高填方路基边坡稳定性分析的方法比较.pdf

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1、2015年第6期水利规划与设计设计施工OOl：10．3969／j．issn．1672—2469．2015．06．037高填方路基边坡稳定性分析的方法比较夏井泉，唐翊。，陈志(1．重庆市勘测院，重庆400020；2．重庆市岩土工程研究中心，重庆400020；3．北京科技大学土木与环境工程学院，北京100086)摘要：为满足高等级公路线性和纵坡设计要求，高填方路基越来越多出现在西南地区。高填方路基的稳定性往往决定了道路的质量。实际工程中路基沉降、路基边坡失稳给生命和财产安全造成了严重影响。因此，选择合适方法对高填方路基边坡进行稳定性分析

2、显得尤为重要。高填方路基边坡稳定性分析主要分析方法为有限差分法、极限平衡法及有限元法。不同的分析方法中计算假设和原理差异很大，得出的结果也有差异。本文运用常用填方路基边坡稳定性分析中的极限平衡法和有限差分法对同一算例进行了边坡内部滑动计算，并从计算假设和原理上阐述了两种分析方法的差异，分析了各自的适用条件。关键词：路基稳定性；极限平衡法；有限差分法；适用条件中图分类号：U416文献标识码：A文章编号：1672—2469(2015)06-O11O-03在实际工程中，填方路基边坡沿其内部发生剪1前言切滑动的稳定性计算方法争议很大，有限差

3、分法、随着经济、社会的发展，公路建设等级在不断有限单元法、极限平衡法等是目前常用的计算分析提高，设计规范对道路的线型、纵坡也有了更高的方法，本文从较为简单的有限差分法和极限平衡法要求。在西南地区公路建设过程中，越来越多的高出发，探究两种方法的基本原理，对其计算结果进填方路基被使用。开山辟地产生的填料往往在粒径行比较，得出相应结论，希望对填方路基边坡稳定和级配方面均不满足要求。由于不合格的填料质性分析起到抛砖引玉的作用。量、压实效果、排水措施及坡面防护处理等多种因2极限平衡法素导致了填方路基边坡稳定性欠缺，严重影响道路的通行量及车辆的

4、安全。根据重庆地区相关经验，边坡稳定性分析中的极限平衡法的理念是将边填方路基主要填料为周边场地劈山放坡所得，主要坡滑体进行条分化，将每个块体视为刚体，研究块为砂、泥岩，碎、块石夹少量粘性土，回填方式一体之间的相互作用，最终通过抗滑力与下滑力的比般为下部自然抛填，上部强夯或碾压回填。填料粒值来确定滑体的安全系数。由于考虑块体之间相互径大小不匀，最大的可能超过1Ill，填方高度一般作用的假定不同，极限平衡法又细分为瑞典条分10～30m，碾压效果较差，在雨水等作用下极易发法、简化Bishop法和Janbu法。生路基沉降和路基边坡失稳。瑞典

5、条分法可以进行相对定量的边坡稳定性分填方路基边坡失稳的情况有两种：(1)沿填土析，是目前普遍使用的边坡稳定分析方法。分法的与基岩接触面滑动。：填土与基岩接触面的c、‘p核心思想就是将滑坡体竖直分成若干块土条，把土值在地下水等因素影响下，抗剪强度降低；或在上条均假设为刚体，对作用于土条上的力进行力与力部过大荷载、震动作用下，导致下滑力增大；这两矩的平衡分析，求出在极限平衡状态下滑坡体的安种情况发展到一定程度后，使得填土沿下部较陡基全系数，并通过圆心位置与圆弧半径的试算，自动岩面产生滑动。(2)沿土体内部滑动：由于土搜索出最危险滑裂面位

6、置及其相应的安全系数。层厚度较大，在地下水、荷载及震动影响下，土的相对于简化的Bishop法和Janbu法，本次分析抗剪强度降低，土体沿其内部产生剪切破坏，导致土体内部滑移。作者简介：夏井泉(1987年一)，男，助理工程师。·110·设计施工水利规划与设计2015年第6期采用的瑞典条分法将滑动面假设为一个圆弧面，并认为各土条间的相互作用力对滑坡体的整体稳定性基本无影响，或者说，假定土条两侧受到的作用力大小相等，方向相反且作用于同一直线上。如图1所示。图2瑞典条分法分析结果示意图日分析，对填土在达到屈服极限后经历塑性变形的三维空间行为

7、进行分析。分析步骤为：(1)生成网格，建立几何模型。将研究对象采用若干差分网格来代替，网格单元通过节点联结；(2)设置网格(几何模型)的边界条件和初始条件，同时，赋予材料相应的参数；(3)对网格(几何模型)进行初次求解达到初始应力平衡；(4)加载和继续建模，对图1瑞典条分法示意图达到初始平衡状态的网格(几何模型)施加附加荷(cl+Wcos0tan~)载，打破其初始平衡状态，之后给出收敛要求，再K=————————(1)∑Wsin0次求解使网格(几何模型)达到平衡或破坏，输出计算结果。K一整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；本方法采用强

8、度折减原理来求解边坡安全系Z一单个土条的滑动面长度(m)，Z=bsec0；数，将边坡安全系数定义为：使边坡刚好达到一条块重力(kN)，浸润线以上取重度，以临时破坏状态时，对材料的抗剪强度折减的程度，下取饱和重度；为岩、土的理论抗剪强度