土质边坡在不同工况下的稳定性验算与分析

土质边坡在不同工况下的稳定性验算与分析

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摘要:为了了解边坡的安全现状,对边坡处理提供理论支持。本文对广州市番禺区某边坡进行验算分析,结果表明该边坡处于不稳定状态,需要及时进行加固处理。

关键词:边坡;验算分析;安全系数

随着我国城市化进程的发展,城市规模不断扩大,很多地区的上坡和丘陵被削平、开挖。特别是在城乡结合地区,很多村为了最大限度的利用土地,形成了比较多的人工开挖形成的高危边坡,在这些边坡的周围又新建了很多建筑物。由于这些边坡的存在对周围的建筑和人员产生巨大的隐患,这就又必要对这些边坡进行验算分析,为隐患排除、边坡治理提供理论支持。

1.工程概况

某边坡位于广州市番禺区,由于位于两个村子的交接处,为了最大限度利用土地,不断开挖形成了高陡的边坡。边坡宽约150m,高度8~15m,倾向195°,坡度约为70°,坡面上长有植被。坡顶建有废弃的工厂,坡顶距离居民建筑物约10m。边坡崩塌会威胁坡顶及坡底的行人和建筑物,因此有必要对该边坡进行计算分析,验算其稳定性。

组成该边坡的岩土体主要有:表层土体为①人工填土,为多年前回填土,压实状,厚度不大;其下②坡积粉质黏土,可塑为主,含细砂或中砂,粘性较好,光泽差;其下③残积粉质黏土,为花岗岩风化残积土,硬塑为主,粘性较差,局部地段夹有土状全风化;④奥陶系全风化花岗岩,岩芯以坚硬土状为主,局部半岩半土状,手折易散,遇水易软化。

2.边坡稳定性计算方法

边坡稳定性计算目前多采用二维断面方法进行分析。主要分三类:第一类称为极限平衡法,它是把滑坡体视为刚体,滑动面因剪切破坏而形成,用块体在斜坡上的平衡原理确定稳定系数;第二类称为数值分析法,根据边坡体内的应力和位移分布确定边坡的稳定性;第三类称为概率分析法,用数理统计方法分析边坡稳定性。在工程中,应用最广泛是极限平衡法,这种方法根据滑动面形状的不同又分为直线法、圆弧法和折线法三种,其中圆弧法又分为瑞典条分法、简化的毕肖普法、公式计算法等。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)中规定:土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算,因此本文选用简化的毕肖普法,应用北京理正岩土软件对边坡进行稳定性验算分析。

3.边坡稳定性验算分析

3.1荷载和计算工况

边坡在正常天气、连续降雨和地震力作用的状态下荷载组合不同,边坡的稳定性也不同,因此需区分不同的计算工况确定荷载组合。本次计算时选取如下两种的荷载组合:

(1)工况1:自重+地下水。该工况反应边坡在正常状态下的荷载组合,地下水位取勘查时测量到的钻孔静止水位。

(2)工况2:自重+暴雨+地下水。该工况反应边坡在偶遇高水位条件下的荷载,地下水位取偶遇高水位。

根据边坡周围的环境条件,上述两种工况条件下作用在边坡上的荷载及其取值说明如下:

(1)坡体自重:即边坡岩土体本身所受的重力;

(2)地下水产生的荷载:对于由残积土和强风化岩构成的边坡,地下水对土骨架的作用力表现为渗透压力和浮力,因此水位以上坡体重度取天然重度,不考虑水的作用,水位以下考虑地下水的渗透压力,坡体重度取浮重度。地下水所产生的荷载首先需确定地下水位,边坡稳定性分析中主要考虑两种地下水位,一种是勘察时测量到的钻孔静止稳定水位。另一种是不利工况条件下,即连续降雨期间的水位,此时的地下水位将比平水期边坡稳定渗流的水位要高,由于没有直接获得最高地下水位,因此计算时根据计算剖面所处的地质环境条件按经验确定,偶遇高水位取坡脚附近的水位接近坡面。

3.2计算参数的选择

根据勘察报告的结果,考虑到表层的人工填土厚度不大,不考虑。因此,边坡计算的参数如表1

表1土层参数表

3.2稳定性分析

边坡主要分布为残积土和全风化花岗岩,岩土体完整性破坏严重,岩土体强度比较小,属于土质边坡。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)规范,采用圆弧滑动法对边坡稳定性进行分析计算。该边坡长150m,坡高15m,根据根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)的规定,边坡安全等级为二级,其稳定安全系数在一般工况下不应小于1.30。

选择边坡中具有代表性的剖面进行稳定性验算,分别计算在正常条件和暴雨条件下。采用理正5.5版边坡稳定性分析软件圆弧滑动法计算。对边坡进行计算,先通过软件自动搜索危险滑动面来确定边坡的最危险滑裂面,然后结合本工程实际情况并参考类似已发滑坡或崩塌的滑裂面,给定圆心、半径进一步搜索计算得出的最危险滑裂面和稳定系数

图1正常条件下计算简图图2暴雨条件下计算简图

边坡验算结果如下表2:

表2边界计算成果表

验算结果表明,该边坡稳定系数均小于1.30,边坡安全储备严重不足,需要尽快采用措施进行治理。

4.结语

通过对边坡的验算分析,计算边坡在正常条件下和暴雨条件下的稳定系数和剩余下滑力。计算表明,边坡存在比较大的安全隐患,需要尽快进行治理。

参考文献

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