【正文】 通過對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析和加固治理，對(duì) 邊坡穩(wěn)定性 分析與加固 方法 有了更深入的了解 ，不同的方法各具特點(diǎn)，有一定的適用條件。 計(jì)算結(jié)果表明通過加固，邊坡基本滿足規(guī)范要求，目前邊坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。 ⑴ 抗滑樁設(shè)計(jì)： 應(yīng)用理正巖土軟件中的抗滑樁設(shè)計(jì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如下所示（設(shè)計(jì)中的參數(shù)設(shè)置及設(shè)計(jì)后的驗(yàn)算祥見附錄，數(shù)據(jù)文件 ） ： 墻身尺寸 : 樁總長(zhǎng) : (m) 截面形狀 : 圓樁 樁徑 : (m) 樁間距 : (m) 嵌入段土層數(shù) : 2 樁底支承條件 : 鉸接 物理參數(shù) : 樁混凝土強(qiáng)度等級(jí) : C30 樁縱筋合力點(diǎn)到外皮距離 : 35(mm) 樁縱筋級(jí)別 : HRB335 樁箍筋級(jí)別 : HPB235 樁箍筋間距 : 200(mm) 樁配筋形式 : 縱筋均勻配筋 擋土墻類型 : 抗震區(qū)擋土墻 地震烈度 : 設(shè)計(jì)烈度 8 度 水上地震角 : 水下地震角 : 水平地震系數(shù) : 重要性修正系數(shù) : 綜合影響系數(shù) : ⑵ 抗滑樁布置設(shè) 計(jì)如下（設(shè)計(jì)中的參數(shù)設(shè)置及設(shè)計(jì)后的驗(yàn)算祥見附錄，數(shù)據(jù)文件） ： 單位米寬滑坡推力的水平分量 = (kN) 布置樁間距 (m)，布置樁排距 (m) 則可提供的抗滑力為 : (kN) 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 25 滑坍縱向?qū)挾? = 范圍內(nèi)， 共需要抗滑樁 122 根 邊坡采用抗滑樁支護(hù)后的地質(zhì)剖面圖見附錄圖 6，抗滑樁具體布置見附錄圖 8。 除在邊坡外緣設(shè)置截水溝外，在邊坡坡體內(nèi)應(yīng)設(shè)置必要的排水溝，使大氣降雨能盡快排出坡體，避免對(duì)邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。這是一種表層防護(hù)處治措施。這種防護(hù)措施一般適用于邊坡不高、坡角不大的穩(wěn)定邊坡 ；⑵ 工程防護(hù) ：① 砌體封閉防護(hù) 。 三、 防護(hù) 。兩者在設(shè)計(jì)計(jì)算理論上某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 23 有所不同，但在施工工藝上是相似的 ；⑷ 預(yù)應(yīng)力錨索加固 。錨桿加固為一種中淺層加固手段 ；⑶ 土釘加固 。灌漿液在壓力的作用下，通過鉆孔壁周圍切割的節(jié)理裂隙向四周滲透，對(duì)破碎邊坡巖土體起到膠結(jié)作用，形成整體；此外，砂漿柱對(duì)破碎邊坡巖土體起到螺栓連接作用，達(dá)到提高坡體整體性及穩(wěn)定性的目的。它的優(yōu)點(diǎn)是可從根本上解決邊坡的穩(wěn)定性問題，達(dá)到根治的目 的。同時(shí)由于坡體內(nèi)無穩(wěn)定地下水位，坡頂補(bǔ)給、坡腳排泄的地下水受氣候影響大，坡體內(nèi)土體處于相對(duì)干濕交替的環(huán)境，導(dǎo)致地基土反復(fù)脹縮變形，也是引起邊坡變形的因素。 邊坡地層主要由第四系人工素填土①層、第四系坡洪積粘土②、粘土③構(gòu)成，各土層強(qiáng)度一般。 計(jì)算結(jié)果表明應(yīng)用不同計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果有所不同。 二、巖土物理力學(xué)性質(zhì) 為獲取土的物理力學(xué)指標(biāo)，本次勘察共采取原狀及擾動(dòng)土樣 34件，進(jìn)行室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 27次，同時(shí)利用了部分原勘察報(bào)告試驗(yàn)成果 。無搖振反應(yīng)，切面光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。無搖振反應(yīng)，切面稍有光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。通過取土試樣，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，得出以下結(jié)論： 一、地層巖性構(gòu)成 第四系人工堆積（ Qml ） 粘性素填土（單元層代號(hào)①層）：褐紅、褐黃色、堆土地段為灰～灰黑色，可塑，濕。 溢洪道施工開挖時(shí)右岸邊坡發(fā)生滑動(dòng)，施工被迫停止。 5 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 工程概況 某水庫(kù)工程主要用于農(nóng)業(yè)灌溉， 兼顧發(fā)電及人畜用水。而且對(duì)于大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，采用解析方法進(jìn)行穩(wěn)定分析困難太大，尤其是非線性穩(wěn)定分析幾乎是不可能，此時(shí)就必須使用計(jì)算機(jī)以及專業(yè)分析軟件。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如 PC， SGI， HP， SUN， DEC， IBM， CRAY等。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó) ANSYS 開發(fā)，它能與多數(shù) CAD 軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor 等。為了模擬實(shí)際工程材料及巖土材料， FLAC 3D程序提供了十種材料模型 :一個(gè) NULL 模型，該模型可用于模擬開挖等；三個(gè)彈性模型，分別模擬各向同性、橫觀各向同性、各向異性彈性材料；六個(gè)塑性模型 (如摩爾 庫(kù)侖準(zhǔn)則 ,D P 準(zhǔn)則等 ) 。由應(yīng)力增量求出 t 和 t + Δ t 時(shí)刻各個(gè)結(jié)點(diǎn)的不平衡力和各個(gè)結(jié)點(diǎn)在 t + Δ t 時(shí)的加速度。對(duì)于某一個(gè)結(jié)點(diǎn)而言，在每一時(shí)刻它受到來自其周圍區(qū)域合力的影響。 FLAC 3D軟件的基本原理是拉格朗日差分法。 三種土層模型： 等厚 土層 土層分界線互相平行（水平）；不等厚土層 土層分界線傾斜；任意復(fù)雜土層 土層任意分布，處理斷層、夾層、互層、透鏡體等各種復(fù)雜情況。 計(jì)算公式及參數(shù)的選擇： 與滑動(dòng)方向相反的土條切向力，可按抗滑力（分子項(xiàng)）或負(fù)的下滑力（分母項(xiàng)）考慮；選擇“有效應(yīng)力法” 或“總應(yīng)力法”；采用十字板剪切強(qiáng)度進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。 功能特點(diǎn)： 利用 CAD快速建模： 可在 AutoCAD中快速繪制邊坡模型，再讀入邊坡軟件進(jìn)行分析計(jì)算。 ⑸ 傾倒穩(wěn)定分析 本程序提供改進(jìn)的 GoodmanBray法的計(jì)算功能。可使用設(shè)拉裂縫的分析功能。 ④ 錨索和抗滑樁荷載。本程序第 2020版僅提供一個(gè)均勻分布的水平地震加速度邊坡問題的功能。 ③ 要求所有的界面都使用同一種指定的土層編號(hào)相應(yīng)的指標(biāo)。使用 Sarma法和能量法，需要對(duì)條塊界面賦以相應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)。 一個(gè)任意形狀的滑裂面可以通過連結(jié)一系列點(diǎn)的直線或光滑曲線組成。則這一功能可以用來進(jìn)行陸軍工程師團(tuán)法和簡(jiǎn)化 Janbu法的計(jì)算。通常要求傾斜角度 ?i在優(yōu)化計(jì)算過程中保持不變。一般情況下，傾斜側(cè)面上的強(qiáng)度指標(biāo)取該側(cè)面通過的土層指標(biāo)的平均值。這種方法將滑動(dòng)土體劃分為一種多塊體模式，然后基于摩爾－庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則及相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，構(gòu)造一個(gè)協(xié)調(diào)位移場(chǎng)，并根據(jù)虛功原理，求出邊坡安全系數(shù)的上限。例如， Sokolovski (1954年 ), Booker（ 1972年）等人根據(jù)塑性力學(xué)理論，創(chuàng)造了滑移線理論，但是他們的這種方法僅局限于邊坡幾何形狀與物理?xiàng)l件十分簡(jiǎn)單的情況。 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 15 可靠度分析 程序可應(yīng)用一次二階矩，蒙特卡洛和 Rosenbleuth法進(jìn)行可靠度分析，提供邊坡穩(wěn)定的可靠度指標(biāo) ?，也可自動(dòng)搜索相應(yīng)最小可靠度指標(biāo)的臨界滑裂面。 強(qiáng)度指標(biāo) 程序提供線性和非線性抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的計(jì)算功能。 ⑴ 軟弱地基上快速加荷； ⑵ 庫(kù)水位驟降； ⑶ 地震荷載條件下應(yīng)用動(dòng)三軸試驗(yàn)成果進(jìn)行壩坡總應(yīng)力法穩(wěn)定分析。 程序具有自動(dòng)搜索最小安全系數(shù)的功能。 邊坡穩(wěn)定分析方法 程序提供邊坡穩(wěn)定分析領(lǐng)域中傳統(tǒng)的各種分析方法的計(jì)算功能。并根據(jù)新頒布的水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，修改了 7度和 9度地震時(shí)輸入的地震加速度系數(shù)。在這一項(xiàng)目中，本程序被正式命名為 STAB。 1976年，作者參加水利電力部第二工程局官?gòu)d水庫(kù)抗震加固工程時(shí)，在北京大學(xué) DJS?60機(jī)上開發(fā)了一個(gè)圓弧滑裂面的土石壩邊坡穩(wěn)定分析的程序。為了克服上述的缺點(diǎn)，根據(jù)有限元計(jì)算得到的滲流場(chǎng)，針對(duì)實(shí)際工程中土質(zhì)邊坡的多種滑動(dòng)面，可以迅速確定多條滑動(dòng)面的穩(wěn)定系數(shù)，便于對(duì)土質(zhì)邊坡最危險(xiǎn)滑面的搜索和整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。而在有限元法的計(jì)算中，這些錯(cuò)誤都可以避免，因?yàn)橛邢拊梢阅M復(fù)雜邊界條件和多種土層進(jìn)行滑坡區(qū)滲流場(chǎng)分析，并以滲透體力的方式計(jì)入滲流對(duì)滑坡的作用。 n個(gè)土條共計(jì)可列 3n個(gè)獨(dú)立的方程。滑面確定，土體抗 剪強(qiáng)度指標(biāo)已知，外力確定時(shí)，滑面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度即為確定值，按公式 Fs=τ f/τ或 Fs=Mf/M可得滑面上各點(diǎn)的安全系數(shù)。 n個(gè)土條有 2n個(gè)未知數(shù)，設(shè)滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)為 Fs時(shí)，按摩爾 —某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 12 庫(kù)侖理論 Ni和 Ti有如下關(guān)系： Ti=（ cili+Nitgψ i） /Fs （ i=1， n） 因此法向反力 Ni和切向反力 Ti在安全系數(shù) Fs與土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的條件下線性相關(guān)， n個(gè)土條 Ti和 Ni共產(chǎn)生 n個(gè)獨(dú)立未知量； ⑶ 土條間法向作用力 Ei。假設(shè)每個(gè)土條的法向力為均勻分布，則有σ ni=Ni/Li。 邊坡滑動(dòng)穩(wěn)定性的條分法 ]7[ 邊坡分析中首先應(yīng)對(duì)自然狀態(tài)下邊坡穩(wěn)定程度進(jìn)行分析，確定大致滑動(dòng)面位置、滑動(dòng)趨勢(shì)大小，即評(píng)價(jià)邊坡的滑動(dòng)安全系數(shù)，這部分工作可采用條分法，條分法的基本出發(fā)點(diǎn)是把土條作為剛體，按照極限平衡原則對(duì)假想滑動(dòng)面上土條進(jìn)行力和力矩平衡分析，得到該滑裂面的安全系數(shù)，并經(jīng)反復(fù)比選確定出最小安全系數(shù)和失穩(wěn)滑裂面。 邊坡滑動(dòng)穩(wěn)定性的 Sarma 法 ]5[ ]6[ Sarma是一種邊坡 滑動(dòng)穩(wěn)定性分析方法 .該方法是 Sarma博士 1979年在其論文“ Stability analysis of embankments and slopes”中提出的，其后得到廣泛應(yīng)用。根 據(jù)邊坡破壞的邊界條件，應(yīng)用力學(xué)分析的方法，對(duì)可能發(fā)生的滑動(dòng)面，在各種荷載作用下進(jìn)行理論計(jì)算和抗滑強(qiáng)度的力學(xué)分析。 20世紀(jì) 60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，發(fā)展了 MorgensternPrice法（ 1965年 ） 、 Spencer法（ 1967年 ）、 Janbu法（ 1973年 ）、 Sarma法（ 1979年 ）等等方法，力圖使滑面的形狀以及力和力矩的分析更接近實(shí)際。該方法可以直觀地反映巖體變化的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)及速度場(chǎng)等各個(gè)參量的變化，可以模擬邊坡失穩(wěn)的全 過程。因此，該方法特別適合塊裂介質(zhì)的大變形及破壞問題的分析。這一方法源于傳統(tǒng)方法，該方法滑移面是人為規(guī)定的，有可能找不出其他潛在滑移面。該方法需要預(yù)先定義滑移面位置，不能找出其他潛在滑移面，對(duì)已知滑移面的情況很適用，對(duì)一般邊坡并不適用。將滑動(dòng)面上所有小弧段的剪應(yīng)力和抗剪強(qiáng) 度分別求出后，累加求沿著滑動(dòng)面的總的剪切力Στ i△ li 和抗剪力Στ fi，根據(jù)總的剪切力Στ i△ li 和抗剪力Στ fi求出邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。在應(yīng)用有限元法對(duì)巖體進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)，可以對(duì)不同的單元根據(jù)具體情況指定不同的力學(xué)性質(zhì)，可以對(duì)節(jié)理裂隙等軟弱夾層設(shè)置適當(dāng)?shù)娜趺鎲卧梢苑奖愕靥幚韺訝顜r體，還可以方便地處理各種不規(guī)則幾何形狀的邊界條件，因此是一種較為理想的分析巖體穩(wěn)定性的方法。并可根據(jù)不同的研究對(duì)象做不同的 處理，對(duì)于難以預(yù)知可能滑動(dòng)面的巖體，可以采用增載法跟蹤計(jì)算區(qū)域內(nèi)塑性區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)，據(jù)此確定可能的滑動(dòng)面，再進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核。 當(dāng)前數(shù)值計(jì)算方法在巖土工程中已得到廣泛應(yīng)用。外部因素包括水的作用、地震、巖體風(fēng)化程度、工程荷載條件及人為因素。巖滑可分為平面滑動(dòng)、楔形滑動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。海底斜坡失穩(wěn)，不少也與地震造成飽水固結(jié)土體的液化有關(guān)，這也是為什么在十分平緩的海底斜坡中 會(huì)產(chǎn)生滑坡的重要原因之一。高陡的陡傾層狀邊坡，震動(dòng)可促進(jìn)陡傾結(jié)構(gòu)面 (裂縫 )的擴(kuò)展，并引起陡立巖層的晃動(dòng)。但實(shí)際上應(yīng)以垂直與水平地震力的合力的最不利方向?yàn)橛?jì)算依據(jù)。即在地下水位以下靜水位以上有滲流活動(dòng)的滑體，計(jì)算下滑力時(shí)，采用飽和塊體密度；計(jì)算抗滑力時(shí)，采用浮塊體密度。不少水庫(kù)周圍松散堆積層邊坡，在水庫(kù)蓄水時(shí)發(fā)生變形，浮托力的影響是原因之一。 由于地下水出口節(jié)理裂隙敞開情況不同，也影響裂隙水壓力的大小，因而影響邊坡的穩(wěn)定。 ① 邊坡坡面上的靜水壓力：當(dāng)邊坡被水淹沒，而邊坡的表部相對(duì)不透水時(shí)，坡面上將受一定的靜水壓力，靜水壓力的方向與坡面正交。不少滑坡的典型實(shí)例都與水的作用有關(guān)或者水是滑坡的觸發(fā)因素，處于水下的透水邊坡將承受水的浮托力的作用，而不透水的邊坡，將承受靜水壓力；充水的張開裂隙將承受裂隙水靜水壓力的作用；地下水的滲流，將對(duì)邊坡巖土體產(chǎn)生動(dòng)水壓力。松散地層邊坡的坡度較緩。 地層巖性 巖性對(duì)邊坡的穩(wěn)定及其邊坡的坡高和坡角起重要的控制作用。 ～ 25176。如巖層傾角小于 10176。斷層帶巖石破碎，風(fēng)化嚴(yán)重，又是地下水最豐富和活動(dòng)的地區(qū)極易發(fā)生滑坡。因此，對(duì)這些類型邊坡的穩(wěn)定性研究成了巖土工程界和地質(zhì)工程界關(guān)注的焦點(diǎn)。在 20世紀(jì) 90年代，壓力注漿加固手段及框架錨固結(jié)構(gòu)越來越多地用于邊坡處治，尤其是用于某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 5 高邊坡的處治防護(hù)工程中。重力式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)是以其自身重力來維持在側(cè)壓力作用下的自身穩(wěn)定。常用的有混凝土護(hù)面、噴混凝土防護(hù)、噴錨支護(hù)、樁錨結(jié)構(gòu)等，都是屬于柔性支護(hù)形式。 用于邊坡加固的技術(shù)多種多樣 ,而如何因地制宜地利用好這些技術(shù)并非易事 ， 由于對(duì)地質(zhì)條件缺乏足夠的認(rèn)識(shí) ,或者因加固技術(shù)本身存在某些缺陷 ,出現(xiàn)了一些失敗的邊坡加固工程實(shí)例 ,并帶來較大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)問題 。采用卸荷、坡趾壓載、排水等常用措施，在邊坡穩(wěn)定分析方面，不增加任何新的內(nèi)容，可以按已有的分析方法進(jìn)行分析和復(fù)核，當(dāng)沒有條件進(jìn)行上述工程措施或采取了上述措施后，仍不能使安全系數(shù)達(dá)到允許數(shù)值時(shí)，就需要使用結(jié)構(gòu)性工程措施對(duì)邊坡進(jìn)行加固。 邊坡加固措施綜述 ]4[ 當(dāng)邊坡的穩(wěn)定安全