浅谈道路工程边坡稳定性分析

浅谈道路工程边坡稳定性分析

方议加

武汉市汉阳市政建设集团有限公司  430050

摘要：土方工程（路堑、路堤、堤坝）和天然斜坡的稳定性是地质技术人员、包括从业者和研究人员都要关注的一个问题。打破斜坡所造成的混乱通常是壮观的，通常是破坏性的。人们提出了许多计算稳定性的方法。这些区别于作者接受的假设（平衡极限计算方法、间断计算方法、变形计算方法）和实施的便利性（使用图表计算、使用软件自动计算），但他们都同意定义总体安全系数，研究边坡的稳定性应保证或损害，或影响安全系数、施加应力，另一方面影响土壤的力学性能。已经发展了各种路堤加固技术。它们通过实现过程、成本和持久性来区分。本研究的主要目的是提出建筑项目中自然和人工边坡稳定性的问题。在这方面，特别强调了计算模型输入参数（土壤、负荷）的敏感性，这应有助于提高对这一问题的认识，作为在这一领域作出正确决策和最佳技术解决方案的先决条件。

关键词：边坡稳定性、土壤参数、安全系数、简化主法

1介绍

中国不断进行不同高度的路堤施工。路堤的施工经常在相对不可压缩的软土稠度上进行，因此需要改进，以避免边坡内部和整体稳定的滑动的危险。滑坡可能是由它自身的重量路堤，边坡路堤和道路路堤上的交通负荷。经验和观察表明，斜坡的不稳定性，在大多数情况下表现为土壤的滑动质量，滑动体，在一个直线或曲面的滑动表面。由于顶部的应力和可忽略的土壤强度，特别是在细粒土壤的情况下，由于运动方向，可能显示为表面的陡坡。这种裂缝的出现是斜坡在其发生的早期阶段不稳定的明显迹象。裂缝表明，它可能会继续进入新的滑动表面。滑动体的区域和它周围的环境被称为滑坡。随着在短时间内实现的大位移的出现，斜坡的滑移会迅速发生，之后滑动质量保持在新的平衡位置。但是，滑动可能是一个长期而复杂的过程，它有时会影响滑坡的几何形状的变化。

2稳定性分析

解决路基稳定性分析的两种方法是采用有限元法（FEM）和极限平衡法（LEM）。在开发过程中，LEM方法更常被工程师使用，因为它们比有限元方法更熟悉。为了简化计算，我们使用了几个辅助计算机程序进行了分析。以前的一些极限平衡方法仍然使用一种简单的方法，可以手工计算，而不使用辅助计算机程序。例如，Haefeli对滑坡的分析和Fellenius对φu=0的非排水分析。随着技术的发展，滑坡分析的计算采用计算机程序。该程序的计算仍然是基于切片的方法。第一种切片方法是由费伦纽斯开发的，然后在1950年和1960年代的中使用切片方法开发了一些分析研究。Bishop也开发了一种使用切片法的滑动分析方法。其他研究人员紧随其后：Janbu等人、劳和卡拉菲亚特、摩根斯坦和普莱斯和斯宾塞、费勒尼乌斯和克拉恩、纳什研究了其他二维切片的方法；摩根斯坦、邓肯、朱等总结了利用切片的方法进行的一些计算结果。采用所有现有方法计算路堤滑动的“安全系数”（FS）值。路堤破坏分析中获得的FS值来自滑坡中极限抗剪强度（阻力）与移动抗剪应力（驱动力）的比值。可以用几种公式来得到FS的值。假设计算出的Fs值在整个滑坡场中都是恒定的，并且是在滑移平面上的力和力矩平衡的结果。

3边坡稳定性计算方法的选择

另一个重要的选择，取决于可以使用的方法，是在模拟整个土体的方法和例如沿裂缝面局部定义的方法之间。然而，由于分析大量潜在失效曲线的可能性，这两种方法结合在一起。在全质量计算的情况下，这将直接提供最可能的失效区，而基于先前定义的曲线的方法将为类似的结果重复很多次。因此，这种选择必须通过检查可用的方法，即坡度的整体行为，但也必须通过确保获得与模型对应的计算参数的可能性。斜坡的整体行为对应于四种导致土壤位移不同的机制。当一个刚性质量可以沿着一个明确的几何表面移动时，其行为由莫尔-库仑定律控制，它给出了抗拉剪切强度τ。在不排水条件下，该阻力为不排水的抗切强度Su.当间隙压力已知时，抗剪切强度可以用有效应力表示，经验关系代表莫尔-库仑破断定律。当一个刚性质量可以沿着一个明确的几何表面移动时，其行为由莫尔-库仑定律控制，它给出了抗拉剪切强度τ。在不排水条件下，该阻力为不排水的抗切强度。当间隙压力已知时，抗剪切强度可以用有效应力表示，经验关系代表莫尔-库仑破断定律。最常用的变化是太扎吉的抗剪强度理论极限平衡的工程方法表明，安全系数FS沿滑动面是一个恒定值。与安全系数相似，定义了内聚力和内摩擦角的值。稳定性分析的任务是找到滑动面，它给出了安全系数的最小值。1955年提出了一种著名的考虑层间力的分析方法。这种方法是以他的名字命名的，也就是毕晓普的方法。毕晓普的方法假设是圆形的表面破裂。它代表了切片法，因此可以分析包含不同剪切强度材料的均匀边坡的稳定性。

4、边坡稳定性计算方法

该方法通过安全系数给出了所研究斜率相对于极限平衡的平衡状态的概念。安全系数的表达因平面、圆形或其他破裂而不同。在所有情况下，稳定性计算都是在短期总应力和长期有效应力下进行的。然而，计算的精度将取决于确定剪切参数的质量，但也取决于所使用的计算方法。目前，有各种由编程软件支持的计算方法（ABAQUS、GEO5、斜率/W等）。这些方法可分为假设不规则表面破裂的方法和假设圆形表面破裂的方法（毕晓普，费勒尼乌斯）。土壤中的大部分裂缝都符合连续体裂缝的描述模型。岩体中的大部分滑动是由于不连续的不利方向造成的，在这种情况下，断裂面遵循不连续点。非在极限平衡状态下的斜坡的稳定性用安全系数FS表示。安全系数随后被定义为抵抗力和破坏力的比率。对于计算机编程和解决边坡稳定性的一般问题，以及定义裂缝机理，最合适的计算方法是假设将滑动体分割成切片。每个切片基础上的剪切力：T；层间力的正常分量的大小：E；每个切片基础上的法向力的偏心度：e层间力的标准分量的位置：r；层间力的剪切分量的尺寸：X；每个切片的正常有效力：N。

4. 结论

本文提出了一种评价路基和特定边坡路堤深度的路堤稳定性的方法。本研究已经提出了经验公式，但要确定不同厚度、不同一致性的软土堤防的稳定性仍需进一步研究。在确定路堤的稳定性和确定所选钢筋的类型时，FS值不作为标准。三角力矩电阻可作为设计的标准。这可以从FS值看出，FS随着路堤高度的增加呈高度非线性。初步结果表明，当采用不同的经验公式时，路基承载力的增加幅度会有所不同。这种差异可能是由于每种试验中使用的土壤条件的不同。需要做进一步的研究来确定发生差异的原因。

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