路塹滑坡機理及其穩(wěn)定性研究

陳浩

（山東建筑大學 交通工程學院，山東 濟南 250101）

近幾年來，我國的公路建設發(fā)展比較快，形成了大量邊坡工程，邊坡的穩(wěn)定情況直接影響到工程建設的安全。降雨是影響邊坡穩(wěn)定的主要因素，降雨期間會引起邊坡的表層含水量及地下水位逐漸上升，導致基質吸力和土體抗剪強度降低，造成邊坡失穩(wěn)誘發(fā)滑坡[3]。

1 工程概況

G233 克黃線淄博高新區(qū)傅山至臨淄國家莊段改建工程路線全長20.3 公里，一級公路標準，設計速度80公里/小時。但由于長時間的降雨使路塹邊坡發(fā)生了滑移，需對邊坡施行加固防護措施。

1.1 地質情況

該路段地質情況較復雜，挖方段場地地形稍有起伏，局部起伏較大，場地地貌類型為丘陵。

1.2 邊坡失穩(wěn)情況

在降雨的時候，土中的含水量增大，產生比較大的下滑力，使得降雨過程中邊坡發(fā)生了滑移。坡面的雨水沖刷情況如圖1 所示。

圖1 坡面雨水沖刷狀況

2 基于Midas GTS NX 數值模擬

2.1 計算方法及原理

根據強度折減法基本原理，邊坡安全系數Fs計算公式：

式中，τ 為邊坡剪切強度，τf為滑動面上的剪切應力。邊坡剪切強度τ 運用摩爾庫倫強度準則計算，計算公式：

同理，滑動面上的剪切應力τf計算公式：

2.2 建立模型

綜合工程地質條件，選擇最不利的K6+125～k6+155 處對該邊坡進行數值模擬分析。建立的邊坡三維模型如圖2 所示。

圖2 邊坡三維模型

2.3 選取參數

在工程地質測繪及室內試驗的基礎上，綜合考慮選取了巖土體的物理力學參數如表1 所示。

表1 巖土體物理力學參數

2.4 降雨前后的邊坡穩(wěn)定性模擬

2.4.1 降雨之前邊坡穩(wěn)定性模擬

靜力荷載設置自重后對降雨之前的三維邊坡模型進行分析，最大剪應變剪切面云圖如圖4 所示。

由圖3 及圖4 可知，在降雨之前產生的最大位移為25.2789mm，最大剪應變?yōu)?.298884。根據規(guī)范邊坡穩(wěn)定系數如表2 所示。

表2 路塹邊坡安全系數

圖3 總位移云圖

圖4 最大剪應變剪切面云圖

此工程的公路等級為一級公路，屬正常工況，由降雨前模擬生成的總位移云圖知，在此狀況下，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4.2 降雨之后邊坡穩(wěn)定性模擬

現(xiàn)對降雨后的邊坡穩(wěn)定狀況進行模擬，其生成的總位移云圖如圖5 所示，最大剪應變剪切面云圖如圖6 所示。

圖5 總位移云圖

圖6 邊坡三維支護模型

由總位移云圖（圖5）可知，降雨后產生的總位移達到36.5123mm，較降雨前的最大總位移25.2789mm 明顯增大。

3 工程措施及模擬

3.1 錨桿及掛網噴護施工

該工程所使用錨桿的總長為9m，錨固長度為6m，錨固直徑為22mm。

3.2 數值模擬

對邊坡施行錨桿加固、鋼筋網及噴混支護措施后，現(xiàn)對支護措施后的邊坡穩(wěn)定性進行模擬。建立的邊坡三維支護模型如圖6 所示。

由總位移云圖（圖7）可知，支護措施后產生的最大總位移為13.4950mm，較支護前的最大總位移36.5123mm 顯著減小。在此狀況下，邊坡是穩(wěn)定狀態(tài)。

圖7 總位移云圖

4 工程效果

該邊坡在經過持續(xù)降雨之后，明顯出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。通過錨桿及掛網噴護措施，有效地控制了邊坡的滑移，提高了邊坡的穩(wěn)定性。

5 結語

（1）運用Midas GTS NX 對邊坡進行穩(wěn)定性模擬。降雨之前，其安全穩(wěn)定系數符合規(guī)范要求，處于穩(wěn)定狀態(tài)；降雨之后，其安全穩(wěn)定系數由1.2757 變?yōu)?.0264，屬于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）治理該邊坡滑移現(xiàn)象，以提高邊坡穩(wěn)定性和景觀治理為目標使邊坡更加趨于穩(wěn)定。