雷越 左得奇

【摘 要】?邊坡的滑塌會(huì)造成嚴(yán)重財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，為了保證邊坡工程的安全施工和施工完成后的穩(wěn)定性，必須對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)。文章分別運(yùn)用極限平衡法和強(qiáng)度折減法計(jì)算洛寧西站路塹高邊坡的安全系數(shù)，對(duì)比分析滑坡體的 穩(wěn)定性。采用Slide軟件和FLAC3D作為計(jì)算工具，建立路塹邊坡的計(jì)算模型，運(yùn)用瑞典法和強(qiáng)度折減法對(duì)其安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)位移數(shù)據(jù)對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：極限平衡法和強(qiáng)度折減法的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析上結(jié)果一致，該滑坡體整體穩(wěn)定性較差，可能產(chǎn)生滑動(dòng)破壞。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)定分析; 極限平衡法; 強(qiáng)度折減法; FLAC3D; 位移監(jiān)測(cè)

極限平衡法[1]是現(xiàn)階段最常用的定量分析方法，主要是基于摩爾-庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則，對(duì)作用于邊坡上的力達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的邊坡穩(wěn)定性情況進(jìn)行分析進(jìn)而求出邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。數(shù)值分析方法諸如有限單元法，快速拉格朗日法，離散單元法等由于其優(yōu)越性，逐漸成為現(xiàn)在邊坡穩(wěn)定分析的主流。許多學(xué)者對(duì)邊坡的穩(wěn)定性研究做過(guò)大量的工作，如黃波[2]采用FLAC3D有限差分軟件對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，研究了邊坡在未支護(hù)情況下如何確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面;張勁松[3]等采用極限平衡法對(duì)典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定性分析等。由于邊坡工程的復(fù)雜性，現(xiàn)在很難找到一個(gè)統(tǒng)一的理論對(duì)邊坡的穩(wěn)定性作出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，極限平衡法和數(shù)值分析法相結(jié)合用于評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性被大多數(shù)的研究人員所認(rèn)可，本文擬采用Slide極限平衡分析軟件和FLAC3D有限差分軟件對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，求出邊坡的安全系數(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析邊坡的穩(wěn)定性，以其為以后類(lèi)似工程提供借鑒。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 邊坡工程概況

研究區(qū)邊坡位于河南省洛陽(yáng)市洛寧縣洛寧西站附近，車(chē)站附近線(xiàn)路跨越S323省道通過(guò)，路寬約8.5 m，交通較便利。車(chē)站區(qū)屬低山區(qū)地貌，地勢(shì)起伏較大，自然坡度15～40°，地面標(biāo)高范圍為640～764 m，相對(duì)高差30～100 m。坡頂及山坡為第四系厚層黃土覆蓋，自然邊坡較穩(wěn)定，山坡被辟為農(nóng)田，種植煙草的經(jīng)濟(jì)作物。坡腳處河谷偶見(jiàn)基巖出露。

1.2 氣象條件

車(chē)站區(qū)屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫12.6 ℃左右，氣候具有南北過(guò)渡的特點(diǎn)，屬于豫西山地溫涼濕潤(rùn)區(qū)，地勢(shì)較高，氣候溫涼。年平均氣溫12.6 ℃左右，最高氣溫42.1 ℃，最低氣溫-19.1 ℃;歷年平均降水量647.8 mm，年最大降水量為1 011.7 mm（1958年），降水主要集中在7～9三個(gè)月。

1.3 區(qū)域地質(zhì)條件

根據(jù)勘察揭示，車(chē)站段下覆巖土層按其成因分類(lèi)主要有：第四系上更新統(tǒng)（Q3eol）風(fēng)積層，第四系下更新統(tǒng)（Q1eol）風(fēng)積層，下第三系大峪組（E3d）角礫巖，震旦系下統(tǒng)管道口群龍家園組下段（Z1lj1）白云巖。

1.3.1 第四系上更新統(tǒng)（Q3eol）風(fēng)積層

①19-2黏質(zhì)黃土為褐黃色，可塑，含鈣質(zhì)結(jié)核，角礫含量約占5 %，粒徑2～10 mm，呈棱角狀，表層0.5 m含少量植物根系，層厚16.8～18.7 m，層面標(biāo)高667.7～674.52 m。

①19-3黏質(zhì)黃土為褐黃色，硬塑，土質(zhì)不均勻，局部夾鈣質(zhì)結(jié)核，其中7.8～8.7 m夾少量角礫，約占10 %，粒徑2～30 mm，呈棱角狀，層厚約2.40～20.00 m，層面標(biāo)高659.62～722.67 m。

1.3.2 第四系下更新統(tǒng)（Q1eol）風(fēng)積層

①21-2黏質(zhì)黃土為褐黃色，可塑，土質(zhì)不均勻，局部夾鈣質(zhì)結(jié)核，夾少量角礫，約占10 %，粒徑2～30 mm，呈棱角狀.，層厚約2.00～20.60 m，層面標(biāo)高662.21～702.67 m。

①21-3黏質(zhì)黃土為褐黃、褐紅色，硬塑，土質(zhì)不均勻，局部夾鈣質(zhì)結(jié)核，礫含量約占5 %，粒徑2～7 cm，呈棱角狀，層厚約2.20～34.60 m，層面標(biāo)高654.62～701.72 m。

①21-4黏質(zhì)黃土為褐黃色，堅(jiān)硬，土質(zhì)不均勻，局部夾鈣質(zhì)結(jié)核，礫含量約占5 %，粒徑2～40 mm，呈棱角狀，層厚約5.50～45.20 m，層面標(biāo)高703.02～707.22 m。

1.3.3 下第三系大峪組（E3d）

③8-1砂礫巖為灰褐色，全風(fēng)化，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已完全破壞，巖芯風(fēng)化呈土狀?yuàn)A角礫狀。層厚約1.00～1.1 m，主要分布于與路基銜接的橋址區(qū)，分布深度差異較大。

③8-2砂礫巖為雜色，強(qiáng)風(fēng)化，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈角礫狀，粒徑2～45 mm，層厚約1.20～11.0 m，層面標(biāo)高647.41～666.91 m。

③8-3砂礫巖為雜色，弱風(fēng)化，礫狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯呈短柱狀、柱狀，少量塊狀，層厚1.0～3.30 m，層面標(biāo)高659.41～663.91 m。

1.3.4 震旦系下統(tǒng)管道口群龍家園組下段（Z1lj1）

⑨1-2白云巖呈灰白色夾青灰色，強(qiáng)風(fēng)化，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈角礫狀、碎塊狀，層厚0.70～19.80 m，層面標(biāo)高665.28～689.63 m，線(xiàn)巖溶率為0.071。

邊坡原始橫斷面如圖1所示。

2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析

2.1 極限平衡法

2.1.1 計(jì)算原理

極限平衡法根據(jù)邊坡滑體垂直條分的力學(xué)平衡原理來(lái)判斷邊坡在各種狀態(tài)下的受力破壞情況，其基本假定是將滑動(dòng)面以上土體視為剛體，在分析其受力和變形過(guò)程中，忽略其內(nèi)部變形;滑動(dòng)土體處于極限強(qiáng)度狀態(tài)，即在發(fā)生破壞時(shí)，滑動(dòng)面上點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度完全發(fā)揮;產(chǎn)生破壞時(shí)，滑體在所受各種力的作用下處于靜態(tài)平衡狀態(tài)。

極限平衡法包括瑞典法、畢肖普法、塞賓斯法等等，對(duì)于土質(zhì)邊坡，常用瑞典法進(jìn)行計(jì)算，瑞典法示意如圖2所示。

2.2.3 計(jì)算結(jié)果分析

本次計(jì)算得剪切應(yīng)變?cè)隽咳鐖D5所示。圖中顯示邊坡剪應(yīng)變?cè)隽繑?shù)值較大，剪應(yīng)變集中帶已經(jīng)貫通，剪切帶已經(jīng)形成。同時(shí)根據(jù)模擬結(jié)果可以看出邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.160，這與采用極限平衡法（Slide軟件）所求出的安全系數(shù)（為1.082）基本一致，邊坡穩(wěn)定性較為不穩(wěn)定。

3 邊坡位移監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

斷面DK718+880左側(cè)路塹邊坡位于黃土深路塹段。如圖6所示，在距其左線(xiàn)左側(cè)197.338 m、192.104 m、187.272 m、181.273 m、168.295 m、155.160 m、142.751 m、129.033 m和12.007 m共9個(gè)位置的路塹坡面上分別布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

該路塹邊坡于2015年12月15日開(kāi)挖完成， 2016年3月陸續(xù)開(kāi)始監(jiān)測(cè)，2018年2月22日結(jié)束監(jiān)測(cè)。

3.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化情況如圖7所示（圖中X方向位移為水平位移，負(fù)值表示其遠(yuǎn)離臨空面;Y方向位移為鉛垂位移，負(fù)值表示其豎直向上）。

從圖7可知斷面DK718+880處位移計(jì)于2016年3月11日開(kāi)始觀(guān)測(cè)，3月30日前開(kāi)挖時(shí)邊坡變形較大，月變化量為3～15 mm;而后位移逐步穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移在遠(yuǎn)離臨空面和靠近臨空面間波動(dòng)，豎向位移在上下波動(dòng)。7月中旬開(kāi)始各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形突然增大，到8月中旬月變化量約15～18 mm，斷面DK718+880邊坡可能發(fā)生滑塌。9月初開(kāi)始邊坡位移逐漸穩(wěn)定，變形浮動(dòng)范圍較小，至2018年5月中旬變形趨平緩。

4 結(jié)論

（1）基于FLAC3D強(qiáng)度折減法以及極限平衡法（Slide軟件）對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算可知：FLAC3D計(jì)算出的安全系數(shù)為1.160，極限平衡法計(jì)算出的安全系數(shù)為1.082，兩者計(jì)算結(jié)果大致相同。

（2）通過(guò)邊坡位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知邊坡開(kāi)挖后位移呈現(xiàn)先增大后穩(wěn)定而后再增大的趨勢(shì)，位移變形量較大，可能產(chǎn)生滑移。

參考文獻(xiàn)

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