祁 潇 郭有志

(1.三江学院，江苏 南京 210012；2.中国建筑第八工程局有限公司钢结构工程公司，上海 200135)

0 引言

随着边坡工程的蓬勃发展，边坡灾害逐年增多，主要有滑坡导致交通中断、建筑物被掩埋等，这使得边坡稳定性分析变得尤为重要[1,2]。Geo-Studio软件是基于极限平衡法的边坡稳定性分析软件，适用于岩土工程和岩土环境模拟计算，能够非常准确、快速的求解出边坡最小安全系数以及最危险滑移面[3,4]。本文利用Geo-Studio软件，以某建筑物临近河道边坡为例，对河道边坡常水位、洪水位、地震工况下的稳定性进行分析研究，说明Geo-Studio在边坡稳定性方面的应用，为同类河道边坡稳定性计算提供一定的参考。

1 工程概况

南京市某建筑物群，如图1所示，建筑物3号、6号楼标高分别为12.50 m,12.00 m，跨度分别为8.4 m,9.0 m，地标高9.50 m左右。建设过程中进行填方，采用预制桩进行地基处理。3号、6号楼距离河道大堤坡脚平均距离为20 m，小于规范[5]所规定的距离30 m。建筑物与大堤的距离见图2，大堤的最高水位为12.00 m。根据要求[5]，需要对河道边坡常水位、洪水位以及地震工况下的稳定性进行分析研究，以确保河堤边坡的安全。

2 计算参数及工况

2.1 河道基本情况

建筑物所在区域，河道底坡变缓，接近水平，底高程在6.40 m左右，平均河底比降为0.6/10 000，河道转变为圩区性河道。河道上口宽总体在50 m～70 m之间，河道断面型式以梯形为主，迎水坡边坡系数总体为2.0～3.0。左岸堤防顶高程为14.10 m～14.50 m，右岸堤防顶高程为13.80 m～14.60 m，背水坡陡缓不一，缓处边坡系数在4.0以上，陡处边坡系数1.5～2.0。

2.2 材料参数

根据现场地质勘察、钻孔取样得到的堤防岩土工程勘察报告，可知建筑物场地和河堤地质岩土层分布示意图如图3，图4所示。

建筑物范围内地质情况大致如下：

①层素填土：可塑状态，粘性土为主，硬杂质含量大于25%，工程性质较差。该层层厚为0.50 m～4.50 m，层底埋深为0.50 m～4.50 m。

②层粉质粘土：可塑状态，中偏高压缩性，干强度中等，韧性中等。场区部分地段分布，该层层厚为0.70 m～5.80 m，层底埋深为1.90 m～6.70 m。

②-A层粉质粘土：软塑状态，局部流塑，中偏高压缩性，干强度中等，韧性中等。场区部分地段分布，该层层厚为0.80 m～8.50 m，层底埋深为3.50 m～10.50 m。

③层粉质粘土：硬塑状态，局部可塑状态，中低压缩性，干强度较高，韧性较高。该层层厚为2.60 m～12.60 m，层底埋深为10.10 m～13.80 m。

④层残积土：密实，稍湿，呈砂土状夹砾石及母岩风化碎块。该层层厚为1.40 m～4.20 m，层底埋深为13.00 m～16.90 m。

河堤地质情况如下：

①层素填土：成分以粘性土为主，土质不均匀，结构较松散。该层层厚为0.80 m～3.30 m，层底埋深为0.80 m～3.30 m。

②-1层粉质粘土：可塑状态，底部渐变为软塑状态，干强度中等，韧性中等，中压缩性。场区部分地段缺失。该层层厚为2.50 m～3.70 m，层底埋深为5.80 m～6.50 m。

②-2层粉质粘土：软塑状态，局部流塑，中偏高压缩性，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层层厚为6.20 m～9.30 m，层底埋深为10.10 m～13.80 m。

③层粉质粘土：可塑状态，干强度较高，韧性较高，中低压缩性。层厚为2.80 m～4.00 m，层底标高为14.10 m～16.70 m。

根据地质报告及已知材料特性，计算参数取值如表1和表2所示。其中表1为建筑物场地各土层的物理力学指标，表2为河堤典型断面各土层的物理力学指标。

表1 建筑物区域土层的物理力学指标

表2 河堤岩土层工程地质特性

2.3 场地地震效应

依据GB 50011—2010建筑抗震设计规范附录A，南京地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g。场地覆盖层厚度较薄，覆盖层以下为稳定岩石，20 m深度范围内不存在饱和粉土、砂土，无液化土层分布。根据区域地质构造、活动断裂分布、发育特点、地震活动历史、地形、地貌等综合因素分析，可以认为场地属相对稳定区。

2.4 计算工况

计算模型选取钻孔取样地质剖面。考虑以下工况：

1)稳定渗流期，河道常水位7.5 m；

2)稳定渗流期，河道常水位5.0 m，遭遇7度地震；

3)稳定渗流期，河道洪水位12.29 m；如表3所示。

表3 岸坡稳定分析计算工况

3 抗滑稳定计算结果

各工况下地质剖面和计算滑弧示意图见图5～图10所示。其中图5～图7为迎水面河堤安全计算示意图，图8～图10为背水面河堤安全计算示意图。河堤断面的抗滑稳定安全系数计算结果见表4。

表4 抗滑稳定安全系数计算结果表

由计算结果分析，工况1堤防迎水面、背水面稳定安全系数分别为2.06,2.93，具有较大安全裕度；遭遇地震时安全系数有所降低，为1.28和2.17，但仍满足规范[5]要求。洪水位也具有较大安全系数，满足规范[5]要求。

由于河道常水位为7.5 m左右，洪水位为12.29 m左右，而堤防背水坡底高程为12.6 m；同时地质勘察表明，本河段夏季地下水位在地面以下2.5 m左右，冬季在地下15 m左右。因此，堤防不存在渗透失稳问题。

4 结语

本文基于Geo-Studio有限元软件对河道堤防的稳定性进行了三种工况的计算分析。结果表明：

1)不同工况下建筑范围内河道堤防抗滑稳定安全系数均在1.20以上，有较大安全裕度，同时分析表明堤防无渗透稳定性问题，满足规范要求。

2)Geo-Studio具有强大的渗流和稳定分析功能，可为类似工程提供参考。

[1] 陈祖煜．土质边坡的稳定分析——原理·方法·程序[M]．北京：中国水利水电出版社，2003．

[2] 胡建刚．边坡稳定性分析及加固措施研究[J]．内蒙古煤炭经济，2017(19):20,97．

[3] 汪承亮．极限分析法在边坡稳定分析及挡土墙土压力计算中的应用[D]．合肥：合肥工业大学，2010．

[4] 胡 海，陈玉明，玉尖地．基于Geo-Studio边坡稳定性分析[J]．价值工程，2016,35(16):195-196．

[5] GB 50286—2013,堤防工程设计规范[S].