勐腊县地方公路管理段
摘要：工程中常遇到不同边坡情况，边坡的地质条件直接决定工程的经济投入与经济效益.岩质边坡的稳定性受诸多因素影响，本文采用GEO-Studio软件进行对顺层岩质边坡不同倾角情况下的静力稳定性情况，进行多次有限元分析，着重探讨了顺层岩质边坡的静力稳定性与岩层倾角的关系，并深入分析岩层倾角对边坡稳定性的影响原因，同时对比三种安全系数分析方法在边坡稳定性分析中的分析结果。
关键词：顺层岩质边坡；倾角；静力稳定性；影响原因；安全系数；
1 引 言
近年来，随着基础工程建设的快速推进，许多大型建设项目相继完成建设。边坡治理工程受到越来越多的重视。由于边坡治理工程受安全要求高，造价高，工程进度要求快等因素的限制，国内外学者对其的研究从未停止。但由于边坡工程影响因素较多，影响机理较为复杂，因此未能对其进行全面深入系统分析。
岩质边坡因其岩层走向不同，划分为顺层岩质边坡与切层岩质边坡。其中，顺层岩质边坡是一种易于导致安全事故的地质情况，顺层岩质边坡在其自重作用下，产生顺层滑移力，从而导致边坡失稳破坏。而顺层岩质边坡稳定性受结构面倾角、岩层走向、岩层的力学特征等影响，已经引起很多学者的关注，并对经顺层岩质边坡稳定性进行了分析研究，取得了一定成果。其中郑洁等探究了边坡坡脚与边坡稳定性系数的关系。郭光威对岩质边坡与土质边坡稳定性评价方式进行了深入研究。陈鹏等人进行了边坡高度，坡顶荷载以及相应工程措施对边坡稳定性的影响研究。
然而，现阶段顺层岩质边坡稳定性分析还存在一些问题亟待解决，如岩质边坡的失稳破坏规律只能依靠工程经验进行判别，而对岩质边坡失稳破坏的影响因素及影响规律的系统研究较少。因此，需要对各影响因素进行系统分析，从而得出一套可以指导工程建设的科学理论。
本文主要研究顺层岩质边坡岩层倾角对边坡稳定性的影响，采用有限元数值模拟对不同岩层倾角情况下边坡稳定性情况及其影响原因进行分析汇总。
2岩质边坡稳定性影响因素
岩质边坡的稳定性因素受诸多因素的影响，如：岩层走向、岩层倾角、岩层结构面强度，结构面数量、边坡坡脚、坡顶堆载、边坡高度，地下水位、岩体密度等。通过大量的有限元分析以及总结相关学者研究成果，得出岩质边坡岩层倾角对边坡稳定性存在一定影响，但对研究中涉及岩层倾角与边坡稳定性安全系数之间的规律研究较少。为深入分析岩质边坡岩层倾角对边坡稳定性的影响程度，本文通过GEO-Studio软件重点分析不同岩层倾角情况下，边坡稳定性安全系数变化情况，得出岩质边坡静力稳定性安全系数随岩层倾角变化的影响规律。
3工程实例
3.1 工程背景
项目位于云南省勐腊县境内。项目区域内原有公路主要为省道、村道等，项目边坡因公路改建形成，由于公路切坡造成斜坡坡度为32°，边坡位于省道附近，边坡高度30米，坡角32°。原工程地质情况如图1所示：
图1 工程地质剖面示意图
因研究因素限制，后续模拟过程将对地质剖面进行适当简化。
3.2 分析方法
实际工程中，边坡的受力与变形情况较为复杂，受到诸多因素的限制，因本文篇幅有限，仅就边坡岩层倾角问题展开研究，将计算模型简化为平面问题，仅考虑岩质边坡岩层倾角影响下的静力稳定性，且边坡类型仅考虑岩质顺层边坡。
同时为削弱计算方法产生的安全系数差别，采用三种安全系数方法计算边坡安全系数，分别为条分法（瑞典条分法），Bishop法，Janbu法。
采用GEO-Studio软件进行模拟，首先进行自重情况下的原场地分析，而后进行不同岩层倾角，不同安全系数计算方法情况下的边坡稳定性分析。
在计算模拟过程中，单元采用实体单元，模型长度为150米，高度为50米，岩层倾角分别为23°、26°、29°、32°、35°、38°、41°、44°、50°、60°，两侧边界为法向约束，上部自由边界，底部边界为固定约束，采用理想弹塑体模型，摩尔-库伦本构，岩体和软弱结构面按照连续介质处理，具体模型如图2所示：
图4 安全系数变化图
4岩层倾角对边坡稳定性的影响规律
通过开展顺层岩质边坡不同岩层倾角，即岩层倾角分别为23°、26°、29°、32°、35°、38°、41°、44°、50°、60°情况时，边坡稳定性安全系数随岩层倾角变化的有限元模拟分析，得出岩层倾角对边坡稳定性的影响规律，同时对比三种安全系数分析方法在边坡稳定性分析中的分析结果，所得分析结论如下：
（1）顺层岩质边坡在岩层倾角变化的过程中，随着岩层倾角的增大，边坡安全系数在整体上呈现逐渐增大的趋势，即边坡静力稳定性逐渐增加。
（2）当顺层岩质边坡岩层倾角与边坡坡角接近平行范围附近，随着岩层倾角的增加，边坡安全系数即边坡静力稳定性先减小后增大。
（3）当顺层岩质边坡岩层倾角与边坡坡度一致时，三种计算方式所得边坡安全系数即边坡静力稳定性均为最低，此时边坡静力稳定性最差，相比较容易发生失稳破坏。
（4）对比瑞典条分法、Bishop法、Janbu法三种安全系数分析方法可知，在此例计算过程中，由Janbu法计算出的安全系数较小，瑞典条分法次之、Bishop法计算所得安全系数最大。
参考文献
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论文作者:李元松
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/17
标签：岩层论文; 倾角论文; 稳定性论文; 安全系数论文; 静力论文; 因素论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;