圆弧滑动再平衡在堤防（围堰）抢险修复中的应用

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1、圆弧滑动再平衡在堤防（围堰）抢险修复中的应用王国洪刘洪江苏兴水建设工程有限公司江苏南京210001摘要：堤防（或围堰）产生滑坡、突沉等现象后，当滑动土体不再滑动时，土体的受力达到了新的平衡，木文运用这个原理，探索一种堤防（围堰）抢险修复的方案。关键词：圆弧滑动；再平衡；抢险修复1问题的由来在许多工程实践中，堤防或围堰局部工段发生滑坡、突沉现象，坡顶或坡上部开裂下沉，在坡脚或坡下部隆起、滑出，坡面呈滑动状态，滑动土体下滑到一定位置后不再滑动，暂时呈现一种平衡状态.木文根据滑动后再平衡原理，通过定量的计算，设计出抢险修复方案，并为抢险修复提供一定的技术支撑。2圆

2、弧滑动后再平衡时堤防抢险修复的理论依据2.1.滑坡产生的原因一般有以下几种情况：a.振动：地震、爆破；b.土体含水量和水位变化，如降雨、蓄水使土体软化，浸润线发生变化；c.水流冲刷：使其坡变陡；d.冻融：冻胀力及融化使含水量升高；e.人为因素：在坡面或坡脚开挖等。2.2土体滑动的机理：由瑞典圆弧法理论可知，当抗滑力矩大于滑动力矩时土体是稳定的；在外界因素发生变化导致土体力学指标及受力情况发生变化，当抗滑力矩小于滑动力矩时，土体产生滑动。2.3再平衡原理：当土体滑动后，土体重力与滑弧半径之间的夹角逐渐变小，引起滑动的重力在滑弧方向的分量变小，滑动力矩变小，相应

3、的重力垂直于滑弧方向的分量逐渐变大（即正压力变大），摩擦力随之变大，抗滑力矩逐渐变大，滑动到一定位置时，两者逐步趋于平衡，土体停止滑动（滑动体未完全滑出滑动圆弧的情况），土体达到了新的平衡。不论何种原因产生的滑坡，只要滑动停止，都说明土体暂时达到了一种新的平衡，在此阶段利用这种暂吋的平衡修复比较适宜。加固修复方案一般是在坡脚填筑止滑平台或压载平台，然后再加高因滑坡而沉降的堤顶。为了比较精确地设计出止滑平台以及填筑加高体的断面尺、j•和结构形式，评估修复后的安全性能，因此要进行抢险修复方案设计。2.4.修复方案设计：根据《堤防工程设计规范》GB50286-20

4、13规定：堤防设计要选择有代表性的断面进行抗滑和抗倾稳定计算，土堤抗滑稳定计算可采用瑞典圆弧法或简化毕肖普法，当堤基存在较薄软弱土层时宜采用改良圆弧法。参照规范可采用如下计算方法：由瑞典圆弧法理论可知，既然土体在滑动后达到新的平衡，说明抗滑力矩大于或等于滑动力矩，因此，在抢险修复方案设计吋只需验证后续填筑的止滑平台和堤顶的加高体两者的抗滑力矩是否大于滑动力矩且安全系数大于该堤防要求的安全系数。3抢险修复设汁步骤根据上述理论，加固修复方案设计步骤如下：3.1测量滑动体处堤防断面图，并建立平面坐标系，并标示出如图•一所示A、A，、C的坐标；A--滑动体滑动起始点

5、；A,--滑动体滑动终点；C--滑动体坡脚滑出点。3.2根据圆弧上A、A，、C三点的坐标计算出滑动圆弧的圆心0的坐标及半径R;如图一所示：图一3.3初步的止滑平台及加高体断面设计；初步设定止滑平台的位置、宽度、高度、加高体的宽度、高度、坡比等。图二图二中EE,DC,为止滑平台，h是止滑平台的高度，AA,B，B为加高体；wl、w2分别是止滑平台及加高体的重力，αl、α2分别是wl、w2与半径的夹角。3.4土体力学强度指标的选取，抢险修复施工期宜采用总应力法计算，孔隙水压力u=0，c、ψ，选用快剪指标Cu和ψu;堤坡土体重

6、w疲为湿土重，如有地下水，水位线以上按湿土重计算，水位线以下应为浮重；3.5对止滑平台及加高体进行抗滑力矩和滑动力矩计算，计算出抗滑安全系数；用瑞典圆弧法计算，因为在抢险条件下，为简化起见不考虑地震影响，孔隙水压力u=0,简化后的安全系数公式如下：K=(wlcosαltanψ，+c，C，Dsecαl+w2cosα2tanψ,+csecα2)/(wlsinαl+w2sinα2)3.6判别安全系数是否符合规范要求；3.7根据安全系数情况，修改止滑平台及加高体的断面尺寸，如安全

7、系数比规范要求的大得很多，适当减小止滑平台断面尺、r,如安全系数小于规范要求，加大止滑平台断面尺寸；3.8对修改后的止滑平台及加高体进行抗滑安全系数验证，直到符合要求。4工程实例4.1实例一、新沭河三洋港枢纽1#排泥场围堰工程地处新沭河临海UI，地形属第四纪滨海相沉积而成的滨海滩涂，占地约2000亩，围堰原地面高程为2.5m,顶高程6.5m,内坡1:4,外坡在4.5m处设5m宽的平台，平台上坡比1:5,平台下1:3,由于地处滨海土源紧张，因此填筑围堰采用了含水量高达36.5%的淤泥质粘土，当围堰运行到工程后期，flh泥场泥面达到5.5m，水位6.0m吋，局部

8、堤段发生突沉与滑坡现象，通过上述方法计算，先在滑出的