关于垃圾填埋场边坡稳定可靠度分析

简思凤 吴伟 余军

摘要：对高边坡进行稳定性评价在工程中应用最广泛的是极限平衡法。即根据边坡破坏的边界条件，应用力学分析的方法，对边坡可能发生的沿着某一潜在滑动面发生的滑动失稳破坏进行理论计算和力学分析，通过反复分析和计算比较，给出坡体安全系数(稳定性系数)。本文从边坡坡形坡率设计基本原则、边坡稳定性分析方法和工程实例进行了分析。

关键词：垃圾填埋场边；稳定可靠度

中图分类号：U213.1+3文献标识码：A文章编号：

Abstract: the high slope stability evaluation applied in the project the most extensive is the limit equilibrium method. That is, based on the slope of the destruction of boundary conditions, applied mechanics analysis method, the slope of the possible along a potential sliding surface of sliding instability and failure occurred on the theoretical calculation and the mechanical analysis, through repeated analysis and calculation are compared and the slope safety factor (stability coefficient). This article from the side slope was form change clearly design basic principles, the slope stability analysis method and the engineering example is analyzed.

Keywords: landfill edge; reliability

一、边坡坡形坡率设计基本原则

边坡坡形一般设置为台阶式，台阶高度一般为6 ~12 m，完整岩体及顶级缓坡可设至15 m左右，平台宽一般1 ~3 m。对于边坡，常在坡体中部设置4 ~6 m宽的中间平台，以减小坡脚应力，优化坡体受力状态，使上下级边坡某种程度上分离。边坡坡率一般根据边坡地质岩性、产状及风化程度，通常采用如下原则:弱风化岩(1∶0•50) ~(1∶1•00)，强风化岩(1∶1•00) ~(1∶1•50)，全风化、坡残积层及松散软弱土层(1∶1•50) ~(1∶1•75)。

二、边坡稳定性分析方法

2•1边坡稳定性分析方法适应性分析

通过安全系数定量评价边坡的稳定性，由于安全系数比较直观，因而被工程界广泛采用。极限平衡法对滑体的范围和滑面的形态进行分析，正确选用滑面计算参数，分析滑体的各种荷载，运用力学平衡原理对滑体进行稳定性分析。基于该原理的分析方法很多，如瑞典条分法、Bishop法、Janbu法、不平衡传递系数法等。非岩质边坡破坏模式一般可分为圆弧型破坏(黏性土质)和平面破坏(砂性土质)以及特殊形态破坏;非岩质边坡主要是指覆盖层、坡残积土边坡，全风化岩层边坡等。使用的分析方法是瑞典条分法、Bishop法，其中Bishop法应用的更加广泛，结果更加合理。Bish2op法假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同，即等于整个滑动面的平均安全系数，取单位长度边坡按平面问题计算，如图1所示。假定滑动圆弧为AC，圆心为O，半径为R。将滑动土体分成若干条带，取第i条带分析其受力情况。

2•2计算指标的选取原则

稳定性计算参数的选取主要依据以下4个方面:现场试验指标、室内试验指标、相关经验指标和反算指标，计算指标原则上应以现场试验及室内试验成果为准。现场试验是在边坡工程现场进行现场大型剪切试验，或者给合工程地质勘探钻孔进行孔内现场剪切试验，对于软弱地层亦可采用十字板剪切试验，以及其他结构面强度现场试验方法等，从而求得边坡岩土现场试验指标;室内试验是结合边坡工程地质勘察，利用工程地质勘探孔取得原状样或扰动样，通过室内试验的方法，获取边坡岩土基本物理力学指标，求得岩土抗剪强度参数值;相关经验指标是指在岩土工程勘察设计工作实践中，对于岩土强度指标，运用工程地质类比方法，利用既有工程中类似岩土的相关指标数值、经验数据，类比确定当前工程的强度指标;指标反算是根据给定边坡工程变形性状，判断边坡稳定程度或安全系数，采用一系列反分析方法，确定边坡岩土主要强度指标。选定岩土体力学参数指标的主要原则是:综合考虑室内试验、反算和经验指标，有条件时采用现场试验指标。

三、工程实例

3•1工程概况

某段工程以深挖方通过 ，地势左高右低，最大边坡高约40•6 m，超出一般情况下边坡高度30 m限制。初步设计方案中，右侧工程边坡高度达到40•6 m，分为5级，每级边坡高8m，边坡坡率1∶1•25，级间平台宽度2•0 m，采取的措施以孔窗护坡防护为主，未做特别设计，现经详细地质勘查，该处地层情况较差，经研究分析，拟对初步设计方案进行优化设计，以满足工程安全稳定的需要。该段地层情况如下。表层粉质黏土:黄褐色，硬塑，含植物根系及少量砾石，层厚5 ~12 m，分布于冲沟地表。下为千枚岩，全风化，灰黄色，灰绿色，层厚10 ~15 m;下为千枚岩，灰绿色，强风化，岩层产狀130°∠45°，经计算左侧边坡顺层。地震动峰值加速度0•1g。

3•2左侧边坡稳定性分析

本工点左侧边坡顺层，根据地质资料分析，全~强风化岩层分界面存在薄弱层面，可能发生沿此薄弱面发生的顺层破坏。经地质钻探和试验分析，得到该层面抗剪参数，依据此数据运用改进janbu法对左侧边坡进行分析。对该工程边坡进行稳定分析，搜索其最不利滑面，得到坡体安全系数为1•045，小于规定值1•25，需要施加防护措施或改变坡体形态。

3•3对初步设计方案的优化

初步设计方案中，边坡级间平台宽度为2•0 m，对于此边坡显得过小，应增加级间平台宽度，拟对第2、3级平台宽度进行加宽，由2 m加宽至7 m，根据计算结果评价措施优劣。当级间平台宽度由2 m增加至4 m时，安全系数提高4•88%，由4 m增加至5 m，安全系数提高1%，由5 m提高至6 m，安全系数提高8•04%。由2 m增加至4 m，边坡安全系数提高较多，宽度增至5 m，提高较少，由5 m提高至6•0 m，安全系数提高较多，但此时由于边坡平台过宽，工程挖方量提高过大，不是很经济，因此决定第二、三级边坡平台增加至4•0m，较经济合理。另外初步设计方案中，对边坡坡率设计为1∶1•25，根据现有地层资料，由于左侧边坡上覆较厚土层，坡率应放缓至1∶1•5，由于堑顶地形横坡较平缓，放缓边坡和增加边坡平台宽度后边坡高度增加0•5m，增加值较小，比较合理。经计算，改进坡率及平台宽度后，坡体最不利安全系数为1•277，大于1•25的规范要求值，地震工况下也大于1•0，满足要求。

四、结论

(1)对边坡的设计防护应以地质资料及试验成果为基础，选取正确的计算参数，首先对设计方案进行稳定性评价，对可能发生的潜在坡体滑动模式进行充分的分析。

(2)对于边坡分析评价应综合考虑地层情况，松散的覆盖层、堆积层易发生圆弧型滑动破坏，存在明显的贯通节理裂隙的顺层边坡易发生顺层失稳破坏，对于没有明显滑面的顺层边坡，也存在沿不同岩层界面发生滑动的趋势。

(3)稳定性分析成果应用于设计时尚应考虑一定的安全冗余，应综合考虑各种因素，因地制宜，采取合理的防护措施。

(4)增加中间边坡平台宽度，放缓边坡坡率可以有效地提高边坡稳定性，虽然会使工程土方、用地数量增加，但对提高边坡稳定性是最简便、最有效的方法。另外如果地形陡峭、地下水发育、边坡顺层或存在薄弱面、工程地质条件复杂，需要结合一定的防护措施以提高边坡稳定性，降低施工和长期运营中的风险。

参考文献：

[1]蓝杰，刘玉梅。 边坡稳定的有限元分析[J]。 山西建筑，2012，(2)。[2]何思明，张晓曦，吴永。 基于上限定理的边坡潜在破裂面确定方法与稳定性判识研究[J]。 岩土力学，2012，(1)。