对边坡稳定性与治理的分析与研究

发表时间：2017-10-23T14:55:54.763Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：王伟军

[导读] 某边坡坡高约45m，宽度约70m，整体长度大概120m，边坡坡度40°~55°，边坡坡面为粉质粘土。陕西工程勘察研究院珠海分院 519000

摘要：本文以某公路边坡为实例，对边坡稳定性与治理进行分析与研究，在介绍本文边坡概况与地址条件的基础上，利用Midas-GTS 有限元软件对其稳定性进行分析，根据计算结果表明该边坡的标准安全系数小于规范要求。根据计算分析结果提出相应的治理方案，以确保该边坡的稳定性。

关键词：边坡；稳定性分析；治理

1.工程概况

某边坡坡高约45m，宽度约70m，整体长度大概120m，边坡坡度40°~55°，边坡坡面为粉质粘土，也有部分的风化岩裸露。边坡顶为公路，路堤被雨水冲毁，地下管线裸露(图1）。由于边坡坡度较大，这一地区降水量较大，边坡可能在自然因素以及人为扰动下失稳，危害到行人以及财产安全，因此函待对边坡的稳定性做计算分析，依照分析的结果来制定相关的综合治理措施。

图1 路堤基础和管线裸露

依据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013的有关规定并结合此处边坡的实际情况，对边坡稳定性计算分析，所得的安全系数需要满足下表1的要求，如果得出的安全系数不满足规范要求，则需要作出针对此边坡的支护设计。边坡工程安全等级为一级，重要性系数取1.1。

2.工程地质条件

2.1地层岩性

依照野外勘察钻探揭露，在勘探深度范围内，边坡地层自上而下依次为第四系坡残积层以及侏罗系上统凝灰熔岩层。整体地层岩性根据成因可以区别为2个单元层，地层岩性特征主要有下面几条:

（1）第四系坡残积层

粉质粘土(地层编号①层):颜色主要呈现为红褐色、黄褐色，比较干，硬塑，层中岩土分布不平均，这一层中可见风化的碎块，没有摇振效应，干强度属于中等，韧性属于中等。层顶标高168.25-368.56m，层厚2.00-5.50m。

（2）侏罗系上统凝灰熔岩层

下伏基岩属于侏罗系凝灰熔岩，本次在钻探深度内岩层揭露为全风化带、强带和中风化带，其特征如下: 全风化凝灰熔岩(地层编号②层):灰色、灰白色、红褐色，岩芯呈硬塑土状，风化不均匀，含有小部分碎屑、碎块，块径在2~3cm，不易捻碎。层顶埋深0.00-4.50m，层顶标高165.15-366.56m，层厚0-12.60m。

强风化凝灰熔岩(地层编号③层):黄褐色、灰白色、浅灰色，裂隙发育，凝灰构造，岩芯呈块状、半土半岩状，块径在2}-8厘米，部分能损坏断裂，不易捻碎，岩层风化程度不均匀，中间小部分含有中风化岩块，岩质较硬。层顶埋深0.00~15.00m，层顶标高160.45-355.36m，该层部分孔未揭穿，揭露厚度3.30-17.80m。

中风化凝灰熔岩(地层编号④层):灰白褐色、黄褐色，裂隙较发育，裂面被铁锈色浸染，凝灰结构，块状构造，风化不均匀，岩芯呈块状、短柱状，岩体基本质量等级为IV类，属较软岩。受钻孔深度限制，层顶埋深3.40-22.50m，层顶标高155.85~348.76m，揭露厚度4.10~25.35m。

2.2水文地质条件

勘察区域整体属于山地，地势比较高，地下水的埋藏深度比较深，仅在局部的勘探钻孔发现有地下水，水位埋深在坡底以下11.50-16.20m，属基岩裂隙水，来源大部分是通过大气降水及地下水渗透的给养，经地下径流渗出，整体表现为地下水贫乏，水量较小。

3.边坡稳定性分析

本分析采用Midas-GTS有限元软件，该软件可以中文显示，不仅操作比较简单，而且分析计算功能强大。被高校、科研单位广泛的使用。Midas-GTS的适用范围几乎囊括了隧道设计和岩土设计的方方面面。它不仅能够提供初始状态下应力变化分析，还能对施工工况下的各种应力应变进行分析。

3.1本构模型选取

针对本论文的工程案例，数值分析时应用摩尔一库伦模型。这个模型的本构关系为弹性一完全塑性，即认为所用材料的应力在没有达到其屈服强度最大值时，应力同应变的关系依然处在线性比例状态，如果应力大于材料的屈服点，两者关系又成为了完全塑性变形。一直保持完全塑性的状态一直到工程材料的破坏，这种应力应变关系是理想化的，关系曲线见下图2。