周英雄 劉小文

(1．江西省河道湖泊管理局，江西 南昌 330009; 2．南昌大學(xué)建筑工程學(xué)院，江西南昌 330031)

堤坡的穩(wěn)定性是工程技術(shù)人員關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，一旦失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失，甚至還會(huì)危及生命安全。堤防迎水面產(chǎn)生失穩(wěn)滑坡的主要原因有堤坡浸水、水位驟降及存在軟弱地基土層等，特別是地基存在軟土層，其抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性小等，修建在這種復(fù)雜地基之上的堤防，往往很容易產(chǎn)生大的沉降，承載力低，從而導(dǎo)致地基不穩(wěn)，影響堤防正常使用，甚至潰堤［1-4］。

為了確保堤防運(yùn)行安全，對(duì)有軟弱地基的情況，常需對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理;常見(jiàn)處理方法有堤身自重?cái)D淤法、拋石擠淤法、換填法、振動(dòng)水沖法、水泥土攪拌法等［5］。本文選擇了某堤段一典型斷面，分析其采用換填法處理軟基后，堤防在施工階段和運(yùn)行階段的穩(wěn)定性。

1 工程概況

某堤防除險(xiǎn)加固工程，其堤線長(zhǎng)3 300 m(0+000～3+300)，堤基土上部為粘性土，下部為砂礫類土，堤基的防滲條件較好。設(shè)計(jì)除險(xiǎn)加固方案采用土堤斷面加高加寬，以向外坡加寬為主。施工中發(fā)現(xiàn)外坡地基中存在由于水塘、取土坑等形成的軟土層，層厚不等，該層土抗剪強(qiáng)度低，壓縮性高、透水性小，修建在這種復(fù)雜地基之上的堤防，往往很容易產(chǎn)生大的沉降，承載力低，從而導(dǎo)致地基不穩(wěn)，影響堤防正常使用，甚至潰堤。因此設(shè)計(jì)針對(duì)不同的情況對(duì)軟土地基采用了換填、反壓等措施。圖1、圖2為采用淤泥換填拋石、碎石法加固前后堤防2+300剖面圖。限于篇幅，本文僅分析2+300剖面加固后的穩(wěn)定性。

圖1 加固前2+300剖面圖

圖2 加固后2+300剖面圖

2 堤坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)相關(guān)文件，本工程按4級(jí)堤防設(shè)計(jì);按照GB 50286-98堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)堤防迎水面堤坡計(jì)算正常運(yùn)行情況及非正常運(yùn)行情況。正常運(yùn)行情況為設(shè)計(jì)洪水水位降落期的迎水面堤坡，規(guī)范要求安全系數(shù)不小于1．15;非正常運(yùn)行情況為施工期迎水面堤坡，規(guī)范要求不得小于1．05。

本工程正常運(yùn)行情況，按最高洪水位20．59 m，考慮水位驟降3 m分析;非正常運(yùn)行情況考慮施工期或者堤身內(nèi)無(wú)水時(shí)迎水面堤坡，分析未加固前堤身內(nèi)無(wú)水及加固施工期迎水面堤坡穩(wěn)定性。

在堤坡穩(wěn)定性分析過(guò)程中，首先按照設(shè)計(jì)給定的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，校核堤坡在天然條件下的穩(wěn)定性。巖土參數(shù)取值見(jiàn)表1。

表1 巖土體力學(xué)參數(shù)

2．1 未加固前迎水面堤坡穩(wěn)定性校核

在二維穩(wěn)定分析計(jì)算中，按照表1巖土力學(xué)參數(shù)，采用簡(jiǎn)化的bishop法、Morgenstern-price法和嚴(yán)格Janbu法對(duì)2+300剖面的迎水面堤坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析?？够€(wěn)定計(jì)算采用剛體極限平衡原理。

計(jì)算工況考慮正常運(yùn)行情況和非正常運(yùn)行情況，失穩(wěn)模式及臨界滑裂面通過(guò)計(jì)算程序自動(dòng)優(yōu)化搜索得到，計(jì)算結(jié)果取平均值。穩(wěn)定分析成果如表2所示，計(jì)算得到的臨界滑動(dòng)面如圖3，圖4所示。

表2 未加固前迎水面堤坡安全系數(shù)

圖3 施工期最危險(xiǎn)滑動(dòng)面

圖4 水位降落期最危險(xiǎn)滑動(dòng)面

從表2可以看出，非正常運(yùn)行情況(施工情況)，安全系數(shù)大于1．05，滿足規(guī)范要求;正常運(yùn)行情況(水位降落情況)，安全系數(shù)大于1．15，滿足規(guī)范要求。其計(jì)算結(jié)果基本與實(shí)際情況吻合，計(jì)算所取地質(zhì)參數(shù)是合理的，不需進(jìn)行參數(shù)反演，加固后的穩(wěn)定性分析中采用表1的參數(shù)。

2．2 加固后迎水面堤坡穩(wěn)定性分析

同樣采用簡(jiǎn)化的bishop法、Morgenstern-price法和嚴(yán)格Janbu法對(duì)該剖面的迎水面堤坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。穩(wěn)定分析成果如表3所示，計(jì)算得到的臨界滑動(dòng)面如圖5，圖6所示。從圖5，圖6可以看出加固后在施工期和水位降落期迎水面堤坡安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

表3 加固后迎水面堤坡安全系數(shù)

圖5 加固后施工期最危險(xiǎn)滑動(dòng)面

圖6 加固后水位降落期最危險(xiǎn)滑動(dòng)面

3 結(jié)語(yǔ)

1)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的參數(shù)，校核了加固前迎水面堤坡穩(wěn)定性，結(jié)果表明其在正常運(yùn)行情況和非正常運(yùn)行情況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，這與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符，說(shuō)明所采用的材料強(qiáng)度參數(shù)合理。

2)剖面2+300采用設(shè)計(jì)方案加固后在正常運(yùn)行情況和非正常運(yùn)行情況下安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

［1] 沈珠江．軟土工程特性和軟土地基設(shè)計(jì)［J］．巖土工程學(xué)報(bào)，1998，20(1):100-111．

［2] 鄭穎人，唐曉松．庫(kù)水作用下的邊(滑)坡穩(wěn)定性分析［J］．巖土工程學(xué)報(bào)，2007，29(8):1115-1121．

［3] 劉新喜，夏元友，練 操，等．庫(kù)水位驟降時(shí)的滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法研究［J］．巖土力學(xué)，2005，26(9):1427-1436．

［4] 劉小文，耿小牧，彭忠福，等．黃河放淤固堤工程淤背體排水固結(jié)規(guī)律分析［J］．南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版)，2011，33(3):265-268．

［5] 王玉萍．堤防工程軟土地基的一般特性及常用處理方法［J］．水利科技與經(jīng)濟(jì)，2007(7):10-11．