1、1既有边坡稳定性分析及应对措施摘要：我国是一个多山的国家，伴随着山区高速铁路、公路的快速修建，也不可避免的出现了大量高边坡，这为公路铁路的安全运营埋下了隐患，为了避免或是提前预测到边坡地质灾害的发生，应该对既有线边坡的稳定性进行评估，具体采用的方法有工程地质对比法，野外踏勘法、边坡监测以及理论计算来进行综合评价，对有安全隐患的边坡提出处理措施，把可能造成的损失降到最低，保证人民的安全出行。 关键词：高边坡；监测；分析；预测；措施 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 虽然边坡治理的原则是“一次根除不留后患” ，但是由于施工过程中破坏了原有的稳定状态，对周围的环境也有一定的影响，这就
2、造成了地质条件的进一步恶化，对既有线高边坡的稳定性是一个很大的安全隐患，因此有必要对其进行调查，对典型边坡提出处理措施，下面以某高速K18+170K18+225 左侧边坡为例进行分析。 1 工程地质条件 1.1 地形地貌 K18+170K18+225 段左侧路堑边坡属低山丘陵区，线路以直线形式通过，该左侧路堑边坡为三级边坡，第 1 级 1:0.25，采用 C15 片石砼挡土墙，高 6.5 m；第 2 级 1:1.25，采用浆砌片石护面，高度 5.5 m；第 3级 1:1.5，采用浆砌片石护面，高 8 m。K18+177+225 段一级平台设 9 根2抗滑桩，桩径 1.52.0 m，水平方向间距
3、 6 m，桩长 12 m，K18+194+220 段堑顶设 5 根抗滑桩，桩径 2.03.0 m，桩长 28.0 m，水平方向间距 6.5 m，与线路方向夹角 67。2006 年 4 月和 2007 年10 月，由于边坡变形严重，在 K18+180+210 段二级以上坡面或平台采用钢花管注浆，坡面重新采用浆砌片石护面。 1.2 地层岩性 该边坡位于碳酸盐岩与碎屑岩过渡地带，上覆第四系坡残积(Qdl+el)粘性土，下伏基岩为石炭系下统大塘阶梓门桥组(Cldz)白云质灰岩、泥炭岩、砂岩互层，页岩、砂岩互层，灰黄、灰白、灰紫色，薄层状，节理发育，岩体破碎，全强风化带厚度20 m，主要分布于 K18+
4、005+200 段，砂岩、泥炭岩全风化呈软塑状土，且土体含水量高，由于岩体遇水易软化，导致强度极具下降。 1.3 地质构造 该边坡分布地层为石炭系下统大塘阶梓门桥组(Cldz)白云质灰岩、泥炭岩、砂岩，岩层呈单斜状，分布较有规律，变化较小，产状2803002540，在白云质灰岩中发育 12060、18080、24080三组节理，间距 0.51.0 m，裂隙中粘土和石英岩脉充填，在泥炭岩、砂岩互层区发育 5070、12070二组节理，间距0.10.3 m，岩体破碎为全强风化。 1.4 水文地质条件 本测区经原 5 个钻孔揭示，均无地下水。测区地表水主要为大气降雨，雨季地表水均沿坡面排泄，边坡土体
5、有一定得渗透能力。 32 边坡的调查分析 2009 年 8 月调查和 11 月 5 日复查时，一级墙面 K18+180 及 K18+200等处见排水孔渗水流泥，K18+180220 段顶部有多处修补过的裂缝，K18+198 处泄水孔渗水，三级平台抗滑桩及其附近裂缝修补后新开裂，张开 6 mm。坡顶截水沟河侧纵向裂缝在修补后重新开裂，张开 8 mm。以上病害调查结果表明边坡的排水不畅，目前边坡仍在变形，处于蠕动状态。2.1 地表位移监测 K18+170+225 断面表面水平位移时程曲线如图 1。反映了边坡2006.12009.6 期间最大变形速率一般发生在雨季，旱季对边坡的变形速率影响不大，由此
6、可见降雨对边坡的稳定性影响很大。目前边坡正处在蠕变状态。 2.2 深层位移监测 K3 深孔位移方向为高速公路偏北京向约 12.3，2009 年 7 月 2日7 月 10 日观测数据显示，1 m 深度位移速率为 0.889 mm/月(2009 年4 月的观测结果为 1.302 mm/月)，78 m 深度滑动面的平均位移速率为 0.727 mm/月(2009 年 4 月的观测结果为 0.990 mm/月)。1 m 深度处的累计位移达 110.86 mm(2009 年 4 月的观测结果为 107.70 mm)，累计位移与2009 年 4 月的观测结果相比有所增加。 3 理论计算 4采用传递系数法进行
7、计算，通过 EXCEL 表格进行编辑计算。根据计算结果，其整体稳定性系数 K=1.14，本文采用文献1的边坡稳定评价系数，故边坡整体处于三级欠稳定状态。 4 有限元数值模拟 4.1 模型的建立及参数的选择 建立三维实体模型，单元选择可以模拟岩土体材料的实体单元SOLID45，抗滑桩采用可以模拟钢筋混凝土结构的实体单元 SOLID65。右边界自坡脚向右取 15 m，左边界自坡脚向左取 65 m，底部自坡脚向下取24 m，根据上、下排抗滑桩的纵断面布置对模型进行简化处理，上下两根抗滑桩在一条纵断面上，纵向取 6 m。岩土材料和挡墙采用弹塑性模型，抗滑桩采用弹性模型。采用大变形静态分析选项，流动法则
8、采用非关联流动法则，屈服准则采用 Drucker-Prager(DP4)准则，用 FullNewton-RaPhson 法求解。 根据勘察资料，并且参考文献2进行类比分析，考虑目前最不利的雨季，结合经验计算参数的选取见表 2。 由于桩和土之间考虑接触分析，假定抗滑桩和岩体在整个分析过程中保持良好接触，不发生粘结破坏。 4.2 计算结果分析 4.2.1 边坡位移变形分析 通过强度折减，得到边坡实际工作状态下的安全系数为 1.148。从水5平位移云图 4 可以看出，边坡出现了明显的滑动变形，位移在软弱岩层中呈倾斜型，最大水平位移位于二、三级平台附近，最大值为 96.4 mm。 4.2.2 边坡应力
9、分析 根据主应力分析，边坡岩土体整体处于受压状态，拉应力主要出现在二、三级边坡坡面和堑顶上，由于坡面受拉，二、三级边坡和堑顶面极易产生裂缝。堑顶垂直方向的压应力随着埋深的增加而增加。 4.2.3 边坡塑性区分析 根据前面的分析，通过数值计算得到的边坡滑体的塑性区域，如图5、图 6 所示，滑坡的塑性破坏主要集中在第一层泥炭层和挡土墙的墙趾处，塑性应变较大值区域主要集中在二、三级边坡 78 m 深度范围内，滑面基本形成，塑性区主要处在泥炭层与力学平衡法判断的基本一致，且在二级边坡坡脚处集中，边坡挡土墙的坡脚处塑性破坏范围相对较小。边坡整体的安全系数为 1.148，结合前面的边坡位移情况，水平位移量
10、最大值 9.6 cm。可见边坡滑面以及深层滑面均处于欠稳定状态。 5 结论及建议 根据以上分析，该边坡存在页岩夹层，页岩风化易崩解，遇水易软化并降低其强度，坡体内存在顺坡向的结构面(层面产状 1203073，坡向 185)，调查时一四级坡面出现滑动变形，为多层6多级顺层滑动，滑坡前缘剪出口和后缘已经基本形成，滑面还未完全贯通，目前处于欠稳定状态，应采用的措施： (1)对平台已经出现破坏的砂浆面层进行修复； (2)对可能出现滑动变形的坡面定期检查，雨季加密检查； (3)增加 3 个测斜孔，根据深孔位移监测结果确定边坡的加固措施； (4)在一三级边坡适当增加仰斜排水孔。 参考文献 张玉芳,王春生,张从文.边坡病害及治理工程效果评价M.北京:科学出版社,2009. 林在贯,高大钊,顾宝和,等.岩土工程手册M.北京:中国建筑工业出版社,1994. 王新敏.ANSYS 工程结构数值分析M.北京:人民交通出版社,2007.
