余 麗，扶名福，2，張 田，涂 斌

(1.南昌大學建筑工程學院，江西南昌 330031;2.南昌工程學院，江西 南昌 330029;3.華東交通大學 理工學院土建分院，江西南昌 330100)

在實際工程中由于建設需要，不可避免地要對巖土體進行開挖，出現(xiàn)了大量邊坡穩(wěn)定性問題，對邊坡進行穩(wěn)定性分析及評價，并采取有效的加固整治措施，是巖土工程研究的主要內(nèi)容之一［1-6］。

影響邊坡穩(wěn)定的因素眾多，諸如降雨、地震、新建建筑基礎的開挖等。巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性評價方法主要有三種:傳遞系數(shù)法、數(shù)值分析法、強度折減法。

傳遞系數(shù)法［7-8］假定條塊間的力與上一土條的底面平行，然后根據(jù)力的平衡條件逐條向下推求至最后一條塊的推力為零。該方法沒有考慮力矩的平衡，計算出的結果不夠準確，但因計算簡便仍被廣泛采用。隨著計算機技術的發(fā)展，離散化的數(shù)值計算方法得到廣泛應用，諸如:有限元法、離散元法、邊界元法、拉格朗日差分法等。強度折減法可以通過有限元分析直接得到安全系數(shù)，改變了之前有限元分析時無法直接評價邊坡的穩(wěn)定性，而要通過邊坡的塑性區(qū)、應力場和位移場等來間接地評價，或利用有限元計算出的應力分布使用極限平衡分析法計算得出安全系數(shù)。強度折減法不僅保持了有限元在模擬復雜問題上的優(yōu)點，而且概念明確、結果直觀，在工程中得到了越來越多的應用。強度折減法計算分析軟件ABAQUS，可以采用精確的本構關系，具有一定優(yōu)越性，故適用范圍很廣。

為了考查這些因素對邊坡穩(wěn)定性的影響，本文以井岡山某邊坡為例，對微型鋼管樁加固后的邊坡采用ABAQUS軟件進行了穩(wěn)定性計算，并就邊坡穩(wěn)定的影響因素進行了分析。

1 工程概況

根據(jù)擬建建筑物的建設需要，對部分山體進行開挖。場地位于丘陵區(qū)，開挖后將形成陡立邊坡?？紤]到擬建建筑物距離坡腳很近，如邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)，將威脅到擬建建筑物的安全，因此，本邊坡工程的安全等級劃分為一級，需要對邊坡進行加固。

本工程場地上部主要為泥盆系變質(zhì)巖，巖性主要為千枚巖，局部夾泥，強度較低，巖層產(chǎn)狀125°∠15°，巖石風化強烈，呈碎塊狀，結構松散，多為泥質(zhì)充填。上覆殘坡積粉質(zhì)黏土，呈可塑狀。場區(qū)內(nèi)巖性自上而下分別為第四系人工填土(Qml4)及第四系上更新統(tǒng)殘坡積層(Qdel3)，下伏基巖為泥盆系變質(zhì)巖。地層參數(shù)如表1所示。

2 巖質(zhì)邊坡加固

在開挖施工過程中，在擬建建筑物的東北側(cè)發(fā)現(xiàn)3條地裂縫。為確保工程施工安全，考慮到東側(cè)及東北側(cè)為自然邊坡，東側(cè)及東北側(cè)邊坡坡腳均有住宅樓存在，且東側(cè)邊坡多處坡體曾發(fā)生崩塌，基坑距離建筑物很近，且施工場地受到限制，故選用施工方法簡單并且占地較小的微型鋼管樁對該地裂縫進行了加固。

表1 地層參數(shù)

3 加固效果分析

利用 ABAQUS軟件建立計算模型［9-10］。根據(jù)施工現(xiàn)場情況，模型的計算參數(shù)如表2所示。

表2 計算模型參數(shù)

3.1 工程場地初始狀態(tài)與加固后計算結果

整個計算過程分兩步進行。首先施加重力獲得邊坡的初始應力場，然后對邊坡不斷進行強度折減，直至計算不收斂。工程場地初始情況下，在天然狀態(tài)時，當強度折減系數(shù)為1.30時計算不收斂。天然狀態(tài)下坡角水平位移隨折減系數(shù)的變化曲線見圖1(a)。從圖上可以看出，當折減系數(shù)等于1.26時，水平位移曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，因此，如果以位移出現(xiàn)轉(zhuǎn)折作為判據(jù)，天然狀態(tài)下邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.26。

為了增強邊坡的整體穩(wěn)定性，在修建建筑物之前對地裂縫進行了加固處理，首先對地裂縫進行灌漿，使地基保持整體性，然后在地裂縫的周圍進行微型鋼管樁加固。加固后，當強度折減系數(shù)為1.323時計算不收斂。圖1(b)給出了加固后坡角水平位移隨折減系數(shù)變化曲線，可以看出，當折減系數(shù)等于1.308時，水平位移曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，因此，初始狀態(tài)下邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.308。

在修建建筑物之前，對地裂縫進行加固，加固后坡角水平位移減小，穩(wěn)定系數(shù)增大。

圖2給出了相應的塑性區(qū)分布圖。可以看出，加固后層理間巖體形成了連續(xù)塑性區(qū)。

3.2 降雨后場地初始狀態(tài)與加固后計算結果

圖1 水平位移隨穩(wěn)定系數(shù)變化曲線

圖2 塑性應變示意

在天然狀態(tài)下，當場地降雨后，巖體和巖體間層理面的強度會降低，從而引起邊坡的穩(wěn)定性降低。工程場地初始情況下，在發(fā)生降雨后，強度折減系數(shù)為1.039時計算不收斂，降雨后邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.028。

對地裂縫加固處理，在發(fā)生降雨后，當強度折減系數(shù)為1.132時計算不收斂，降雨后邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.123。

在降雨工況下，對地裂縫進行加固后坡角水平位移減小，穩(wěn)定系數(shù)增大。層理間巖體形成了連續(xù)塑性區(qū)，且塑性區(qū)的范圍較天然狀態(tài)下要大。

3.3 建筑物修建后計算結果

修建建筑物時，工程場地已經(jīng)加固，在天然狀態(tài)下，當強度折減系數(shù)為1.119時計算不收斂。圖3給出了天然狀態(tài)下坡角水平位移隨折減系數(shù)的變化曲線，可以看出，水平位移曲線轉(zhuǎn)折點不是很明顯，因此，以計算不收斂時的折減系數(shù)1.119作為邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，此時層理間巖體形成了連續(xù)塑性區(qū)。

圖3 建筑物修建后水平位移隨折減系數(shù)變化曲線

建筑物修建之后，在發(fā)生降雨時，強度折減系數(shù)為1.03時計算不收斂。當折減系數(shù)等于1.011時，水平位移曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，即降雨后邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.011。此時層理間巖體形成了連續(xù)塑性區(qū)。

3.4 地震影響分析

工程所在地區(qū)的地震設防烈度為6度，為安全起見，本次評價考慮了地震對場地穩(wěn)定性的影響。參考相關邊坡設計規(guī)范，計算中水平地震加速度取0.1g?？紤]地震影響后，當強度折減系數(shù)為1.108時計算不收斂。圖4給出了考慮地震影響后，場地坡角水平位移隨強度折減系數(shù)變化曲線，可以看出，修建建筑物之前邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.089。此時層理間巖體形成了連續(xù)塑性區(qū)。

當?shù)卣鸢l(fā)生在建筑物修建之后時，強度折減系數(shù)為1.014時計算不收斂，邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.010。此時層理間巖體形成了連續(xù)塑性區(qū)。

圖4 考慮地震影響場地水平位移隨折減系數(shù)變化曲線(建筑物修建前)

4 結論

運用ABAQUS軟件進行數(shù)值模擬分析，計算結果表明工程場地在各種工況下的穩(wěn)定系數(shù)都＞1，說明場地整體穩(wěn)定。在天然狀態(tài)下，特別是在降雨后，場地的穩(wěn)定系數(shù)較低，當采用微型鋼管樁加固處理后，場地的穩(wěn)定系數(shù)增大，說明加固方案對增強場地邊坡的穩(wěn)定性具有一定效果。建筑物修建后，場地邊坡的穩(wěn)定性降低，但總體上仍保持穩(wěn)定?？紤]地震作用后，場地邊坡的穩(wěn)定性降低，但總體保持穩(wěn)定。

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