FLAC岩土软件在边坡稳定性分析应用中局限性

周润生 王佳健

摘要：田湾核电5、6号机组施工需对山体进行切坡，利用有限差分方法，分析评价边坡稳定性，但得出的结果与实际相差较大，致使边坡开挖施工过程中发生滑塌。

关键词：人工边坡；有限差分方法；稳定性评价；局限性

1.引言

FLAC（FaLst Lagrangian Analysis of Continua）是由美国Itasca公司推出的连续介质力力学分析软件，具有强大的计算功能和广泛的模拟能力，尤其在大变形问题的分析方面具有独特的优势。

在国内FLAC的应用也日渐广泛，拥有越来越多的用户群，给岩土工程人员在边坡稳定性分析研究上提供了极大方便，但是对软件的过度依赖，缺乏对地质条件、岩土工程条件的充分认识，以软件计算结果提出边坡开挖设计参数，不仅会出现偏差，甚至可能带来巨大隐患。

2.FLAC岩土软件边坡稳定性计算

2.1工程概况

田湾核电5、6号机组施工需对山体进行切坡，人工高边坡总长度约600m，北邊坡最大坡高约108m，西边坡最大坡高96m。为了保障核电机组安全，需根据人工边坡的岩土工程条件，提出人工边坡岩土设计参数建议值，分析验算人工边坡的稳定性，提出合理的人工边坡开挖坡角。设计拟按照总体坡度50°、台阶高度12m，台阶坡角65°，马道宽度4m～8m开挖。

2.2计算参数

通过野外地质调查，原位测试，现场取样及室内试验等手段，合理选取各层岩土体的物理力学参数，计算所用的参数如表1。

2.3计算结果

2.3.1开挖分析

通过数值计算，可以求得边挖开挖稳定后的主应力场。边挖开挖后，整个边坡岩体绝大部分均处于受压状态，仅在坡顶微风化岩体部分单元中出现受拉状态，最大拉应力为0.71MPa。

2.3.2稳定性计算

计算时分别考虑竖向地震力向下和向上两种不同情况，最后取最不利的计算结果为水平地震力与竖直向上的地震力组合，边坡稳定性安全系数为2.52，大于规范规定的边坡抗滑安全系数1.5，说明边坡具有较高的安全储备。

为进一步验证开挖后边坡稳定性，按照设计条件同时采用极限平衡法进行稳定性分析。

2.3.3稳定性评价

通过计算，无论是有限差分法还是极限平衡法对边坡稳定性分析验算安全系数都远大于1.5，设计开挖的人工边坡按50°综合坡角进行放坡应该是安全的。

3.边坡开挖结果

开挖施工在+116m、+104m、+92m、+80m、+68m标高形成了5个台阶，在坡面锚固阶段，最终边坡南段发生滑塌，后缘滑动距离约30m，滑动面为绿泥石软弱夹层，倾角23°～38°。北段边坡暂未滑动，根据监测资料，该段正发生蠕动变形。

区内边坡岩体总体完整性较好，但岩层发育有绿泥石软弱夹层，且边坡为顺层坡，加之雨水卸荷等外力作用，形成了滑坡发生的有力条件。根据现场调查，坡顶外围原始地貌乔灌木茂密，坡面岩体裸露。该滑坡灾害点所处地貌为低山，原始山体自然坡度20°左右，植被茂盛。岩层产状145°-165°<23°-38°，由于核电站建设进行山体开挖和切坡工程，形成了高差约65m，坡度约50°（各台阶坡度65°）的地形地貌，边坡坡向123°，与岩层形成顺向坡，岩体内发育有绿泥石软弱夹层，由于下部开挖，上部岩体失去支撑，在势能作用下，岩土体产生一定的下滑力，随着开挖加深，下滑力大于等于结构面强度（抗滑力），岩土体将自结构面或其组合体脱离母体向临空一侧移动，发生滑塌。

4.结论

（1）通过FIAC岩土软件有限差分方法分析得出边坡稳定性安全系数为2.52，远大于规范规定的边坡抗滑安全系数1.5，但在施工形成5个最终边坡后，发生了山体滑坡，软件计算得出的安全系数与实际存在较大偏差。

（2）人工开挖改变了山体原有应力平衡，岩层发育的绿泥石片岩遇水其强度急剧降低，直接导致山体滑坡发生。