边坡稳定安全系数变化规律分析

瘠J蒲京迄工孚瘠J蒲京迄工孚SHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY边坡稳定安全系数变化规律分析瘠J蒲京迄工孚瘠J蒲京迄工孚SHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY边坡稳定安全系数变化规律分析边坡稳定安全系数变化规律分析摘要滑坡是个古老的问题，是经典土力学最早试图解决而至今仍未圆满解决的课题;滑坡灾害在我国水利水电、铁道公路、港口房建、矿山工程建设中时常发生，给国民经济建设带来了巨大的建筑工程损失。因此，如何作好滑坡的防灾减灾工作一直就是边坡工程中首要研究的课题。正确地评价边坡的稳定性是滑坡减灾成功的关键之一，而正确的评价结果依赖于正确的评价方法;因此，边坡稳定性分析方法的研究是边坡问题研究中的一项十分重要的内容。迄今为止，国内外对土质边坡稳定问题的分析仍然广泛采用条分法。它的力学模型简单，己经积累了十分丰富的实际经验。本文通过对一定条件下，各种工况的土质边坡的稳定安全系数和最危险滑裂面的大量计算、统计和分析，阐述了影响边坡稳定的各项要素，如边坡坡度，边坡平台宽度及边坡上荷载等对于稳定安全系数和最危险滑裂面的影响；文中还对华东沿海某市北郊软土地区一基坑边坡的失稳及其抢险方案进行了分析，可为边坡稳定控制提供一些有益的参考。关键字：边坡稳定，稳定安全系数，最危险滑裂面，条分法边坡稳定安全系数变化规律分析边坡稳定安全系数变化规律分析边坡稳定安全系数变化规律分析边坡稳定安全系数变化规律分析^j洋汽迄力攀目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章绪论 1\o"CurrentDocument"边坡稳定研究的意义 1\o"CurrentDocument"常用边坡稳定计算方法 1\o"CurrentDocument"第2章条分法简介 3\o"CurrentDocument"条分法建立的基础 3\o"CurrentDocument"条分法统一计算公式 4\o"CurrentDocument"第3章最小稳定安全系数及最危险滑裂面变化规律 5土坡坡度 5\o"CurrentDocument"平台宽度 10边坡上荷载 12\o"CurrentDocument"土体类型 18\o"CurrentDocument"第4章工程实例分析 30\o"CurrentDocument"工程概况 30计算与分析 31\o"CurrentDocument"第5章结论 33\o"CurrentDocument"参考文献 34致谢 略译文及原文 略瘠J蒲京迄工孚瘠J蒲京迄工孚SHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY边坡稳定安全系数变化规律分析第第#页共35页第4章工程实例分析4.工1程概况本工程实例位于华东地区某市北郊，东邻东西大道（新10国4道），南向2号干道，西面为规划中的道路，北侧为建设中的镇中心广场。该工程建设用地约为 m3,地上总建筑面积约为37000m2，由两栋11层的高层自助酒店和〜层多层自助酒店组成，其中层的高层自助酒店采用框架建立墙结构，单柱最大荷载约为 kN,多层自助酒店采用框架结构，单柱最大荷载约为 04。采用预应力混凝土管桩基础。该工程基坑北面采用土钉墙支护，边坡原设计总高为m,在坡底向上2m处设一平台,宽为2m,在坡底向上0.5m2.5m和3.5m处设三排土钉，长度分别为11m、m和9m。整个坡面采用100mm后C20喷射混凝土护面，喷射混凝土内配巾6.5@200x200双向钢筋网。原设计简图如图4-1,土层参数见表4-1。图4-土1钉墙原设计简图表4-1土层参数序号土类型土层厚（m）容重(kN/m3)粘聚力（kPa）内摩擦角1杂填土1.90018.28.010.0°2粘性土1.60018.010.57.5°3淤泥5.00016.69.56.0°计2算与分析该工程在施工至第三道土钉时，即开挖深度时，边坡出现了失稳，土体向下滑动，导致工程停工并造成了一定的经济损失。后经调查发现，该工程基坑维护和开挖施工中存在较大问题，第一、二道土钉打入深度不够，灌浆质量严重不合格，且土钉施工还扰动了土体，喷射混凝土也存在较大问题，基本未起到预期作用。边坡稳定主要靠土体自身粘聚分析该土质边坡的稳定安全系数和最危险滑裂面，其中忽力维持。现运用前文所述规律略土钉及喷射混凝土的作用。边坡计算简图如图4-。2分析该土质边坡的稳定安全系数和最危险滑裂面，其中忽图4-图4-土2坡计算简图使用Slope边坡计算软件，运用Bishop条分法进行计算得到边坡的稳定安全系数为根据中华人民共和国国家标准《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)(下文简称《边坡规范》)第页表 边坡工程安全等级的规定，本工程土质边坡高度W0破坏后果严重，安全等级为二级。又根据第25页表5.3边.坡1稳定安全系数规定，该二级边坡计算采用圆弧滑动法，稳定安全系数应至少达到1.2。5可见此时该边坡稳定性是不足的。

事故发生后，施工单位进行了抢险工作，包括将边坡坡度放缓和增大平台宽度。前文已述，这两种方式均可增大稳定安全系数。以下用与前文相似方法对抢险方案进行分析论证。根据《边坡规范》第5页表12.2.1土质边坡坡率允许值规定，该边坡坡高小于5m属于粘性土硬塑状态，坡率允许值为1：1.00〜1：1.25,分别改边坡坡度和平台宽度并计算稳定安全系数，计算结果见表4-。2表4-不2同坡度不同平台宽度下稳定安全系数平台宽度（m）边坡坡度1：1.00：1.25121.091.131.151.141.211.2551.281. 161.351.稳定安全系数1.501.25坡度1:1.25坡度1:1.002.5751.001.25坡度1:1.25坡度1:1.002.5751.00平台宽度（|图4-坡4度和平台宽度与稳定安全系数关系曲线根据表4-做2稳定安全系数与边坡坡度和平台宽度的关系曲线如图4-。4由表4-和2图4-可4知，在该边坡抢险中，若将坡度放缓至1：1.00，则需要加宽平台至.57若将坡度放缓至1：1.25,则需要加宽平台至.00。这样就可以使稳定安全系数提高到1.25,达到《边坡规范》的要求。但实际工程抢险中平台宽度仅拓展了1,且在边坡位移趋于稳定后又在平台上放置了塔吊架构近三星期之久，继而又引起了边坡失稳险情。第5章结论本文通过对一定条件下，各种工况的土质边坡稳定安全系数和最危险滑裂面的大量计算、分析和统计，阐述了影响边坡稳定的各项要素，现总结如下：（1）土质边坡稳定安全系数和最危险滑裂面是描述土质边坡稳定性的重要参数。土质边坡稳定安全系数和最危险滑裂面与边坡的坡度，边坡平台的宽度，边坡上荷载和边坡土体类型密切相关。改变其中任一参量或同时改变几个参量都会对稳定安全系数值和最危险滑裂面的位置和形状造成影响。（2）其他条件一定时，边坡的稳定安全系数会随着坡度的变缓而增大。实际工程中，可以利用放缓边坡坡度的方法提高边坡稳定性。（3）其他条件一定时，边坡的稳定安全系数会随着边坡平台宽度的增大而增大。实际工程中，可以利用增大平台宽度的方法提高边坡稳定性。对于二阶边坡，当平台达到某一宽度时，可将平台上下作为两个独立的小边坡考虑其稳定性，这一宽度称为独立临界宽度。（4）通常情况下，坡顶荷载或平台荷载会对边坡稳定产生不利影响。其他条件一定时，边坡的稳定安全系数会随着坡顶荷载或平台荷载的增加而减小。相比之下，坡顶荷载对于边坡整体稳定的不利影响比较显著，平台荷载对平台以下部分稳定的不利影响比较显著。因此，在实际工程施工建设中，应时刻关注边坡上荷载的变化，严格控制边坡上荷载，避免不必要的荷载给边坡稳定性造成的巨大不利影响。（5）以上变化规律对粉土质边坡和粘土质边坡同样适用，且在同等条件下，粉土质边坡通常比粘土质边坡的稳定安全系数大，稳定性好。（6）对某市北郊一基坑边坡工程实例分析表明，边坡平台只有达到一定宽度后才能有效地阻止边坡失稳状态的发展，坡顶和平台上堆载失当会造成边坡失稳事故的发生。参考文献[1]东南大学等四校编.土力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2001[2]刘建航等.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997[3]陈祖煜.土质边坡稳定分析一原理、方法、程序[M].北京:水利水电出版社，2003[4]中华人民共和国行业标准编写组.建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2002[5]SarmaSK.Stabilityanalysisofembankmentsandslopes[J].Geotechnique,1973,23(3):423-433.[6]李卫国.边坡稳定分析中两种方法的对比与应用J].石家庄铁路职业技术学院学报，2005,6(4):15〜19.[7]张卫民，陈兰云，凌道盛.边坡稳定安全系数影响因素的探讨J].铁道建筑,2005,(2):52〜54.[8]张鲁渝.一个用于边坡稳定分析的通用条分法J].岩石力学与工程学报，2005,24(3):496〜501.[9]张鲁渝，郑颖人，时卫民.边坡稳定分析中关于不平衡推力法的讨论[J].岩石力学与工程学报，2005,24(1):177〜182.[10]BishopAW.Theuseoftheslipcircleinthestabilityanalysisofslopes[J].Geotechnique,1955,5(1):7-17