SLOPEW软件在深路堑边坡稳定性分析中的应用.pdf

·78·价值工程SLOPE/W软件在深路堑边坡稳定性分析中的应用ApplicationofSLOPE/WSoftwareintheAnalysisofDeep-cuttingSlopeStability杨愧YANGKui（昆明理工大学建筑工程学院，昆明650500）（FacultyofCivilEngineeringandArchitecture，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650500，China）摘要：采用SLOPE/W软件，基于极限平衡理论和Bishop法，对深挖路堑边坡在天然、开挖、开挖暴雨、开挖地震和开挖暴雨地震5种工况条件下的稳定性系数进行计算，为高速公路建设和支护提供依据。结果表明：边坡在自然条件下基本处于稳定状态，但在开挖暴雨地震的极端工况下则可能发生破坏。Abstract:BasedonthelimitequilibriumtheoryandBishopmethod,thispaperappliestheSLOPE/Wsoftwaretothecalculationofthestabilitycoefficientsin5differentconditions,suchasnature,excavation,excavationinrainstorm,excavationinearthquake,excavationinrainstormandearthquake,thusprovidingbasistothehighwayconstructionandsupport.Theresultsshowthattheslopeisstableunderthenaturalcondition,butitislikelytobedamagedundertheextremeconditionsoftheexcavation,earthquakeandrainstorm.关键词：SLOPE/W；极限平衡法；Bishop法；边坡稳定性；深路堑边坡Keywords:SLOPE/W；limitequilibrium；Bishopmethod；slopestability；deep-cuttingslope中图分类号：U416.1+4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2017）13-0078-02DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2017.13.0330引言系数初始值，利用这个初始值来计算和值。反复迭代多次，随着西部大开发战略的实施，以云南为代表的西南山直至前后两次的达到容许精度，最终可求解得到安全系数。区兴建了大量的基础设施和高速公路，进而产生了诸多受2工程实例[1]地形地貌等影响的工程边坡的问题。深路堑边坡就是其中2.1工程地质概况[2]之一，其稳定性分析是高速公路后续建设的重点和难点。场地位于云南省上关至鹤庆高速公路第1合同段[3]边坡稳定性分析方法有定性和定量两类，其中定量K13+075.0～K13+165.0的左幅，深挖路堑段高程介于分析方法是建立在定性分析基础之上的。我们常采用的定1969.61～2014.079m之间，相对高差44.469m；属构造侵蚀[4]量方法是极限平衡法，通过对滑面安全系数的计算，从而（剥蚀）中山地形地貌区，山势陡峻，地形起伏较大，自然坡判断边坡的稳定状况。度40°～65°。地表大部分基岩出露，植被不发育。在路堑附[5-6]SLOPE/W是一款基于Bishop法的边坡稳定性分析近无大型断裂通过，断裂褶皱发育不强烈。软件，常用于土质、软岩质及碎岩边坡的稳定性分析。结合根据地质调查、坑探以及钻探揭露结果，该深挖路段el+dl软件对工程实例进行分析，了解不同工况条件下的稳定性范围内主要地层自上而下为：①Q4含砾粉质黏土：灰褐系数，对深路堑边坡进行稳定性评价。色，硬塑状，角砾成分为强~中风化玄武岩，厚度不大，分布1边坡稳定性计算方法不均匀。②强风化玄武岩：灰褐色，强风化，斑状结构，杏仁[4]极限平衡法是边坡工程中最常用的稳定性分析方构造，裂隙发育，岩芯呈碎石状、碎块状，风化节理发育，风法，以垂直条分法为基础，通过引入条间力的假定使方程化色呈灰褐色、灰黄色。③中风化玄武岩：灰褐色，致密状，组个数与未知变量个数相同，从而利用力的平衡方程求解中风化，裂隙发育，岩芯呈碎石~柱状，埋置深度较深。深挖边坡的抗滑稳定安全系数。路堑段总长90m，施工开挖后将在路线左侧形成高50.92[4][7]通常对于圆弧滑动面采用的是Bishop法，该方法m的岩土混合型边坡。结合其所在区域的地层岩性、坡比是一种仅考虑土条间法向力，而不考虑土间剪切力的计算等条件，深路堑的地质横断面见图1。方法。Bishop建立了基于垂直方向静力平衡的条块底部法2.2稳定性计算向力方程。条块底部法向力是安全系数的函数，在Bishop参数及工况选择法中，安全系数需要用迭代法进行求解。根据室内岩土试在没有孔隙水应力的情况下，Bishop法求解边坡安全验、工程地质类比法、系数的公式为：反算法及经验值综合cβsinαtanφ分析，且同时考虑地1cβ+Wtanφ-Fs=∑∑Fs∑下水和降雨渗入坡体∑Wsinαmα图1深路堑的地质横断面等因素的影响，确定上式中除mα项公式以外，安全系数计算公式与瑞典的边坡岩土体参数如sinαtanφ条分法相似，为：mα=cosα+表1、2所示。Fs深路堑边坡在外荷载（降雨、地震、渗流等）作用下极为了求解简化Bishop法的安全系数，必须首先猜想一易发生失稳破坏，对公路建设造成损失，因此在分析此深个初始值。在SLOPE/W中，采用瑞典条分法来计算得安全路堑边坡时，选取天然工况、开挖工况、开挖暴雨工况、开————————————作者简介：杨愧（1993-），男，江西南昌人，硕士研究生，主要从事挖地震工况和开挖暴雨地震工况，在5种情况下对边坡的边坡稳定性研究。稳定性进行分析评价。 ValueEngineering·79·表1天然工况下边坡岩土体物理力学特性753701.045土体参数重度γ（kN/m）粘聚力c（kPa）摩擦角Ф（°）65含砾粉质粘土19.020.028.860强风化玄武岩28.9373955中风化玄武岩29.255455045）表2暴雨工况下边坡岩土体物理力学特性m40土体参数重度γ（kN/m3）粘聚力c（kPa）摩擦角Ф（°）35高度（30含砾粉质粘土19.51623.125强风化玄武岩29.429.631.220中风化玄武岩29.7443615102.3稳定性分析结果5采用Bishop法，通过SLOPE/W软件进行稳定性计00510152025303540455055606570758085距离（m）算，各工况条件下的稳定性系数计算结果见图2-6。图5开挖地震工况下边坡稳定性757570700.7723.05965656060555550504545））m40m403535高度（高度（30302525202015151010550005101520253035404550556065707580850510152025303540455055606570758085距离（m）距离（m）图2天然工况边坡稳定性图6开挖暴雨地震工况下边坡稳定性75表3边坡稳定性计算结果汇总701.64265工况天然开挖开挖+暴雨开挖+地震开挖+暴雨+地震6055稳定系数（F）s3.0591.6421.2191.0450.7725045）m40工况下稳定性系数为1.219，边坡稳定。开挖地震工况下稳35高度（30定性系数为1.045，边坡处于接近极限平衡的状态。但在开25挖暴雨地震的极端工况下，稳定性系数则减小为0.772，边2015坡极可能发生整体性破坏。103结论50①边坡在开挖后暴雨、地震及暴雨+地震等工况下坡0510152025303540455055606570758085距离（m）体稳定性大幅下降，外荷载作用对边坡稳定性影响较大。图3开挖工况边坡稳定性②深挖路堑属于强风化玄武岩高边坡，坡体岩石裂隙发育，开挖过程中，应防止坡体局部破坏引起的石块坠落，采75701.219用主动防护网支护。③基于极限平衡理论和Bishop法，运65用SLOPE/W软件，能够求解边坡的稳定性系数，对边坡6055的稳定性进行评价。5045参考文献：）m40[1]高玉峰．三维土质边坡稳定性分析方法研究现状与展望[J]．35高度（30河海大学学报（自然科学版），2015，9（5）：456-464.25[2]祁帅．高速公路深路堑边坡处理[J]．公路交通科技，20132015（7）：19-22.10[3]卢坤林．一种边坡稳定性分析的三维极限平衡法及应用[J]．50岩土工程学报，2013，12（12）：2276-2282.0510152025303540455055606570758085距离（m）[4]褚雪松．边坡稳定有限元强度折减法与极限平衡法对比[J]．图4开挖暴雨工况下边坡稳定性人民黄河，2011，10（10）：93-95.[5]秦凯旭．GEO-SLOPE软件在某滑坡稳定性计算中的应用边坡稳定性计算成果汇总见表3。[J]．灾害学，2007，6（2）：21-24.分析计算图和结果汇总表可知：边坡在自然条件下基[6]余灏．GEO-SLOPE软件在岳武高速公路高边坡稳定性计本处于稳定状态。天然工况下，坡体稳定系数为3.059，斜算中的应用[J]．地基与基础，2014，28（2）：247-248.坡处于稳定状态；边坡开挖后为1.642，仍处于稳定状态；[7]王军．边坡稳定性分析的广义Bishop法[J]．江苏科技大学开挖工况下，暴雨、地震对边坡稳定性影响较大。开挖暴雨学报，2009，8（4）：297-300.