土质路堑高边坡稳定因素敏感性研究

土质路堑高边坡稳定因素敏感性研究摘要：随着我国交通工程建设向地形地貌非常复杂的山岭重丘区发展，由于地形条件限制及路线受技术指标控制，不可避免地出现了大量的高填、深挖路基，其中土质路堑高边坡稳定性问题日益突出。本文结合贵开铁路某土质路堑高边坡工程实例，通过理论分析和数值模拟相结合的方法，对土质路堑高边坡稳定性的影响因素进行了敏感性分析，其结论可为类似边坡的稳定性分析和加固措施提供参考。关键词：土质路堑高边坡、有限元强度折减法、敏感性分析1引言［作者简介：李文娟（1985-），女，助理工程师电话：18798840460,邮箱：muzi806920@163.com］在理论计算和数值模拟分析中，我们首先需要确定的是土体参数，这些参数构成边坡稳定的条件，是影响边坡稳定的因素，如何选用这些参数，对计算结果至关重要。在设计过程中，土体参数大部分是根据现场取样试验测得到或根据手册按照相关规定由经验取得。土体是高边坡稳定的主要研究对象，坡脚和坡面的加固措施主要是为了防止土体失稳，在研究过程中，我们要用到参数的主要是弹性模量，泊松比，剪 胀角，内摩擦角和粘聚力，抗滑桩对于边坡的影响在桩截面 一定的情况下主要在于弹性模量的选择。本文采用有限元强度折减法，分别对这些参数对边坡稳定性的影响进行敏感性分析。2计算实例2.1工程地质条件贵开铁路位于贵州省会城市贵阳境内，是贵阳至开阳之间的一条新建市域铁路，全线土质路堑边坡高于15m的边坡共计11处，多为红粘土、碎石土，下伏基岩为白云岩、灰岩。工点位于一“U”形沟槽，地形起伏较大，原地面横坡较陡，自然坡度28°〜40°，坡高谷深，地面相对高差达40余米，槽谷左侧斜坡为红粘土覆盖，山坡耕地内农作物及植被较为茂盛，未见基岩裸露。2.2模型的建立2.4模型的接触关系接触面采用主-从接触算法：桩-土接触选择刚度大的桩面为主面，而刚度较低的岩体和土体为从面；岩-土接触选择刚度大的的岩体为主刚度低的土体为从面；锚杆-土接触，选择刚度大的锚杆为主面，刚度低的土为从面；接触面模型统一选择“小滑动”进行计算。2.5模型的边界条件模型鹿边是基岩面采用完全约束，左右边界采用水平向约束，桩端采用自由约束。 2.6模型的网络划分2.7利用强度折减法进行分析从强度折减法的基本原理出发，在ABAQUS中，将材料的参数设置成随温度或者场变量变化，就可以实现强度参数逐渐减小的目的。具体步骤为：(1)定义一个场变量，通常取值为强度折减系数。(2)定义随场变量变化的材料模型参数。(3)在分析步开始指定场变量的大小，对模型施加重力作用，建立平衡应力状态，为避免过早破坏，将取值较小，通常小于1，这样即放大了强度。(4)在后续分析步中，场变量按线性增加，计算中止(数值不收敛)后对结果进行处理，按照失稳评价标准确定安全系数。3稳定因素的敏感性分析3.1土体弹性模量、泊松比3.2土体内摩擦角、粘聚力3.3土体剪胀角分析结果表明，随着剪胀角的增大，安全系数缓慢增加，当剪胀效应达到饱和，安全系数微量减小。因此在计算中应该考虑剪胀效应的影响，合理选取剪胀角，不考虑和选择与内摩擦角一样都不是最佳选择。 2.4抗滑桩弹性模量分析结果表明，随抗滑桩弹性模量的逐渐增大，整个边坡的安全系数基本没有变化，因为边坡的破坏主要是由于边坡上土体的破坏而造成的；但是状体位移随着弹性模量的增加逐渐减小，只是趋势随着增大逐渐放缓。4结论本文结合贵开铁路某土质路堑高边坡工程实例，利用ABAQUS软件，通过有限元强度折减法，对土质路堑高边坡稳定性的影响因素进行了敏感性分析，得出结论如下：1、土体弹性模量、泊松比，剪胀角对边坡稳定的安全系数影响不大，主要影响土体的变形，塑性区的形成。2、土体内摩擦角和粘聚力对边坡土体的稳定安全系数影响较大，随着内摩擦角和粘聚力提高，呈线性增加。3、抗滑桩弹性模量的改变对边坡的安全系数几乎没有影响，但是桩顶位移随着弹性模量增加逐渐减小，趋势随着增大逐渐放缓。参考文献：[1]Zienkiewicz0.C,HumphesonC,LewisR.W.Associatedandnon-associatedvisco-plasticityandplasticityinsoilmechanics[J].Geotechnique,1975,25(4)：671-689.[2]ManzariM.T,NourM.A.Significanceof soildilatancyinslopestabilityanalysis[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,ASCE,2000,126(1)：75〜80[1]BoltonM.D.Thestrengthanddilatancyofsands[J].Geotechnique,1996，36(1):65—78.