毛梁

【摘 要】为分析桂林至三江高速公路K104+700-K104+920高边坡在开挖过程中的稳定性，采用极限平衡理论分析计算了该边坡开挖过中滑动面与安全系数的变化规律。分析结果表明：采用无支护的开挖方式将引起边坡安全系数随着开挖的進行逐渐降低，在开挖完成后边坡安全系数明显低于规范要求的最低值。采用边开挖边支护的形式则能在各个开挖阶段都满足安全系数值大于规范要求值。因此，建议边坡的施工和支护过程中尽可能的采取边开挖边支护的形式进行处理。

【关键词】极限平衡理论；边坡稳定性

1 工程概况

桂林至三江高速公路K104+700-K104+920高边坡位于大新县下雷镇陇益村，设计公路采用整体式路基以路堑方式从山坡坡腰穿过，挖方范围在K104+700～K104+920之间，长约220m，中线最大挖深约17.2m（K104+760），左右侧均需切坡，以右侧为主，路基设计高程在382.9～390.917m之间。由现场监测结果表明，边坡在施工开挖和支护过程中基本保持稳定，但为了进一步了解其变形机理，选定该工点进行分析。

2 数值模型

边坡最大高度为45米，分为五级进行开挖，边坡各级台阶统一采用1：1进行放坡，每一级边坡高度为10米，台阶宽度为3米，边坡每级采用3排锚杆（锚索）进行支护，锚杆采取与边坡坡面垂直进行布置，锚杆的布设孔径为150mm，边坡坡面采用400cm×400cm的钢筋混凝土网格梁进行布置，同时为了保证边坡建成后的美观与在降雨条件下的稳定性，在网格梁内设置生态防护措施，在网格梁内进行植草与设置拱形截水骨架，如图1所示。进行数值分析时，选取K104+920断面为分析断面，建立二维计算分析模型。

利用极限平衡计算软件Slide5.0进行分析，模型中可以体现边坡岩土体土层分布，锚杆设置长度、形式等如图2所示，所选取的参数为工地试验室与设计院提供数据共同确定，极限平衡方法所需的相关岩土体物理力学参数如表1所示。

图3为算例K104+700-K104+920边坡典型断面，Slide计算软件对于边坡表面拱形框架梁的模拟不能进行，但可将其作为安全储备进行考虑。

模型中包括粉质粘土与强风化灰岩岩土体材料，边坡支护结构为8米长锚杆，锚杆倾角与水平面的夹角为45°，锚杆直径为130mm，并根据相关规范（混凝土支护设计规范GB50086-2001）要求，锚杆与混凝土砂浆之间的连接强度取800kPa。边坡岩土体物理力学参数按照表1选取。

3 计算结果分析

图4-图6为边坡开挖及时支护时的潜在滑移面位置及安全系数。图4-图5分别为开挖一级、三级、五级时刻并进行及时支护的的潜在滑移面示意图。从图可知，各个开挖时刻的边坡的潜在滑移面位置大致位于锚杆能到达的范围以内，表明锚杆起到了锚固表层岩土体的作用。并且图4表明开挖一级时，边坡支护与否对边坡的安全系数大小与潜在滑移面的位置无关，这是由于开挖一级时只对边坡顶部产生了一定影响，并且是对边坡整体稳定性是有利的，因此在进行一级边坡支护后，其安全系数大小与潜在滑移面位置与支护前是保持不变的。图7为安全系数变化规律，表明边坡安全系数为先升高后减低，但随着支护措施的加固，边坡安全系数又不断增大。

4 结论

本文运用极限平衡理论分析了边坡开挖过程中有支护条件下的安全系数变化规律。研究结果表明：采用无支护的开挖方式将引起边坡安全系数随着开挖的进行逐渐降低，在开挖完成后边坡安全系数明显低于规范要求的最低值。采用边开挖边支护的形式则能在各个开挖阶段都满足安全系数值大于规范要求值。因此，建议边坡的施工和支护过程中尽可能的采取边开挖边支护的形式进行处理。

【参考文献】

[1]潘家铮.建筑物的抗滑稳定和滑坡分析[M].北京：水利出版社，1980.

[2]张天宝.土坡稳定分析和上工建筑物的边坡设计[M].成都：成都科技大学出版社，1987.

[3]孙君实.条分法的提法及其数值计算的最优化方法[J].水力发电学报，1983（1）：45-49.

[4]张雄.边坡稳定性分析的改进条分法[J].岩土工程学报，1994，16（3）：84-92.

[责任编辑：田吉捷]