李珂，白文胜，曾祥勇，杨安林

摘 要：为了对贵州某建筑边坡的稳定性进行分析，本文采用了平面滑动法和有限元法两种方法，对不考虑上部建筑荷载和考虑上部建筑荷载两种情况下的边坡稳定性做出了分析，并将平面滑动法计算的结果与有限元法计算的结果进行比较研究，计算得到的安全系數均大于规范要求，边坡处于稳定状态。

关键词：平面滑动法;有限元法;顺向岩质边坡;安全系数;稳定性分析

中图分类号：U416            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）11-0114-02

1引言

在贵州地区的工程建设中，建筑边坡较为常见，若不能对边坡的稳定性作出合理的分析，可能会造成比较大的工程事故，本文利用规范[1]推荐的平面滑动法和有限元法对贵州地区某建筑边坡稳定性进行分析，并对两种方法作出对比研究。

2工程概括

工程所在场地区属河谷阶地及构造剥蚀地貌，地形整体起伏不大，场地抗震设防烈度为6度，处于建筑抗震一般地段。经钻探揭露结合周围环境地质调查，场区内出露地层为石炭系大塘组砂岩，场地内岩土构成简单，地层自上而下划分为：①素填土;②强风化砂岩;③中风化砂岩。

3边坡特征及计算参数

主楼及附属楼1#基坑边坡按最底层标高开挖后，东侧形成基坑切方边坡，边坡安全等级为二级，为永久边坡。其边坡岩土构成主要为强风化砂岩和中风化砂岩，边坡坡向为180°，为顺向岩质边坡，一般工况下，地下水位低，对边坡基本上没有影响。对于该建筑边坡，可分为不考虑上部建筑荷载和考虑上部建筑荷载两种情况进行分析，开挖后部分区域有后期回期填土，见图2。根据工程地质调查、原位测试、室内试验和工程经验，得到了验算指标如下表1所示：

4稳定性分析

4.1平面滑动法

计算工况为一般工况，由上述可得地震和水的作用微弱，故不考虑地震力和水的影响，根据规范[1]附录A.0.2的计算方法，以顺层面作为潜在滑动面，两种情况的计算模型如图1和图2所示，本文为工程安全性，取强风化砂岩的黏聚力和内摩擦角为滑动面的黏聚力和内摩擦角的值。由计算可得，不考虑上部建筑荷载和考虑上部建筑荷载，计算得到的安全系数分别为2.64和1.92，均大于规范[1]要求的1.30，故由规范[1]推荐的平面滑动法计算可得两种情况下边坡都处于稳定状态。

4.2数值模拟法

4.2.1建立数值模型

数值模型参数的选取见表1，依据图1和图2分别建立不考虑上部建筑荷载和考虑上部建筑荷载两种情况的二维模型，岩土体均采用 D-P本构关系进行分析，并保证在不同地层界面处节点编号一致且重合，在左右边界处施加水平方向的约束，在下边界处施加水平和竖直方向的约束，上边界不施加约束，外部荷载和重力均为一次施加。

4.2.2模拟结果分析

在利用有限元法对边坡的稳定性做出分析时，边坡失稳的判据主要有两种：①有限元计算不收敛;②形成贯通的塑性区。利用文献[2]给出的强度折减的方法，依次对边坡岩土体采用不同的折减系数进行试算，直至边坡失稳前的折减系数即为安全系数。

当不考虑上部建筑荷载时，坡体的主要构成为中风化砂岩和强风化砂岩（如图1所示），上部的素填土影响较小，故在有限元计算时仅对中风化砂岩和强风化砂岩进行折减。当折减系数为1时的水平方向最大位移发生在坡顶，随着折减系数的增大，水平方向最大位移出现的位置逐渐向坡脚靠近，坡脚处的水平方向的位移也不断增大。当折减系数为2.95时，计算不收敛，由折减系数为2.94时的塑性应力云图（如图3所示）可得，边坡未形成贯通的塑性区，强风化砂岩与中风化砂岩之间坡度最大的交界处附近产生最大塑性应力，上述说明塑性贯通区发生在折减系数为2.94至2.95之间的某一值，为了工程的安全性取2.94为安全系数。在该边坡不考虑上部荷载时，规范[1]给出的平面滑动法计算的安全系数与有限元法得出的安全系数相比偏小，差值仅为10.2%，两者计算的结果相近。

当考虑上部建筑荷载时，由有限元模拟可得，坡顶的位移即为水平方向的最大位移，随着折减系数的增大，坡顶位移也不断增大。在考虑上部建筑荷载的情况下，当折减系数为1.50时，计算不收敛，折减系数为1.49时，未形成贯通的塑性区（见图4），强风化砂岩与后期填土间坡度最大的交界处附近产生最大塑性应力，上述说明在折减系数为1.49至1.50之间的某一值时，边坡形成塑性贯通区。综合以上分析，为工程的安全性考虑，取折减系数1.49为安全系数。平面滑动法计算的安全系数与有限元法的计算结果相比偏大，且差值有28.86%之多，可得塑性区由坡体表面的强风化砂岩与中风化砂岩的交界处向上在后期填土内发展，与平面滑动法推算的滑动面相差甚远。该边坡在考虑上部建筑荷载的情况下，若采用平面滑动法进行计算，则不符合工程实际情况。

5结论

（1）该建筑边坡通过平面滑动法和有限法，对不考虑上部建筑荷载和考虑建筑荷载的两种情况进行了验算，计算得到的安全系数均大于规范[1]要求的1.30，故该边坡处于稳定状态，不需支护。

（2）对于该建筑边坡不考虑上部建筑荷载时，用平面滑动法计算的安全系数与有限元法计算结果相比偏小且相差不大，滑动面接近平面滑动法推测形态，这种情况下用规范推荐的平面滑动法较为接近工程实际。

（3）对于该建筑边坡考虑上部建筑荷载时，用平面滑动法计算的安全系数与有限元法计算结果相比偏大且相差较大，有限元法计算的塑性贯通区与平面滑动法推测的滑动面相差甚远，这种情况下利用规范推荐的平面滑动法的计算结果不符合工程实际且不安全，在类似复杂的荷载和工程地质条件下应用有限元法比较符合工程实际。

参考文献：

[1]GB50330-2013.建筑边坡工程技术规范[S].

[2]郑颖人，陈祖煜.边坡与滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2010.