岩土反分析法在岩质边坡治理中的应用

成都理工大学应用岩土工程反分析法进行滑坡稳定性评价的探讨学院：环境与土木工程学院专业班级：15级地质3班姓名：尹金辉学号：2015050143成都理工大学应用岩土工程反分析法进行滑坡稳定性评价的探讨摘要：在滑坡稳定性评价与治理中，由于受取样和试验条件的限制，很难直接得到与实际情况相一致的抗剪强度参数，而应用反分析法可克服上述不足，通过边坡的稳定状态反算C、φ值，从而为计算、评价、治理边坡提供可靠依据。本文通过对阳泉市307国道复线滑坡治理工程阐述反分析法在滑坡稳定性评价中的应用，取得了较好的成果，为同类条件下的滑坡稳定性评价提供了有益的借鉴。关键词：反分析法滑坡稳定评价抗剪强度指标引言对于滑坡的稳定性评价及治理，无论是运用极限平衡分析方法还是应用数值分析方法，都需要滑面物质的抗剪强度指标。如果选用的指标过低，会因过于保守而增加治理工程的造价；如果指标过高，则将使抗滑工程在危险状态下运行，工程有失效的危险。受取样条件、试验条件的限制，我们往往很难选取与实际情况相符合的强度参数。因而采用滑坡反分析方法对滑体的强度参数进行研究是得出符合滑坡实际情况的综合抗剪强度指标C、φ值及对滑坡进行合理治理的有效方法。1反分析法在滑坡治理中的应用原理在滑坡反分析中，通常将实验与工程实践经验相结合，一般采用不平衡推力法，列出所选取的各个剖面的滑坡推力计算方程，并根据滑体实际情况，假定滑体安全系数，再联立方程组求解C值和φ值；另外，也可选取一个剖面，先设定C值或φ值，令坡体处于极限平衡状态，来计算另一抗剪强度指标C值或φ值。一般φ值变化较大，C值变化较小，所以一般为设定C值然后反算φ值。其具体计算方法为：在平行于滑动方向上取单位宽度的剖面，其两侧的摩阻力不计，根据不平衡推力法，建立该剖面滑坡推力计算公式：1sincosnnnnnnnnEEKWWtgCL（1）式中：nE——第n块滑体的剩余下滑推力；成都理工大学1nE——第n-1块滑体的剩余下滑推力；K——坡体的安全系数；nW——第n块滑体的重力；n——第n块滑体下滑力传递系数；n——第n块滑体的滑面倾角；nL——第n块滑体滑面长度；当滑体处于极限平衡状态时，最后一块滑体剩余下滑推力为0，即有：1sincosnnnnnnnnEEKWWtgCL=0（2）相应地，可以再选取另外的一个剖面，同样有：````````1sincosnnnnnnnnEEKWWtgCL=0（3）式（2）和式（3）中K值，根据滑体的稳定状态来取值，然后联立式（2）和式（3）方程组求解C值和φ值。也可采用一个计算剖面，先假定C值，通过式（2）来反算φ值。再结合室内试验和工程经验类比选取较合适的C值和φ值，然后带入其它已知剖面，通过已知剖面来验证C、φ值的合理性。最后根据本次工程所需的安全系数限值，将先假定的K提高到安全系数限值，由反算的C值和φ值便可计算得到该安全系数限值下的剩余下滑推力，从而为滑坡治理的支挡结构提供设计抗力值。2强度参数的合理选取一般试验结果很大程度上代表了试样本身的抗剪强度指标，具有较高的可信度，而反分析法视滑坡为大型剪切试验，将整个滑体作为剪切试验体考虑，其反算结果综合反映了整个滑动带的强度。因而在滑坡稳定性评价及滑坡推力计算中，其强度参数的取值应将两者相结合。当取样较容易，那么应考虑取实验值；当取样困难，难于做现场原位测试，那么宜采用反算值，再根据工程经验类比，经过多次反算，取得较为合理的强度参数。3工程实例分析3.1滑坡工程概况阳泉市307国道复线k6＋300～k7＋300（赛鱼段）段绕大垴梁呈弧形分布。K6＋300～k6＋800路段走向NE55°，k6＋800～k7＋000路段曲率最大，为弧成都理工大学形，k7＋000～k7＋300路段转向NW343°。该路段途经部位横穿古滑坡体。滑坡最大高度73m，滑坡总体最大坡角19～20°，最大水平投影距277m，滑体体积约为178万m3，滑体面积0.142km2，属巨型滑坡，滑坡规模大、破坏后果严重，滑坡安全等级为I级。受路基开挖综合力学效应（①滑体具备了新的临空面和滑移空间；②侧向约束的解除，致使滑体抗力降低。）的影响，在滑体重力作用下，水文地质条件的恶化，滑体被激活。活化后的滑体伴随变形滑移，产生了为数众多的张拉裂缝与裂缝带，滑体岩体结构特征的弱化与其赋存环境的恶化，加剧了滑体变形与滑移，致使路基开挖难于到位，路堑边坡难于形成。3.2滑坡稳定性验算本文以其中E-E`剖面为例（见工程地质剖面图1），由图中可知滑面为第四系与基岩接触面泥化带，取样较困难，且难以做现场原位剪切试验，故采用反算法来获取滑面抗剪强度参数。水平距离(m)NyE-----E′工程地质剖面图标高(m)925滑面SySyQQQQ250277200150100500855865875885895905915图1工程地质剖面图首先将滑坡体沿滑面分成若干条块，采用不平衡推力法，列出滑坡体的滑坡下滑推力计算方程。由工程地质剖面图可以看出，滑坡体遍布拉裂缝，说明滑坡体处于临界稳定状态，故假定安全系数K=1。然后先设定滑面的C值，带入滑坡下滑推力计算方程中，试算结果见表1。成都理工大学试算结果一览表表1K=1C(kPa)Φ(°)滑坡推力（kN）1893.35198.5-2.92085.93217-1.56229-8.54由表1可以看出，当K=1时，理论上滑坡推力应为0，但实际上不可能达到，只是不断接近0。再根据工程经验类比，由表1确定滑面抗剪强度参数C=20kPa，Φ=8°。现将此强度参数带入其它剖面进行计算安全系数及滑坡推力，计算结果见表2。各剖面安全系数及滑坡推力计算结果表2剖面安全系数滑坡推力（kN）备注A-A`1.02-1.54将表1所得抗剪强度值带入其它剖面验算滑坡体稳定状态B-B`1.03-2.35C-C`0.992.78D-D`0.973.85F-F`1.01-1.24由表2可知，各剖面安全系数均接近于1，说明各个剖面滑坡体均处于临界稳定状态，这与实际情况是相吻合的，表明表1确定的抗剪强度值是比较合理的。4结论（1）307国道复线滑坡治理工程竣工以来，滑坡体未见新的发展，且通过对支挡结构的监测，变形已基本稳定，边坡处于稳定状态，说明通过反算所得的抗剪强度指标是切合实际，比较合理的。（2）反分析法不仅可以克服现场试验、取样困难的不足，还能将考虑欠缺的外部作用因素（地下水、地震等）溶入到反算的抗剪强度参数中，进而使分析评价成都理工大学更切合实际，因此反分析法对滑坡的稳定性分析与治理具有重大的作用。参考文献【1】吕强，王惠勇等，高速公路滑坡稳定性反分析，《公路与汽运》2002（5）；【2】杨思法，王思敬等，《岩土工程反分析原理及运用》，地震出版社。【3】《建筑边坡工程规范》（GB50330-2002）