李生暉 代朝科 張炯明

（1、青海經(jīng)緯水利水電設(shè)計(jì)有限公司，青海 西寧810001 2、西寧市大通回族土族自治縣水利局，青海 西寧 810100)

1 概述

隨著公路建設(shè)的快速實(shí)施，在庫區(qū)產(chǎn)生了大量路塹邊坡，且沿線庫區(qū)公路地質(zhì)條件復(fù)雜，地形變化較大。庫區(qū)水位的升高會(huì)造成邊坡地下水位升高，使松散堆積土體和軟弱巖體岸坡段的庫岸極易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。目前對(duì)于邊坡穩(wěn)定性分析研究主要采用理論分析和數(shù)值模擬等手段。曾亞武等[1]對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析的有限元法與極限平衡法的結(jié)合進(jìn)行了探討。穩(wěn)定性較差的邊坡容易發(fā)生破壞，造成滑坡和崩塌等災(zāi)害事故，需要提前進(jìn)行加固處理?；诖?，大量學(xué)者開展了邊坡破壞機(jī)理和加固措施研究：王聰聰?shù)萚2]、羅根傳等[3]、通過數(shù)值模擬方法，建立邊坡分析模型，探討了抗滑樁在邊坡中的加固效果，分析了邊坡的變形破壞機(jī)制和整體穩(wěn)定性；本文結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)某庫區(qū)公路邊坡提出了相關(guān)邊坡加固方案，并對(duì)加固后的邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算及加固可靠度分析。

2 工程概況及穩(wěn)定性分析

2.1 工程概況

該段庫岸邊坡地形地貌上總體為東、西側(cè)為砂巖、粉砂質(zhì)頁巖構(gòu)成的凸起的山脊，中間向北向傾斜，地形稍緩呈槽狀。該段庫岸為巖土組合岸坡，岸坡坡體主要為碎塊石土，土石比約為1：1，滑移面附近粘粒含量較高，土石比可達(dá)1.5：1，主要為崩坡積物。邊坡產(chǎn)生滑移后的地形地貌如圖1 所示。

圖1 邊坡滑移破壞圖

2.2 穩(wěn)定性分析

該段庫岸坍塌治理工程的研究對(duì)象主要為岸坡坡體的覆蓋層碎塊石土，計(jì)算中選取典型剖面進(jìn)行分析，剖面如圖2 所示。根據(jù)相關(guān)資料和類比相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，該段塌岸邊坡穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)建議值見表1。

表1 邊坡穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)建議值表

圖2 地質(zhì)剖面圖

基于極限平衡理論對(duì)地質(zhì)剖面覆蓋層的參數(shù)進(jìn)行反演，用GeoStudio 軟件對(duì)結(jié)果繪制出K-c 關(guān)系曲線，通過計(jì)算關(guān)系曲線與其相對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)的交點(diǎn)，可以得出臨界情況下（K=1.05）不同φ 值情況下所對(duì)應(yīng)的c 值，找出最危險(xiǎn)情況下覆蓋層的參數(shù)c=25kPa、φ=14.7°。使用GeoStudio 軟件，采用極限平衡法理論計(jì)算最危險(xiǎn)情況下安全系數(shù)，取規(guī)范中相應(yīng)工況中安全系數(shù)下限值進(jìn)行比較，該邊坡剖面各工況計(jì)算得出的安全系數(shù)較低，在天然工況下安全系數(shù)1.05＜1.15、暴雨工況下安全系數(shù)0.846＜1.05、地震工況下安全系數(shù)0.962＜1.05，說明該邊坡存在局部欠穩(wěn)定現(xiàn)象。

3 加固方案及其穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)該段庫岸的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和塌岸型式，該庫岸段應(yīng)采用抗滑樁作為防護(hù)措施[4-5]。抗滑樁能夠提供較大的側(cè)向阻力，支擋滑體的滑動(dòng)力從而整治變形體的穩(wěn)定性起到穩(wěn)定邊坡的作用。同時(shí)抗滑樁施工工程期短、效果顯著、消耗資源不多。因此，初步設(shè)定在180m 高程位置設(shè)置抗滑樁，抗滑樁共計(jì)設(shè)置9 根。在邊坡中間布置5 根長度為14m的抗滑樁，兩側(cè)分別均勻布置2根長度為13m的抗滑樁，布置方向垂直于地質(zhì)剖面中危險(xiǎn)滑帶的滑床?？够瑯督孛娉叽缍紴?m×3m，樁中心間距4 米，樁長度為14m、13m 兩種，樁嵌固段長度要大于或等于樁長的1/3。使用GeoStudio 軟件計(jì)算出設(shè)置抗滑樁后自動(dòng)搜索滑帶的安全系數(shù)和指定滑帶的安全系數(shù)，具體結(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同工況下剖面安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果圖

地質(zhì)剖面經(jīng)過布置抗滑樁后，利用GeoStudio 軟件得出的安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1.15，設(shè)置抗滑樁后，剖面坡體的整體穩(wěn)定性得到了明顯的提升，在天然工況、暴雨工況和地震工況下，安全系數(shù)均滿足了設(shè)計(jì)要求并且有一定的富余，即有了一定的安全儲(chǔ)備，因此這種滑坡治理建議是可行的。

4 加固方案可靠度分析

從對(duì)地質(zhì)剖面滑帶安全系數(shù)的計(jì)算結(jié)果可以看出，該邊坡在打抗滑樁加固后，穩(wěn)定性達(dá)到了規(guī)范的要求。為了進(jìn)一步確定最優(yōu)方案，對(duì)該支護(hù)方式的可靠度進(jìn)行分析。使用GeoStudio軟件，對(duì)剖面布置抗滑樁后的極限平衡狀態(tài)進(jìn)行模擬，并對(duì)加固方案的可靠度進(jìn)行分析，可靠度分析結(jié)果如表2 所示。

表2 可靠度分析結(jié)果

由表2 可知，三種工況在滑移體進(jìn)行抗滑樁支護(hù)后，可靠度指標(biāo)達(dá)到要求，邊坡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。故在三種工況下，采用抗滑樁的支護(hù)方案可以有效提高邊坡的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

運(yùn)用極限平衡法對(duì)該邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，威脅到庫區(qū)公路和建筑的安全及居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，急需進(jìn)行治理。參考同地區(qū)類似工程治理措施，綜合考慮周邊環(huán)境，在“安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，施工方便”的原則下，力求經(jīng)濟(jì)。采用設(shè)置抗滑樁加固治理措施，通過對(duì)邊坡治理方案設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算及可靠度分析，計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。邊坡變形整體由加固前的20cm減小至10cm 以內(nèi)，變形得到了有效控制。