土岩混合边坡的稳定性分析方法的选择

第１６卷　第４期　２０１６笠　中　国水运　Ｖｏ１．１６　Ａｐｒ　ｉ　Ｉ　Ｎｏ．４　２Ｏ１６　４月　Ｃｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　土岩混合边坡的稳定性分析方法的选择　向　斌，李摘猛　（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉４３００１０）　要：结合某工程实例，对土岩混合边坡的稳定性分析方法进行了选择，分别计算了土质边坡、岩质边坡的稳定　性，综合评定边坡稳定性，然后采取针对性措施。　关键词：土质边坡；岩质边坡；稳定性安全系数；挡土墙　中图分类号：ＴＵ４３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－７９７３（２０１６）０４－０３２７－０２　一、前言　度不一的边坡，除了部分高陡边坡采用锚杆支护外，大部分　边坡拟采用重力式挡土墙支护，挡墙高度多为８—１　２ｍ。且部　分挡墙位于山坡上，墙后边坡与现状山坡形成土岩混合边坡。　且坡高一般为７～３０ｍ，坡顶及坡脚拟规竞４作为道路、资源回收　整理集散中心、工业固废及医疗垃圾处理厂或工业危废焚烧厂等　用地，属较重要建筑物，破坏后果很严重。据　建筑边坡工程技　术规范））（ＧＢ５０３３０—２００２）第１．０．４条及第３．２．２条规定，边　坡安全等级按一级考虑。本文选取某典型段挡土墙支护边坡进行　稳定『生分析计算。　２．计算模型及软件选取　边坡根据其组成物质分为土质边坡、岩质边坡及土岩混　合边坡，其破坏形态有显著差异，因此计算方法也不尽相同，　大量实践证明、土质边坡的破坏面都接近于圆弧形，因此通　常采用瑞典条分法、毕肖普条分法（ｂｉｓｈｏｐ）等计算边坡稳　定性；而岩体中往往存在软弱结构面，岩质边坡多沿着某个　或某几个软弱结构面滑动，因此采用折线滑动法、三维楔形　体法等计算边坡稳定性。　而对于土岩混合边坡的整体稳定性分析，有可能发生土　体沿岩层顶面滑动，也可能发生土、岩体治深层软弱结构面　滑动，因此不能采用单一的计算方法来评定边坡的整体稳定　性。本文结合某工程土岩混合边坡实例，对上层土质边坡及　下层岩质边坡分别选择了计算方法并进行了计算，根据计算　结果综合评定了边坡稳定性。　二、计算方法的选择与比较　选取本工程某典型段坡面，坡脚采用挡土墙支护，由于　大部分挡土墙位于山坡上，除了要考虑墙后边坡的稳定性外，　还要考虑挡土墙基础跟随山坡土体一起滑动失稳的可能性。　因此模型边界选取的应包含挡土墙前、后整个坡面的土体，　典型断面计算模型如图ｉ所示。　对于土质边坡，常用的瑞典条分法，亦称简单条分法，　将圆弧滑动土体竖直条分后，忽略土体之间的作用力进行计　算求得整体圆弧滑动的安全系数。此方法计算简单，但由于　因忽略了土条之间的作用力，计算安全系数偏小。　而毕肖普（ｂｉｓｈｏｐ）条分法将土坡竖直条分后，用抗滑　剪切力与土条的下滑力的比值定义安全系数，其仍然基于滑　动面为一圆弧这一前提，考虑了土条两侧的作用力，计算结　果比较合理，被工程界普遍采用。　对于单结构面外倾岩质边坡，多采用折线滑动法计算其　稳定性；对于两组或多组结构面的交线倾向于临空面的岩质　边坡，可采用三维楔形体分割法计算其下滑力。本工程为上　图１典型断面挡土墙边坡计算剖面图　计算软件选择：常用理正边坡计算软件：土质边坡计算模　型中，只考虑了倾斜的土层，不能模拟挡土墙，因此不能准确　评价挡土墙基础与整个土层滑动的情况；岩质边坡计算模型　中，结构面只能位于临空面，与实际情况有出入，两计算模型　都有一定的局限陛；而且同一边坡需分别建模，也比较繁琐。　本文选用一款评价土质或岩质边坡安全系数二维极限平衡软　层土质边坡、下层岩质边坡，且主要由单层外倾结构面控制，　因此采用折线滑动法。　通过各计算方法比较，本文采用毕肖普（ｂｉｓｈｏｐ）条分　法、折线滑动法计算某工程实例中的土岩混合边坡稳定性系　数，评价其安全稳定性。　三、某土岩混合边坡设计整体稳定性分析实例　１．工程概况　件ｓｌｉｄｅ，对于土岩混合边坡只需要建立同一模型，采用不同　的计算方法即可得到不同的稳定性安全系数，而且可以输入包　含浆砌石挡土墙在内多种岩土层边界及计算参数。　某工程因现状地形起伏大，场平后多个地块四周形成高　收稿日期：２０１６—０３—１０　作者简介：向斌（１９８５一），男，硕士研究生，中国市政工程中南设计研究总院有限公司工程师，研究方向为市政结构。　３２８　３．岩土参数的选择　中国水运　第１６卷　压实，压实系数不小于０．９４；其次坡体内预埋泄水管，深入　土体内不小于５ｍ，纵横间距２．Ｏｍ；最后坡顶设置截水沟，　坡底设置排水沟，坡面采用浆砌片石骨架植物护坡。采取这　根据本工程提供的地质勘察报告，选取岩土计算参数如　表１所示。　表１岩、土体计算参数　些措施，可确保土质边坡的稳定安全。　４．计算结果　根据选取参数，建立边坡模型，选取自然工况、暴雨工　况及地震工况分别计算其安全系数，计算结果如表２所示，　搜索的最危险滑裂面详图１所示。　表２典型断面边坡稳定性计算结果　自然状态　暴雨工况　＞１　３００．稳定　＞１　３００．稳定　地震工况　０５＜Ｆｓ＜１　３００．基本稳定　＞１　３００．稳定　＞Ｉ　３（　．稳定　＞１　３００．稳定　参数选取说明：粉质粘土②及残积砂质粘性土③在雨季　（尤其台风暴雨期间）可能会因地下水上升，使土层处于饱　自然状态　暴雨工况　和状态，且残积土③属特殊性土，具有泡水易软化使强度降　低的不良特性，故边坡稳定性验算时应按最不利条件考虑，　选用了饱和快剪指标。　地震工况　三、结论　根据以上分析，对于土岩混合边坡应分别计算土质边坡　全风化花岗岩④、强风化花岗岩⑤　节理、裂隙发育，岩　体极破碎，具有浸水易软化使强度降低的特性，属极软岩，　本文亦按土层考虑。边坡稳定性验算时也采用饱和快剪指标。　根据本工程地勘，墙后回填土就地取材，可采用碎石类　土回填并分层夯实，填料内摩擦角不小于３５。。浆砌石挡土　墙抗剪强度参数取值无实验数据，因此只能根据莫尔一库伦公　式Ｉ４　推导及工程经验综合确定，具体参数详表１所示。　由表２计算结果可知，下层岩质边坡各工况下安全系数大　击一　愀一｝哳　及岩质边坡的稳定性，分别确定最危险滑裂面，根据各自计　算结果综合分析，才能采取针对性防治措施。当然计算过程　中，模型范围的选取，岩土参数的取值也尤为重要，应尽可　能的模拟实际情况，又能留有一定安全余量。　本文对于边坡滑动都简化为平面问题进行计算，而实际　上滑坡体可能是楔形体或更复杂的多面体，因此二维方法有　一定的局限性，但可作为评估边坡稳定性的重要参考。　参考文献　于１．３００，满足规范要求；上层土质边坡地震工况下安全系　数小于１．３００，但大于１．０５，处于基本稳定状态，根据计算　结果，需对上层土质边坡加强防护。上层土质边坡滑裂面贯　【Ｉ】ＧＢ　５０３３０—２００２，建筑边坡工程技术规范【ｓ】．　『２１　ＧＢ　５０００７—２０１　１，建筑地基基础设计规范【Ｓ】．　ｆ３１　ＤＬ／Ｔ　５３５３—２００６，水利水电工程边坡设计规范『ｓ１．　穿墙后回填土，因此设计中针对性的采取了防护措施：首先　ｆ４１土力学（第三版）【Ｍ】．北京：中国建筑ｍ，＿ｔｋ出版社．　【５］刘佑荣，唐辉明．岩体力学【Ｍｊ＿北京：化学工业出版社．　要求回填土采用碎石类土，综合内摩擦角不小于３５。，分层　（上接第３２６页）　【１７１虞和济，陈长征等基于神经网络的智能诊断【Ｍ】．北京：　冶金工业出版社，２００２．　【２３］丁金雷．打穿和未打穿软土层桩承式路堤的试验研究　【Ｍ】．杭州Ｉ：浙江大学，２００８．　【２４】Ｄｅｕｔｓｃｈｅ　Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ　ｆｕｒ　Ｇｅｏｌｅｃｈｎｉｋｅ　ＥＶ　Ｅｎｔｗｕｒｆ　ｄｅｒ　Ｅｒｎｐｆｅｂｌｕｎｌｇ”Ｂｅｗｅｈｒｔｅ　Ｅｒｄｋｏｒｐｅｒ　Ａｕｒｐ　ｕｎｋｆ－Ｏｒｄｅｒ　１１８１许东，吴铮．基于ＭＡＴＬＡＢ６．Ｘ的系统分析与设计一神　经网络【Ｍ】．西安：西安电子科技大学出版社，２００２．　【１９】曹卫平桩承式路堤土拱效应及基于性能的设计方法研　究【Ｄ】．杭州：浙江大学，２００７．　【２（）】徐超，宋世彤．桩承式加筋路堤土拱效应的缩尺模型试　Ｌｉｎｉｅｎｆｏｍｉｇｅｎ　Ｔｒａｇｇｌｉｅｎｄｅｒｎ，【Ｓ１．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｅｒｎｓｔ＆Ｓｏｈｎ，２００４　【２５　Ｊ　Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｈｉｓｔｉｔｕｔｅ．　Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　８００６　Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ／Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｏｔｈｅｒ　Ｆｉｌｌｓ［Ｓ】．Ｌｏｎｄｏｎ：　Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｉｎｓｔｌｔｕｔｅ．１９９５．　验研究【ｌ１．岩石力学与工程学报，２０１５，３４（增２）：　４３４３－４３５（）．　【２６】Ｎｏｒｄｉｃ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｏｅｉｅｔｙ．Ｎｏｒｄｉｃ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｆｉｌｌｓ［Ｓ】．Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ：　２００２．　ｆ２１】Ｋｅｒｍａｓｈａｈｉ，Ｂ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｍ】．Ｔｏｋｙｏ　ｆ２２１曾卫平，凌道盛，陈云敏．刚性桩加固高速公路软基土　拱效应现场试验研究及其与解析解的比较【『】．岩土工程　学报，２００７，２９（１０）：１５７７—１５８１．　【２７】ＬＯＷ　Ｂ　Ｋ，ＴＡＮＧ　Ｓ　Ｋ，ＣＨＯＡ　Ｖ．Ａｒｃｈｉｎｇ　ｉｎ　ｐｉｌｅｄ　ｅｍｂａｎｋ—ｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　ＡＳＣＥ。１９９３，１２０（１１）：１９１７—１９３８．