某大厚度杂填土边坡稳定性分析

郭 斌 丁战峰 魏永孝

(1.甘肃中建市政工程勘察设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000; 2.中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

0 引言

随着城市基础设计的不断完善和现代化建设的不断深入，为充分利用土地资源，往往新的构筑物需穿越大厚度含有大量建筑垃圾、工业废料或城市生活垃圾等的杂填土。当杂填土均匀性和密实度较好时，在采取加强基础及上部结构刚度的措施后可作为一般建筑物的天然地基持力层。因此确定拟建建筑场地杂填土的地基承载力对工程设计及施工期间地基处理技术方案的确定是十分必要的。

本工程为西安市东南郊水厂配水管网工程，该段管道位于浐河西岸，现状地形高差45.0 m；配水管道管径1.0 m，采用直埋形式敷设，设计管顶覆土：斜坡段覆土深度1.0 m、平直段覆土深度3.5 m。

对于杂填土地区的边坡稳定性分析,前人都集中在厚度较小的杂填土且杂填土与原状土之间的滑移破坏，对于大厚度杂填土边坡的稳定性分析较少，本文结合具体的市政基础设施，对该大厚度杂填土边坡进行了踏勘及专项勘察，为边坡稳定性的计算提供了可靠的技术支持。

1 工程地质条件

该管道段地貌类型主要为黄土塬、黄土斜坡及浐河一级阶地的交汇处，结构复杂，其形态主要为黄土斜坡、浐河一级阶地地貌。分布在管线上、下塬的过渡带，一般坡度较大，现状为钻探稍经平整的缓坡状，平均坡度为45°左右，坡高约45 m，原状坡角为建筑垃圾自然休止角，小冲沟发育，稳定性一般，植被主要为杂草及灌木，该段边坡范围内，杂填土的厚度4.5 m～43.4 m，坡顶拉裂缝较发育。

根据钻孔和探井揭露，拟建工程场地勘探深度范围内地层自上而下主要由①层杂填土、②层黄土状粉质黏土、③层卵石、④层粉质黏土、④-1层中砂、⑤-1层黄土状粉质黏土、⑤-2层古土壤、⑥层卵石、⑦层粉质黏土、⑦-1层中砂组成，典型工程地质剖面如图1所示。

2 模型尺寸及各层土体物理力学参数

2.1 模型尺寸及边界条件

根据工程地质剖面图进行了有限差分计算。模型尺寸为182.97 m×20 m×80 m。模型共62 110个单元，94 879个节点(见图2)。在模型边坡四周及底部边界施加位移约束条件。本文首先施加重力，在弹性本构模型下计算自重作用下的应力应变场，然后，清除自重作用形成的位移场和速度场，采用弹塑性本构模型和摩尔—库仑破坏准则。

2.2 物理力学参数

岩土体参数取值见表1。

表1 岩土体参数取值表

3 计算模型选取及结果分析

图2为最大不平衡力变化曲线，可以看出模型计算收敛性较好，达到了1×10-5。计算得出了该边坡的安全系数为0.79(见图3)，边坡稳定性较差。图4为边坡的最大主应力云图，图5为边坡的最小主应力云图。

从图6边坡的剪应变增量云图可以看出边坡潜在滑动面为沿着杂填土与黄土状粉质黏土层面滑动。图7为边坡塑性区图可以得知，边坡的破坏模式为沿着层面剪切破坏，并在坡顶产生了一定的拉张破坏，与现场的实际情况相符，在现场可以看见杂填土边坡坡顶拉裂缝较明显。

4 支护建议

根据场地工程地质条件，管道穿越场地存在范围较广、深度较大的建筑垃圾杂填土层，设计管道位于杂填土层顶部，地基土质松散、承载能力低、变形量大，不能直接作为管道基础持力层。因此该段管道采用混凝土灌注桩基础进行跨域，设计桩径1.2 m，桩长9.0 m～51.0 m。管道与桩顶承台采用可滑移或固定支座连接，管道竖向弯头处设置混凝土支墩，得到了一些实际的工程经验，可为其他类似工程处理提供借鉴。

[1] GB 50330—2013,建筑边坡工程技术规范[S].

[2] 任红珠.人工特高筑填路堤变形及稳定性研究[D].西安：长安大学,2007.

[3] 栾茂田，年廷凯.1976年香港秀茂坪人工填土边坡滑坡灾害评析[J].防灾减灾工程学报，2003(1):114-117.