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邊坡穩(wěn)定性分析與防護

文檔作者：趙圓圓劉常煜文檔來源：天津大學建筑工程學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月11日
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108 低溫建筑技術 2013年第1期(總第175期)
邊坡穩(wěn)定性分析與防護
趙圓圓， 劉常煜
(天津大學建筑工程學院． 天津300072)
【摘要】近幾年，隨著高速公路的迅猛發(fā)展，山區(qū)的高速公路也越來越多，山體滑坡的事故也常有發(fā)生，這
不僅會中斷交通，更危及著人們的生命，只能采取整治的辦法，加固公路邊坡的穩(wěn)定性，避免發(fā)生整體滑坡。文中
主要通過利用FLAC 3D軟件建立模型對某工程的邊坡進行了力學分析，提出了加抗滑樁的治理方案，并驗證了方
法的可行性。
【關鍵詞】邊坡；穩(wěn)定性；FLAC 3D；抗滑樁
【中圖分類號】TU312 【文獻標識碼】B 【文章編號】1001—6864(2013)01—0108—02
某實際高速公路，路塹開挖高度約16—30m，邊坡分為
2～4級，坡率1：1．25～1：1．50。連續(xù)降雨后，發(fā)生了山體滑
坡，其滑體長約106m，寬約277m，后緣形成寬大裂縫，縫寬
0．80m，下錯0．5～1．Or．，前緣匝道路面反翹、隆起，剪出口
已形成。文中主要結合這個實際工程，通過對相關資料的
分析與研究，了解高速公路邊坡產生滑坡的主要原因，熟悉
邊坡治理的常用方法；通過對本滑坡地質條件的分析以及
滑坡現(xiàn)場調查，分析滑坡的形成機理，利用FLAC軟件進行
穩(wěn)定性分析計算，通過計算分析反算滑坡參數(shù)。在此基礎
上，設計出針對此邊坡防護合理的治理方案，用FLAC軟件
進行穩(wěn)定性分析計算，驗證方案的合理性。
1 滑動穩(wěn)定性分析
邊坡穩(wěn)定性分析方法很多，不同的方法又各具特點，有
一定的適用條件。根據(jù)具體的邊坡工程地質條件，具體的
分析目的與精度要求，合理有效的選用與之相適應的邊坡
穩(wěn)定性分析方法，是一項很重要的工作。邊坡穩(wěn)定性分析
的一般步驟為：實際邊坡一力學模型一數(shù)學模型一計算方
法一結論。其核心內容是力學模型、數(shù)學模型和計算方法
的研究，即邊坡穩(wěn)定性分析方法的研究。文中主要采用數(shù)
值模擬分析計算的方法。結合實際工程，根據(jù)相應的邊坡
破壞類型及工程地質特征，提出相應的邊坡穩(wěn)定性評判方
法，對邊坡穩(wěn)定系數(shù)進行計算，并對其進行穩(wěn)定性判別，為
失穩(wěn)邊坡提供經濟上合理、技術上可行的加固方案或綜合
治理方案。
根據(jù)地質勘察報告和現(xiàn)場調查，滑體物質主要為碎石
混黏性土以及泥盆系泥質砂巖和砂質泥巖風化層。粘性土
的抗剪強度包括摩擦強度和粘聚強度兩個組成部分。由于
粘性土的存在，粘性土坡不會像無粘性土坡一樣延坡面表
面滑動，而是沿一個滑動帶滑動。在此取滑動帶寬20m的
一段，在FLAC3D中進行建模，模型見圖1。如圖中所示灰
色顯示帶為滑動帶，白色顯示帶為滑體，黑色顯示帶為基巖
穩(wěn)定層。該模型由20個單元體組成，各個單元又劃分了數(shù)
量不等但大小都為一立方米的小單元，這樣建立是為了將
來對邊坡穩(wěn)定性進行模擬分析時方便。該模型 方向(水
平左右方向)取20m，Y方向(水平前后方向)取73m，模型最
高為26m，這是根據(jù)現(xiàn)場勘查時滑體的具體尺寸來建立的，
其中水平方向取20m作為研究對象，對其進行分析。模型
網格生成后，將網格分成了三個組，以滑動帶為界，滑動帶
以上模擬是滑坡表層土體(即滑坡體)，滑動帶以下模擬的
是山體基巖(即滑坡床)，滑動帶為單獨一個組。對模型參
數(shù)賦值時三個組分別根據(jù)地質勘查報告所示的巖層特性，
結合實際情況，查閱相關資料及經驗選取了相應的值。定
義模型為庫倫一摩爾模型，然后根據(jù)實際情況將模型邊界
條件進行了設置，分別將模型前、后、左、右、下五個面固定
住，約束了此五個面的位移，為的是將該模型體從山體中獨
立出來，不再受山體其他部位的影響。最后分別記錄模型
的最大不平衡力和滑坡體剪出點和中底部等代表點的位
移，進行求解。
圖1 模型
根據(jù)勘探結果，全風化砂質泥巖、泥質粉砂巖取經驗值
C=13～18kPa，妒=12。一16。。強風化砂質泥巖、泥質粉砂
巖取經驗值c=10～15kPa， =l1?！?0。。將上述參數(shù)綜合
賦值給滑動帶體，以滑動帶上兩個代表點的水平位移、豎直
位移和最大不平衡力作為參考值，來反推滑動帶的確切抗
剪強度指標內摩擦力c、內摩擦角 值。
經計算可知當，當滑動帶c=12447， ：16。、c=13161，
妒：17。及C=14589， =20。時，計算結果相同，結果依次見
圖2～圖7。
從而可以得出結論，當滑動帶C=1247、妒=16。時，滑
動帶土體開始剪切破壞，該處滑坡已經造成，由此可以確定
該處滑坡滑動帶C=12447、 =16。。
2 治理方案合理性驗算
趙圓圓等：邊坡穩(wěn)定性分析與防護 1O9
× 10一’
- 1．0
- 2．0
- 3．0
- -4．O
- 5．0
一O．1
— 0．3
— 0．5
一O．7
)．9
— 1．1
0．5 l_0 1．5 2．0 2．5 3．O
×10-3
圖2 水平位移
0．5 1．O 1．5 2．0 2．5 3．0
x l
圖5 豎直位移 圖6 水平位移
上文中分析邊坡穩(wěn)定性研究時通過FLAC軟件建立模
型。對邊坡滑坡進行了定性的分析，針對上述地質條件和
結果，提出的治理方案是在AK1+078～CK0+384段一級平
臺設】2根抗滑樁，對邊坡進行加固。通過FLAC軟件對治
理后的邊坡進行驗證，具體的驗證過程如下：
(1) 重新對初始模型參數(shù)賦值，此次賦值與上文不同
之處在于，模型中多了抗滑樁組塊，對于抗滑樁組塊單獨賦
予混凝土材料特性參數(shù)，其他參數(shù)依舊不變，和上文賦值相
同。經查閱資料選取如下參數(shù)對抗滑樁組塊進行賦值：
材料密度：2500kg／nl ；體積模量：1．67 X10 Pa；剪切模
量：1．25×10 Pa；內摩擦角：30。；粘聚力：550kN；抗拉強
度：12000Pa。
(2) 賦予與上文相同的邊界條件。
(3) 記錄與上文相同的點水平和豎向位移，進行求解。
(4) 以F／c=16，Coh=12447時所得計算結果與上文
計算結果進行對比，計算結果如圖8和圖9所示。
×10一’
1．0
O．5
O．0
一O．5
一l|0
一1．5
— 2．0
— 2．5
— 3．0
— 3．5
圖8 水平位移
3 結語
綜合以上計算結果，可以得出：在模型中加入抗滑樁
后，計算結果中水平位移和豎直位移略小于未加抗滑樁前。
從而，說明了加入抗滑樁后，滑坡得到了很好的治理，該方
案合理可行。
x10-3
— 0．6
一1．O
— 1．4
一1．8
— 2．2
0．5 l|0 1．5 2．0 2．5 3．0
x10-，
圖4 水平位移
圖7 豎直位移
1．O 2．O 3．0 4．0 5．0
x 10- 3
圖9 豎直位移
參考文獻
[1] 馬惠民，王恭先，周德培．山區(qū)高速公路高邊坡病害防治實例
[M]．北京：人民交通出版社。2006．
[2] 張從明，李國峰．公路邊坡治理措施及安全評價方法[M]．北
京：人民交通出版社．
[3] 霍明，王恭先．中國典型工程邊坡[M]．北京：人民交通出版
社，2008：6．
[4] 鄭穎人，陳祖煜，王恭先，凌天清．邊坡與滑坡工程治理[M]．
北京：人民交通出版社，2007：1．
[5] 李兆新．病害邊坡防治的對策與思考[J]_山西水利，20O3，(2)．
[6] 陳建國，陳志敏，王慶鳳．三維植被固土網墊在綏滿公路邊坡
防護中的應用[J]．黑龍江交通科技，2001，(4)．
[7] 王明月，崔旭光，李瑜．高等級公路的邊坡防護[J]．交通科技
與經濟，2003，(1)．
[收稿日期] 2012—10—17
[作者簡介】趙圓圓(1987一)，女，河北保定人，碩士研究生，
研究方向：防災減災工程及防護工程。

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