岷江双线特大桥高边坡稳定性研究.pdf

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1、第2l卷第1期地质力学学报V0l_2lNO．12015年3月JOURNALOFGEOMECHANICSMar．2O15文章编号：1006~616(2015)0l_0108．09岷江双线特大桥高边坡稳定性研究陈行，邱敏，彭雅婷，龙雪梅，邹祖银(1．四川农业大学土木工程学院，四川都江堰611830；2．西南交通大学土木工程学院，成都610031)摘要：成兰铁路岷江双线特大桥高边坡位于岷江地震带，该区域属于高烈度地震强震频发区，降雨量大且集中，不良地质分布广，在复杂环境因素的影响下，极其容易引起边坡滑坡。在研究现场工程地质情况的基础上，利用FLAC3D有限差分软件，建立三维边坡模型，进

2、行天然、降雨、地震及降雨一地震耦合工况下的稳定性分析。研究结果表明，天然工况下安全系数为1．318，边坡处于稳定状态；降雨工况下，随降雨量的增加，雨水入渗和加载作用增强，位移高值区逐步扩大并逐渐向坡脚延伸，25mm／d、35mm／d及45mm／d降雨条件下的安全系数分别为I．001、0．932、0．912；地震工况下边坡不稳定，坡腰中上部位移与加速度最大，为易滑坡区域；降雨一地震耦合工况下，坡腰中上部极其不稳定，且随降雨量增加，滑体位移及加速度均增大。关键词：边坡；地震l降雨；耦合；稳定性；数值模拟中图分类号：TU452文献标识码：A0引言边坡稳定性一直都是岩土地质研究中经久不衰

3、的课题，地震及降雨引发边坡坍塌、滑坡以及泥石流等边坡失稳问题尤其如此。目前，单工况下边坡稳定性的研究层出不穷，多工况耦合作用下边坡稳定性的研究则报道较少。蒋中明等¨通过自编FISH函数实现了边坡三维饱和渗流计算分析；刘春玲等利用FLAC3D对某边坡地震稳定性进行了研究；齐信等]基于GIS技术对汶川地震强震区地震诱发滑坡与后期降雨诱发滑坡控制因子进行了耦合分析；龚文俊等采用GEOSTUDIO软件以甘肃西和Ⅲ号滑坡为例研究了降雨和地震耦合作用对滑坡稳定性的影响。边坡稳定性与人类生产生活息息相关，因此，对边坡稳定性的研究显得尤为重要。本文以成兰铁路岷江双线特大桥高边坡为例，结合多种数值

4、分析方法的特点，开展天然工况、地震工况、降雨工况以及降雨．地震耦合工况下边坡稳定性研究和工程安全性评价，为单工况及耦合工况下边坡稳定性研究提供参考数据及技术依据。收稿日期：2014．10．18基金项目：四川农业大学创新训练项目(040606693)；四川农业大学科研兴趣培养计划项目(04051039)作者简介：陈行(1993一)，男，四川农业大学土木工程学院本科生，土木工程专业。E-mail：chenhangssd@163．com通讯作者：邹祖银(1974一)，男，副教授，主要从事道路与铁道工程的科研和教学工作。E-mail：zouzyin@gmail．com第1期陈行等：岷江双

5、线特大桥高边坡稳定性研究1091研究区概况成兰铁路岷江双线特大桥高边坡位于四川省九寨沟县大录乡八郎沟玉瓦寨，边坡所在的2号岩堆大致呈扇形展布于斜坡上，岩堆体纵坡较陡，坡度约在3O。一38。之间，坡面长满杂树，树林茂密。该区域处于我国地貌阶梯起伏最剧烈的深切陡峻高山峡谷。铁路线路沿岷江两岸而上，在该区域穿越了4条活动断裂带，共涉及规模不等的十几条活动断裂，平均滑动速率均大于0．5mm／a以上。边坡区域地层岩性纷杂，不良地质分布广，在天然条件下会引起坡内岩土侧移导致轻微滑坡。岷江地震带属高烈度地震强震频发区，地震基本烈度为Ⅷ度，地震峰值加速度为0．2g73。该区域内气候多变，降水量较

6、多，易形成暴雨。2模型建立2．1数值模拟理论基础本文采用分阶段弹塑性求解法、容重增加法与强度折减法的结合以及非线性动力反应分析法对边坡天然工况、降雨工况、地震工况及降雨-地震耦合工况下的应力应变特征进行研究。2．1．1分阶段弹塑性求解法设置摩尔一库伦模型为材料的本构模型，先设置粘聚力和抗拉强度为大值，计算至平衡后，再设置粘聚力和抗拉强度为分析所采用的值求解，生成初始的应力场。2．1．2强度折减法首先将边坡强度参数粘聚力c和内摩擦角西同时除以折减系数F，得到一组新的粘聚力和内摩擦角值(c和)，然后，将c和值作为一组新的材料参数输入计算；不断增加F值，直到边坡达到极限状态，发生失稳破

7、坏，这时所对应的F值即为边坡的稳定性系数]。用公式表示如下：tan(~=(tan(h)F(1)c=号(2)式中：，为折减系数；C为岩土边坡最初的粘聚力，kPa；为岩土边坡初始内摩擦角，(。)；C、西分别为经过折减后的粘聚力和内摩擦角。2．1．3容重增加法保持岩土的粘聚力及内摩擦角不变，逐步增加重力加速度G反复进行计算(逐步增加重力加速度等同于增加岩土体的容重)，直至边坡破坏，此时采用的重力加速度G。imi．与实际重力加速度(G。，通常取值为9．8m／s)之比即为该边坡的安全系数¨