泥岩夹层高陡边坡处置方法数值模拟.pdf

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1、2016年第3期广东公路交通GuangdongHighwayCommunications总第144期文章编号：1671—7619(2016)03—0056—04泥岩夹层高陡边坡处置方法数值模拟宁宇(中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州313000)摘要：边坡稳定性是工程建设中关注的重点。也是科学研究的热点问题，由于地质条件和工程建设的多样性，对边坡的处理方法也多种多样。基于某泥岩夹层高陡边坡工程实例建立FLAC”有限差分模型，分析了该类边坡的处置方案，计算结果表明粉质黏土层和泥岩层均是滑移层，施加少

2、量排数的支护桩难以改变边坡的滑动面，充分发挥支护作用的抗滑桩是施加在上部粉质黏土层中一小段范围内的抗滑桩。施加桩锚联合支护系统能一定程度提高边坡稳定性，但效果不明显，挖除粉质黏土层后只需要施加少量排数的支护桩即可保证边坡稳定。关键词：夹层；边坡；稳定性；处置方案；数值模拟中图分类号：U416．14文献标识码：AO引言工程建设中不可避免由于开挖或填筑形成边坡，其稳定性一直是设计施工中关注的重点，由于地质条件的多样性和工程经济技术的需要，对边坡的处理方式也多种多样，而极限平衡法或极限分析的局限性造成边坡稳定

3、性的相关研究成为热点之一。张小雪等基于颗粒流程序对边坡稳定性进行了分析⋯，曹文轩、王聪聪、张小勇等对边坡稳定性及加固措施进行了研究旧‘4J，陈国庆等基于动态强度折减法对边坡的稳定性进行了研究"J，郭明伟进行了有限元三维边坡稳定性分析∞J，邓东平、韩流等对边坡滑动面进行研究"qJ，王智德对顺层岩质边坡稳定性进行上限分析一J，卢坤林对边坡坡面形态进行了理论与试验研究¨⋯。本文基于某泥岩夹层高陡边坡工程实例进行模拟分析，研究该类边坡处置方法，为类似工程提供参考。1工程概况工程位于沪昆高铁云南境内，属云贵高原剥

4、蚀构造低中山区，区内地形起伏较大，地处陡坡，边坡自然坡度约40。。线路沿大里程地形有起伏，穿越破碎断层带，纵坡相对平缓。基岩有较大范围裸露，为第三系上新统(N：)泥岩，覆盖薄层第四系全新统坡残积(Q。小“1)粉质黏土。地层由新到老分述如下：<6—4>粉质黏土(Q。Ⅲ“1)：褐黄色，硬塑状，手捻砂感强，主要分布于坡面，属Ⅱ级普通土。<12—7>泥岩(N2)：紫红色，薄层状，泥质结构，质软，易风化剥落，强风化带厚2—8m，属Ⅲ级硬土，弱风化层属Ⅳ级软石。据钻探揭示，该地层含石膏，不能做填料。<39—3>断层

5、角砾：灰白色，原岩为白云层，玄武岩，分布于断层破碎带内，属Ⅲ级硬土。不良地质构造为断层，破碎带宽约150m，断层破碎带物质以灰白色断层角砾为主，胶结中密至松散，角砾以白云为主。呈棱角状及次棱角状，岩质软，手捶敲击易碎，为活动断层。泥岩为第三系泥岩，在外力作用下呈碎屑状，局部形成浅表层坍滑，影响边坡稳定。2模型建立根据地层勘察资料及边坡设计施工图纸，建立FLAC30模型，模型自上而下为粉质黏土、泥岩、断层角砾及磷灰岩，模型左右边界32．5m，高度20m，纵向2m，网格划分见图l。根据勘察结果，岩土模型参数

6、见表1。作者简介：宁宇(1983．09一)，男，本科，工程师，从事公路、铁路施工管理工作。E—mail：64335122@qq．tom·56·2016年第3期宁宇：泥岩夹层高陡边坡处置方法数值模拟总第144期各岩土层服从摩尔一库伦屈服准则，削坡后不处理情况下边坡不能维持稳定，其位移及速度矢量见图2．(a)复合位移云图(1J)速度久量幽图2未处置边坡位移计算结果此时模型不能计算至平衡，削坡后卜-部粉质黏土层不能稳定，有滑落至下层的趋势，必须先处理上部粉质黏土层。3处置方案从保护自然环境的角度出发，首选施加

7、支护桩。支护桩施加于粉质黏土层中部，桩身参数为弹性模量20GPa，泊松比0．3，桩径0．5m，桩长6m，伸入断层角砾层2．2m，剪切耦合弹簧刚度50GPa，剪切耦合弹簧粘聚力1MPa，剪切耦合弹簧摩擦角10。，法向耦合弹簧刚度80GPa，法向耦合弹簧粘聚力10MPa，法向耦合弹簧摩擦角400，计算结果见图3。(a)塑性区分布(b)剪应变增量图3支护桩处置计算结果沿泥岩层底自上而下出现了塑性贯通区，剪应变增量最大的部位分布于粉质黏土层底和泥岩层底，说明施加支护桩后形成了新的滑动面，出现了两道滑移面。要保证

8、边坡稳定，需再对粉质黏土层和泥岩层再施加支护桩。进一步加强支护，于泥岩裸露处和既有支护桩之上分别再施加两道支柱桩，桩身参数同上，计算结果见图4。(d)_){I!+r{：【：X：分布(h)剪心变增艟图4增加支护桩计算结果计算结果表明，增加两排支护桩后坡顶的粉质黏土层剪应变增量明显减小，泥岩层底形成塑性区贯通的状况没有得到控制。图5为桩身弯矩分布图，桩身弯矩图表明增加的下部桩并没有起到抗滑作用，需要改变桩身位置。·57·2016年第3期广东公路