深挖路塹邊坡穩定性數值模擬分析

張嬌娜,李士輝,闞文廣

(1.哈爾濱工業大學;2.黑龍江省公路勘察設計院)

根據某公路項目部分擬深挖路塹段的工程地質勘察資料,查閱相關技術文獻,對所需巖土體的物理力學參數進行了選取、利用Ansys計算軟件對部分路段進行了建模、計算和分析。確定各種土層深挖路塹邊坡的坡率與邊坡安全系數K的關系,為設計者設計提供理論參考值。

1 K1+246段

該段設計開挖深度為 40m。根據工程地質剖面可判斷,位于斷層破碎填充物(塊石夾土(5))內,其物理力學參數是路塹邊坡的穩定性分析的關鍵問題。

1.1 計算相關參數

表1 K1+246段計算相關參數

1.2 計算結果

表2 K1+246段計算結果

1.3 建議坡率

邊坡上部建議設計坡率為 1∶75;中部(高度15～20m),建議設計坡率為1∶1.5;下部(高度 10～15m)為中、微風化泥巖,建議設計坡率為 1∶1.5。建議對塊石夾土進行特殊防護設計。

2 K4+090段

該段設計開挖深度為 48m,根據工程地質剖面分為全風化硅砂巖(5.0m)、中風化硅質巖(8m)和微風化硅質巖計3層。

2.1 計算相關參數

表3 K4+090段計算相關參數

2.2 計算結果

表4 K4+090段計算結果

2.3 建議坡率

全風化硅質巖(5.0m)的路塹邊坡建議設計坡率為1∶1.5;中風化硅砂巖(8m)的路塹邊坡建議設計坡率為1∶1.0;最下部的微風化硅質巖的路塹邊坡建議設計坡率為1∶0.5～1∶0.75。

3 K7+900段

該段設計開挖深度為 48m。根據工程地質剖面可判斷,路塹邊坡為約 6m厚的粉質黏土:(1)和中風化灰巖; (2)的穩定性分析的關鍵問題。

3.1 計算相關參數

詳見表 5。

3.2 計算結果

表5 K7+900段計算相關參數

詳見表 6。

3.3 建議坡率

邊坡上部(高度6m),有粉質黏土(1)分布,建議設計坡率為1∶1.5,下部(高度 40m),建議分為兩段,中、微風化泥巖建議設計坡率為 1∶0.3～1∶0.5;根據風化程度酌情選取。

4 K32+350段

該段設計開挖深度為 26m,地面坡度約為近水平。根據工程地質剖面分為 2層硅質巖。

4.1 計算相關參數

詳見表 7。

表6 K7+900段計算結果

表7 K32+350段計算相關參數

4.2 計算結果

表8 K32+350段計算結果

4.3 建議坡率

邊坡上部(高度 10～15m),有全風化硅質巖分布,建議設計坡率為 1∶1.5,下部(高度 10～15m)為中風化硅質巖,建議設計坡率為 1∶1.25。

5 K35+368段

該段設計開挖深度為 35m。根據工程地質剖面分為 5層泥巖。

5.1 計算相關參數

表9 K35+368段計算相關參數

5.2 計算結果

表10 K35+368段計算結果

5.3 建議坡率

邊坡上部(高度 15～20m),有全風化泥巖分布,建議設計坡率為 1∶1.5,下部(高度 10～15m)為中、微風化泥巖,建議設計坡率為 1∶1.25。