基于極限平衡理論與有限元強(qiáng)度折減法的某涉水高邊坡穩(wěn)定性分析

張 政，賴(lài)揚(yáng)威，歐陽(yáng)禮捷，任 磊，賈 曼

(1.深圳市光明區(qū)科學(xué)城開(kāi)發(fā)建設(shè)署，廣東 深圳 518107；2.上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200061)

1 概述

邊坡穩(wěn)定性是邊坡工程的核心內(nèi)容，深圳地區(qū)邊坡工程往往位于復(fù)雜的工程地質(zhì)環(huán)境中。在邊坡失穩(wěn)破壞的眾多影響因素中，地質(zhì)條件通常是主因，尤其在多斷層、多褶皺、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍的區(qū)域，巖體裂隙的發(fā)育經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致巖體破碎，使得邊坡災(zāi)害極易發(fā)生；除此之外，不同結(jié)構(gòu)的巖體由于物理力學(xué)性質(zhì)差別巨大，也會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。因此，如何根據(jù)具體的邊坡地質(zhì)條件，合理有效地選擇與之相適用的邊坡穩(wěn)定性分析方法，進(jìn)而滿(mǎn)足邊坡穩(wěn)定性要求，是保證工程安全的關(guān)鍵。在邊坡工程中通常需要對(duì)邊坡巖土體進(jìn)行正常工況、降雨工況、地震工況等情形下的穩(wěn)定性分析，獲取邊坡在不同工況下的安全系數(shù)等參數(shù)指標(biāo)，進(jìn)而對(duì)邊坡穩(wěn)定性做出合理的評(píng)價(jià)[1]。目前主要的邊坡穩(wěn)定性分析方法有基于極限平衡的傳統(tǒng)方法和有限元分析法[2]。

傳統(tǒng)極限平衡法(即圓弧滑動(dòng)法)是邊坡穩(wěn)定性分析中發(fā)展最完善、最早出現(xiàn)的確定性分析方法，其假定邊坡的巖土體破壞是由于邊坡內(nèi)產(chǎn)生了滑動(dòng)面，部分坡體沿滑動(dòng)面滑動(dòng)而造成的。根據(jù)具體情況選擇合理的滿(mǎn)足摩爾-庫(kù)倫準(zhǔn)則的滑動(dòng)面，其形狀可以是平面、圓弧面和其他不規(guī)則曲面。由靜力平衡關(guān)系，從而達(dá)到定量評(píng)價(jià)的目的并求出一系列滑動(dòng)時(shí)的破壞荷載和最危險(xiǎn)滑動(dòng)面[3-5]。但該傳統(tǒng)方法無(wú)法得到滑體內(nèi)的應(yīng)力和變形分布狀況，也不能求出巖土體本身變形對(duì)邊坡變形及穩(wěn)定性的影響[6]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及與發(fā)展，1975年Zienk-iewicz等在研究土力學(xué)相關(guān)性流動(dòng)法則和非相關(guān)性流動(dòng)法則中，采用有限元法分析了均質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，把粘聚力和內(nèi)摩擦角的正切值同時(shí)除以強(qiáng)度折減系數(shù)，使邊坡剛好達(dá)到破壞狀態(tài)，而此時(shí)的強(qiáng)度折減系數(shù)與極限平衡法計(jì)算的安全系數(shù)非常接近[7]。與傳統(tǒng)的極限平衡法相比，有限元強(qiáng)度折減法能夠更真實(shí)地反映邊坡體的應(yīng)力、本構(gòu)關(guān)系、變形、開(kāi)挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)等。由于各種因素，現(xiàn)在工程中遇到的大部分邊坡無(wú)法精準(zhǔn)地確定其滑移面，而有限元強(qiáng)度折減法在計(jì)算時(shí)無(wú)需任何假定，便可自動(dòng)求得任意形狀的臨界滑動(dòng)面及相對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)，且適用于具有復(fù)雜地質(zhì)條件的邊坡[8]。因此，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者采用有限元強(qiáng)度折減法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了深入研究[9-11]。

本文針對(duì)深圳某大型涉水工程高邊坡的穩(wěn)定性與安全性問(wèn)題，綜合采用極限平衡法和有限元強(qiáng)度折減法，利用理正及有限元軟件對(duì)開(kāi)挖邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，以期為工程設(shè)計(jì)與施工提供可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)和依據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程的高效開(kāi)發(fā)與建設(shè)。

2 工程實(shí)例概況

2.1 工程背景

本工程位于深圳市西北部，橫穿水庫(kù)庫(kù)區(qū)，場(chǎng)地原始地貌主要為丘陵、剝蝕殘丘、沖洪積平臺(tái)，地形較為復(fù)雜，工程范圍內(nèi)分布有農(nóng)田、水塘、水庫(kù)及山體等。最高峰標(biāo)高為107.89 m，最低點(diǎn)標(biāo)高為5.66 m，原始山體自然坡度多介于10°～30°之間。氣候?qū)倌蟻啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫為22.4℃，多年平均年降雨量為1 633.07 mm，降雨主要集中在4—10月，約占年降雨量的80%～90%。根據(jù)預(yù)測(cè)，項(xiàng)目施工過(guò)程中建設(shè)期開(kāi)挖土方量約為191.33萬(wàn)m3、石方量為297.18萬(wàn)m3，回填土方量約為2.53萬(wàn)m3、石方量為217.40萬(wàn)m3。

根據(jù)平面布置，場(chǎng)地標(biāo)高為25.00 m，計(jì)劃采用液壓沖擊錘法和靜力爆破相結(jié)合的方式創(chuàng)造場(chǎng)平空間，場(chǎng)地兩側(cè)采用坡率法，平行于場(chǎng)地道路外4 m放坡，綜合坡比控制為1∶1.5。由于水庫(kù)水體的分隔，工程區(qū)內(nèi)將形成3個(gè)較大的邊坡挖方區(qū)和6個(gè)高邊坡，分別為：西部挖方區(qū)(1#邊坡(北)、2#邊坡(南)、保留山體邊坡(南))、中部挖方區(qū)(3#邊坡(北)、4#邊坡(南))和東部挖方區(qū)(5#邊坡(北)、6#邊坡(南))。1#～6#邊坡高度依次為59.8 m、48.6 m、35.1 m、39.5 m、44.2 m、38.3 m，即西部挖方區(qū)邊坡開(kāi)挖高度為37.6～59.80 m，中部挖方區(qū)開(kāi)挖高度為35.10～39.50 m，東部挖方區(qū)邊坡開(kāi)挖高度為38.30～44.20 m。開(kāi)挖邊坡工程如圖1所示，各邊坡的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 邊坡設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 開(kāi)挖邊坡三維效果示意

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)工程勘察資料，西部挖方區(qū)邊坡開(kāi)挖巖土以強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖為主，部分為強(qiáng)-中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化砂巖，土石比例約1∶9，挖方最高高程為80.0～93.0 m；中部挖方區(qū)開(kāi)挖巖土以強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖為主，部分為強(qiáng)-中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化砂巖，土石比例約1∶9，挖方最高高程為58.00～61.60m；東部挖方區(qū)開(kāi)挖巖土以強(qiáng)-中風(fēng)化泥質(zhì)粉巖為主，部分為強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化砂巖，土石比例約2∶8，挖方最高高程為61.50m。根據(jù)勘察調(diào)查、鉆探巖芯分析，邊坡以巖質(zhì)邊坡為主(主要為強(qiáng)-中風(fēng)化巖)，部分為巖土混合邊坡，少量為土質(zhì)邊坡。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，開(kāi)挖邊坡在區(qū)域構(gòu)造上由深圳大斷裂控制，該斷裂活動(dòng)性微弱。場(chǎng)地區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性較好，但存在人為因素改變場(chǎng)地地形地貌的情況。因此，在地震、強(qiáng)降雨以及其他人為誘發(fā)因素的影響下，易發(fā)生土體垮塌等地質(zhì)災(zāi)害。

2.3 巖土試樣采取及室內(nèi)試驗(yàn)

土樣采用錘擊法厚壁取土器和回轉(zhuǎn)型單動(dòng)、雙動(dòng)三重管取樣，土試樣質(zhì)量等級(jí)達(dá)到Ⅰ級(jí)。巖樣利用鉆探巖芯制作，采取的毛樣尺寸滿(mǎn)足試塊加工的要求。對(duì)取出土樣用適配的盒蓋將兩端蓋嚴(yán)后，將所有接縫采用紗布條蠟封，巖樣取出孔口后立即用膠帶封貼，并蠟封處理。每個(gè)巖土試樣密封后均填貼標(biāo)簽并妥善保存，土樣封裝如圖2所示。

圖2 土樣蠟封示意

通過(guò)固結(jié)快剪的剪切試驗(yàn)方法，測(cè)定工程區(qū)1-1層素填土，5-1層含有機(jī)質(zhì)黏性土，5-2層粉質(zhì)黏土、8-3層粉質(zhì)黏土等土體的黏聚力及內(nèi)摩擦角，并評(píng)價(jià)巖土力學(xué)強(qiáng)度，為邊坡開(kāi)挖穩(wěn)定性計(jì)算及支護(hù)設(shè)計(jì)等提供巖土參數(shù)，其中8-3層粉質(zhì)黏土的剪切試驗(yàn)代表性曲線示意如圖3所示；巖樣則通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取塊體的濕密度、天然及飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度。

圖3 粉質(zhì)黏土抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)系曲線示意

2.4 安全系數(shù)選取

結(jié)合西部挖方區(qū)、中部挖方區(qū)及東部挖方區(qū)3個(gè)邊坡分區(qū)的地質(zhì)參數(shù)，本文選擇幾個(gè)典型剖面作為邊坡整體穩(wěn)定分析剖面進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算工況包括：一般工況、暴雨工況、施工工況和地震工況。

邊坡穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，首先分析未采用錨桿支護(hù)措施時(shí)按設(shè)計(jì)坡度開(kāi)挖是否滿(mǎn)足邊坡穩(wěn)定，如不滿(mǎn)足安全系數(shù)允許值，必須按照采用錨桿等支護(hù)的手段重新計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性；如能夠滿(mǎn)足規(guī)范要求，則只計(jì)算自然開(kāi)挖狀態(tài)下未采用錨桿支護(hù)的穩(wěn)定安全系數(shù)。根據(jù)《邊坡工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(STG 85—2020)[12]，本邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)。邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)允許值見(jiàn)表2所示。

表2 邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)允許值

2.5 水文、巖土體參數(shù)取值

場(chǎng)地地下水賦存于土層孔隙和基巖裂隙中，主要為潛水類(lèi)型，雨季中水量較大。由于本場(chǎng)地節(jié)理、裂隙發(fā)育，地下水滲透性較好，略具承壓性，水量較大?？辈鞙y(cè)得鉆孔中的穩(wěn)定水位埋深處于0.60～42.00 m之間，高程為3.99～84.5 m。據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，場(chǎng)地及周邊地區(qū)地下水位變幅通常為1.00～20.00 m。

巖土體的物理力學(xué)參數(shù)是邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的重要影響因素。巖土的物理力學(xué)指標(biāo)，按下列公式計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)：

(1)

(2)

(3)

式中：

φm——巖土參數(shù)的平均值；

σf——巖土參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；

δ——巖土參數(shù)的變異系數(shù)。

按下式確定剩余標(biāo)準(zhǔn)差，并用剩余標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算變異系數(shù)：

(4)

(5)

式中：

σr——剩余標(biāo)準(zhǔn)差；

γ——相關(guān)系數(shù)；對(duì)非相關(guān)型，γ=0。

巖土參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值φk按下列方法確定：

φk=γsφm

(6)

(7)

式中：

γs——統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)。

式中修正系數(shù)正負(fù)號(hào)按不利組合考慮，如抗剪強(qiáng)度、巖石飽和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的修正系數(shù)取負(fù)值。統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)γs結(jié)合巖土工程的類(lèi)型和重要性、參數(shù)的變異性和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)(本次所取樣品數(shù)量為40個(gè)，剔除異常值后取35個(gè)數(shù)據(jù)參與統(tǒng)計(jì)，即變異系數(shù)小于0.30)選用。殘積土的設(shè)計(jì)參數(shù)按上述計(jì)算所得標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察、規(guī)范及工程經(jīng)驗(yàn)等綜合考慮；強(qiáng)風(fēng)化基巖及強(qiáng)—中風(fēng)化基巖設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)周邊類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)取值，本文選取的巖土體力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 邊坡工程地質(zhì)參數(shù)

3 計(jì)算原理

本工程邊坡雖為巖質(zhì)邊坡，但基本為軟巖，局部夾有較軟巖，巖體破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V類(lèi)級(jí)。巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算方法有很多，它們分別適用于不同的地質(zhì)環(huán)境及工程地質(zhì)條件。

基于本邊坡工程地質(zhì)條件，本文分別采用圓弧滑動(dòng)極限平衡法和有限元強(qiáng)度折減法對(duì)開(kāi)挖邊坡整體抗滑穩(wěn)定性和局部面層塑性破壞進(jìn)行分析計(jì)算。

3.1 圓弧滑動(dòng)極限平衡法

由于本區(qū)域地質(zhì)覆蓋有較為深厚的強(qiáng)風(fēng)化巖體，故首先采用圓弧滑動(dòng)方法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。本工程邊坡整體抗滑穩(wěn)定性分析采用《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 386—2007)[13]及《邊坡工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(STG 85—2020)中推薦的簡(jiǎn)化畢肖普方法計(jì)算。圓弧形滑面的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)可按以下公式計(jì)算：

(8)

(9)

(10)

式中：

Fs——邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

Ci——第i計(jì)算條塊滑面粘聚力，kPa；

ψi——第i計(jì)算條塊滑面內(nèi)摩擦角，°；

li——第i計(jì)算條塊滑面長(zhǎng)度，m；

θi——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，滑面傾向與滑動(dòng)方向相反時(shí)取負(fù)值；

Ui——第i計(jì)算條塊滑面單位寬度總水壓力，kN/m；

Gi——第i計(jì)算條塊單位寬度自重，kN/m；

Gbi——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——第i計(jì)算條塊單位寬度水平荷載，kN/m；方向指向坡外時(shí)取正值，指向坡內(nèi)時(shí)取負(fù)值；

hwi,hw,i-1——第i及第i-1計(jì)算條塊滑面前端水頭高度，m；

γw——水重度，取10 kN/m3；

i——計(jì)算條塊號(hào)，從后方起編；

n——條塊數(shù)量。

3.2 有限元強(qiáng)度折減法

強(qiáng)度折減理論認(rèn)為[14]：為了模擬邊坡的破壞狀態(tài)，需要計(jì)算任意點(diǎn)的安全系數(shù)，當(dāng)該點(diǎn)的莫爾圓和破壞包絡(luò)線接觸，此時(shí)該點(diǎn)被認(rèn)為是處于破壞狀態(tài)。當(dāng)破壞狀態(tài)擴(kuò)大時(shí)，邊坡就會(huì)發(fā)生整體破壞，此時(shí)有限元分析將發(fā)散，而此時(shí)安全系數(shù)就是最小安全系數(shù)。

有限元強(qiáng)度折減法是通過(guò)逐漸減小土體剪切強(qiáng)度，直到某一點(diǎn)計(jì)算不收斂為止，認(rèn)為該點(diǎn)處于破壞狀態(tài)，最大強(qiáng)度折減率即是最小安全系數(shù)。該法能得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果，并可以分析從邊坡起始狀態(tài)到破壞狀態(tài)的變形過(guò)程，而不需要假定破壞面[15-16]。

用于強(qiáng)度折減法中的土體材料模型包括摩爾-庫(kù)倫、德魯克-普拉格、修正摩爾-庫(kù)倫，在分析過(guò)程中，本構(gòu)參數(shù)除了粘聚力C、內(nèi)摩擦角φ和膨脹角為可變值外，其他均不變。與土體單元(平面應(yīng)變單元、軸對(duì)稱(chēng)單元、實(shí)體單元)相關(guān)的粘聚力、內(nèi)摩擦角、膨脹角等參數(shù)逐漸減小，邊坡破壞的安全系數(shù)Fs表達(dá)式如下：

(11)

式中：

τ——邊坡材料的剪切強(qiáng)度，其可表示為：

τ=C+σntanφ

(12)

τf——滑動(dòng)面上的剪切應(yīng)力，其可表示為：

τf=Cf+σntanφf(shuō)

(13)

式中：

Cf——剪切強(qiáng)度因子(粘聚力)，其可表示為：

(14)

φf(shuō)——剪切強(qiáng)度因子(摩擦角),其可表示為：

(15)

式中：

SRF——強(qiáng)度折減系數(shù)。

4 工程算例

4.1 斷面選取

本次計(jì)算選取西部挖方區(qū)邊坡、中部挖方區(qū)邊坡、東部挖方區(qū)邊坡中高差最大位置及附近有斷層的斷面作為本工程計(jì)算斷面。邊坡開(kāi)挖根據(jù)地質(zhì)條件并結(jié)合建筑道路布置，沿道路外邊線4 m按綜合坡比為1∶1.5放坡開(kāi)挖至山頂，其中第1級(jí)邊坡坡比為1∶1.0，第2級(jí)邊坡坡比為1∶1.2；第3級(jí)及以上邊坡坡比為1∶1.5(如圖4所示)。每級(jí)邊坡設(shè)置3 m寬?cǎi)R道，并通過(guò)一定的邊坡支護(hù)措施，對(duì)山體進(jìn)行加固處理，防止出現(xiàn)失穩(wěn)滑動(dòng)破壞。

圖4 邊坡開(kāi)挖斷面形式示意

4.2 邊界條件及計(jì)算工況

本工程一般工況計(jì)算采用地勘斷面測(cè)量的正常地下水位高度；暴雨工況計(jì)算從保守角度考慮，選取的是地下水穩(wěn)定水位埋深以上15 m作為暴雨工況水位。一般工況、暴雨工況和地震工況馬道荷載按10 kPa計(jì)，施工工況馬道荷載按20 kPa、Ⅶ度地震計(jì)。巖土物理力學(xué)參數(shù)選取表3參數(shù)計(jì)算。

4.3 圓弧滑動(dòng)法計(jì)算結(jié)果

采用理正巖土工程計(jì)算分析軟件V6.5PB2版中的“邊坡穩(wěn)定分析”模塊進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計(jì)算。選取1#～6#邊坡最大、最不利斷面進(jìn)行自然開(kāi)挖邊坡斷面穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。計(jì)算結(jié)果表明，按設(shè)計(jì)邊坡坡比開(kāi)挖現(xiàn)狀山體形成高邊坡后，邊坡整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)能夠滿(mǎn)足規(guī)范要求。

表4 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

4.4 有限元法計(jì)算結(jié)果

本工程大開(kāi)挖后產(chǎn)生應(yīng)力卸荷，可能會(huì)造成局部節(jié)理擴(kuò)大化，邊坡出現(xiàn)表面破碎和崩解的問(wèn)題。為了解邊坡表面塑性應(yīng)變情況，對(duì)最高邊坡斷面進(jìn)行有限元計(jì)算分析，計(jì)算模型及結(jié)果(見(jiàn)圖5)。

圖5 高邊坡有限元計(jì)算示意(單位：mm)

有限元計(jì)算結(jié)果表明，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.05，淺層面局部變形位移最大值為0.14 m，開(kāi)挖面存在較大位移應(yīng)變，說(shuō)明在地應(yīng)力卸荷作用下仍會(huì)產(chǎn)生破壞問(wèn)題。

根據(jù)以上有限元計(jì)算分析，邊坡工程仍需要采用一定坡面防護(hù)措施來(lái)減少邊坡面層卸荷崩解破壞對(duì)工程安全造成的影響，本次設(shè)計(jì)采用錨桿格構(gòu)梁等邊坡防護(hù)措施進(jìn)行加固坡體(見(jiàn)圖6)，減少邊坡變形，進(jìn)一步提高工程安全穩(wěn)定性。采用工程措施后的邊坡斷面，經(jīng)計(jì)算，邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.47，滿(mǎn)足規(guī)范值要求(見(jiàn)圖7)。

圖6 錨桿框格梁護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)

圖7 邊坡加固后的有限元計(jì)算示意

計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)在同一計(jì)算工況和邊界條件下，采用理正計(jì)算軟件進(jìn)行的極限平衡法穩(wěn)定性分析能夠在較短時(shí)間內(nèi)得出整體分析結(jié)果，但無(wú)法分析山體表面塑性變化造成的應(yīng)力卸荷塑性破壞；而采用有限元法既可以有效分析巖土彈塑性變形，同時(shí)也能在相關(guān)軟件中布置錨固結(jié)構(gòu)，有效模擬錨桿框格梁在防止邊坡面層卸荷崩解破壞、提升邊坡局部穩(wěn)定的作用，但在地質(zhì)條件復(fù)雜的大型邊坡工程中計(jì)算耗時(shí)較長(zhǎng)。故可以在設(shè)計(jì)計(jì)算中將綜合采用極限平衡法和有限元強(qiáng)度折減法，利用理正軟件對(duì)開(kāi)挖邊坡進(jìn)行整體穩(wěn)定分析，采用有限元軟件設(shè)計(jì)合理的護(hù)坡結(jié)構(gòu)措施，以期兼顧山體開(kāi)挖邊坡整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定，為工程設(shè)計(jì)與施工提供可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)和依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

1) 研究結(jié)果表明，圓弧滑動(dòng)極限平衡法和有限元強(qiáng)度折減法結(jié)合應(yīng)用能夠有效模擬大開(kāi)挖工程邊坡穩(wěn)定特征，圓弧滑動(dòng)法屬于傳統(tǒng)力學(xué)穩(wěn)定計(jì)算方法，可以較快分析大開(kāi)挖山體整體穩(wěn)定性；基于強(qiáng)度折減法的有限元分析既可以有效分析巖土彈塑性變形，同時(shí)也能在相關(guān)軟件中布置錨固結(jié)構(gòu)，有效模擬錨桿框格梁在防止邊坡面層卸荷崩解破壞、提升邊坡局部穩(wěn)定的作用。

2) 圓弧滑動(dòng)極限平衡法工作效率較高，而基于強(qiáng)度折減法的有限元分析在模擬的精細(xì)度上占優(yōu)。故利用圓弧滑動(dòng)極限平衡法對(duì)開(kāi)挖邊坡進(jìn)行多斷面整體穩(wěn)定分析、采用有限元軟件對(duì)邊坡典型斷面的護(hù)坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠更為全面、準(zhǔn)確、快速地分析大型邊坡工程的整體抗滑穩(wěn)定性，并滿(mǎn)足局部穩(wěn)定安全要求。

3) 擬采用的設(shè)計(jì)方案邊坡整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足規(guī)范要求，而邊坡淺層面在地應(yīng)力卸荷作用下仍會(huì)產(chǎn)生破壞問(wèn)題，故需要采取一定邊坡坡面防護(hù)措施來(lái)減少邊坡面層卸荷崩解破壞對(duì)工程安全造成的影響。為此，可通過(guò)統(tǒng)計(jì)邊坡滑動(dòng)面滑弧距離邊坡坡面的長(zhǎng)度，深化錨桿格構(gòu)梁等護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從而進(jìn)一步加固坡體，減少邊坡表面局部應(yīng)變，進(jìn)一步提高工程安全穩(wěn)定性。