高边坡稳定性分析与抗滑桩设计研究

2022-04-18张也

交通世界 2022年9期

关键词：单排抗滑桩安全系数

张也

（承德市交通运输局，河北承德 067000）

0 引言

边坡稳定性在多数情况下和地质构造情况、地下水位情况、夹层滑动面土体夹层等不良地质情况有关[1]。实际工程中滑坡发生具有随机性，在边坡设计中选用地震和外力常量作为滑坡安全性计算系数，以增加边坡实际工程的安全性和稳定性能[2]。

1 边坡稳定性分析

1.1 有限元分析

本文对边坡进行了稳定性分析，并对PLAXIS和GeoStudio两种模型进行对比，并通过控制变量法对参数的影响程度进行了分析[3]。

本文选取的边坡为非均质边坡，坡高为30m，坡率为1∶1，上层土质为碎石粉土，下层为岩石，现对边坡进行简化处理，岩土体的材料参数如表1所示。

表1 土体参数表

本文通过有限元强度折减法得到的安全系数为1.269；M—P法得到的安全系数为1.248；Spencer法得到的安全系数为1.242；GLE法得到的安全系数为1.247；Janbu法得到的安全系数为1.219；Biship法得到的安全系数为1.203。

通过对两种模型进行有限元计算，得到的安全系数差别较小。本文通过PLAXIS模型，利用控制变量法对黏聚力、土体重度、内摩擦角、坡角、坡高五个因素进行分析，正交试验结果表明，五个因素对边坡稳定性的影响程度依次为：内摩擦角＞黏聚力＞土体重度＞坡角＞坡高[4]。

2 案例分析

2.1 工程概况

本文所依托工程为南方某山区公路，该地段属于地质灾害频发地段，边坡出现主要的病害形式为滑坡。该地区四季分明，年平均气温为15～16℃。冬季无霜期为230d。该地区产生滑坡与河水径流有直接关系，河道宽度较大，洪峰期最高水位可达234m。河流对河岸的冲击作用较为严重。该地区的岩石主要为灰岩和板岩，但风化程度较大，结构强度较低。山体部分坡度为18°～25°，局部地带的坡度大于25°。坡面的堆积层分布不均匀，岩层裸露明显。

2.2 有限元模型

2.2.1 断面选取

本文建立模型过程中选取的断面为典型滑动断面。边坡为岩土混合体，边坡主要分为两层，上层主要为土质，下层主要为岩质。断面形式如图1所示。

图1 边坡断面图（单位：cm）

2.2.2 参数选取

边坡各层的力学参数如表2所示。

表2 边坡力学参数表

本文对滑坡采取的治理措施为抗滑桩加固，抗滑桩桩体各项参数如表3所示。

表3 桩体参数表

2.2.3模型建立

本文对滑坡建立PLAXIS模型，通过对项目所在地的地形地貌进行分析，模型中对左右边界进行水平约束，边坡底进行固定约束[5]。模型建立过程中考虑降雨的影响，基本参数如表4所示。

表4 模型参数表

3 抗滑桩加固计算

3.1 单排桩计算

本文进行单排抗滑桩设计时，将抗滑桩分别设置于距离左侧边界60m、80m、100m、120、140m。通过有限元进行稳定性计算，得到不同位置抗滑桩的安全系数。结果如表5 所示。

表5 单排桩安全系数表

通过计算可知：坡体设置单排桩时，安全系数最高为1.035，抗滑桩距离左侧边界为120m。

3.2 双排桩计算

本节采用双排抗滑桩对边坡进行加固，各自位置如下所示。（60m、120m）、（80m、120m）、（100m、120m）、（120m、140m）。上文中括号内数字表示抗滑桩距离左侧边界的位置。如（60m、120m）表示在距离左侧边界60m处和120m处设置抗滑桩。通过有限元进行稳定性计算，得到不同位置抗滑桩的安全系数。结果如表6所示。