某大厚度雜填土邊坡穩定性分析

郭 斌 丁戰峰 魏永孝

(1.甘肅中建市政工程勘察設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000; 2.中國市政工程西北設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

隨著城市基礎設計的不斷完善和現代化建設的不斷深入，為充分利用土地資源，往往新的構筑物需穿越大厚度含有大量建筑垃圾、工業廢料或城市生活垃圾等的雜填土。當雜填土均勻性和密實度較好時，在采取加強基礎及上部結構剛度的措施后可作為一般建筑物的天然地基持力層。因此確定擬建建筑場地雜填土的地基承載力對工程設計及施工期間地基處理技術方案的確定是十分必要的。

本工程為西安市東南郊水廠配水管網工程，該段管道位于浐河西岸，現狀地形高差45.0 m；配水管道管徑1.0 m，采用直埋形式敷設，設計管頂覆土：斜坡段覆土深度1.0 m、平直段覆土深度3.5 m。

對于雜填土地區的邊坡穩定性分析,前人都集中在厚度較小的雜填土且雜填土與原狀土之間的滑移破壞，對于大厚度雜填土邊坡的穩定性分析較少，本文結合具體的市政基礎設施，對該大厚度雜填土邊坡進行了踏勘及專項勘察，為邊坡穩定性的計算提供了可靠的技術支持。

1 工程地質條件

該管道段地貌類型主要為黃土塬、黃土斜坡及浐河一級階地的交匯處，結構復雜，其形態主要為黃土斜坡、浐河一級階地地貌。分布在管線上、下塬的過渡帶，一般坡度較大，現狀為鉆探稍經平整的緩坡狀，平均坡度為45°左右，坡高約45 m，原狀坡角為建筑垃圾自然休止角，小沖溝發育，穩定性一般，植被主要為雜草及灌木，該段邊坡范圍內，雜填土的厚度4.5 m～43.4 m，坡頂拉裂縫較發育。

根據鉆孔和探井揭露，擬建工程場地勘探深度范圍內地層自上而下主要由①層雜填土、②層黃土狀粉質黏土、③層卵石、④層粉質黏土、④-1層中砂、⑤-1層黃土狀粉質黏土、⑤-2層古土壤、⑥層卵石、⑦層粉質黏土、⑦-1層中砂組成，典型工程地質剖面如圖1所示。

2 模型尺寸及各層土體物理力學參數

2.1 模型尺寸及邊界條件

根據工程地質剖面圖進行了有限差分計算。模型尺寸為182.97 m×20 m×80 m。模型共62 110個單元，94 879個節點(見圖2)。在模型邊坡四周及底部邊界施加位移約束條件。本文首先施加重力，在彈性本構模型下計算自重作用下的應力應變場，然后，清除自重作用形成的位移場和速度場，采用彈塑性本構模型和摩爾—庫侖破壞準則。

2.2 物理力學參數

巖土體參數取值見表1。

表1 巖土體參數取值表

3 計算模型選取及結果分析

圖2為最大不平衡力變化曲線，可以看出模型計算收斂性較好，達到了1×10-5。計算得出了該邊坡的安全系數為0.79(見圖3)，邊坡穩定性較差。圖4為邊坡的最大主應力云圖，圖5為邊坡的最小主應力云圖。

從圖6邊坡的剪應變增量云圖可以看出邊坡潛在滑動面為沿著雜填土與黃土狀粉質黏土層面滑動。圖7為邊坡塑性區圖可以得知，邊坡的破壞模式為沿著層面剪切破壞，并在坡頂產生了一定的拉張破壞，與現場的實際情況相符，在現場可以看見雜填土邊坡坡頂拉裂縫較明顯。

4 支護建議

根據場地工程地質條件，管道穿越場地存在范圍較廣、深度較大的建筑垃圾雜填土層，設計管道位于雜填土層頂部，地基土質松散、承載能力低、變形量大，不能直接作為管道基礎持力層。因此該段管道采用混凝土灌注樁基礎進行跨域，設計樁徑1.2 m，樁長9.0 m～51.0 m。管道與樁頂承臺采用可滑移或固定支座連接，管道豎向彎頭處設置混凝土支墩，得到了一些實際的工程經驗，可為其他類似工程處理提供借鑒。

[1] GB 50330—2013,建筑邊坡工程技術規范[S].

[2] 任紅珠.人工特高筑填路堤變形及穩定性研究[D].西安：長安大學,2007.

[3] 欒茂田，年廷凱.1976年香港秀茂坪人工填土邊坡滑坡災害評析[J].防災減災工程學報，2003(1):114-117.