防浪墻后填土對(duì)防浪墻地基邊坡穩(wěn)定性的影響分析

方 毅，張書(shū)林

浙江弘巖檢測(cè)科技有限公司，浙江 杭州 311122

1 工程概況

沿海一公司建造了一段長(zhǎng)60m的防浪墻，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土箱形，里面填碎石土，其橫斷面如圖1所示。防浪墻建好后，墻后形成一塊洼地，業(yè)主想利用這塊洼地，于是用土將這塊地回填起來(lái)，然而填到快與周?chē)孛嫦嗥綍r(shí)，防浪墻發(fā)生坍塌。坍塌原因是防浪墻下地基產(chǎn)生滑坡。事發(fā)后從現(xiàn)場(chǎng)勘察來(lái)看，坍塌墻體向海側(cè)方向滑移了3.8m。通過(guò)鉆孔勘察可知，防浪墻所在區(qū)域地質(zhì)情況如下：高程3.12～-0.38m范圍為雜填土，呈棕色，夾雜塊石、建筑垃圾等，土質(zhì)濕、松散；高程-0.38～-2.38m范圍為淤泥質(zhì)土，呈灰色，土質(zhì)濕，為流塑狀；高程-2.38～-11.38m范圍為碎石土，含塊石、漂石等；高程-11.38～-15.88m為淤泥質(zhì)土，呈灰色，濕、軟塑狀，該層未揭穿。地質(zhì)柱狀圖如圖2所示。就現(xiàn)場(chǎng)勘察情況來(lái)看，防浪墻地基滑裂面主要分布在淺層的淤泥質(zhì)土層和雜填土中。下文采用畢肖法[1]計(jì)算分析墻后回填土對(duì)防浪墻地基滑坡的影響。

圖1 防浪墻橫斷面

圖2 地質(zhì)柱狀圖

2 計(jì)算分析

按防浪墻后回填前、后工況分別計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析填土對(duì)地基邊坡的穩(wěn)定性影響。

2.1 回填前

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制回填前圓弧形滑面邊坡計(jì)算示意圖，如圖3所示。

圖3 回填前圓弧形滑面邊坡計(jì)算示意圖

弧形滑面的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式如下[2]：

式中：Fs為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；ci為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面黏聚力，kPa；φi為第i計(jì)算條塊滑面內(nèi)摩擦角，°；li為第i計(jì)算條塊滑面長(zhǎng)度，m；θi為第i計(jì)算條塊滑面傾角，°，滑面傾向與滑動(dòng)方向相同時(shí)取正值，與滑動(dòng)方向相反時(shí)取負(fù)值；Ui為第i計(jì)算條塊滑面單位寬度總水壓力，kN/m；Gi為第i計(jì)算條塊單位寬度自重，kN/m；Gbi為第i計(jì)算條塊單位寬度豎向附加荷載，kN/m，方向指向下方時(shí)取正值，指向上方時(shí)取負(fù)值；Qi為第i計(jì)算條塊滑面單位寬度水平荷載，kN/m，方向指向坡外時(shí)取正值，指向坡內(nèi)時(shí)取負(fù)值，取0；hwi、hwi-1為第i及第i-1計(jì)算條塊滑面前端水頭高度，m，取0；γw為水重度，kN/m3，取10；i為計(jì)算條塊號(hào)，從后方起編；n為條塊數(shù)量。

（1）附加荷載Gbi計(jì)算。防浪墻地基附加荷載主要是由坡頂上防浪墻及墻內(nèi)填土自重產(chǎn)生的。計(jì)算防浪墻及墻內(nèi)填土的附加荷載，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 防浪墻及墻內(nèi)溝槽回填土附加荷載計(jì)算結(jié)果

（2）土的抗剪強(qiáng)度ci，φi指標(biāo)試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)鉆孔，取不同土層的原狀土樣于室內(nèi)做抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

通過(guò)計(jì)算，防浪墻后回填前防浪墻地基邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs為1.28，滿足邊坡工程一般工況安全等級(jí)三級(jí)的要求，說(shuō)明回填前地基邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 回填后

預(yù)設(shè)回填高度，分析該高度下的邊坡穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)一系列填土高度時(shí)的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)的計(jì)算分析，找到邊坡穩(wěn)定性臨界點(diǎn)（邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1）填土高度。下面列出填土高程為2.8m、3.0m、3.8m時(shí)的三種形態(tài)的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算情況。三種形態(tài)的計(jì)算示意圖分別如圖4、圖5、圖6所示，計(jì)算公式及計(jì)算過(guò)程與回填前的計(jì)算一致。

圖4 回填后圓弧形滑面邊坡計(jì)算示意圖（高程為2.8m）

圖5 回填后圓弧形滑面邊坡計(jì)算示意圖（高程為3.0m）

圖6 回填后圓弧形滑面邊坡計(jì)算示意圖（高程為3.8m）

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到，填土高程為2.8m、3.0m、3.8m時(shí)的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs依次為1.05、0.96、0.93。根據(jù)以上邊坡穩(wěn)定性系數(shù)可以得到邊坡穩(wěn)定性臨界點(diǎn)（即邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1時(shí)的點(diǎn)）對(duì)應(yīng)的填土高程，該高程為2.8m。填土高程在2.8m以下時(shí)，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)大于1，邊坡處于基本穩(wěn)定或穩(wěn)定狀態(tài)；填土高程在2.8m以上時(shí)，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)小于1，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。填土高程越高，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)越小，邊坡越不穩(wěn)定[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

防浪墻后填土對(duì)防浪墻地基邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響，影響隨填土高度的增加而增大。因此，要想防止邊坡失穩(wěn)滑坡，應(yīng)控制墻后填土高度，嚴(yán)禁超出邊坡穩(wěn)定性臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的填土高度，同時(shí)應(yīng)滿足邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)對(duì)應(yīng)的填土高度，以確保邊坡穩(wěn)定。