工程建设对边坡稳定性影响的数值分析＊

周宏云

（湖北交投高速公路发展有限公司 武汉 430063）

桥岸边坡在我国分布十分广泛，如果斜坡桥台失稳会导致桥台下沉、倾斜甚至倒塌。因此，对桥岸边坡进行稳定性分析，并结合分析结果，合理确定斜坡处理方案，对确保工程建设和运营安全具有重要意义。

1 工程概况

喇嘛溪沟大桥是规划建设中的雅安－石棉－泸沽高速公路的重点工程，全线采用4车道高速公路标准，设计车速80km／h，沿线地形地质条件十分复杂。

喇嘛溪沟属于大渡河水系流沙河的一条支沟，流域面积4.3km2，主沟长4.8km，平均纵坡比降14%。喇嘛溪沟平均海拔1 500m，相对高差2 181m，地形由西向东逐渐上升。喇嘛溪沟大桥桥位北岸天然边坡高度约94.80m，具上、下陡，中部缓的特点。上部为天然坡度34°左右斜坡，中部为天然坡度约为11°的缓坡，下部为天然坡度约60°的陡坡。南岸谷坡高约75.0m，天然坡度18°～31°，谷底较狭窄，宽度一般为3.0～20.0m，其纵向坡度8°～15°。

2 地质条件

边坡地层为第四纪更新世昔格达地层，其特点是具有成岩程度低，结构构造不均一，富含粘土颗粒及粘土矿物，具有压缩性较高、遇水易软化崩解、脱水干裂等特点，岩石风化速度快，易形成崩塌、滑坡等地质灾害。喇嘛溪沟大桥建在沟道下游最大滑坡处，如果施工不当，易造成该处边坡失稳，影响大桥建设和通车安全。

取喇嘛溪沟内昔格达土进行室内土工试验，试验结果见表1。

表1 喇嘛溪沟斜坡体物理力学参数

3 边坡稳定性FLAC数值模拟

将边坡计算模型共划分21 507个网格单元，分别考虑自然状态时和建桥后荷载作用于边坡上2种情况，对喇嘛溪沟大桥处岸坡应力和位移特征进行数值模拟［1－3］。

3.1 应力特征

施加设计荷载前后，应力等值线图见图1、图2。

图1 自然状态下应力等值线图

图2 加载后应力等值线图

3.2 水平位移特征

施加设计荷载前后，水平位移等值线图见图3、图4。

图3 自然状态下水平位移等值线图

图4 加载后水平位移等值线图

3.3 竖直位移特征

施加设计荷载前后，竖直位移等值线图见图5、图6。

图5 自然状态下竖直位移等值线图

图6 加载后竖直位移等值线图

4 边坡稳定性综合分析

4.1 应力分析

加载前应力具有明显的自重应力场特点，应力场以垂向压应力为主，随着深度的增加逐渐增大；加载后主应力方向发生较大的倾斜，且越靠近坡脚倾斜程度越大。倾斜的主应力对两岸坡体稳定性极为不利，易沿坡面发展成滑坡体，导致边坡整体破坏［4］。

4.2 位移分析

加载前坡体在自重作用下虽有向外滑动的趋势，但并不是十分明显，并且滑坡总体上处于稳定状态；加载后左右两侧边坡顶部相对于沟底位移变化较大，桥台处及紧邻区域的位移最为明显。最大竖直位移出现在左侧边坡顶部，为9mm；左侧及沟道底部水平位移向右运动，位移量为5～11mm，右侧边坡水平位移向左运动，位移为3～7mm，表明斜坡有向外运动的趋势。

上述分析可见，大桥的修建对原边坡的稳定性是有影响的，有可能导致斜坡整体崩塌或滑动，导致沟道堵塞，影响原流域的演化速率，因此必需对喇嘛溪沟大桥处边坡进行加固处理，保障喇嘛溪沟大桥桥墩和桥台的安全。

5 结语

工程建设会对自然边坡稳定性造成影响，同时边坡的稳定性又会制约着工程建筑的安全性。应用FLAC数值模拟软件对喇嘛溪沟大桥处边坡进行模拟，分析得出建设喇嘛溪沟大桥对左右两侧边坡的稳定性有一定的影响，建议在位移量较大部位土中设抗滑桩等措施加固，桩身嵌固在滑动带以下的稳固地层内，以抗衡滑坡体的下滑力，并设置排水措施，降低地下水位，减小滑带上的孔隙水压力，以提高土体抗剪强度，确保工程的长期稳定安全。

［1］ DAWSON E M，ROTH W H.Slope stability analysis by strength reduction［J］.Geotechnique，1999，49（6）：830－843.

［2］ 赵尚毅，郑颖人，时卫民，等.用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数［J］.岩土工程学报，2002，5（3）：343－346.

［3］ 张 萍，田 斌.滑坡稳定性评价研究进展［J］.三峡大学学报：自然科学版，2004，26（3）：254－257.

［4］ 毛新虎，毛彦龙，赵法锁.某滑坡稳定分析及处理方案探讨［J］.长安大学学报：地球科学版，2003，25（2）：22－26.