边坡运动学分析

1岩土力学与岩土工程学报沿着Jonk,Rishikesh,India附近的58号高速公路的边坡质量评价及边坡运动学分析TariqSiddique，M.MasroorAlam，M.E.A.Mondal，V.Vishal关键词：岩体质量评价运动学分析滑坡稳定性分析滑坡的易滑性摘要：那些位于喜马拉雅山脉中的、连接坐落于偏远的山谷中或山坡上的城镇的道路网，在印度社会经济发展中起着举足轻重的作用。在这种不稳定的地形中对道路和铁路网进行规划，施工甚至维护发展始终是一项具有挑战性的任务，因为这里的地形、地质构造、地层岩性和新构造很复杂。人口和道路建设的不断增加导致了斜坡的失稳，导致了岩体的破环和移动，从而进一步加剧了近期的火山爆发和山洪爆发。边坡易滑性分析是“滑坡灾害评估”和“边坡质量特征”的重要组成部分，指导设计者为道路的结构和其他工程结构预测、选择合适的方法。58号公路中从Rishikesh到Devprayag段滑坡现象很是常见。对58号公路沿线的Jonk到Rishikesh段边坡进行了调查，这一段经历了繁重的交通特别是从三月到八月的朝圣期。在边坡岩体质量分级的基础上的调查，表明该地区属于稳定类，并且滑坡敏感性得分值也表明这个地区的边坡不易滑动。我们应该更加关注公路沿线的边坡，以实现更安全和更经济。1.概况喜马拉雅造山运动是印度板块和欧亚板块碰撞的结果。该区岩层极度破碎，具有主要的逆冲断层的不连续性，如喜马拉雅正面推力（HFT），主边界断层（MBT）和主中央断层（MCT）。喜马拉雅山脉中的58号公路沿线的滑坡是非常普遍和频繁的自然灾害，并且造成了大量生命和财产的损失。沿着这条公路的边坡失稳了很多次在不同的位置并且变得更易滑动，这都是由于无计划的发展导致的，作为Uttarakhand灾害的见证。众所周知，小喜马拉雅山脉的山坡是不稳定边坡，是由于地貌、降雪、严重和持续的降雨，以及正在进行的新构造活动导致的。最近几年增加的人为活动似乎是一个额外的因素对于喜马拉雅山脉的不稳定边坡。有很多或大或小的山体滑坡发生在不同的地方（Sati等人，2011）。过去几年中在Badarinath和Rishikesh附近的58号公路为了建造建筑物和进行道路拓宽而进行的无计划开挖和爆破震动降低来人滑坡的稳定性。对Rudraprayag地区的临界边坡进行数值模拟得出其安全系数小于1（Singh等人，2008）。为了更安全的施工和减少边坡的破坏，适当的调查和斜坡特征描述是必需的。边坡特征分析取决于边坡，岩体，气象等相关参数和数据（Pradhan等人，2011,2014；Trivedi等人，2012）。对58号公路沿线的喜马拉雅山脉中嘉华附近的50个路堑边坡利用边坡岩体质量分级（RMR）和地质强度指标（GSI）分类系统进行稳定性研究来确定其易滑性（Sarkar等人，2012a）。Rishikesh的平均海拔高度是372米（1745英尺）。根据印度Skymet气象部更新最新天气预报，该地区的温度大约是20℃到22℃之间。根据Koppen-Geiger气候分类系统，Rishikesh处在潮湿的亚热带地区。Rishikesh的降雨在不同季节差异明显；最大降水发生从七月九月约490mm，而最小降水量在四月只有10mm。边坡岩体特征是岩土工程研究的必要项目，它的基础是岩石或岩体的不同参数，目的是对不同类型的边坡进行分类和分析其稳定性，从而提出相应的支护措施。所有的内在属性的量化岩体和外部因素作用于斜坡可以用来说明斜坡的现状和预测他们的发展趋势。58号公路是生活在Rishikesh,Devaprayag,Srinagar,Rudraprayag,Gochar,Chamoli和Joshimath的人们的生命线。据报道，公路沿线的许多滑坡对旅客和朝圣者造成了很多困难。本研究确定了在58号公路沿线的LaxmanJhula和JonkandRishikesh附近安全区域和地区的地质灾害的影2响，他们的现状和未来的脆弱性和滑坡特征、岩体特性。地质调查在2014初进行的，那段时间将于很少。岩体参数Bieniawski提出的边坡稳定性分析（1979），Romana等人提出的边坡岩体分级（SMR）、地质力学分类（2003）和中央建筑研究所（建筑研究中心学会），鲁尔基提出的滑坡易滑性评分（LSS）都需要用到岩体的各种参数。这些边坡稳定性分析方法已被应用于对自然和工程边坡的稳定性和破坏概率进行研究（Singh等人，2010,2013；Gupte等人，2013；Vishal等人,2010,2015)。本研究采用沿58号公路沿线的Jonk,Rishikesh斜坡评估。实地调查包括对道路两侧的五个地点的数据收集。岩体特征在本文也又体现，并提出了相应的支护措施。2.区域调查调查地区（图1）是小喜马拉雅山脉的一部分，位于78°19′-78°21′和30°8′-30°9′纬度经度之间。所研究的岩体属于Krol，其中一个位于双倾伏向斜（Valdiya，2010），包括新元古代年龄Mahi形成的石英含泥质灰岩中（Jiang等人，2002;Srivastava等人，2011）。每一纬度和经度都可以识别个五的位置，如表1。位置经度纬度表13.研究方法岩体质量的评价包括对岩体各组成部分的定性和定量评价。本研究着重于通过RMR，SMR和LSS对岩体特征的研究。RMR是基于详细的野外和实验室技术，其中包括有关的不连续面，斜坡的走向和坡角，节理发育情况，地下水和根据印度11315规范（1987）测量的无侧限强度。SMR识别不同类的斜坡以及它们的不稳定性，并且基于求取相对于斜率参数不连续的倾角相关RMR系统和调整因子。SMR由Romana提出的（1985年），其中，是通过从RMRB减去“调节因子”（F1，F2和F3），这取决于从RMR值斜率和不连续的关系，并通过添加额外的因素得到2003更新公式：SMR=RMR+F1F2F3+F4。在坡度、水文、覆盖层厚度、岩性、风化，节理裂隙发育，岩体和植被密度型的基础上建筑研究中心学会的Roorkee提出了LSS。根据LSS的值岩体被分类，并且更大的LSS值导致更高的易滑性斜率不稳定。如果计算值大于300，边坡破坏高度敏感；200-300意味着边坡相对稳定；如果LSS值小于200,边坡稳定。为了研究天然边坡的稳定性和掩体参数，在5个地点进行了野外调查。实验参数的确定是这类研究的一个重点（Vishal等人，2011,2012；Sarkar等人，2012B）。由施密特锤室内试验来确定样品的强度（Brencich等人，2013)和无侧限抗压强度。对于施密特锤回弹值，岩石密度，抗压强度和回弹数在光滑表面上相关图被用来估计无侧限抗压强度（UCS）（米勒，1965年）。然而，因为它们仅用于从UCS（Bell，2005）获得的数据进行关联施密特值是不可靠的。气候条件也从斯莱克耐久性指标试验确定用来去制定“风化指数”由Goodman（1989）给出。岩石质量指标（RQD，％）的计算是使用不连续面的实地调查（Singh和Goel，1999）。进行运动学分析来说明各种潜在的由于不连续面造成的岩石边坡破坏的模型（平面，楔形，倾倒破坏）(Hoek,2007)。该分析是基于霍克和布朗描述的Markland实验（1981）。根据Markland测试，破坏面可能发生在不连续面处，角度小于坡角大于内摩擦角。锲形体破坏发生在两个不连续面交线的倾角小于坡角，大于内摩擦角的情况下。一个倾倒破坏可能发生在一个陡倾的倾斜面平行于坡面（30°以内），并且破坏面在坡内（Yoon等人，2002）。3图14.结果与讨论表2的数据来自沿58号公路的五个不同的位置，包含KrolA石灰岩中的两组节理（图2）。层理和节理的走向记录从实地测量2至3次，并且走向的平均值，延伸长度，光圈，填充，粗糙度和水的条件都在表2中列出。UCS的25个样品通过五个地点的平板载荷试验确定并且绘制成交叉检查的相关图（Miller，1965）。表3中的岩体特征考虑了平板载荷试验的平均值。风化程度对边坡稳定起着重要作用。进行斯莱克耐久性试验，以评估在经受干燥和湿润的两个标准周期由岩石样品弱化和解体提供的阻力。对于含有粘土矿物岩石，由于吸附作用和吸水膨胀会发生离子交换。耐久性试验依据的标准由Goodman（1989）对风化、和之后的第一和第二个周期获得的百分比表明，在中等至高耐久性调查的地区在。芯片和小矩形块进行耐久性试验。用现场完好的含石英的石灰岩和微晶来代替风化的灰岩。由于微晶的本质，在微观状态下研究分析是不可能的。耐久性试验结果（表4）表明，由于其石英轴承的性质KrolA石灰石是耐风化的。照片是用来确定岩性的，即细粒泥晶灰岩和细粒泥质石英（图3）。薄截面的研究也证实在被切割的小薄片样本可以看到有岩脉穿过。LSS是由CBRI，Roorkee制定的国家分类系统。对这种分类方法进行关联可得到的SMR的坡度。LSS考虑了覆盖层，风化和植被密度来确定边坡的稳定性。采用LSS去分析在广阔并且覆盖更多地区的边坡的稳定性。进行详细的实地调查，计算得到的LSS值重分配给在表5中报告的岩体各种因素的每个位置损失值。每个位置LSS取值范围为193至246，则这类岩体为中等易滑性滑坡。LSS结果与SMR数据有较好的相关性。认真详细的进行现场调查来计算每个位置的LSS值和岩体不同因素的分配量。LLS计算平均值为134。因此，该岩体是不稳定滑坡。根据Bieniawski的（1979）的指南计算出的RMRB值和每个参数的等级值在表6中列出。UCS是通过无侧限抗压载荷试验的范围从39MPa增加到48MPa时得到的。RQD值的范围从82%到95%，分别用平均结构面间距和密度图作为核心的样品没有实地调查获得的。评分是根据节理的不连续间距（毫米），粗糙度，分离，连续性和地下水条件的平均值给出。RMRB值是利用岩体参数在5个位置计算出的SMR值得出的。由于D-2-2地点的位置变化很小，所以用它的两个RMRB值算出了RMRB平均值。F1、F2和F3是关于边坡节理相对方位的计算。F4的值等于15，为自然斜坡调查下的岩体，且以前没有开挖。两个破坏平面的SMR值是66到70，在表7可见。因此，根据SMR，在调查中属于2B类的岩体是处于稳定状态的。利用岩石的内摩擦角进行基于Markland测试的运动学分析，在接受调查的地点进行2到3次实验来确定任何可能的构造控制失效的斜坡和不连续性的相对方向。边坡D-1-1、D-1-2，D-2-1，4D-2-2和d-2-3（图4）的运动学分析揭示了结构控制的破坏不会在这些边坡发生。因此，这些地方是安全的，进行建筑的时候只需些小小的处理。表2图2表35表45.结论该研究旨在在活跃的喜马拉雅地区识别安全区、易滑性和现状。根据耐久性指数测试，RQD值的范围从82%到95%，呈现中度到高度耐风化。UCSS完整岩石的范围从39MPa增加到47MPa，表明岩石强度中等。RMR值范围从49到58，表明该岩体质量较好。对于研究区域，SMR值从66到70，表明岩体是稳定的；有些地块可能发生破坏，只需要偶尔的支持。这些斜坡可以支持使用各种技术，如挂网，点锚或锚索，以及系统的喷射混凝土也可以用来支护。根据工程的要求，可以设置额外的安全构造脚趾墙。LSS的计算用来交叉检查从SMR所取得的成果，并且去阐述没有考虑SMR值的一些控制斜坡稳定性的参数。根据LSS，岩体的LSS值在193到246之间是属于低度到中度稳定性。在不同的位置的斜坡运动分析表明，斜坡是稳定的，没有看到到破坏。因此，在整个野外和实验室调查中，沿58号公路Jonk，Rishikesh附近的斜坡是相对稳定的，适当的支护可以防止边坡失稳。图3表5声明作者希望证实以前的文章没有与此文发生冲突，并且没有重要的经济利益能影响到本文6的结果。致谢前三位作者感谢印度阿尔加利穆斯林大学地质与土木工程系主任对此次工作提供的设施支持。表6表7图47