機場高填方邊坡穩(wěn)定性探究范文

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《資源環(huán)境與工程雜志》2014年第S1期

1概化模型

在原地質(zhì)剖面圖的基礎(chǔ)之上，劃分有效概化模型。機場跑道填方體與原地基的典型模型圖見圖2。填方下的天然邊坡為順層邊坡，緩傾坡外，坡度在10°～33°，巖層傾角約為12°～23°;坡面覆蓋層較厚且不連續(xù)，基本無基巖出露;坡腳下分布有連續(xù)的、一定厚度的粘土和粉質(zhì)粘土;根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果，初步確定填料為炭質(zhì)砂巖和灰?guī)r塊石料，填方邊坡按1∶3．0放坡。到中上部收坡變?yōu)?∶2．5和1∶2．0。1．3參數(shù)取值根據(jù)工程現(xiàn)場勘查資料，整理得原地基和填筑體的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)。

2典型邊坡穩(wěn)定性分析

利用典型模型建立對應(yīng)的有限元模型，利用GEO-SLOPE軟件，對典型邊坡的穩(wěn)定性進行分析［10］。通過有限元分析水平位移和沉降量，確定潛在滑面位置。在分析邊坡穩(wěn)定性之前，需弄清楚幾個關(guān)鍵的工程問題:①坡面的覆蓋層對填方體穩(wěn)定性的影響。高填方坡面分布有一定厚度的粘土層，狀態(tài)為可塑—硬塑，它遇水軟化，強度會迅速降低，與填方體的接觸面易形成滑面，它是影響填方體邊坡穩(wěn)定性和坡頂?shù)牟痪鶆虺两档闹匾蛩?②坡腳的覆蓋層對填方體的影響。由于邊坡坡腳的粘土層和粉質(zhì)粘土層的存在，這些軟弱土層自身的抗剪強度較低。同時填筑過程中，改變原有的邊坡地表水和地下水滲流系統(tǒng)，抬高地下水滲流高程，為整個邊坡提供抗滑能力降低，危及整個邊坡穩(wěn)定性;③填筑體自身穩(wěn)定性問題。填筑體自身穩(wěn)定可通過施工工藝和填筑材料特性，該問題比較容易控制和解決。

2．1典型邊坡水平位移分析典型邊坡水平位移(圖3):坡腳部水平位移0．08～0．10m，坡體中部0．15～0．20m，坡頂最大水平位移0．22m;原地基最大的水平位移為0．06～0．10m;離坡頂20m外水平位移＜1m，但在坡體中上部受軟弱地基和地形的影響，水平位移較大，且較水平影響深度在30～40m。在坡腳由于地形及坡度變緩等原因，水平位移變化范圍變小，且影響水平深度在10～20m之間。

2．2典型邊坡沉降分析典型邊坡沉降變形(圖4):坡腳部沉降量1．5～2．0m，坡體中部沉降量2．5～3m，坡頂最大沉降量達3．5m;原地基最大的沉降量為0．5～1m;離坡頂30m外沉降量較小，為1m;沉降量基本是從坡腳到坡頂依次增加的，沉降量與填筑高度不成正比，填筑的高度越高，沉降量增加得越大。

2．3典型邊坡潛在的弱面分析根據(jù)典型邊坡剪應(yīng)變分析(圖5)可知:①典型邊坡存在兩條典型的剪應(yīng)變帶，第一條為從坡頂?shù)狡麦w中部，以軟弱層和中分化的炭質(zhì)泥巖為潛在的弱面，第二條為從坡體中部到坡腳，以填筑體和黏土層、粉質(zhì)黏土層為潛在的弱面;②剪應(yīng)變較大區(qū)域主要集中在填筑體中部位置，剪應(yīng)變?yōu)?．08～0．14m;③潛在的兩條弱面沒有形成貫通面。

3典型邊坡變形監(jiān)測分析

典型邊坡變形監(jiān)測結(jié)果見圖6。圖6中1、2和3號監(jiān)測點分別位于典型邊坡坡腳、坡體中部和坡頂，x是沿坡面的位移，z是坡體的沉降量。從x、z方向位移變化曲線與數(shù)值模擬結(jié)果對比分析可以得出:①從坡腳到坡頂，坡面方向和坡體沉降的位移依次增大;②從坡腳到坡頂增加的速率增大;③現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)值計算之間變化規(guī)律方面表現(xiàn)一定的相關(guān)性;④在數(shù)值大小方面，數(shù)值計算的值大于現(xiàn)場監(jiān)測值，說明，現(xiàn)場監(jiān)測只能反映數(shù)值計算一部分的變化大小，加強現(xiàn)場監(jiān)測對工程安全更有意義。

4結(jié)論

(1)坡腳部水平位移0．08～0．10m，坡體中部0．15～0．20m，坡頂最大水平位移0．22m;原地基最大的水平位移為0．06～0．10m。(2)坡腳部沉降量1．5～2．0m，坡體中部沉降量2．5～3m，坡頂最大沉降量達3．5m。(3)在坡腳反壓及坡腳前方地形約束等作用下，邊坡潛在弱面不連續(xù)，邊坡基本穩(wěn)定。(4)模擬結(jié)果與實際觀測結(jié)果之間存在一定的差異。由于數(shù)值模擬整個變形結(jié)果，但是現(xiàn)場監(jiān)測測出填筑后的變形情況。填筑體變形滿足工程設(shè)計要求。

作者：高奮飛嚴(yán)克淵潘盛澤單位：貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院