工程开挖尺度对黄土边坡稳定性影响

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1、工程开挖尺度对黄土边坡稳定性影响　　摘要：随着黄土高原地区经济的迅速发展，场地问题已成为制约地方经济发展瓶颈，削坡造地成为必然，为此，引发了大量灾难性黄土滑坡。从坡体开挖造成边坡失稳的极限平衡理论出发，在不同开挖尺度下，分别从应力、应变和屈服区的变化特征等方面进行了计算分析。结果显示，开挖区域形成水平减载作用，坡顶易出现张拉裂缝，开挖加速形成上下贯通的屈服面，最后对不同开挖尺度下的坡体稳定性进行分析。研究结果对黄土地区边坡开挖具有科学指导意义。　　关键词：坡体开挖；黄土滑坡；受力分析；Flac2D；变形特征；受力特征；边坡稳定性　　中图分类号：P64

2、2.22文献标志码：A文章编号：1672-1683（2015）06-1151-05　　Abstract：WiththerapidlyeconomicdevelopmentintheLoessPlateau，thesitehasbecomeabottleneckrestrictingthedevelopmentoflocaleconomy，whichleadstoinevitableslopecuttingandthereforealargenumberofcatastrophicloesslandslides.Accordingtothelimite

3、quilibriumtheoryofslopeinstabilitycausedbyexcavation，thevariationcharacteristicsofstress，strain，andyieldzonewereanalyzedunderdifferentscales.Theresultsshowedthattheexcavationareaformshorizontal10loaddecrement，thetopofslopeispronetotheoccurrenceoftensioncrack，andtheexcavationcan

4、acceleratetheformationoftheyieldsurfacefromtoptobottom.Finally，theexcavationslopestabilitywasanalyzedunderdifferentscales.Theresearchresultsareofscientificandguidingsignificanceontheexcavationslopeintheloessarea.　　Keywords：slopeexcavation；loesslandslide；stressanalysis；Flac2D；de

5、formationcharacteristics；stresscharacteristics；slopestability　　随着西部大开发的进一步推进，黄土高原地区已成为我国重要的能源、化工基地，狭窄的区域面积极大地制约了地方经济发展空间。过去，人们通过开挖窑洞居住、生活，现在以开挖黄土边坡来扩大生产建设场地，无不显示着人类对黄土边坡的改造作用。这种改造作用诱发坡体失稳造成了大量的地质灾害-黄土滑坡。如2006年陕北延安市杨崖滑坡，涉及8户47间房屋，损失严重[1-2]；2009年5月16日兰州发生的滑坡，造成楼房被毁，7人死亡[3]；2009年1

6、0月7日山西柳林县枣林沟滑坡，造成6人死亡；2010年3月10日陕西榆林市子洲县城山体滑坡，造成27人死亡；2011年春季延安飞机场后山由于场地开挖引起坡体产生蠕动变形破坏，使得场地报废；2011年9月17日，西安市灞桥区席王街道办石家道村白鹿塬北坡发生山体滑坡，造成32人死亡。以上这些地质灾害均是由于大范围的取土、削坡造地所致。城镇建设极大地改变了坡体原有的平衡状态，潜伏了发生地质灾害的危机。10　　一些典型开挖所形成的地质灾害发生已逐渐引起广大学者的关注与研究。首先，从理论上以极限平衡法进行边坡开挖过程中不同区域的受力分析开始[4-5]，继之有以

7、实际工程开挖过程中的变形监测[6]，有以数值计算来反演边坡开挖的过程的研究[7-11]，同时也有采用实验室模型试验来对开挖过程对边坡所产生的影响进行分析[12-13]。总的看来，都是在一次开挖完成后所进行的受力和变形的分析，而现实工程多是在多次反复开挖后所形成的新边坡，并且开挖一次开挖进尺和多次开挖的总进尺大小对边坡稳定性影响较少提及，而开挖进尺是关系到可利用场地区域大小，因此本研究具有重要实用价值。　　1开挖坡体的稳定性力学分析　　坡体开挖后，开挖区域成为新的临空区域，临空区域的阻力缺失，形成水平减载，原有的应力平衡被打破，从而使得坡体内部应力进行

8、重新调整。为表示坡体被开挖前后的受力状态变化，绘制了边坡被开挖后的受力分析简图（图1），左图中Sαi的空白区