层状黄土高边坡的稳定性研究

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1、层状黄土高边坡的稳定性研究摘要：计算黄土高边坡稳定性时，常采用圆弧法来计算边坡的稳定性。传统的圆弧法计算边坡稳定性时并没有考虑到坡顶面坡率对边坡稳定性的影响。从而计算得出的安全系数与实际情况会有一定的误差，因此，本文建立层状黄土边坡破坏模型，研究得出了坡顶面坡率及层状黄土的台阶宽度对边坡稳定性的影响规律，对公路边坡建设具有十分重要的指导意义。关键词：黄土边坡：圆弧滑动法；土性参数，坡顶破率中图分类号：U213文献标识码：A随着我国经济建设的飞速发展,西部经济开发政策的落实,在西北黄土地区高等级公路建设中遇到了大量坡高大于30m的路堑高边坡情况,并出现不少坡体滑动失稳的事故[1-3]。

2、圆弧法力学模型简单,可得出定量的稳定性评价指标-“安全系数”,容易为工程人员接受[4]。圆弧条分法在实际计算中,没有考虑到坡顶面的坡率对边坡稳定性的影响，同时潜在滑动面也不宜确定。为此，本文根据黄土边坡的实际情况建立黄土边坡的破坏模型，考虑破顶面的坡率，编制了边坡稳定分析程序进行分析和计算,使这一问题很好地得到了解决。1.计算模型6黄土边坡的破坏包括坡面破坏和坡体破坏。坡体破坏主要形式为滑塌。通过调查发现：“垂直裂缝加圆弧型”比较符合黄土地区的破坏模式，另外，黄土高边坡一般为新老黄土组合型边坡，并且边坡的破坏形式垂直裂缝和一段直线和圆弧组成。圆弧与上部直线段切点高度随着坡高的增大而增

3、大,丰定祥[5]等对潜在滑动面进行了较详细的研究，并结合赵学勐等人的研究，得出如下特点：对于无明显的特定的软弱结构面控制的滑坡，滑动面形状可以表示式:(a)圆弧型、(b)二次曲线型、(c)垂直裂缝和圆弧型、(d)垂直裂缝和二次曲线型、(e)滑动面由上面的两种形式或者两条以上直线段组成，具体形式如图1所示图1潜在滑动面形状示意图为了计算方便，本文在公式推到过程中，针对工程实际情况，取图2所示的坡型，对于大于二阶平台及土体分层较多的情况，可以根据本文的理论进行相应的推到或者具体情况进行相应的简化。图2黄土高边坡横断面及最危险滑塌面形式图2所示，其对应的待定参数、及可以确定圆弧滑动面的圆心

4、坐标（，）及半径R。由几何关系得：6设边坡失稳时对圆心O的滑动力矩为，抗滑力矩为。其中，及分别为待定参数、、及的函数。于是，边坡稳定性的安全系数可定义为：对上式，只要推导出滑动力矩（、、、）及抗滑力矩（、、、）的计算公式，则可通过在计算机上迭代试算求出最小的安全系数。以下将分别针对图2所示坡型给出（、、、）及（、、、）的计算公式。2.实例分析该黄土高边坡是在山体一侧开挖形成。图3给出挖方路堑边坡的横断面设计图，该边坡高37.0m，坡脚以上20.0m设2.0m宽平台。该边坡从坡顶向下可分为二种性质土层。第一层为Q3黄土，呈黄褐色，层厚约22.0m。第二层为Q2黄土，层厚约15.0m。容

5、重，，。图3黄土高边坡横断面及最危险滑塌面形式本文计算方法的特点之一就是，可以计算坡顶面在不同坡率下的安全系数。为此，表1给出了由本文方法计算的安全系数随坡面坡率及坡顶面坡率变化的计算结果。安全系数随坡率及坡顶面坡率变化的计算结果表1坡型坡率本文方法计算结果坡顶面坡率12410100∞一阶边坡0.4Kmin0.831.051.111.141.151.15u(m)90.0012.7212.7212.7212.7212.726v(m)11.126.326.947.597.567.56R(m)64.4112.8313.1714.3113.4913.49(α°)526062626464(β°

6、)5059616162620.6Kmin0.841.281.371.411.431.43u(m)90.0018.7218.7218.7218.7218.72v(m)10.706.327.648.288.948.93R(m)63.8916.2817.2818.2418.3218.32(α°)525658586060(β°)5054555859590.8Kmin0.871.451.601.651.681.68u(m)90.0021.3624.4824.4824.4824.48v(m)13.313.816.928.278.948.93R(m)68.5315.1119.7021.3021.1

7、921.19(α°)505656565858(β°)5051535556561.0Kmin0.891.591.801.871.901.90u(m)90.0090.0030.0030.0030.0030.00v(m)12.3511.324.817.568.288.25R(m)67.6483.6621.5324.1423.8923.89h0(m)12.8212.8212.8212.8212.8212.82(α°)5040545456566(β°)5031505