CN113807748B - 一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,包括:确定待评估的弃渣场场地;对弃渣场场地稳定性进行评价,若场地合格或整改合格后,则进入下一步;对弃渣场地基稳定性进行评价,若地基合格或整改合格后进入下一步;对弃渣场弃渣边坡稳定性进行评价,通过比较实际弃渣边坡稳定性系数K与理论弃渣边坡稳定性系数,若,则弃渣边坡稳定,进入下一步;依据场地稳定性评价,地基稳定性评价,以及弃渣边坡稳定性评价统计制成待评估的弃渣场场地的评估报告,完成弃渣场动态稳定性评价。利用上述方法,形成山区公路弃渣场动态稳定性评价,最终实现定性和定量相结合、系统安全和整体安全相结合的控制目标,减少和控制弃渣工程施工和运行安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域,特别是一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法。
背景技术
当前山区公路弃渣场稳定性专题评估是委托有资质的单位,对终了整形封闭后的弃渣边坡按照水土保持规范规定的方法、内容和标准进行稳定性评价,是一种静态评估。这一点不符合弃渣工程实际,弃渣过程的临时边坡,整形后的永久边坡,在运行期雨水会长期冲刷改变边坡的形态,即实际弃渣边坡是临时与永久的结合体,弃渣边坡是动态变化的,其稳定性也是动态的。因此,不可能用一次评估设想实现其中长期环境安全。
当前山区公路弃渣工程包括:选址、施工前准备、弃渣过程、整形等几个主要阶段和环节,稳定性专题评估是水土保持工作的重要组成部分,评估的是终了整形边坡的稳定性;选址主要由勘察设计单位相互配合完成;施工前准备和弃渣堆填过程由施工单位按照设计执行,这其中如果有变更,则各方配合重新更新上述各环节的技术资料。这其中涉及到数个阶段、至少3家单位、多个环节,存在脱节的问题,可能造成工程隐患。如何实现各阶段的工作的完美衔接、各环节系统融合、多单位通力协作,这是一个难题,需要系统思维和同一安全标准下的方法技术支持,才能实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:
一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,包括以下步骤:
S1、确定待评估的弃渣场场地;
S2、对弃渣场场地稳定性进行评价,若场地合格,则进入下一步,若场地不合格,则对场地整改合格后进入下一步;
S3、对弃渣场地基稳定性进行评价,若地基合格,则进入下一步,若地基不合格,则对地基整改合格后进入下一步;
S5、依据步骤S2的场地稳定性评价,步骤S3地基稳定性评价,以及步骤S4中的弃渣边坡稳定性评价统计制成待评估的弃渣场场地的评估报告,完成弃渣场动态稳定性评价。
上述技术方案中,步骤S2中,对弃渣场场地稳定性进行评价包含:
201、先进行是否存在不良地质和地质灾害判断,若存在,则不考虑该弃渣场场地,不进入下一步;若不存在,则进入场地稳定性评估;
202、排除步骤201中不良地质和地质灾害后,评估弃渣选定场地的场地类型,根据场地类型给出场地稳定的安全评估,若合格,则进入下一步,若不合格,则对场地整改合格后进入下一步的弃渣场地基稳定性评价。
上述技术方案中,步骤S3中,对弃渣场地基稳定性进行评价的方法为:对弃渣场的清表地基和下卧层地基承载安全进行量化评估,若地基合格,则进入下一步,若地基不合格,则对地基整改合格后进入下一步;如地基不合格且没有整改必要的,则不考虑该弃渣场场地,不进入下一步。
上述技术方案中,弃渣场的清表地基承载安全通过下式进行判定,具体如下:
弃渣场的下卧层地基承载安全通过下式进行判定,具体如下:
式(2)~(3)中:为软弱下卧层顶面处的附加应力值,单位kPa;为软弱下卧层顶面到地表上覆土层自重应力,单位kPa;为软弱地基承载力特征值,单位kPa;为第i层土的容重;表示第i层土的厚度;i表示第i层土;n表示软弱下卧层顶面以上的n层土。
上述技术方案中,步骤S4中,实际弃渣边坡稳定性系数K包含临时弃渣边坡稳定性系数K1和永久弃渣边坡稳定性系数K1;理论弃渣边坡稳定性系数包含弃渣场等级对应的临时运用弃渣边坡稳定性系数和弃渣场等级对应的正常运用弃渣边坡稳定性系数;
对弃渣场边坡稳定性进行评价包含:
401、弃渣过程的临时边坡稳定性评估,具体为:
(1)计算弃渣过程中临时弃渣边坡稳定性系数K1,
402、弃渣完成后永久边坡稳定性评估,具体为:
(1)计算弃渣过程中永久弃渣边坡稳定性系数K2,
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明的山区公路弃渣场场地稳定性评价,相对于传统的选址和场地评价,仅仅是避开不良地质的影响,没有规定如何约定场地评价的内容,本发明按照常见山区公路弃渣场类型将评估的内容具体为地貌、地形、临空面和边坡4个方面的特征及其安全影响,丰富了传统的定性评估内容,进一步保障了场地稳定性。场地稳定是地基稳定和边坡稳定的基础,同时将风险管控前移到选址阶段。
(2)传统的弃渣场稳定性评价中是不包括地基稳定性评价的,且弃渣的最大堆高设计是利用强度参数核定的。本发明的山区公路弃渣场地基稳定性评价,明确了表层地基承载安全和下卧层承载安全复核的内容,有效管控了地基失稳造成的弃渣边坡失稳风险,同时也为弃渣工程勘察提出了明确要求,即堆填造成的附加应力影响深度范围都是需要勘察清楚地,需要弄清地基土层的组成及承载特性。地基稳定性起到承上启下的作用,上承场地稳定性,下启边坡稳定性,符合实际弃渣过程安全控制。
(3)本发明的山区公路弃渣边坡稳定性评价方法,将终了整形边坡的静态评估变为弃渣过程临时边坡稳定性评价、整形永久边坡稳定性评价,不同边坡不同标准,过程控制,不留盲点。
(4)本发明的山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,将传统的弃渣边坡稳定性评价,变为包括场地稳定性评价、地基稳定性评价和边坡稳定评价的系统评估,将弃渣边坡稳定性评价变为场地、地基、边坡三部分内容的全要素评价,将场地、地基、边坡涉及的选址、设计和施工等阶段及环节整合起来。现有仅对边坡进行控制,对前述场地和地基未提出要求,进行控制,存在场地、地基、边坡安全风险。
综上,本发明提出了综合考虑场地稳定、地基承载安全和边坡稳定的山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,终了静态评估的延伸前移,单一的边坡评价内容扩充为场地、地基、边坡三部分,实现了动态的转变和多环节多阶段的系统整合,更符合实际弃渣过程,可有效保障弃渣工程的施工安全及运营安全。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
参阅图1、一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,包括如下步骤:
S1、确定待评估的弃渣场场地;
S2、对弃渣场场地稳定性进行评价,若场地合格,则进入下一步,若场地不合格,则对场地整改合格后进入下一步;
山区公路弃渣场场地稳定评价,主要是根据弃渣场工程地质条件,确定场地及其临近有没有影响场地稳定性的因素,包括:(1)不良地质作用和地质灾害,拟建场地是否存在滑坡、泥石流、崩塌、沉陷区、采空区和活动断裂等,场地是否选择在上述影响因素的影响区;(2)场地类型对弃渣过程的安全影响评价,主要是地貌、地形、临空、边坡特征对将来弃渣的安全影响,上述2方面组成了场地稳定性评价方法的内容和指标,这部分主要是定性评价。具体的:
步骤201、地质灾害和不良地质的影响评估,主要是确认选定场地没有滑坡、泥石流、崩塌、沉陷区、采空区和活动断裂等,也不在其影响区,即上述不良地质和地质灾害不会威胁弃渣工程选址、施工和运行安全(也就是说不存在不良地质和地质灾害)。同时,弃渣过程不会造成边坡、泥石流、崩滑、不均匀沉降等不良地质和地质灾害的发生(也就是说不存在不良地质和地质灾害)。该步骤排除存在不良地质和地质灾害的情况。这就要求严格执行选址安全、先拦后弃、先截后弃等安全原则。
步骤202、弃渣场场地类型对弃渣工程的安全影响评估,
排除步骤201中不良地质和地质灾害后,评估弃渣选定场地的场地类型,根据场地类型给出场地稳定的安全评估,若合格,则进入下一步,若不合格,则对场地整改合格后进入下一步的弃渣场地基稳定性评价。
根据选定待评估的弃渣场场地的地貌、地形、临空、边坡特征,依据表1特征,定性评估其对弃渣工程的潜在安全影响。场地安全性排序为平地>沟谷>斜坡>山梁。若弃渣场场地类型为平地,则判断场地合格,若弃渣场场地类型为沟谷、斜坡或山梁,则判断场地合格或整改合格;
表1 山区公路常见弃渣场场地的地貌、地形、临空、边坡特征及其安全影响评估表
综合上述2步工作,可以完成山区公路弃渣场场地稳定性评价,该部分工作是动态稳定性评价的基础,也是动态稳定性评价的延伸和重要组成部分,主要采取地面调查方式,以宏观定性评估为主。
S3、对弃渣场地基稳定性进行评价,若地基合格,则进入下一步,若地基不合格,则对地基整改合格后进入下一步;
山区公路弃渣场地基稳定性评价方法,根据地面调查和勘探资料,对清表地基和下卧层地基承载安全进行量化评估,来判断地基类型,确保地基稳定;同时依据地基承载性能可以反算确定最大堆填高度或者临界堆高,安全控制目标一致。
一、清表地基稳定性评价,主要依据设计最大堆高和弃渣容重,结合地基承载力特征值,进行判定。具体地基承载安全复核公式如下:
浅部地基:
公式(1)表达的是清表地基(浅部地基)能否承受的最大堆填高度,超过这个高度则地基承载安全无法保证;判断公式(1)若满足要求,则判断无需特殊处置的地基,优先推荐地基,该地基合格;若不满足要求,则判断为浅表存在不良地层可以全部清除或者换填处理的地基,排序第二地基,该地基不合格,整改合格后可用。
二、软弱下卧层地基稳定性评价,下卧层通过调查一般较难发现,只有保证一定深度钻探才能查明,钻探深度要大于附加应力影响深度。可按矩形面积上三角形分布荷载作用下的附加应力计算方法确定角点下一定深度的附加应力,加上上覆自重应力,结合该层地基承载力特征值,进行判定。具体附加应力计算及复核公式见公式(2)和公式(3)。
下卧层验算:
式中:为软弱下卧层顶面处的附加应力值,单位kPa,可按矩形面积上三角形分布荷载作用下的附加应力计算方法确定角点下一定深度的附加应力(不能大于,否则地基承载不安全);为软弱下卧层顶面到地表上覆土层自重应力,可通过每层土厚度乘以容重累积求取,单位kPa;为软弱地基承载力特征值,单位kPa;为第i层土的容重;表示第i层土的厚度;i表示第i层土;n表示软弱下卧层顶面以上的n层土;
判断公式(2)满足要求,则软弱下卧层地基稳定,接受公式(1)判断的结果;若不满足,但可采取工程处置措施后满足承载要求,费用可接受,可判定为可接受地基,该地基不合格,整改合格后可用;若处置费用过高,则判定为不推荐地基,深度较深或者规模较大的不良地基可直接判定为不推荐地基,该地基不合格且没有整改必要的。
不同地基类型、特征、等级统计列于见表2。
表2 山区公路常见弃渣场地基类型、特征和分值统计表
其中,实际弃渣边坡稳定性系数K包含临时弃渣边坡稳定性系数K1和永久弃渣边坡稳定性系数K1;理论弃渣边坡稳定性系数包含弃渣场等级对应的临时运用弃渣边坡稳定性系数和弃渣场等级对应的正常运用弃渣边坡稳定性系数;
山区公路弃渣边坡稳定性评价方法,本发明根据《水土保持规范》、《水利工程水土保持规范》和《矿山水土保持规范》,综合确定了山区公路弃渣场临时运用和正常运用下的临时和永久边坡安全系数标准,见表3,分别用于弃渣过程边坡稳定性评价和整形后边坡稳定性评价。
表3 山区公路弃渣场抗滑稳定安全系数统计表
根据搜集的弃渣场周边环境、弃渣场高度及弃渣方量等规模信息,确定弃渣场级别,详见表4。
表4 山区公路弃渣场特征及等级分类表
其中,弃渣边坡稳定性系数计算公式,山区公路弃渣具有强烈的固体废弃和无粘结无分选特点,弃渣边坡稳定系数计算公式用于后续步骤动态稳定性评价。
定义弃渣边坡稳定系数计算公式如下:
对弃渣场边坡稳定性进行评价包含:
401、弃渣过程的临时边坡稳定性评估,具体为:
(1)计算弃渣过程中临时弃渣边坡稳定性系数K1,
402、弃渣完成后永久边坡稳定性评估,具体为:
(1)计算弃渣过程中永久弃渣边坡稳定性系数K2,
S5、依据步骤S2的场地稳定性评价,步骤S3地基稳定性评价,以及步骤S4中的弃渣边坡稳定性评价统计制成待评估的弃渣场场地的评估报告,完成弃渣场动态稳定性评价。
其中,场地和地基稳定性评价更多的是施工前阶段,主要复核及控制设计安全;弃渣过程临时边坡稳定性评价,主要是复核及控制施工安全,这部分工作目前处于监管盲区,需要引起重视;整形边坡稳定性评价,面对的主要是终了边坡,复核及控制中长期运行安全。
综上,动态稳定性评价包括场地稳定性评价、地基稳定性评价、弃渣过程临时边坡稳定性评价、整形边坡稳定性评价等,是定性(场地稳定性评价)与定量(地基稳定性评价和弃渣边坡稳定性评价)的统一,实现施工前、施工过程、整形及运行等3个阶段的边坡稳定性评价和安全控制。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定待评估的弃渣场场地;
S2、对弃渣场场地稳定性进行评价,若场地合格,则进入下一步,若场地不合格,则对场地整改合格后进入下一步;
S3、对弃渣场地基稳定性进行评价,若地基合格,则进入下一步,若地基不合格,则对地基整改合格后进入下一步;
步骤S3中,对弃渣场地基稳定性进行评价的方法为:对弃渣场的清表地基和下卧层地基承载安全进行量化评估;
其中,弃渣场的清表地基承载安全通过下式进行判定,具体如下:
弃渣场的下卧层地基承载安全通过下式进行判定,具体如下:
式(2)~(3)中:为软弱下卧层顶面处的附加应力值,单位kPa;为软弱下卧层顶面到地表上覆土层自重应力,单位kPa;为软弱地基承载力特征值,单位kPa;为第i层土的容重;表示第i层土的厚度;i表示第i层土;n表示软弱下卧层顶面以上的n层土;
S5、依据步骤S2的场地稳定性评价,步骤S3地基稳定性评价,以及步骤S4中的弃渣边坡稳定性评价统计制成待评估的弃渣场场地的评估报告,完成弃渣场动态稳定性评价。
2.根据权利要求1所述的一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,其特征在于,步骤S2中,对弃渣场场地稳定性进行评价包含:
201、先进行是否存在不良地质和地质灾害判断,若存在,则不考虑该弃渣场场地,不进入下一步;若不存在,则进入场地稳定性评估;
202、排除步骤201中不良地质和地质灾害后,评估弃渣选定场地的场地类型,根据场地类型给出场地稳定的安全评估,若合格,则进入下一步,若不合格,则对场地整改合格后进入下一步的弃渣场地基稳定性评价。
3.根据权利要求1所述的一种山区公路弃渣场动态稳定性评价方法,其特征在于,步骤S4中,实际弃渣边坡稳定性系数K包含临时弃渣边坡稳定性系数K1和永久弃渣边坡稳定性系数K1;理论弃渣边坡稳定性系数包含弃渣场等级对应的临时运用弃渣边坡稳定性系数和弃渣场等级对应的正常运用弃渣边坡稳定性系数;
对弃渣场边坡稳定性进行评价包含:
401、弃渣过程的临时边坡稳定性评估,具体为:
(1)计算弃渣过程中临时弃渣边坡稳定性系数K1,
402、弃渣完成后永久边坡稳定性评估,具体为:
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- 2021-11-18 CN CN202111369235.4A patent/CN113807748B/zh active Active
Patent Citations (1)
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CN109359820A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-19 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种弃渣场危险性多指标体系评价方法 |
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CN113807748A (zh) | 2021-12-17 |
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