深挖路堑边坡稳定性数值模拟分析

张娇娜,李士辉,阚文广

(1.哈尔滨工业大学;2.黑龙江省公路勘察设计院)

根据某公路项目部分拟深挖路堑段的工程地质勘察资料,查阅相关技术文献,对所需岩土体的物理力学参数进行了选取、利用Ansys计算软件对部分路段进行了建模、计算和分析。确定各种土层深挖路堑边坡的坡率与边坡安全系数K的关系,为设计者设计提供理论参考值。

1 K1+246段

该段设计开挖深度为 40m。根据工程地质剖面可判断,位于断层破碎填充物(块石夹土(5))内,其物理力学参数是路堑边坡的稳定性分析的关键问题。

1.1 计算相关参数

表1 K1+246段计算相关参数

1.2 计算结果

表2 K1+246段计算结果

1.3 建议坡率

边坡上部建议设计坡率为 1∶75;中部(高度15～20m),建议设计坡率为1∶1.5;下部(高度 10～15m)为中、微风化泥岩,建议设计坡率为 1∶1.5。建议对块石夹土进行特殊防护设计。

2 K4+090段

该段设计开挖深度为 48m,根据工程地质剖面分为全风化硅砂岩(5.0m)、中风化硅质岩(8m)和微风化硅质岩计3层。

2.1 计算相关参数

表3 K4+090段计算相关参数

2.2 计算结果

表4 K4+090段计算结果

2.3 建议坡率

全风化硅质岩(5.0m)的路堑边坡建议设计坡率为1∶1.5;中风化硅砂岩(8m)的路堑边坡建议设计坡率为1∶1.0;最下部的微风化硅质岩的路堑边坡建议设计坡率为1∶0.5～1∶0.75。

3 K7+900段

该段设计开挖深度为 48m。根据工程地质剖面可判断,路堑边坡为约 6m厚的粉质黏土:(1)和中风化灰岩; (2)的稳定性分析的关键问题。

3.1 计算相关参数

详见表 5。

3.2 计算结果

表5 K7+900段计算相关参数

详见表 6。

3.3 建议坡率

边坡上部(高度6m),有粉质黏土(1)分布,建议设计坡率为1∶1.5,下部(高度 40m),建议分为两段,中、微风化泥岩建议设计坡率为 1∶0.3～1∶0.5;根据风化程度酌情选取。

4 K32+350段

该段设计开挖深度为 26m,地面坡度约为近水平。根据工程地质剖面分为 2层硅质岩。

4.1 计算相关参数

详见表 7。

表6 K7+900段计算结果

表7 K32+350段计算相关参数

4.2 计算结果

表8 K32+350段计算结果

4.3 建议坡率

边坡上部(高度 10～15m),有全风化硅质岩分布,建议设计坡率为 1∶1.5,下部(高度 10～15m)为中风化硅质岩,建议设计坡率为 1∶1.25。

5 K35+368段

该段设计开挖深度为 35m。根据工程地质剖面分为 5层泥岩。

5.1 计算相关参数

表9 K35+368段计算相关参数

5.2 计算结果

表10 K35+368段计算结果

5.3 建议坡率

边坡上部(高度 15～20m),有全风化泥岩分布,建议设计坡率为 1∶1.5,下部(高度 10～15m)为中、微风化泥岩,建议设计坡率为 1∶1.25。