基于Midas/GTS的某滑坡治理效果分析论文_水强强

摘要：对某滑坡进行了分析，提出了锚索抗滑桩的治理方案。利用有限元强度折减理论（Midas/GTS）对滑坡加固前后进行了稳定性分析，结果表明：该治理方案合理，保障了滑坡后缘高速桥梁及居民的生命财产安全。

关键词：滑坡 锚索抗滑桩 有限元强度折减

1 滑坡概况

滑坡在平面上呈簸箕形，滑坡体前缘宽后缘相对较窄，滑坡宽约155-200m，长约280m，平面面积约0.06km2，滑体体积约43.9万方，滑坡后缘圈椅状构造较明显，滑坡滑动方向与包茂线（近南北方向）走向基本正交，滑向90°。

滑坡体岩性主要为粉质粘土、碎石土，黄-黄褐色，可塑至硬塑状，土质不均，结构由上至下越来越致密，含水量较大，下部可见为完全风化成土的碎石颗粒夹杂，偶见白色钙斑，土体结构密实；滑床为强风化千枚岩，黄色-灰白色，以黄色为主，中细粒结构，主要由细小的绢云母、石英等矿物组成。岩石具细粒鳞片变晶结构，片理面上具有明显的丝绢光泽，并常具皱纹构造。

2 滑坡治理方案选取

该滑坡在历史上主要发生过三级滑动，该滑坡总体来说，周界清晰，后壁圈椅状构造明显，前缘鼓张裂缝发育。该滑坡第Ⅰ、Ⅱ级处于稳定状态，第Ⅲ级处于蠕动变形状态。2006年对第三级滑坡进行了治理，在第Ⅲ级滑坡前缘设置抗滑桩进行支挡，在滑坡前缘布设了37根抗滑桩及坡面截排水设施。2009年高速公路完工通车后，滑坡出现新的变形破坏现象，导致高速桥梁0#、2#桥台梁板滑移、桥梁护栏错位、伸缩缝挤压失效等不利桥梁安全运营的现象。

根据以上滑坡特征，为避免坡体继续变形破坏，对该滑坡采取锚索抗滑桩＋截排水的综合治理方案。其中抗滑桩横断面为2.4×3.5m，间距6m，桩长30m，嵌固段16m，在其顶部布置两排预应力锚索，第一排锚索距桩顶2m，锚索之间竖向间距2m，孔径150mm。第一排锚索长35m，锚索倾角为30°，第二排锚索长30m，锚索倾角为35°，锚固长度均为10m。

3 滑坡治理前后稳定性分析

3.1 Midas/GTS软件简介

有限元软件Midas/GTS具有庞大的材料本构模型和良好的前后处理功能，操作简便，结果可信。针对边坡稳定性分析中的一项功能，其原理是基于有限元强度折减理论。其计算结果能通过最大剪切应变云图直观反映失稳边坡滑移面的位置，除此之外，还能得到对岩土体加固处理后结构的内力和变形。它能算出无支护情况下边坡滑动面与安全系数，也能对有支护情况下边坡进行稳定性评价等。

3.2 计算模型及参数选取

（1）模型尺寸

计算模型选取滑坡典型剖面进行1：1几何建模，模型尺寸为210×75m，其中x方向210m、y方向75m。

（2）边界条件的确定

Midas/GTS软件中有地面支撑功能，可以自动地设定基本边界条件，实现底部约束水平、垂直方向，两侧约束水平方向，上部为自由。

（3）单元选取

本次模型按照平面应变建立，本构模型岩土体选择莫尔-库仑本构模型、抗滑桩选取梁单元、锚索选用植入式桁架单元，采用四边形单元进行网格划分，滑坡有限元模型。

3.3 模型计算参数

模型计算参数中的重度、抗剪强度指标主要依据滑坡勘查报告，其他指标依据相关规范标准确定，计算参数参下表：

3.3计算结果分析

通过软件计算分析，滑坡治理前X方向最大位移0.88m，滑坡变形主要集中在滑坡中后部，与检测结果基本一致，滑坡治理后位移云图可以看出处理后，支挡结构有效的遏制了滑坡位移，一是限制了抗滑桩后岩土体的变形发展，二是前部岩土体没有了后部土体的推移，前部土体位移也停止发展。因此对比治理前后位移云图，可以看出滑坡治理工程实施后有效的限制了滑坡体的位移变形，治理效果良好。

滑坡治理前后最大剪应变云图，对比治理前后剪应变云图可以得出，支挡结构实施后最大剪应变明显减小，支挡结构有效的控制了滑坡的剪应变，因此，可认为滑坡治理工程有效的稳定了滑坡，提高的滑坡体的稳定性，滑坡治理效果良好。

图2 治理后塑性区

图1为滑坡治理前塑性应变图，图中红色区域为塑性区，由图可以看出滑坡治理前塑性区基本已经贯通，图2为滑坡治理后滑坡塑性应变图，对比治理前塑性应变图，可以看出滑坡塑形变形区明显减小，改善了坡体的应力应变状态，提高了滑坡体的稳定性，因此可知，治理工程完成后有效的限制了滑坡体塑性屈服区的扩展，滑坡治理效果良好。

4 结论

（1）该滑坡加固后，滑坡体的变形位移量、最大剪应变、塑性屈服区范围明显减小，说明支挡结构的作用有效的控制了滑坡的进一步恶化，治理效果明显。说明该滑坡治理方案是有效可行的。

（2）利用Midas/GTS软件，来模拟支护结构与土体之间的相互作用是可行的，可以用于对治理工程进行评价分析。

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论文作者:水强强

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/15

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