路堑滑坡机理及其稳定性研究

陈浩

（山东建筑大学 交通工程学院，山东 济南 250101）

近几年来，我国的公路建设发展比较快，形成了大量边坡工程，边坡的稳定情况直接影响到工程建设的安全。降雨是影响边坡稳定的主要因素，降雨期间会引起边坡的表层含水量及地下水位逐渐上升，导致基质吸力和土体抗剪强度降低，造成边坡失稳诱发滑坡[3]。

1 工程概况

G233 克黄线淄博高新区傅山至临淄国家庄段改建工程路线全长20.3 公里，一级公路标准，设计速度80公里/小时。但由于长时间的降雨使路堑边坡发生了滑移，需对边坡施行加固防护措施。

1.1 地质情况

该路段地质情况较复杂，挖方段场地地形稍有起伏，局部起伏较大，场地地貌类型为丘陵。

1.2 边坡失稳情况

在降雨的时候，土中的含水量增大，产生比较大的下滑力，使得降雨过程中边坡发生了滑移。坡面的雨水冲刷情况如图1 所示。

图1 坡面雨水冲刷状况

2 基于Midas GTS NX 数值模拟

2.1 计算方法及原理

根据强度折减法基本原理，边坡安全系数Fs计算公式：

式中，τ 为边坡剪切强度，τf为滑动面上的剪切应力。边坡剪切强度τ 运用摩尔库伦强度准则计算，计算公式：

同理，滑动面上的剪切应力τf计算公式：

2.2 建立模型

综合工程地质条件，选择最不利的K6+125～k6+155 处对该边坡进行数值模拟分析。建立的边坡三维模型如图2 所示。

图2 边坡三维模型

2.3 选取参数

在工程地质测绘及室内试验的基础上，综合考虑选取了岩土体的物理力学参数如表1 所示。

表1 岩土体物理力学参数

2.4 降雨前后的边坡稳定性模拟

2.4.1 降雨之前边坡稳定性模拟

静力荷载设置自重后对降雨之前的三维边坡模型进行分析，最大剪应变剪切面云图如图4 所示。

由图3 及图4 可知，在降雨之前产生的最大位移为25.2789mm，最大剪应变为0.298884。根据规范边坡稳定系数如表2 所示。

表2 路堑边坡安全系数

图3 总位移云图

图4 最大剪应变剪切面云图

此工程的公路等级为一级公路，属正常工况，由降雨前模拟生成的总位移云图知，在此状况下，边坡处于稳定状态。

2.4.2 降雨之后边坡稳定性模拟

现对降雨后的边坡稳定状况进行模拟，其生成的总位移云图如图5 所示，最大剪应变剪切面云图如图6 所示。

图5 总位移云图

图6 边坡三维支护模型

由总位移云图（图5）可知，降雨后产生的总位移达到36.5123mm，较降雨前的最大总位移25.2789mm 明显增大。

3 工程措施及模拟

3.1 锚杆及挂网喷护施工

该工程所使用锚杆的总长为9m，锚固长度为6m，锚固直径为22mm。

3.2 数值模拟

对边坡施行锚杆加固、钢筋网及喷混支护措施后，现对支护措施后的边坡稳定性进行模拟。建立的边坡三维支护模型如图6 所示。

由总位移云图（图7）可知，支护措施后产生的最大总位移为13.4950mm，较支护前的最大总位移36.5123mm 显著减小。在此状况下，边坡是稳定状态。

图7 总位移云图

4 工程效果

该边坡在经过持续降雨之后，明显出现滑移现象。通过锚杆及挂网喷护措施，有效地控制了边坡的滑移，提高了边坡的稳定性。

5 结语

（1）运用Midas GTS NX 对边坡进行稳定性模拟。降雨之前，其安全稳定系数符合规范要求，处于稳定状态；降雨之后，其安全稳定系数由1.2757 变为1.0264，属于不稳定状态。

（2）治理该边坡滑移现象，以提高边坡稳定性和景观治理为目标使边坡更加趋于稳定。