山西省某高填方路基邊坡穩定性分析★

王建軍 王子相 白明洲 滿高峰 馬 坤

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088； 2.北京交通大學土木建筑工程學院，北京 100044)

山西省某高填方路基邊坡穩定性分析★

王建軍1王子相1白明洲2滿高峰1馬 坤1

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088； 2.北京交通大學土木建筑工程學院，北京 100044)

根據山西省某高填方路基邊坡的邊界條件、形態特征和變形趨勢，建立了經驗可靠的有限元模型，并對該處滑坡的穩定性進行了深入研究,研究得出，在自然狀態下，滑坡體有失穩的危險，x方向(沿滑動面方向)位移的最大變形量為8 cm，z方向(垂直方向)的最大變形量為5.8 cm，有必要對邊坡進行穩定性加固處理。

滑坡，穩定性計算，數值模擬

1 概述

滑坡區位于古交市西山山體南坡地段，處于西部高原山地東側邊緣區域，地形地貌見圖1。

根據野外工程地質調繪及勘探揭露的地層巖性，并結合搜集資料，勘察區地層主要為第四系松散堆積層和二疊系沉積巖，其巖土類型主要為粉質黏土含碎石、黃土狀土，素填土、人工填土、泥巖、砂巖及砂泥巖互層。

滑坡體位于山體前緣，山體坡度較陡。山體呈略凹形，便于匯水。滑坡體總體呈曲度平緩的圓弧形，遠觀后緣清晰可見。坡面有塊石堆積，為山體巖石崩落堆積而成。K63+306～K63+408段滑坡要素特征非常明顯，在滑體兩側出現明顯的剪切裂縫，呈羽狀分布，滑體后緣也有拉張裂縫，已經貫通，滑體前緣特征不太明顯。

根據國家地震局GB 18306—2001中國地震動參數區劃圖、GB 50011—2010建筑抗震設計規范，場區屬抗震設防7度，設計基本地震加速度為0.15g，地震動反應譜特征周期為0.40 s。

總觀滑坡整體認為：滑坡外部形態特征明顯，公路修建及初次治理形成陡坡路堤，滑坡前緣有開闊的滑移空間，滑面處于初次治理施工地層下部，滑坡體重力勢能增加，雨水排泄不暢，滑動帶擾動明顯，含水量高，故滑坡處于不穩定狀態且加速變形期，隨時有滑坡滑移破壞的可能(見圖2)。

2 數值模擬

2.1 計算模型

模擬參數的選取是邊坡穩定性計算的關鍵，本研究主要依據該邊坡相類似地質條件的有關工程結構面及巖體強度參數，分別考慮巖體的不同風化，狀態綜合確定巖體的物理力學，模型由中風化泥巖、中風化砂巖、強風化泥巖、素填土、黃土狀粉土、瀝青混凝土面層、水泥穩定碎石基層、擋土墻、干砌片石擋墻、微型樁、蓋頂梁、預應力錨索構成。具體參數見表1。

表1 物理力學參數

2.2 模擬工況的選取

本部分研究主要針對滑坡治理前進行數值模擬，所以建立的工況模型僅受自重荷載作用，所以加載方式為自重加載。根據此中型滑坡地層賦存條件建立邊坡的三維模型。

邊界條件：固定模型的兩側，即水平位移為0，固定模型底部x，y，z3個方向均為0，按照SRM折減法對邊坡的穩定系數進行計算。計算模型見圖3。

2.3 結果分析

從圖4的塑性應變圖可以看到，在滑坡體位置出現大量的塑性單元，尤其是在坡腳處為剪應力的最大區域，也就是說在此區域發生下滑的可能性最大，而且公路滑坡體附近的張拉塑性區的單元數也大幅度增加，說明邊坡的滑坡體有進一步下滑的趨勢，有必要對滑坡進行穩定性加固處理。

根據以上的分析和計算得到了邊坡體的最大主應力、最小主應力和剪應力分布等值線圖，對等值線圖進行分析后得出結論，最大主應力在公路上部的滑坡體區域內(見圖5)。

由圖6可以看出滑坡體僅在自重荷載作用下，x方向(沿滑動面方向)位移的最大變形量為8 cm，z方向(垂直方向)的最大變形量為5.8 cm。

計算出邊坡的穩定系數Fs=1.012 5，該邊坡處于極限平衡狀態，很有下滑的潛在危險。

3 結語

1)通過數值模擬，滑坡體的坡腳處為剪應力的最大區域，也就是說在此區域發生下滑的可能性最大，而且公路滑坡體附近的張拉塑性區的單元數也大幅度增加，說明邊坡的滑坡體有進一步下滑的趨勢，有必要對滑坡進行穩定性加固處理。

2)滑坡體僅在自重荷載作用下，x方向(沿滑動面方向)位移的最大變形量為8 cm，z方向(垂直方向)的最大變形量為5.8 cm。

3)通過定量計算，得出該邊坡在自然狀態下，穩定系數為0.98，處于不穩定狀態。而在考慮地震作用下，滑坡體的穩定系數小于0.85，處于不穩定狀態，會發生失穩破壞。

[1] 張振山,毛新虎.山西某滑坡穩定性分析[J].山西建筑,2013，39(33):56-58.

[2] DZ/T 0218—2006，滑坡防治工程勘查規范[S].

[3] 毛新虎.某滑坡穩定分析及處理方案探討[J].長安大學學報，2003(2):22-26.

[4] DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].

[5] 張舉智.某土質高邊坡勘察與穩定性分析[J].山西建筑，2011，37(14):70-71.

Stability analysis of a high embankment slope in Shanxi province★

Wang Jianjun1Wang Zixiang1Bai Mingzhou2Man Gaofeng1Ma Kun1

(1.ChinaCommunicationHighwayPlanning&DesignInstituteCo.,Ltd,Beijing100088,China；2.BeijingJiaotongUniversity,SchoolofCivilEngineering,Beijing100044,China)

According to boundary conditions, morphological conditions and deformation tendency of the high-filling subgrade in Shanxi province, the paper establishes reliable finite element model, studies the landslide stability, and finds out that: the landslide will be instable under natural condition, and the maximum deformation ofxdirection(along the direction of sliding surface) is about 8 cm; the maximum deformation ofzdirection(vertical direction) is 5.8 cm. Therefore, it is necessary to reinforce the slope stability.

landslide, stability calculation, numerical simulation

2015-05-24★：山西省交通廳科研項目(項目編號：2013117)

王建軍(1975- )，男，教授級高級工程師； 王子相(1983- )，男，工程師； 白明洲(1967- )，男，教授； 滿高峰(1982- )，男，工程師； 馬 坤(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)22-0054-02

U416.14

A