FLAC 3D在滑坡治理中的应用

2021-07-09牛志飞

山西建筑 2021年14期

肖杰宋杰牛志飞

(中兵勘察设计研究院有限公司，北京 100053)

1 工程概况

据勘察资料，某工程场地原始地形为东高西低，按设计要求对场地进行整平，整平后场地形成了弓形边坡，边坡总长约1 500 km，坡高范围约5.0 m～28.0 m，整平时按1∶1进行放坡，坡顶无建筑及荷载。由于放坡后长时间未处理，目前边坡局部地段已发生严重滑坡。如图1所示，北侧的边坡为1号滑坡，南侧的边坡为2号滑坡。

2 1号、2号滑坡强度参数反演

2.1 1号滑坡的强度参数反演

1号滑坡滑动前，整平时按1∶1进行了放坡，结合钻孔资料，将1号滑坡分为2层，上部5 m为黏土层，下部为强风化砂岩、泥岩层。利用FLAC 3D建立3D模型，计算采用摩尔库仑模型，选取不同的强度参数组合，计算得到各种组合下的安全系数见表1。1号滑坡3D模型及各强度组合下的计算结果见图2。据此反算出塌滑体在天然状态下，黏土层力学参数c=50 kPa，φ=10°。强风化砂岩、泥岩层的力学参数为：c=15 kPa，φ=15°。

表1 1号滑坡在各强度组合的安全系数

2.2 2号滑坡的强度参数反演

2号滑坡地层全部为强风化砂岩、泥岩层。同1号滑坡，2号滑坡按照相同算法得到各种组合下的安全系数见表2。2号滑坡3D模型及各强度组合下的计算结果见图2。据此反算出塌滑体在天然状态下强风化砂岩、泥岩层的力学参数为：c=13 kPa，φ=13°。

3 边坡(滑后)稳定性数值模拟分析

3.1 模型网格及计算参数

模型以边坡的走向SN向作为Z轴，EW向作X轴，竖直方向为Y轴。竖直方向坐标采用实际高程坐标，建立直角坐标系，如图3所示。根据地质资料，1号滑坡的模型选取了5个剖面，分别为Z=0 m，75 m，150 m，210 m，250 m。边坡底面高程为156 m，坡顶高程为200 m，边坡沿走向方向长度为250 m，沿倾向方向坡长约200 m。1号滑坡模型共有3 100个单元，928个节点。2号滑坡的模型选取了4个剖面，分别是Z=0 m，56 m，97 m，125 m。边坡底面高程为156 m，坡顶高程为184 m，边坡沿走向方向长度为125 m，沿倾向方向坡长约150 m。2号滑坡模型共有2 946个单元，828个节点。模型中两种颜色区域的交界面为边坡的后缘拉裂面。模型计算参数采用表1，表2计算结果，计算参数如表3所示。

表2 2号滑坡在各强度组合的安全系数

表3 1号、2号滑坡计算参数表

3.2 计算结果及分析

计算可得边坡滑动后，1号滑坡竖向应力的最大值为0.964 MPa，边坡的安全系数为1.77，整体处于稳定状态，但在靠北侧坡脚处可能会再次出现失稳。2号滑坡竖向应力的最大值为1.08 MPa，边坡的安全系数为3.02，整体处于稳定状态，但在北侧高程约为170 m处可能会再次出现失稳。滑坡竖向应力分布及安全系数计算结果如图4所示。

4 滑坡的治理方案

由于场地条件限制，首先应将边坡进行清理，将坡脚线清理至原来1∶1放坡的位置处，1号滑坡，坡高27 m，采用5层锚杆格构支护，计算得加锚杆后1号滑坡安全系数为Fs=1.303。2号滑坡，坡高21 m，采用4层锚杆格构支护，计算得加锚杆后2号滑坡安全系数为Fs=1.414。滑坡锚杆格构支护设计简图见图5，锚杆支护设计参数如表4所示。