关于弃渣场稳定性计算方法的几点探讨

关于弃渣场稳定性计算方法的几点探讨摘要：随着社会的发展，大量的基础工程建设形成了许多弃渣场，确保弃渣场稳定是保护人民生命财产安全的一项重要举措，弃渣场稳定性评估是确保弃渣场稳定的重要评价工作。因此，为了弃渣场稳定性评估工作的科学性、准确性、可靠性，选取正确的计算方法、合理的岩土参数及合适的计算工况来进行弃渣场稳定性评估是十分必要的。关键词：弃渣场；稳定性；计算方法随着社会的发展，大量的基础工程建设形成了许多弃渣场，按照水利部司局函水保监便字[2016]第20号文及中国铁路总公司铁总发改函[2018]137号文内容，对工程建设范围内弃渣量超过50万立方米或最大堆渣高度超过20米或弃渣场下游有基础设施、公共设施、工业企业或居民点等的弃渣场均需进行弃渣场稳定性评估，目前弃渣场稳定性评估工作没有专门的规范可依据，还处在摸索的阶段，下面就弃渣场稳定性计算方法作几点探讨。一、计算工况的确定根据区域调查查明的工程地质环境条件，综合确定其弃渣稳定性及其边坡破坏的主要影响因素，对稳定性和变形破坏起主要作用的影响因素主要受弃渣本身性质以及大暴雨的影响。故选取以下两种工况进行弃渣场的稳定性计算：1、正常工况（天然工况）：视弃渣场勘查时所处的状态为现时状态，亦指弃渣场内无水的情况，当弃渣场堆渣体堆渣不均匀时，容易在弃渣场内部发生滑坡的工况；2、非正常工况（暴雨/连续降雨+地震工况）：即弃渣场堆渣体边坡处于暴雨或连续降雨条件，此时考虑堆渣体的状态时，视其全部处于饱水状态，计算采用其饱和重度，同时考虑暴雨状态下的渗透力对坡面稳定性的影响，当评估区地震烈度在7度及以上时还需按抗震设防烈度要求考虑地震效应。二、计算参数的取值本次计算的岩土物理力学参数包括弃渣场基底岩土体、渣体的重度和抗剪强度。弃渣场基底岩土体的相关参数在对弃渣场周边调查的基础上，参照《工程地质手册》（第五版）、《构造地质学》（谢仁海等编，2007年第二版）中常见岩土体物理力学相关参数，结合临近铁路工程的勘察资料以及部分弃渣场勘察工作得到的室外、室内试验成果进行综合取值；弃渣场渣体的相关参数则根据弃渣物质来源、现场弃渣物质调查，参照《水土保持工程设计规范》（GB51018-2014）中弃渣堆积自然安息角，结合部分弃渣场勘察工作得到的室外、室内试验成果进行综合取值。根据目前国内在岩土饱和状态下的抗剪强度参数变化方面的研究经验：饱水状态下一般土类等粘聚力可按20%～25%降幅考虑，内摩擦角按15%～25%降幅考虑；岩石粘聚力可按10%～40%降幅考虑（硬岩取小值、软岩取大值），内摩擦角降幅一般按不大于20%考虑。根据前面详细描述，结合临近铁路工程的勘察资料，参照《工程地质手册》、《构造地质学》及《水土保持工程设计规范》等，基于弃渣场岩土勘察室外、室内试验综合考虑，对渣体重度、粘聚力及内摩擦角等岩土参数进行取值。三、计算方法的选择1、弃渣体稳定性计算方法目前边坡稳定性计算普遍采用极限平衡法，该类方法将坡体分为若干条块，将每一条块作为刚体对待，假定其处于极限平衡状态，建立平衡方程进行计算。极限平衡法一般将稳定系数定义抗剪强度的折减系数，以满足平衡条件。由于对模型的简化条件不同，产生了诸如瑞典条分法、毕肖普法、简布法、摩根斯顿-普莱斯法及传递系数法等许多方法。参考《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）及《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），对于土质边坡和呈碎裂结构、散体结构的岩质边坡，当滑动面呈圆弧形时，采用瑞典条分法、毕肖普法等进行抗滑稳定性计算；当滑动面呈非圆弧形时，宜采用摩根斯顿-普赖斯法和传递系数法进行抗滑稳定性计算。弃渣体整体稳定性计算可采用传递系数法进行，通过设定规范要求的最小稳定系数计算剩余下滑力，然后通过使最终剩余下滑力接近0进行拟合，求得最大安全系数。传递系数法计算简图本弃渣体边坡局部稳定性计算可采用瑞典条分法进行。瑞典条分法假设滑动面为圆弧面，将滑动体分为若干个竖向土条，并忽略各土条之间的相互作用力。瑞典条分法不满足静力平衡条件，只满足滑动土体的整体力矩平衡条件。由于计算结果偏于安全，在工程上仍有很广泛的应用。瑞典条分法计算简图2、挡墙稳定性计算方法弃渣场挡渣墙一般为重力式挡渣墙，宜采用库仑土压力理论计算其稳定性，即认为墙背填料内会出现一通过墙踵的破裂面。通过墙踵，假定若干个破裂面，其中使主动土压力最大的那个破裂面即为最危险破裂面。根据这一条件，求得破裂面的位置和主动土压力值。假设土压力沿墙高呈分段线性分布，其形状与坡面线叠加超载后的形状相似，作用点位臵位于此分布图形的重心。当墙后土坡为一直线时，土压力呈线性分布，作用于墙高下三分点处。重力式挡渣墙稳定性计算主要考虑滑动稳定性、抗倾覆稳定性、基底承载力三个方面。楔破裂面计算简图四、结束语确保弃渣场稳定是保护人民生命财产安全的一项重要举措，弃渣场稳定性评估是确保弃渣场稳定的重要评价工作。因此，为了弃渣场稳定性评估工作的科学性、准确性、可靠性