强度折减法的边坡稳定性分析——以尾矿库右岸坝肩边坡为例

韩 露，苗力川

（云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201）

边坡稳定性分析是一直以来都是岩土工程领域研究的重要问题，边坡稳定分析也是边坡设计的前提条件。目前，在工程运用中，强度折减法已成为已经成为了比较成熟的数值方法之一。

1 强度折减法的原理

早在1975年，Zienkiewicz等人就提出抗剪强度折减系数的概念，与后来Bishop提出的稳定安全系数含义一样，安全系数定义为边坡整个滑移面的抗剪强度与实际抗剪强的比值[1,2]，利用强度折减法进行边坡稳定性分析计算时，通常是采用强度折减法来实现。首先选取初始折减系数Fs，然后对边坡土体材料强度系数进行折减，折减后黏聚力以及内摩擦角分别为式①和式②。

c和φ为边坡土体的初始黏聚力和内摩擦角。

2 判断边坡失稳的依据

目前，判断土坡达到临界破坏的评价标准主要有以下几种：①以数值计算是否收敛作为评价标准。②以选取特征点的位移是否发生突变作为评价标准。③以是否形成连续的塑性贯通区域最为评价标准[3，4]。

3 边坡形成原因及稳定性分析

（1）形成原因。该库右岸坝肩山体由于周边农民私挖滥采形成深坑，后又作为采矿弃渣场地，随意堆填，大多数没有进行过处理。弃渣的无序堆填，形成了高度不一的废石土边坡。边坡从几米到几十米不等，局部地段高达几十米。回填废石土局部地段处于堆积子坝右坝肩部位，对右坝肩边坡和堆积坝坝体的稳定性影响较大。

（2）边坡稳定性分析。工程边坡的稳定对工程的建设与运行有着极其重要的影响，在对问题边坡进行治理前，边坡的稳定性分析是必不可少的一项工作。本次分析依据现状地形图选取了一个典型剖面1-1进行废石土边坡的稳定性分析。由于此处废石土堆积体的滑坡会冲击坝体，形成连锁反应，因此该处废石土堆积体的稳定性与坝体同等重要。

该废石土边坡上部为弃渣填土，下部为中风化泥质粉砂岩，边坡模型材料参数见表1。

表1 模型材料参数表

计算模型及网格划分见图1、图2，模型共划分为2709个节点，1298个单元。在进行稳定性分析时，折减系数Fs由1.0逐渐增大到1.33时计算结果开始出现不收敛，若此时以数值计算是否收敛作为评价标准，折减系数1.33即为该边坡的安全系数。

图1 计算模型

图2 网格划分图

图3 网格变形图

图4 Fs=1.33时整体方向位移云图

图5 Fs=1.33时塑性应变云图

从图4整体方向的位移云图可以看出，最大位移为1.72487，顶部位移最为明显。此时，由图5可以看出Fs=1.33时开始出现求解不收敛，塑性区贯通至坡顶，此时可以判定边坡已破坏。值得一提的是在此边坡中，若以是否形成塑性贯通区作为评价标准，则通过计算，在Fs=1.2～1.33时，塑性区已基本从坡脚位置贯通道坡顶但此时计算正常进行，不能作为评价的唯一指标。所以综上分析该边坡的安全稳定系数在1.2～1.34之间。通过查阅《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）,可知该废石土边坡的安全系数小于规范规定的安全系数。由此可确定该边坡处于不稳定状态，需要对该边坡进行相应处理措施，使其达到安全稳定状态。

4 结论

采用强度折减法，利用ansys计算分析得到该边坡稳定性安全系数，结果表明：

（1）通过强度折减法来验证边坡稳定性是可行的，可信的。该边坡通过调整折减系数到Fs=1.34时计算不收敛，塑性区也从坡脚位置贯通至坡顶，可判定为发生。

（2）针对该边坡建议治理方案为削坡，放缓边坡角，并对右坝肩采空区进行回填。