山区高速公路滑坡失稳机制及安全响应技术研究.docVIP

山区高速公路滑坡失稳机制及安全响应技术研究 　　【摘要】基于有限差分法对某山区滑坡进行仿真计算，得其稳定性系数为0.79，再采用锚杆-挡土墙-抗滑桩的综合治理法对该滑坡进行稳固，从而提高其在修建及运营阶段的安全性能。 　　【关键词】山区高速公路； 滑坡； 失稳机制； 安全响应 　　1 引言 　　山区高速公路发生滑坡坍塌事故是较为普遍的，对高速公路的顺利施工及安全运营造成了较大的影响。目前对高速公路滑坡失稳机制研究不够深入及基于失稳机制的响应技术尚未成熟，因此本文基于某山区高速公路滑坡工程，采用有限差分法计算其安全性能，并采用锚杆-挡土墙-抗滑桩的综合治理法。 　　2 工程概况 　　某山区高速公路沿线跌宕起伏，在自然营力及人类生活生产的综合影响下，长45宽30米的顺路基滑坡失稳破坏，滑坡体体积约3万立方，滑舌已伸到小河床，呈鼓丘状隆起。滑壁高4.00～4.20m，滑轴方向40°。在滑体上形成两个台阶，每个台阶上面都分布有拉张裂缝，呈上宽下窄，宽者10～20mm，地下水或泉水渗出比较显著。路段右边的斜坡上（断头河上方）也出现一条裂隙，长20m，隙宽10～15mm，呈弧形，地面向上隆起，表明着会继续发生较大的滑坡，应当及时采取相应技术措施，以保证其安全储能。 　　3 滑坡致灾机理 　　对边坡各地层作地质勘探，其力学参数为滑体：素填土、淤泥质土、含碎石黏土的黏聚力与内摩擦角分别为（10 kPa，10°）、（12 kPa，8°）、（16 kPa，18°），滑床分为强分化泥质砂岩与中风化砂质，黏聚力为0，内摩擦角按35°计。滑坡参数为（9.5 kPa，7°）。采用有限差分法软件FLAC3D进行数值仿真，其计算模型如图1所示，经程序运行后结算结果如图2所示。 　　图1 数值仿真计算模型 图2 边坡稳定性计算结果 　　由图2可知，该滑坡稳定性系数仅0.79，在工程扰动及降雨入渗的综合影响下其稳定性将进一步劣化，因此其滑坡致灾性严峻，需采用相应响应技术，保证该边坡在运营阶段的安全储能。 　　4 安全响应技术 　　通过对边坡进行处理从而边坡处理方案形式较多，如放坡、砼挡土墙、毛石挡土墙、砼地下连续墙、抗滑桩、锚杆喷射混凝土及预应力锚索抗滑桩等等。各种方案都有其优点和局限性，因此，选择合理的方案是保证滑坡治理工程质量的关键。分析本滑坡处治工程的实际情况，整个治理工作可分为三个部分：滑壁变形控制、滑体处理和滑坡前缘处理。本工程的重点在于对滑体的处理，而对滑壁采用锚杆控制变形，在滑坡前缘设置重力式抗滑挡土墙。对于整个滑坡治理工程而言，采用复合治理方案。 　　4.1锚杆设计 　　由稳定性验算可知，滑壁在路面动荷载和路基主动土压力作用下是处于稳定状态的。但由于二级公路要求严格控制变形，故考虑在滑壁打上一排锚杆。 　　锚杆自由段长度 =6.0m，外锚段长度 =1.0m。所以，锚杆长度 =1.0+5.0+6.0=12.0m。 　　4.2 抗滑桩设计 　　由地勘报告知，滑体主要为以含碎石粘土或粉质粘土为主的素填土，γ1 =19 Kn/m3，γsat =19.5 Kn/m3，φ1=10?，c1=10kPa。滑动面以下为强风化泥质砂岩，按密实土层考虑，γ2 =21， Kn/m3φ2=35°，c2=10kPa。抗滑桩设在条块2处位置，设桩处以下为强风化泥质砂岩，厚L=3.0m，底层为中风化砂岩，地基系数K=6× Kn/m3。抗滑桩前后滑体高为6.0m，滑动面处的地基系数A=A1=A2=80000 Kn/m3，滑坡推力En=1110 Kn/m，滑动面以下地基系数的比例为m=40000 Kn/m4。经计算，在滑段2采用钢筋混凝土抗滑桩，尺寸为2.0m×3.0m，桩长为12.0m。桩中对中间距均为6.0m，共布置38根桩。 　　混凝土：轴心抗压强度设计值fc=11.9N/mm2，轴心抗拉强度设计值值ft=1.27N/mm2。钢筋HRB335（20MnSi），符号 ，抗拉压强度设计值fy=300N/mm2。桩的强度设计安全系数：受弯时 ；斜截面受剪时 。纵向构造钢筋和架立钢筋确定：在桩的两侧分别布置在桩的两侧分别布置6根φ12的构造钢筋，在桩的受压侧布置10根φ12的架立钢筋。采用C20混凝土护壁，护壁厚30cm。按照经验结合本工程的实际情况，水平钢筋用 12@200，竖向钢筋 14。按照构造梁配钢筋，配筋率为0.54%，则钢筋总面积为12560mm2， 一般选取φ20的钢筋，取40φ20，As=12568mm2，箍筋取φ10@150。 　　4.3挡土墙设计 　　挡土墙高H=5.0m，墙背倾斜 °，填土表面倾斜 °墙摩擦角 °，墙后回填土选用中砂，内摩擦角 °，重度 。挡土墙基底为强风化泥质砂岩，承载力特征值 。 　　1.初定