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机场顺层填方边坡的稳定性在FLAC3D中的分析 　　摘 要：山区机场的填方边坡是山区机场建设的主要问题，尤其是顺层边坡的填筑影响最大。文章以贵州某机场13#顺层边坡为例，从斜坡的地质环境入手，分析斜坡的基本特征及变形规律，结合FLAC3D数值模拟，揭示了填筑后的斜坡的破坏机制及其发展过程。 　　关键词：顺层边坡；填方边坡；数值模拟 　　引言 　　大量事实表明，山区机场的高填方边坡是山区机场建设的主要问题。尤其是填筑过程中不可避免的顺坡填筑，往往会降低填筑边坡的稳定性，易引发工程事故。比如攀枝花机场，曾在施工和运营期间发生过数次滑坡。文章以贵州省草海市某拟建机场13号斜坡为例，通过FLAC3D模拟加载后边坡在各种工况下的变形特征，探讨在顺层斜坡中填筑体对斜坡的稳定性影响。 　　1 斜坡的概况 　　机场填方区拟建于一条形山脊的两侧，13号斜坡分布于该山脊的东面。原始斜坡坡度在15°～24°。基岩为二叠系泥灰岩、碳质页岩与砂岩互层，其中软弱夹层以泥岩、碳质页岩为主，风化严重。岩层倾向60°～80°（与坡向基本一致），倾角15°～22°，构成缓倾顺层斜坡。表面覆盖第四系残坡积物，厚度小于5m，岩层中夹杂有软弱的碳质页岩和泥岩。填区最大高程在2445m，机场跑道需经过斜坡顶部（如图1）。区内最大填方高度约60m，临近边界，削坡高度约11m，填筑坡度约26°。填料为区域内开挖基岩作为填料。分多次压实填筑，减少填筑体本身对斜坡稳定性的影响。 　　2 13号斜坡基本特征 　　13号不稳定斜坡全长329.4m，宽135.6m，后缘高程为2445m，前缘高程2362m，相对高差83m，主滑方向NE99°。整个斜坡的形态上小下大的近“长舌形”。斜坡共内分为2级缓倾平台，第二级平台高程为2415～2450m，平均坡度为14°，长约40m。第一级平台高程为2390-2405m，坡度约11°，长约80m。两级平台之间局部有隆起现象。 　　斜坡表面覆盖物以粘土和粉质粘土为主，中-后部厚度约2.5m左右，陡峭部位约0.5m；前缘是岩溶漏斗形成的堆积平台，约7m。据钻孔揭露，最深达到9.6m。根据ZK13-1和ZK13-7揭露后缘岩层为泥岩和炭质页岩，两者接触深度在5.8～7.5m不等。ZK13-12和ZK13-13揭露出斜坡中部，深度在6.1m-15.5m之间，出现有炭质页岩和泥岩互层。ZK13-19揭露出深度10.8m以下有全填充和半填充的溶洞，高度约2.8m，填充物质为碎石土，母岩为灰岩。 　　3 斜坡变形破坏机制 　　斜坡的变形破坏是由于降水过程中地表水通过地表裂缝和节理裂隙渗入岩层，水渗透并软化泥质条带后斜坡体岩层内滑带逐渐发育，在水动力和自重作用下斜坡开始蠕滑变形。 　　4 预加载数值模拟分析 　　采用FALC3D有限差分法计算软件对拟建填方斜坡进行稳定性分析，模型的组建主要采用的是Ansys有限元软件。模型沿X长499m，沿Y长217m，以左右两侧边界为界，Z方向最短约50m。模型共137726单元，25898个节点。材料破坏准采用Mohr-Coulom破坏准则，并且采用大变形和大应变能力的soild185单元构造三维实体结构。斜坡参数如表1。 　　据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），该机场所处地区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.1g。模型选取局部阻尼，局部阻尼系数取0.15。 　　计算结果及分析： 　　计算结果分析如下：（1）在暴雨工况下，斜坡的破坏部位主要发生在填筑体的临空部位，影响范围较小，主要是沿着基覆界面的滑动。（2）在地震工况下，破坏沿着原斜坡内部的软弱结构面发生破坏。（3）分析两种工况，发现暴雨主要对填筑体表层临空部位破坏严重。地震则是沿着斜坡内部软弱结构面发生破坏。（4）降雨的破坏机制主要是接触面间岩土体的软化，发展为潜在滑动面，从而向临空面滑动。地震的破坏机制主要是地震对岩体内部软弱的碳质页岩和泥岩的破坏，形成潜在的滑动面，使得整体填筑斜坡发生破坏。 　　5 结束语 　　FLAC3D在计算暴雨，破坏位于填筑体前缘临空部位，是接触面间的弧形滑动。在计算地震时，地震对斜坡内部的软弱夹层的影响大于填筑体表面的影响，在地震发生后，整个填筑体会沿着内部的软弱夹层发生破坏。 　　参考文献 　　[1]李天斌，刘吉，任洋，等.预加固高填方边坡的滑动机制：攀枝花机场12#滑坡[J].工程地质学报，2012（5）：724-731. 　　[2]李维光，楼建国.降雨条件下顺层滑坡影响因素和稳定性分析[J].采矿与安全工程学报，2006，23（4）：498-501. 　　[3]李毅，伍嘉，李坤.基于FLAC3D的饱和-非饱和渗流分析[J].岩土力学，2012，33（2