公路典型软质岩石边坡工程稳定性研究

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1、总第238期交通科技SerialNo．2382010年第i期TransportationScience＆TechnologyNo．1Feb．2010公路典型软质岩石边坡工程稳定性研究罗勇何文勇刘怡林(1．贵州省交通勘察设计研究院贵阳550001；2．交通部公路科学研究院北京100000)摘要将有限差分理论和FLA技术应用于贵阳市乌当区云锦庄至开阳公路K44+340K44+450段右侧滑坡工程，利用强度折减法分析了边坡的稳定性，研究了三维变性范围和发展趋势。通过对该段公路路基边坡失稳下滑的原因进行符合实际工况的模拟，结果

2、表明。路基开挖岩石坡脚是造成这次滑坡的外因；软弱岩体风化强烈、节理发育形成岩体内软弱结构面是边坡失稳下滑的内因；采用强度折减法分析边坡的稳定情况及预应力锚索加固过程中的稳定性变化情况，说明预应力锚索的加固对于该岩石边坡的整体稳定性起到了重要的作用。关键词离散单元节理发育边坡稳定性分析随着西部大开发战略的实施，高等级公路和述如下：高速公路向中西部山区延伸，加上城市扩建公路(1)增量弹性准则。主应力表述为：等建设极大地改变了土地的利用方式，深填高挖1≤2≤3(：1)等土石方工程日益增多，严重地改造了当地的地规定压应力为负号

3、。相应的主应变增量质条件，破坏了当地地质环境的平衡，随之而来的Ael、Ae2、Ae3由下式得到：是滑坡灾害日益严重Ll]。受对自然地质环境认Aef一△+Aepi一1，3(2)识不充分等客观条件的限制，在挺进西部的过程式中：上标和分别表示弹性和塑性部分应变中，付出了沉重的社会、经济和环境代价。增量。塑性应变只有当土体发生塑性流动的时候笔者对贵州省贵阳市乌当区云锦庄至开阳公产生。增量的广义HookeSlaw可以表述为主应路典型滑坡工程K44+340~K44+450右边坡滑力和主应变的形式，其表述为：坡进行了现场工程地质条件

4、及其边坡变形情况研△1一a1△+a2(△P；+△：)究，根据现场位移监控进行了岩土体现场及其室Ao-2一a1△2e+a2(△i+△；)(3)内相关参数试验研究。△：：=l△；+2(△e1+△；)式中：a一K+4G／3；a2一K一2G／31有限差分边坡稳定分析基本理论(2)屈服函数和势函数。破坏准则可以在1．1有限差分物理模型(，)平面表述，如图1。三维有限差分FLCA∞(fastlagrangiananal—仃ysisofcontinuainthreedimensions)中所有数学⋯模型遵循相同的增量形式数学运算法则

5、。给定t一f一一一．时刻应力状态和时间步骤△的总应变增量，目的，，1—兰／Lrn(D是要求出相应的应力增量和+△时刻的新应力，状态。当有塑性变性时，仅有应变增量的弹性部分对应力增量做出贡献。因此，必须修正由总应变增量计算出来的弹性应力增量，以期得到新时图1Mohr—Coulomb破坏准则刻的实际应力状态。破坏包线从图1中点A到点B，其屈服函数本文选用Mohr-Coulomb弹塑性模型。其表表述为：广一一N+2c(4)收稿日期：2009—09-23从点B到点C可由张拉屈服函数表述为：罗勇等：公路典型软质岩石边坡工程稳定性

6、研究2010年第1期，一一(5)表1各地层基本岩体力学参数式中：为内摩擦角；C为内粘聚力；为抗拉强度。N一(1+sin)／(1一sin)(6)式(4)和式(5)表达的屈服函数中，只有最大和最小主应力，而中间主应力不会对其产生影响。1．2考虑软岩路基边坡稳定性分析的强度折减法注：1一残坡积物；2-全风化砂质泥岩；3一中风化砂质泥岩；4一弱风化砂质泥岩模型建立考虑软质岩石节理发育的特点，建利用SGrid模型数据特有的空间拓扑结构，立相应强度参数的软弱结构面。离散块体强度折在VC++6．0平台上使用C语言编写了数据转减法原理

7、和有限元强度折减法一样，不断折减边换接口程序，实现了GOCAD软件中的SGrid模坡体内岩土材料的摩擦角和内粘聚力，统一采用型数据向FLAC∞类型数据转换的功能。GO—c／F、tan／FI的折减形式，公式如下：CAD建立的SGrid三维模型经过转换导入cnext—c／‘(7)FLAC∞后的地质三维图模型如图3所示。“‘一aretan(tanp／F“)f式中：F为每次折减因子。通过N次循环后，边坡达到极限平衡状态，则最终边坡的安全稳定系数可写为循环次数N和F的函数FOS—f(N，，F‘)(8)2工程路基边坡基本概况该滑坡

8、位于贵阳市乌当区云锦庄至开阳公路K44+340～K44+450m右侧陡坡上，滑坡沿主滑方向长100余m，宽长150m，滑体面积约1．32图3地质三维模型图m。，滑体最大厚度≤15．50m，总体积约13万模型计算的边界条件，根据实地勘察情况，在m，该滑坡属大型滑坡。滑坡范围内地层产状为离滑坡范围足够远处固定模型4个边界和1个底87。