吴起县土河院滑坡治理设计.pdf

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1、磅孑弛耍第31卷第2期GEOLOGYOFSHAANXIr2013年12月文章编号：10o1—6996(2013)O2—O1O1—O3吴起县土河院滑坡治理设计梁英英，任园园2(1．西安科技大学，西安，710054；2．陕西地质工程总公司，西安710054)摘要：以吴起县土河院组滑坡治理设计为例，使用ANSYS对边坡进行稳定性分析，提出治理方案。关键词：滑坡；ANSYS；强度折减；治理中图分类号：P642．22文献标识码：B1工程概况土河院滑坡位于吴起县吴起镇金佛坪村，滑坡隐患坡度约45。～6O。，滑坡体高64m，宽约220m，厚15m，体积约2O万方；坡体15m以上为Q。、Q黄土

2、，以下为砂泥岩互层，斜坡地带一般沿该层顶部形成滑动面，因此其顶面形态对斜坡的稳定性起着控制作用。现在，该滑坡整体处于蠕动变形阶段，前沿局部有垮塌，后缘有裂缝，局部错动达3m，滑坡体上发育多处落水洞，预测滑动面为黄土与基岩接触面。2滑坡稳定性分析2．1ANSYS强度折减法基本原理及安全系数定义边坡稳定分析的有限元折减法基本原理是：通过不断降低边坡岩土体抗剪强度参数直到岩土体达到极限破坏状态为止，即：粘聚力c和内摩擦角cp的正切值同时除以一个折减系数Ftrial，得到一组新的c，、‘P值，然后作为新的资料参数输入，再进行计算，经过不断折减，反复试算，直到满足相应的失稳判据，则对应的

3、Ftrial被称为坡体的最小稳定安全系数，可见Ftrial也是储备系数。此时坡体岩土体达到极限状态，处于塑性状态，发生剪切破坏，根据塑性区分布图可得到坡体的破坏滑动面。经过折减后的剪切强度参数c和‘p针算公式如式(1)和式(2)所示：c=c(1)=叭1口(2)2．2屈服破坏准则基于有限单元等数值分析方法和传统极限平衡进行边坡稳定分析时，通常因其采用不收稿日期：2013—1O—31作者简介：梁英英，女，29岁，在读研究生，西安科技大学地质与环境学院。陕西地质第3l卷同的屈服准则而使得计算的安全系数不相同，甚至相差很大。目前岩土材料常采用的两个准则：摩尔一库仑(Mohr—Coulo

4、mb)屈服准则和Drucker—Prager屈服准则。2．3滑坡破坏判据强度折减有限元法分析滑坡的稳定性，关键问题是临界状态的判定。目前主要有3类判定准则：(1)解的不收敛。当在指定的收敛准则下，算法不能收敛，则表示应力分布不能满足土体的破坏准则和总体平衡要求，意味着出现破坏。(2)结构面塑性区贯通。当计算结果显示结构面塑性开展区相互贯通，此时的折减系数即为坡体稳定安全系数。(3)特征点的位移突变。绘制研究对象多个特征点的位移与折减系数的关系曲线，以位移曲线出现较为明显的转折点对应的强度折减系数作为该研究对象的安全系数。2．4稳定计算条件(1)计算剖面。计算剖面选取东段治理剖面

5、。剖面计算边界条件：滑面高程为1321m，地层从上至下划分依次为黄土、基岩(砂、泥岩互层)。采用plane82单元，按平面应变问题计算。(2)计算工况的选取。经综合分析工程区内滑坡滑体、滑床岩土体特征及各种荷载情况，评价天然状态、饱和状态两种工况下的稳定计算。(3)计算约束条件。约束条件为：模型两侧水平位移为零，底侧水平和坚直位移为零，模型中的纵向坐标代表坡高方向，水平向坡长方向，压应力为负，拉应力为正。(4)计算参数。各岩土层材料的参数指标如表1所示。表1各地层土力学参数指标Tab．1Mechanicalparametersofeachstratum地层重度kN／天然状态饱和

6、状态m摩擦角‘p(。)粘聚力C(kPa)摩擦角‘p(。)粘聚力C(kPa)黄土15．621．618．913．16．8泥岩17．921．823．32．5稳定计算结果及分析工况一计算是指在自重作用下的滑坡体稳定分析，工况二计算是指在饱和条件下的滑坡体稳定分析。根据表1计算，工况一、工况二x方向位移图。根据有限元强度折减法基本原理及安全系数的定义，采用折减强度参数，经过试算，得出工况一和工况二下的安全系数分别为1．08和0．91，说明在工况一时滑坡稳定性处于临界状态，在工况二时滑坡处于不稳定状态，这与滑坡实际状况基本相符。在黄土和泥岩的交界面上位移差别比较大，说明在交界面处滑动趋势比

7、较大，最大位移发生在滑坡中部位置，方向朝坡外。3滑坡治理方案设计第2期梁英英等：吴起县土河院滑坡治理设计103(1)分级削坡。为了确保边坡的稳定性，设计结合地层分布情况采用分级卸载。治理东段自下而上分九级放坡，第一级至第／级边坡均为土质边坡，坡高5．3m，坡率1：0．75，分别在坡脚设置3m宽平台；第九级边坡为土质边坡，坡高16m左右，坡率1：0．75，在坡脚设置3m宽平台。治理西段自下而上分七级放坡，第一级至第六级，为土质边坡，坡高5．3m，坡率1：0．75，分别在坡脚设置3m宽平台；第七