白泥沟蠕滑边坡稳定性及防护数值模拟分析

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我国地形地质复杂,山地约占国土面积的2/3,形成了众多的自然边坡,常常发生各种破坏现象,如滑坡、崩塌、泥石流等,我国也是世界上滑坡灾害最为严重的国家之一。由于滑坡发生时大量岩土混合物倾泻而下,具有巨大的破坏力,严重威胁着人们的生命财产安全。山区经济的发展以便利的交通为基础,受地形条件的限制,新建公路不可避免会遭受山体边坡稳定性的影响。诱发山体边坡失稳的因素众多,如降雨、地震、人工开挖等,其中降雨、地震等自然现象是无法避免的。因此,对尚未破坏的边坡进行稳定性分析,并对会造成威胁的边坡进行防护,提高其稳定性,具有重大意义。本文以白泥沟蠕滑边坡为例,运用FLAC计算程序对边坡进行数值模拟,探讨分析边坡在天然、暴雨、地震工况下的稳定性,并根据边坡的破坏特征,提出不同防护方案,模拟计算防护后的边坡在天然及地震概况下的响应情况,结合防护结构的内力响应,评价治理效果。具体研究内容、方法及成果如下:(1)根据白泥沟边坡所在区域的地理位置、水文地质条件及人类活动等,可知边坡区域内岩层中夹杂一层软弱泥岩层,这是边坡发生滑动的根本原因,其次在人工开挖及地震作用下,进一步促使了边坡的滑动。通过现场深孔位移监测结果判断,目前白泥沟边坡处于蠕滑阶段,边坡前缘剪出口不清晰,后缘裂缝较大,滑动面并未贯通。(2)采用极限平衡法计算边坡稳定系数,判断边坡稳定性。进一步使用FLAC计算程序,依据工程地质剖面图建立白泥沟边坡二维数值计算模型,并利用现场监测数据验证模型的可靠性。以此为基础,模拟计算白泥沟边坡在天然、暴雨及地震条件下的稳定性。通过分析模型位移、应力应变等响应量,可以得出,三种工况下应力及最大剪应变增量最大值均发生在滑动面中部位置,地震工况下边坡稳定性最差。计算结果可为下一步的防护提供参考。(3)依据边坡变形特征,提出三种不同防护结构,分别为双排抗滑桩、锚索抗滑桩和锚索及连续桩键结构,借助FLAC计算程序中的结构单元,模拟防护后的边坡在天然、地震概况下的响应情况。通过对比分析不同防护方案治理效果的差异,得出连续桩键结构的治理效果最好,锚索和锚索抗滑桩次之,而双排抗滑桩所提供的抗滑力不足。进一步分析防护结构的响应情况可知,双排抗滑桩能分担坡体下滑力,但抗滑桩所承受的下滑力依旧较大,导致桩身顶端出现推动周围土体下滑的现象;锚索抗滑桩和锚索支护能提供较大的抗滑力,减小边坡的下滑趋势,锚索中施加预应力能有效抑制桩顶位移,提高桩身承载能力;连续桩键结构的内力分配合理,具有较好的整体性,这种整体性能明显提高抗滑能力。
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