山西省某高填方路基边坡稳定性分析★

王建军 王子相 白明洲 满高峰 马 坤

(1.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088； 2.北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

山西省某高填方路基边坡稳定性分析★

王建军1王子相1白明洲2满高峰1马 坤1

(1.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088； 2.北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

根据山西省某高填方路基边坡的边界条件、形态特征和变形趋势，建立了经验可靠的有限元模型，并对该处滑坡的稳定性进行了深入研究,研究得出，在自然状态下，滑坡体有失稳的危险，x方向(沿滑动面方向)位移的最大变形量为8 cm，z方向(垂直方向)的最大变形量为5.8 cm，有必要对边坡进行稳定性加固处理。

滑坡，稳定性计算，数值模拟

1 概述

滑坡区位于古交市西山山体南坡地段，处于西部高原山地东侧边缘区域，地形地貌见图1。

根据野外工程地质调绘及勘探揭露的地层岩性，并结合搜集资料，勘察区地层主要为第四系松散堆积层和二叠系沉积岩，其岩土类型主要为粉质黏土含碎石、黄土状土，素填土、人工填土、泥岩、砂岩及砂泥岩互层。

滑坡体位于山体前缘，山体坡度较陡。山体呈略凹形，便于汇水。滑坡体总体呈曲度平缓的圆弧形，远观后缘清晰可见。坡面有块石堆积，为山体岩石崩落堆积而成。K63+306～K63+408段滑坡要素特征非常明显，在滑体两侧出现明显的剪切裂缝，呈羽状分布，滑体后缘也有拉张裂缝，已经贯通，滑体前缘特征不太明显。

根据国家地震局GB 18306—2001中国地震动参数区划图、GB 50011—2010建筑抗震设计规范，场区属抗震设防7度，设计基本地震加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40 s。

总观滑坡整体认为：滑坡外部形态特征明显，公路修建及初次治理形成陡坡路堤，滑坡前缘有开阔的滑移空间，滑面处于初次治理施工地层下部，滑坡体重力势能增加，雨水排泄不畅，滑动带扰动明显，含水量高，故滑坡处于不稳定状态且加速变形期，随时有滑坡滑移破坏的可能(见图2)。

2 数值模拟

2.1 计算模型

模拟参数的选取是边坡稳定性计算的关键，本研究主要依据该边坡相类似地质条件的有关工程结构面及岩体强度参数，分别考虑岩体的不同风化，状态综合确定岩体的物理力学，模型由中风化泥岩、中风化砂岩、强风化泥岩、素填土、黄土状粉土、沥青混凝土面层、水泥稳定碎石基层、挡土墙、干砌片石挡墙、微型桩、盖顶梁、预应力锚索构成。具体参数见表1。

表1 物理力学参数

2.2 模拟工况的选取

本部分研究主要针对滑坡治理前进行数值模拟，所以建立的工况模型仅受自重荷载作用，所以加载方式为自重加载。根据此中型滑坡地层赋存条件建立边坡的三维模型。

边界条件：固定模型的两侧，即水平位移为0，固定模型底部x，y，z3个方向均为0，按照SRM折减法对边坡的稳定系数进行计算。计算模型见图3。

2.3 结果分析

从图4的塑性应变图可以看到，在滑坡体位置出现大量的塑性单元，尤其是在坡脚处为剪应力的最大区域，也就是说在此区域发生下滑的可能性最大，而且公路滑坡体附近的张拉塑性区的单元数也大幅度增加，说明边坡的滑坡体有进一步下滑的趋势，有必要对滑坡进行稳定性加固处理。

根据以上的分析和计算得到了边坡体的最大主应力、最小主应力和剪应力分布等值线图，对等值线图进行分析后得出结论，最大主应力在公路上部的滑坡体区域内(见图5)。

由图6可以看出滑坡体仅在自重荷载作用下，x方向(沿滑动面方向)位移的最大变形量为8 cm，z方向(垂直方向)的最大变形量为5.8 cm。

计算出边坡的稳定系数Fs=1.012 5，该边坡处于极限平衡状态，很有下滑的潜在危险。

3 结语

1)通过数值模拟，滑坡体的坡脚处为剪应力的最大区域，也就是说在此区域发生下滑的可能性最大，而且公路滑坡体附近的张拉塑性区的单元数也大幅度增加，说明边坡的滑坡体有进一步下滑的趋势，有必要对滑坡进行稳定性加固处理。

2)滑坡体仅在自重荷载作用下，x方向(沿滑动面方向)位移的最大变形量为8 cm，z方向(垂直方向)的最大变形量为5.8 cm。

3)通过定量计算，得出该边坡在自然状态下，稳定系数为0.98，处于不稳定状态。而在考虑地震作用下，滑坡体的稳定系数小于0.85，处于不稳定状态，会发生失稳破坏。

[1] 张振山,毛新虎.山西某滑坡稳定性分析[J].山西建筑,2013，39(33):56-58.

[2] DZ/T 0218—2006，滑坡防治工程勘查规范[S].

[3] 毛新虎.某滑坡稳定分析及处理方案探讨[J].长安大学学报，2003(2):22-26.

[4] DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].

[5] 张举智.某土质高边坡勘察与稳定性分析[J].山西建筑，2011，37(14):70-71.

Stability analysis of a high embankment slope in Shanxi province★

Wang Jianjun1Wang Zixiang1Bai Mingzhou2Man Gaofeng1Ma Kun1

(1.ChinaCommunicationHighwayPlanning&DesignInstituteCo.,Ltd,Beijing100088,China；2.BeijingJiaotongUniversity,SchoolofCivilEngineering,Beijing100044,China)

According to boundary conditions, morphological conditions and deformation tendency of the high-filling subgrade in Shanxi province, the paper establishes reliable finite element model, studies the landslide stability, and finds out that: the landslide will be instable under natural condition, and the maximum deformation ofxdirection(along the direction of sliding surface) is about 8 cm; the maximum deformation ofzdirection(vertical direction) is 5.8 cm. Therefore, it is necessary to reinforce the slope stability.

landslide, stability calculation, numerical simulation

2015-05-24★：山西省交通厅科研项目(项目编号：2013117)

王建军(1975- )，男，教授级高级工程师； 王子相(1983- )，男，工程师； 白明洲(1967- )，男，教授； 满高峰(1982- )，男，工程师； 马 坤(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)22-0054-02

U416.14

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