山东省地矿局第三地质大队 山东省 烟台市 264000
摘要：重庆市和平广场平整场地和基坑开挖后，斜坡区后部房屋发生变形，且在后来几天的降雨过程中出现变形加剧的趋势。本文结合现场勘察资料和室内实验数据，确定岩土体的计算参数，采用FLAC3D三维数值模拟软件，建立基坑开挖后不稳定斜坡的计算模型，模拟基坑开挖后的不稳定斜坡在天然和降雨工况下的最大位移、主剖面剪应变增量，分析基坑开挖对不稳定斜坡稳定性的影响。
关键词：不稳定斜坡 数值模拟 稳定性分析
An unstable slope in the He Ping square of Chong Qing numerical simulation analysis of stability
Zhang Hongyang1
1.NO．３ Exploraion Institute of Geology and Mineral of Shandong
Abstract：The building behind the slope appeared deformation ,after the ground leveling and foundation excavation in the He Ping square of Chong Qing. the deformation was larger a few days later. The paper combines with the practical project and the indoor experiment data , determine physical and mechanical parameters. Using FLAC3D numerical simulation to analyse field characteristics of stress and deformation in the conditions of natural and rainfall of unstable slopes in the original conditions and after excavation.
Keywords: unstable slope Numerical simulat ion Deformation mechanism
近年来，随着高层建筑的不断增加，深基坑开挖深度和范围增大，基坑开挖引起的周边岩土体变形甚至失稳越来越严重。本文结合重庆和平广场基坑开挖引起后缘不稳定斜坡的变形，对此类基坑开挖引起的坡体变形问题进行稳定性评价。
1.不稳定斜坡基本特征
1.1 规模及形状特征
重庆和平广场有限公司对不稳定斜坡区进行平场和基坑土方开挖时，斜坡区后部房屋出现变形，且在后来几天的降雨过程中出现变形加剧的趋势。不稳定斜坡在空间上呈“圈椅”状，开口向北东。根据地面变形调查，地面高程180m～220m，坡角一般15°～23°，后缘较陡峭，前缘较平坦。该不稳定斜坡纵向长度约200m，前缘宽约96m，后缘宽约100m，平面面积为21000m2，中前缘不稳定斜坡平均厚度约20m，中后缘不稳定斜坡平均厚度约8m，不稳定斜坡的体积为2.8×105m3，中前部主滑方向为43°，后部主滑方向为60°。
1.2不稳定斜坡物质组成
不稳定斜坡物质主要由填土、粉质粘土夹块碎石、碎块石夹粉质粘土组成。受地形坡度变化影响，不稳定斜坡土厚度变化较大，总体上后缘薄，前缘厚，南、北两侧较薄。
1.3不稳定斜坡潜在滑动面
据钻孔资料，该不稳定斜坡土体内部及岩土界面未发现明显的相互错动痕迹、摩擦镜面等滑面特征。变形区中、后缘基岩顶面坡度较大，潜在滑动面位于土、岩接触带之上；前缘受开挖形成的临空面控制，不稳定斜坡潜在滑动面位于粉质粘土层内。因此，不稳定斜坡潜在滑带土由粉质粘土夹碎块石构成。
1.4不稳定斜坡基床
不稳定斜坡中、后缘蠕滑沿岩土界面进行，其下部稳定基床由侏罗系中统沙溪庙组砂质泥岩、泥岩、砂岩构成；前缘蠕滑沿粉质粘土内部进行，下部粉质粘土、砂土及基岩共同构成其相对稳定基床。
2.计算模型建立
根据不稳定斜坡的地质原型，建立计算分析模型。为了尽量减小模型边界效应的影响，模型的范围取得较大。模型边界上部取至230m高程；前部取至175m高程;底部取至100m高程。模型长331m，宽316m，高130m。模型X 轴正方向对应地理坐标的正东向，Y 轴正方向对应地理坐标的正北向，Z 轴正方向对应地理坐标竖直向上。
计算模型是在对地质原型简化的基础上得到概化，整个模型共划分出56968个单元，12186个节点。黑色为基岩，蓝色为不稳定斜坡体，绿色为填土和滑坡堆积层，红色为潜在滑带（图3-1）。
本文的支护桩桩采用FLAC自带的Pile桩结构单元来实现。桩单元是在每个节点处具有六个自由度三维单元。一段桩单元是被当作一种没有轴向屈服的线弹性材料[2]。
图3-1 不稳定斜坡计算模型
3数值模拟结果
分析基坑开挖后，在天然和降雨工况下的地表最大位移及主剖面剪应变增量。
3.2天然工况下形变场分析[3]
从图4-1~2分析可知，天然工况，基坑开挖后，经过一段时间的蠕滑变形后，不稳定斜坡表面最大位移位于坡体的前缘和后部，不稳定斜坡表面最大位移为14mm-16mm，主剖面前后缘剪应变增量集中程度和发育的范围较中部要大，主剖面最大剪应变增量为2.5e-3，其剪应变增量带并未完全贯通。
图4-3 降雨工况地表最大位移云图
图4-4 降雨工况主剖面剪应变增量图
3.2降雨工况下形变场分析
从图4-3~4分析可知，经过降雨之后，不稳定斜坡表面最大位移仍然位于坡体的前缘，由于前缘上侧地势偏高，所以位移较前缘其他部分较大，表面最大位移为26mm，主剖面前后缘剪应变增量集中程度和发育的范围较中部要大，主剖面最大剪应变增量为4.1e-3，其剪应变增量带并未完全贯通。
4总结
在重庆市和平广场不稳定斜坡现场勘察和室内实验数据的基础上，基于FLAC3D软件，模拟基坑开挖后的不稳定斜坡在天然和降雨工况下的形变场特征，分析不稳定斜坡的稳定性。
分析基坑开挖后，天然与降雨两种工况下，不稳定斜坡的形变场特征发现，不稳定斜坡表面最大位移位于坡体的前缘和后部，降雨工况较天然工况变形量增大，两种工况下剪应变增量带都未完全贯通，表明不稳定斜坡只是局部出现蠕动变形，但整体上仍然处于稳定状态[ 4] [ 5]。
参考文献
[1]孙云志,张秋霞,王永平.三峡库区万州和平广场滑坡区堆积体物质组成特征及其地质意义.湖北地矿,2002, 16( 4):25～27.
[2]刘波,韩彦辉. FLAC 原理、实例与应用指南[M] . 北京:人民交通出版社,2005.
[3]彭文斌.FLAC3D实用教程[M].北京：机械工业出版社.2008.
[4]张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，1993.
[5]谢军民，栖霞市滑石矿东部矿井突水地质灾害及其防治对策[J].山东国土资源，2012，18（4）34-36.
论文作者:张宏阳
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/8/5
标签：斜坡论文; 不稳定论文; 基坑论文; 工况论文; 后缘论文; 前缘论文; 增量论文; 《防护工程》2019年8期论文;