航道护岸工程堆土边坡稳定研究

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1、航道护岸工程堆土边坡稳定研究　　(南京市地下铁道工程建设指挥部，江苏南京210008) 　　摘要：文章从极限平衡原理出发，针对不同的边坡坡度、堆土边距，研究了瑞典法计算江苏某航道护岸工程临界堆土荷载，分析比较了瑞典条分法和毕肖普条分法的差异，得出了在多层土稳定计算中毕肖普法比瑞典法的安全系数略大；边距大于7.0m时，堆土荷载对土坡稳定不造成影响的结论，为航道护岸建设提供参考。 　　关键词：边坡坡度；堆土边距；临界堆土压力；边坡稳定 　　中图分类号：U612.3文献标识码：A文章编号：[HTK]1007—6921(XX)0

2、7—0183—02 　　航道护岸工程基槽开挖侧面堆土时常发生滑坡失稳现象，从而影响施工进度，造成经济损失和安全事故。图1为江苏某航道护岸工程，发生基槽边坡滑坡事故。本文运用瑞典条分法和毕肖普法，就土坡坡度、堆土边距、堆土压力等因素对护岸边坡稳定性进行了研究，提出相应的预防措施，可供相关人员参考。 　　740)this.width=740"border=undefined> 1工程概况 　　根据工程初步设计报告，最高通航水位为3.40m，最低通航水位为1.03m，常水位为1.57m。地质情况分布如下：①粉质黏土及

3、黏土：黄褐色，湿～饱和，一般呈软塑～可塑状态，局部呈硬塑状态，局部粉砂，含云母，铁锰氧化物斑点，偏高压缩性，分布较稳定。②淤泥及淤泥质黏土：灰黑色，灰～深灰色，饱和，流塑状态，局部为软塑状态，无臭味或少许臭味，含少许贝壳，含云母及少量腐殖物，夹薄层粉土、粉砂，具高含水量，高压缩性，高灵敏性，该层埋深较浅，分布连续，厚度变化很大，分布较稳定。各土层厚度、重度、黏聚力及内摩擦角见表1。 　　基坑边坡断面见图2，其中，第一层土为粉质黏土及黏土；第二层土为淤泥及淤泥质黏土。 　　740)this.width=740"border=und

4、efined>740)this.width=740"border=undefined> 2护岸堆土稳定性分析 　　目前，边坡稳定分析理论主要有极限平衡理论、塑性极限分析、模糊极值理论和有限单元法［1］。极限平衡理论又可分为两类：一类是将滑动土体作为一个整体来考虑，这类方法包括整体圆弧滑动法和Taylor图表法。另一类是条分法，就是将滑动土体分成许多个竖向的土条，考虑每一个土条的静力平衡，其中最著名、应用最广泛的是瑞典条分法和毕肖普条分法。本文同时运用瑞典条分法和毕肖普条分法，就堆土高度及堆土边距因

5、素对护岸稳定进行研究，并比较两种方法的不同。 2.1瑞典条分法护岸边坡稳定性 　　2.1.1瑞典条分法基本原理。瑞典条分法假设滑动面为圆弧面，见图3［2］。不考虑条间作用力，任一土条的作用力有：土条自重Gi；滑面上的抗剪力Ti和法向力Ni。  　　740)this.width=740"border=undefined> 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　式中：αi为土条i的滑动面与水平面的夹角；li为土条i在滑动面处的弧长；ci为土条i滑动面上的粘聚力

6、；φi为土条i滑动面上的内摩擦角；ri土条i的重度。 　　2.1.2瑞典条分法应用。在验算护岸设计临界稳定过程中，仅分析土坡坡度、填土堆土边距和填土压力。计算时，取垂直截面1m长土坡作为计算单元，土压力力简化为均布力，土条宽度取0.25m，搜索圆心步长取0.25m，搜索半径步长取0.25m。假定不同土坡坡度，分别取1.4∶1、1.2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1，验算护岸临界均布土压力与堆土边距的相互关系，计算结果见图4。 　　当坡度一定时，临界均步土压力与堆土边距成线形增长关系。对各数值点进行二次拟合，结果见表

7、2，随着坡度的增加，与斜率成线性递减关系，相差在0.2左右，线性相关系数为0.997、0.998。 　　740)this.width=740"border=undefined> 2.2毕肖普条分法护岸边坡稳定性 2.2.1毕肖普条分法基本原理。 　　毕肖普条分法假定滑动面为圆弧面，它考虑了土条侧面的作用力，并假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数相同。 在图3中土条的竖向力的平衡条件为： 　　Gi-Tisinαi-Nicosαi=0(9) 　　据摩尔-库伦理论，安全系数K；切向抗剪力Ti和有效法向反力

8、Ni存在如下的关系： 　　740)this.width=740"border=undefined> 将(2)式带入(1)得： 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　2.2.2毕肖普条分法应用及与瑞典条分法