【正文】 由于三板溪崩塌堆積體性態(tài)復(fù)雜 ， 力學(xué)指標(biāo)的把握困難 ， 施工中應(yīng)加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè) ， 并做好動(dòng)態(tài)施工的準(zhǔn)備 ，比如： ① 若發(fā)現(xiàn)部分堆積體有局部失穩(wěn)的跡象 ， 要有應(yīng)對(duì)措施； ② 若發(fā)現(xiàn)表層局部失穩(wěn)的可能不存在 ， 可適當(dāng)降低樁頂?shù)臐仓叱?， 回填堆石到原地面高程 。 有限元法和剛體極限平衡法的圓弧滑動(dòng)面搜索計(jì)算表明：設(shè)置抗滑樁后 ， 在抗滑樁以上堆積體里面存在形成局部滑動(dòng)面的可能性 。 此外 ， 樁的變形為彎扭組合 ，裝內(nèi)應(yīng)配抗扭鋼筋 。 樁內(nèi)的拉應(yīng)力較大 ， 而且出現(xiàn)了明顯的拉屈服區(qū) ， 但是壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度 。 由于兩種加固方案的加固措施和加固順序不同 ， 加固件 —— 抗滑樁的受力狀態(tài)有不同 。 由于兩種加固方案的施工順序不同 ， 對(duì)邊坡的影響也不太一樣 。 坡頂附近堆積體和開挖面附近堆積體的屈服區(qū)較大 ， 堆積體中部和下部屈服區(qū)較小且主要分布在崩塌堆積體兩側(cè) 。 六、結(jié) 論 采用兩種加固方案 ， 都能保證在施工和運(yùn)行期中邊坡的整體穩(wěn)定性 。 但是蓄水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響顯著 ， 各滑面的穩(wěn)定安全系數(shù)大都小于 , 邊坡可能失穩(wěn) 。 通過(guò)剛體極限平衡法和有限元法的分析 ， 可以得出如下結(jié)論： 天然狀態(tài)下 ， 邊坡大致處于穩(wěn)定安全系數(shù)為 ~的極限平衡穩(wěn)定狀態(tài) ， 據(jù)此反演的力學(xué)參數(shù)綜合反映了滑面及堆積體的特性 ， 并用此來(lái)計(jì)算分析邊坡開挖完建 、 正常運(yùn)行等工況的安全系數(shù)和設(shè)計(jì)相應(yīng)的加固支護(hù)措施是合理的 。 建議根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配筋來(lái)改善樁的受力狀況； 由于布樁較多而且比較密集 ， 樁孔開挖引起邊坡的變形較大 ， 建議分排間隔開挖成孔或分期開挖成孔 。 樁頂相對(duì)于樁底的變形不大 ， 最大水平相對(duì)位移(其中 x方向的位移 ， z方向的位移約為 )。 坡頂附近堆積體和開挖面附近堆積體的屈服區(qū)較大 ，堆積體中部和下部屈服區(qū)較小且主要分布在崩塌堆積體兩側(cè) 。 抗滑樁上側(cè)堆積體最大合位移增量約為 ， 方向沿坡面向下且偏向上游側(cè) 。 開挖樁孔后 ， 邊坡的最大合位移增量在崩塌堆積體頂部靠近陡崖處 ， 兩次開挖的最大合位移增量累積約為， 方向沿坡面向下且偏向上游側(cè) 。 開挖坡腳后 ， 崩塌堆積體的開挖面最大合位移增量約為 ， 方向指向臨空面 。 而初步加固方案中樁頂布設(shè)了預(yù)應(yīng)力錨索 ， 樁類似于簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu) ， 故初步加固方案中樁的最大彎矩小 。 而初步加固方案中先加抗滑樁 ， 后挖坡腳 ， 抗滑樁承受了挖坡腳引起的荷載 ， 所以初步加固方案中樁承受的推力大 。 優(yōu)化加固方案中單根樁承受的最大推力小 ， 樁內(nèi)最大彎矩大 。 由于兩種加固方案的加固措施和加固順序不同 ， 加固件 —— 抗滑樁的受力狀態(tài)有不同 。 這是由于初步加固方案先加樁加固后 ， 開挖坡腳 ， 而優(yōu)化加固方案是在沒(méi)有加固措施的條件下挖坡腳 。 初步方案的最大位移為 ， 優(yōu)化方案。 對(duì)比分析 表 55對(duì)比了初步加固方案和優(yōu)化加固方案兩種方案有限元分析結(jié)果的一些控制性指標(biāo) 。因此，在樁的設(shè)計(jì)中必須重視配筋計(jì)算。 綜上所述，樁滿足抵抗邊坡下滑力和變形的要求，但樁內(nèi)應(yīng)力較大，且出現(xiàn)了拉屈服。 （ a）剪力圖 (b)彎矩圖 附圖 563 x方向 (主滑面內(nèi)的水平方向 ) 的推力在 8樁上產(chǎn)生的剪力和彎矩圖 （ a）剪力圖 (b)彎矩圖 附圖 564 z方向 (垂直于主滑面方向 )的推力在 8樁上產(chǎn)生的剪力和彎矩圖 崩塌堆積體在 x方向的推力在 8樁上作用的最大剪力為4092KN， 最大彎矩為 ， 剪力和彎矩的最大值均在樁與滑面交界處 。 附圖 562 樁內(nèi) 最大值 所在剖面的 分布圖 1s1s3s附圖 561 樁內(nèi) 最大值 所在剖面的 分布圖 3s 第一主應(yīng)力和第三主應(yīng)力的最大值均在 8樁內(nèi) ， 從附圖 561和 562可以看出：樁內(nèi)最大壓應(yīng)力約為 ，位于 8樁與滑面交界處靠坡腳一側(cè) ， 樁內(nèi)最大拉應(yīng)力約為 ， 位于 8樁與滑面交界處靠坡頂一側(cè) 。 從附圖 55 560可知，樁的屈服區(qū)均在滑面所處的位置，最大屈服區(qū)深度約為樁厚度的 1/2且處于拉應(yīng)力狀態(tài)，屬于拉屈服。 從整體上看 ，最大塑性應(yīng)變?cè)诘谆嫔? 樁的變形與應(yīng)力分布情況 從附圖 556和 557可以看出，樁體變形主要表現(xiàn)彎扭變形，即向 x和 z兩個(gè)方向產(chǎn)生變形，但以 x方向的變形為主。 蓄水對(duì)邊坡的應(yīng)力分布影響很小 ， 只是處于水位線以下崩塌堆積體及其附近基巖的應(yīng)力水平略為降低 。 坡腳和樁孔的開挖都在地表 ， 該處的地應(yīng)力水平比較低 ， 而且開挖量也較小 ， 因此開挖對(duì)邊坡的整體應(yīng)力分布影響很小 。正常蓄水位以上堆積體局部最大位移增量靠近陡崖的部位，約為 . 其中 x方向的位移增量為 ， y方向的位移增量為 ， z方向的位移增量為 。 最大合位移增量在正常蓄水位以下接近正常蓄水位處表面，最大合成位移增量約為 。從附圖 526~34可以看出 ， 蓄水引起的崩塌堆積體變形規(guī)律為： 與前面工況相似，抗滑樁上側(cè)崩塌堆積體的增量位移方向?yàn)橄蛳虑移蛏嫌蝹?cè)。 此外 ， 我們還計(jì)算兩排樁同時(shí)開挖的模擬分析 ， 同時(shí)開挖的位移為 ， 比分兩次開挖的累積位移大 ， 因此分排開挖樁基坑施工較為合理 ， 同時(shí)建議開挖同一排樁孔時(shí)還應(yīng)考慮間隔施工 。 其中 x方向的位移增量約為 ， y方向的位移增量為 ， z方向的位移增量約為 。其中 x方向的位移增量約為 ， y方向的位移增量為 ， z方向的位移增量約為 。樁孔下側(cè)崩塌堆積體的增量位移方向?yàn)檠仄旅嬷赶蚱碌住? 開挖樁孔時(shí)崩塌堆積體的變形規(guī)律 由于開挖樁孔削弱了滑面的抗滑能力 ， 引起樁孔上側(cè)的崩塌堆積體下滑移 ， 從而推動(dòng)堆積體向下滑移 。 最大合成位移增量在靠近下游側(cè)堆積體靠近陡崖的部位 ， 最大合成位移增量約為 ， 其中 x方向的位移增量約為 , y方向的位移增量約為 , z方向的位移增量約為 。 抗滑樁上側(cè)堆積體的增量位移方向?yàn)橄蚱孪虑移蛏嫌蝹?cè) 。 計(jì)算方案 計(jì)算步驟 考慮合理地模擬施工過(guò)程及上述計(jì)算工況要求 ， 進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí) ， 按下述步驟進(jìn)行： 1) 計(jì)算自重作用下邊坡的初始應(yīng)力狀態(tài)； 2) 進(jìn)水口開挖 ， 開挖面施加網(wǎng)格梁 ， 計(jì)算出開挖引起邊坡的位移變化 、 應(yīng)力分布變化等； 3) 計(jì)算開挖下面一排樁基坑后邊坡的應(yīng)力狀態(tài)及變形； 4) 考慮下面一排樁混凝土自重 ， 計(jì)算邊坡的應(yīng)力狀態(tài)及變形； 5) 計(jì)算開挖上面一排樁基坑后邊坡的應(yīng)力狀態(tài)及變形； 6) 考慮上面一排樁混凝土自重 ， 計(jì)算邊坡的應(yīng)力狀態(tài)及變形； 7) 考慮正常蓄水 ， 蓄水位以下堆積體的軟化及浮托作用 ， 計(jì)算邊坡的位移變化 、 應(yīng)力分布變化等 ； 計(jì)算結(jié)果與分析 位移分析 開挖坡腳時(shí)崩塌堆積體的變形規(guī)律 由于開挖坡腳削弱了堆積體的抗滑穩(wěn)定能力 ， 開挖面附近巖體向臨空面方向變形 ， 崩塌堆積體有明顯的變形 。 五、優(yōu)化加固方案的三維有限元 分析與評(píng)價(jià) 優(yōu)化后的加固方案 幾何模型及有限元網(wǎng)格 計(jì)算方案 計(jì)算結(jié)果與分析 小 結(jié) 優(yōu)化加固方案 編號(hào) 斷面寬 (mm) 斷面高 (mm) Z1 2022 4000 Z2 2022 4000 Z3 2022 4000 Z4 3000 4000 Z5 3000 5000 Z6 3000 5000 Z7 3000 5000 Z8 3000 5000 Z9 3000 5000 Z10 3000 5000 Z11 3000 5000 Z12 3000 5000 Z13 3000 4000 Z14 2022 4000 Z15 2022 4000 幾何模型及有限元網(wǎng)格 計(jì)算參數(shù) （ 略 ） 計(jì)算工況及加載方案 分析在天然狀態(tài)下 、 施工期 、 運(yùn)行期等情況下該邊坡的變形與穩(wěn)定性 ， 考慮如下幾種計(jì)算工況及相應(yīng)的荷載 。 因此 ， 抗滑樁以上的堆積體存在局部失穩(wěn)的可能 。 建議根據(jù)實(shí)際情況采取配筋和增大樁的截面面積來(lái)改善樁的拉應(yīng)力狀況； 由于布樁較多而且比較密集 ， 樁孔開挖引起邊坡的變形較大 ， 可能在成孔時(shí)誘發(fā)邊坡失穩(wěn) ， 建議間隔開挖成孔或分期開挖成孔 。 挖樁孔 、 挖坡腳 、 蓄水和地震作用對(duì)邊坡整體應(yīng)力分布和應(yīng)力水平影響不大 。 與天然狀態(tài)相比 ， 開挖 、 蓄水和地震作用時(shí)邊坡內(nèi)的屈服區(qū)擴(kuò)展不顯著 ， 但屈服程度 （ 即塑性應(yīng)變 ） 有所增大 。 地震作用下 ， 抗滑樁上側(cè)的堆積體最大合位移增量約為， 方向沿坡面向下且偏向上游側(cè) 。 蓄水后 ， 處于水位面以下的崩塌堆積體最大位移增量約為 ， 方向向上且偏向坡頂 。 開挖坡腳后 ， 崩塌堆積體的開挖面最大合位移增量約為， 方向指向臨空面 。 此外坡頂也存在局部失穩(wěn)的可能性 。 由于抗滑樁有扭轉(zhuǎn)效應(yīng) ， 需配置抗扭鋼筋 ，必要時(shí)適當(dāng)加大樁的截面尺寸 。 這是由于進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)未考慮樁的配筋作用 ， 雖然配筋不能阻止樁體受拉區(qū)混凝土的開裂 ， 但可以有效地限制裂縫的寬度和延伸 ，從而大大提高樁的承載能力 。 在 靠 近 推 力 一 側(cè) 樁 底 的 最 大 彎 矩 為。 在樁背離推力一側(cè)最大彎矩為 ，在靠近推力一側(cè)樁底的最大彎矩為 17385KN。 z方向的推力 7樁上產(chǎn)生的總推力約為 1105KN， 樁底剪力為 1105KN 。 x方向的推力在 7樁上產(chǎn)生的總推力約為 8126KN， 樁底剪力為 4526KN。 7樁內(nèi) sy最大拉應(yīng)力值約為 , 最大壓應(yīng)力約為， 位于樁與滑面交界處 ， 具體位置見(jiàn)附圖 290。 開挖 、 開挖 +正常蓄水 、 開挖 +正常蓄水 +地震作用下 ， 8樁產(chǎn)生的變形最大 ， 最大合位移分別為： 、 和 。 在開挖 + 正常蓄水 + 地 震 作 用 下 ， 樁 的 最 大 變 形 為(其中 x方向的位移約為 ， z方向的位移約為)。 開挖 +正常蓄水 +地震作用下 1~14樁的變形示意圖（單位： m） （變形放大 1000倍） 樁的變形與應(yīng)力分布情況 開挖、開挖 +正常蓄水、開挖 +正常蓄水 +地震作用下 7和 8樁在 x方向上的變形示意圖。 模擬蓄水過(guò)程 ， 采用的是降低強(qiáng)度參數(shù)和加浮托力的方法 ， 處于水位線以下的崩塌堆積體及附近巖體的主應(yīng)力水平略有降低 。 由于坡腳處開挖體為地表部分 ， 其應(yīng)力水平本身不高 ，開挖對(duì)邊坡整體的應(yīng)力分布規(guī)律影響很小 。 天然狀態(tài)下主滑面上的第一主應(yīng)力等值線圖 (單位： Pa) 邊坡的應(yīng)力分布規(guī)律 天然狀態(tài)下主滑面上的第三主應(yīng)力等值線圖 (單位： Pa) 開挖樁孔時(shí)主滑面上的第三主應(yīng)力等值線圖 (單位： Pa) 開挖坡腳時(shí)主滑面上的第三主應(yīng)力等值線圖 (單位： Pa) (a) 第一主應(yīng)力 （ b）第三主應(yīng)力 開挖坡腳時(shí)輔助剖面 1的主應(yīng)力等值線圖 (單位： Pa) 應(yīng)力分布規(guī)律為： 邊坡應(yīng)力水平隨著埋深的增加而增大；天然狀態(tài)下堆積體內(nèi)最大壓應(yīng)力為 ， 最大拉應(yīng)力為， 最大拉應(yīng)力在堆積體上游側(cè)接近坡頂處 。 可以考慮在開挖面施加網(wǎng)格梁進(jìn)行坡面支護(hù) ， 且盡可能采用跳挖施工 。 從整體上看 ，最大塑性應(yīng)變?cè)诘谆嫔希? 考慮開挖 、 蓄水和地震作用 ， 由于采用樁加固后開挖坡腳 ， 崩塌堆積體底滑面的屈服區(qū)范圍增加不大 ， 但同一點(diǎn)處的塑性變形均增加較大 。 屈服情況 天然狀態(tài)下邊坡表面和底滑面的屈服區(qū) 天然狀態(tài)下邊坡主滑面的屈服區(qū)分布 天然狀態(tài)下邊坡橫剖面的屈服區(qū)分布 挖樁孔后邊坡主滑面的屈服區(qū)分布 比較不同工況下邊坡的屈服區(qū)分布圖可以看出 ， 崩塌堆積體的屈服區(qū)分布位置基本一致 。 在抗滑樁以下的堆積體變形局部最大位移增量為 。 抗滑樁以上堆積體的局部最大合位移增量在靠近陡崖的部位 ， 最大位移增量約為 。 抗滑樁下側(cè)的崩塌堆積體的增量位移指向坡底 。 水平方向的體力引起邊坡滑移變形 。 正常蓄水位以上堆積體局部最大位移增量靠近陡崖的部位 ， 約為 . 其中 x方向的位移增量為 ， y方向的位移增量為 ， z方向的位移增量為 。 最大合位移增量在正常蓄水位以下接近正常蓄水位處表面 ，最大位移增量約為 。 蓄水引起的崩塌堆積體變形規(guī)律為： 抗滑樁上側(cè)崩塌堆積體的增量位移方向?yàn)橄蛳虑移蛏嫌蝹?cè) 。 開挖面上崩塌堆積體的最大合成位移增量為為 ， 增量位移指向臨空面 ， 其中 x方向的位移增量為 ,y方向的位移增量約為 , z方向的位移增量為為 。 由于坡腳的開挖卸荷 ， 在堆積體和基巖開挖面上的增量位移指向開挖臨空面方向 。 開挖引起邊坡變形規(guī)律是： 崩塌堆積體主要表現(xiàn)為沿滑床向下滑移變形 。其中 x方向的位移增量約