 影响因素组合分析
不同的影响因素具有不同的作用特点,因此需要判别不同的因素组合情况,根据不同因素组合作用特点进行合理简化并建立数学模型。根据作用因素的时效性,因素组合情况主要分为两大类情况:一类组合为地质因素+地震; 另一类组合则为地质因素+其他因素,其他因素可以为除去地质因素和地震因素以外的任何因素。因为地震因素具有短时效特点,所以不需要考虑在此因素组合作用下的岸坡稳定性的动态变化过程,即第一类组合情况不需要建立动态分析方法,可以运用土动力学方面理论对岸坡稳定性进行复核。所以,此处重点论述第二种组合情况。
由前面影响因素的主次顺序分析可知,地质因素+河流动力因素组合情况为最基本也是最主要的组合情况,两者始终贯穿在崩岸过程始末。其他情况则根据具体坏境条件而设定,比如河口地区可能需要考虑到较强的风浪作用、多雨地区可能需要考虑雨水因素的影响等。
2. 影响因素分布特点分析
崩岸影响因素在沿江纵向特点会影响到崩岸的平面形态,而横向分布特点会影响到崩落体受力条件,使得崩落体的破坏形式存在区别。其中影响因素对崩岸影响大小关系具体见4.1.5部分分析结果。
于是,根据影响因素的分布特点可以初步定性判断出崩岸平面类型:洗崩、条崩、窝崩还是溜崩。而从崩落体的破坏形式则取决于地层岩性分布特特点及影响因素作用特点,需要崩岸模拟分析才能判定其具体形式。崩落体的破坏形式具体分为受拉破坏、受剪破坏,其中,根据崩落体的临空面条件不同,受剪破坏又可以分为如图4-9 (a) 、(c)所示的剪切滑落和受剪滑动两种形式。
3. 崩岸动态分析方法的流程图
现以河流动力因素为例,详细说明岸坡在河流动力因素作用下的崩岸动态分析过程。具体流程图见图4一11。
首先根据河流的某一时刻来水来沙条
件、地形地势条件选用合理的数学模型,
计算出岸坡处河道水流流场和渗流场。然
后根据计算结果判断坡体是否可能被冲
刷侵蚀以及侵蚀破坏的发生部位。如果不
会发生侵蚀(水流剪切力τ小于土体抗剪切
能力τc ) ,则坡体安全; 反之,如果发生侵
蚀(水流剪切力τ大于土体抗剪切能力τc ) ,
则给一时间差△t 并计算△t 时间后坡体破
坏形状,接着计算此时渗流场并评估坡体稳定性。如果坡体稳定,则再给一时间步△t ,根据此时河道水情重新计算流场和渗流场,并重新评价岸坡坡体稳定性,依次如此反复进行下去,直到失稳为止,这样就得到岸坡在真实工况下的工作年限;
如果坡体失稳,则在假定崩
落体全部被水流带走(崩落体在坡前不堆积) 的前提下,修改河道地形地势条件,重新计算流场和渗流场,重新进行安全评估,依次反复重复前述步骤,直到坡体进入一个新的平衡状态。
岸坡在不同的影响因素组合作用下的动态分析结果也不同,根据计算得到的崩塌进程可以判断出崩岸类型:侵蚀型、冲刷浪坎型、塌陷型、崩塌后退型、整体滑移型还是牵引式滑移型。例如,当岸坡在地质因素及河流动力因素作用下,如果计算结果显示岸坡一直被冲刷侵蚀而不失稳崩塌,崩岸类型属于侵蚀型(如果存在风浪因素作用,则崩岸类型可能发展为冲刷浪坎型); 如果结果显示岸坡拉裂崩退,崩岸类型属于崩塌后退型; 如果岸坡发生滑移后引发后部坡体继续失稳滑移,崩岸类型属于牵引式滑移型; 如果岸坡只发生整体一次性失稳破坏,则崩岸类型属于整体滑移型。
另外,当岸坡在特殊组合因素作用下可能产生其他崩岸类型,具体崩岸类型需视具体情况而定。例如岸坡在岩溶地质因素作用下则可能发展为塌陷型; 在具有滑动薄弱面的地质因素及降雨因素作用下可能引发整体深层蠕滑,等等。
常规的岸坡稳定分析在时间上是静态的,所反映的是某一时刻的岸坡稳定性,几乎没有考虑外部因素作用而导致的岸坡形状改变对岸坡稳定的影响。而坡体崩塌破坏过程是一个渐进的动态循环作用过程,所以需要建立岸坡的动态稳定分析方法。
1. 影响因素组合分析
不同的影响因素具有不同的作用特点,因此需要判别不同的因素组合情况,根据不同因素组合作用特点进行合理简化并建立数学模型。根据作用因素的时效性,因素组合情况主要分为两大类情况:一类组合为地质因素+地震; 另一类组合则为地质因素+其他因素,其他因素可以为除去地质因素和地震因素以外的任何因素。因为地震因素具有短时效特点,所以不需要考虑在此因素组合作用下的岸坡稳定性的动态变化过程,即第一类组合情况不需要建立动态分析方法,可以运用土动力学方面理论对岸坡稳定性进行复核。所以,此处重点论述第二种组合情况。
由前面影响因素的主次顺序分析可知,地质因素+河流动力因素组合情况为最基本也是最主要的组合情况,两者始终贯穿在崩岸过程始末。其他情况则根据具体坏境条件而设定,比如河口地区可能需要考虑到较强的风浪作用、多雨地区可能需要考虑雨水因素的影响等。
2. 影响因素分布特点分析
崩岸影响因素在沿江纵向特点会影响到崩岸的平面形态,而横向分布特点会影响到崩落体受力条件,使得崩落体的破坏形式存在区别。其中影响因素对崩岸影响大小关系具体见4.1.5部分分析结果。
于是,根据影响因素的分布特点可以初步定性判断出崩岸平面类型:洗崩、条崩、窝崩还是溜崩。而从崩落体的破坏形式则取决于地层岩性分布特特点及影响因素作用特点,需要崩岸模拟分析才能判定其具体形式。崩落体的破坏形式具体分为受拉破坏、受剪破坏,其中,根据崩落体的临空面条件不同,受剪破坏又可以分为如图4-9 (a) 、(c)所示的剪切滑落和受剪滑动两种形式。
3. 崩岸动态分析方法的流程图
现以河流动力因素为例,详细说明岸坡在河流动力因素作用下的崩岸动态分析过程。具体流程图见图4一11。
首先根据河流的某一时刻来水来沙条
件、地形地势条件选用合理的数学模型,
计算出岸坡处河道水流流场和渗流场。然
后根据计算结果判断坡体是否可能被冲
刷侵蚀以及侵蚀破坏的发生部位。如果不
会发生侵蚀(水流剪切力τ小于土体抗剪切
能力τc ) ,则坡体安全; 反之,如果发生侵
蚀(水流剪切力τ大于土体抗剪切能力τc ) ,
则给一时间差△t 并计算△t 时间后坡体破
坏形状,接着计算此时渗流场并评估坡体稳定性。如果坡体稳定,则再给一时间步△t ,根据此时河道水情重新计算流场和渗流场,并重新评价岸坡坡体稳定性,依次如此反复进行下去,直到失稳为止,这样就得到岸坡在真实工况下的工作年限;
如果坡体失稳,则在假定崩
落体全部被水流带走(崩落体在坡前不堆积) 的前提下,修改河道地形地势条件,重新计算流场和渗流场,重新进行安全评估,依次反复重复前述步骤,直到坡体进入一个新的平衡状态。
岸坡在不同的影响因素组合作用下的动态分析结果也不同,根据计算得到的崩塌进程可以判断出崩岸类型:侵蚀型、冲刷浪坎型、塌陷型、崩塌后退型、整体滑移型还是牵引式滑移型。例如,当岸坡在地质因素及河流动力因素作用下,如果计算结果显示岸坡一直被冲刷侵蚀而不失稳崩塌,崩岸类型属于侵蚀型(如果存在风浪因素作用,则崩岸类型可能发展为冲刷浪坎型); 如果结果显示岸坡拉裂崩退,崩岸类型属于崩塌后退型; 如果岸坡发生滑移后引发后部坡体继续失稳滑移,崩岸类型属于牵引式滑移型; 如果岸坡只发生整体一次性失稳破坏,则崩岸类型属于整体滑移型。
另外,当岸坡在特殊组合因素作用下可能产生其他崩岸类型,具体崩岸类型需视具体情况而定。例如岸坡在岩溶地质因素作用下则可能发展为塌陷型; 在具有滑动薄弱面的地质因素及降雨因素作用下可能引发整体深层蠕滑,等等。