堆载对含有软弱夹层边坡的影响

万瑜

中国民用航空中南地区空中交通管理局广东广州510640

摘要：影响边坡稳定性的因素很多，包括土坡的边界条件、土质条件和外界条件。本文通过使用midas岩土工程分析软件，分析各种因素对边坡的影响情况，得出的结果对工程具有一定的指导意义。同时，通过对数据的分析，指出了实际工程中需要注意和改进的地方。

关键词：边坡；安全系数；软弱层

引言

影响边坡稳定具体因素包括：（1）土坡坡度。坡角越小土坡越稳定但不经济。（2）土坡高度。高度越小土坡越稳定。（3）土的性质，土的抗剪强度指标C、φ值较大的土坡比C、φ值较小的土坡稳定。（4）气象条件，天气晴朗，处于干燥条件下的土坡强度高，稳定性好，处在雨季情况下，尤其是暴雨情况下大量雨水渗入，土坡稳定性降低，容易发生工程事故。（5）地下水的渗透，当土坡中存在与滑动方向一致的渗透力时，对土坡稳定不利，如水库中下游水坝就容易发生。（6）地震，发生地震时容易产生附近荷载，降低土坡稳定性。本文以midasgts有限软件为工具，通过对大量工况的分析，绘出了存在软弱夹层的各种土质的边坡安全系数与堆载的关系曲线，由曲线可得出堆载对边坡的内力及稳定性的影响情况。

1边坡基本模型及本文计算工况

模型类型为莫尔库伦，计算方法采用强度折减法，使用初始安全系数开始计算，收敛后增加一个安全系数增量重新开始计算，未收敛时减去一个安全系数增量重新开始计算。通过最大剪切应变等值线查看破坏模式。不考虑地下水作用和地震作用，不设支锚，挡墙等其他措施。

本文计算模型的几何参数如下：边坡高度为10m，坡顶、坡角向外延伸20m为边界条件，坡度35度，坡面往下5m处有1.5m厚软弱夹层，软弱夹层从坡顶沿边坡到坡底12m处出地面。堆载分布为线荷载，分别取0kpa，50kpa，100kpa，150kpa。模型中土层分两层，边坡软土层粘聚力分别取8kpa，15kpa，20kpa，30kpa。物理力学参数如表1所示。

表1：土层物理力学参数

图1：含软弱夹层最大剪应变等值线

图2：不含软弱夹层最大剪应变等值线

从图1可以看出，含有软弱夹层边坡的安全系数为1.1。不含软弱夹层边坡的安全系数为1.3。含有软弱夹层边坡的破坏模式沿着软弱夹层，最大剪应变为0.62，发生在软弱夹层端部。不含有软弱夹层的边坡破坏模式沿着理论圆弧滑动面，最大剪应变为0.049，发生在圆弧底部。

2.2堆载对边坡安全系数的影响

按照之前设定的不同软土层参数与不同堆载输入计算模型，计算出不同的边坡安全系数并绘成曲线如图2所示。

图3：堆载对边坡安全系数影响的关系曲线

从图2可以看出，软土层的粘聚力对边坡的安全系数影响很大，粘聚力越大，边坡的安全系数就越高，堆载大小对边坡安全系数影响很大，堆载越大，边坡安全系数越小，不同的堆载，边坡安全系数随着粘聚力的变化都发生均匀变化，但是因为堆载的影响都会相差0.2至0.3的一个级别。当软土层粘聚力非常小（8kpa）的时候，不同堆载下的边坡安全系数差别不大，都很低。

3结语

含有软弱夹层的边坡其稳定性比均匀土质边坡稳定性差很多。在工程建设中，如建筑在山顶上的建筑物如雷达塔、铁塔、基站等，往往考虑了建筑物地基承载力而没考虑山顶边坡稳定性。不能因为建筑物荷载小就忽略边坡稳定性的影响，在结构设计时同时要通过勘察报告判定边坡有无软弱夹层，如果有软弱夹层应及时设计支档构筑物如挡土墙、打锚杆等。建筑物荷载应尽量离边坡边远，如建筑物处于圆弧滑动面内则建筑物荷载会缩小边坡安全系数，处于圆弧滑动面外则建筑荷载会放大边坡安全系数。必须重视当地的工程经验，总结经验：（1）经过稳定验算后，才能在坡顶上加载以及在坡脚挖方；（2）对于稳定性不足的地段，应事先分段做好挡土结构；（3）应在坡顶和填土体内分别做好明沟和暗沟（或盲沟）以便排水；（4）大型基础工程，应在开挖基坑之前做好保证坑壁稳定的措施，然后才能开挖。

参考文献：

[1]杨小平.[M].土力学及地基基础，2005，26（3）：441-444

[2]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）.56-58