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路基工程 Subgrade Engineering
2010年第1期（总第148期）
三峡库区新集镇典型高切边坡破坏机理研究
许冬丽，於汝山
（中国地质大学，武汉430074）
摘要：利用附体极限平衡法和有限元数值模拟法，建立了边坡稳定性评价模型，对种归县新集
镇千担湾边坡变形破坏机制和边坡稳定性进行了研究。结果表明，有限元强度析减法计算所得的安全系数与传统的则体极限平衡法结果接近。边坡破坏时，滑体中下部型性届服区与上部拉裂破坏区货通而形成了滑面。传统极限平衡法不能考虑这种特殊的破坏机制，而假设破坏沿原有某一滑带产生，因此，用数值方法计算边坡稳定性，其结果更接近实际。
关键词：高切边坡；刚体极限平衡法；强度折减法
中图分类号：TV861；TU457
0引言
文献标志码：A
文章编号：10038825(2010)01-0042-02
降低F,倍以后，即变为c，=c/F，tanp，=tang/F,，坡
三峡工程开工以来，库区移民工程、新城镇建设工程曾形成大量高切边坡，滑坡、期塌等地质灾害时有发生。深人分析典型高切边坡的破坏机理，有效地防治边坡地质灾害，对积累高切边坡工程治理经验，指导今后的工程设计和施工，有着重要的现实意义。
秭归县新集镇千担湾边坡，是由砂岩、泥岩或页岩组成的顺层边坡，其稳定性受软弱夹层及结构面的控制，易顺倾向滑动面发生整体失稳破坏。而反向坡易发生倾倒破坏。即在边坡相当大的范围和深度内，层状岩体的产状明显变缓，岩层之间发生错动，整个岩体发生松动基至破坏。当反倾边坡节理裂隙发育，贯通性良好时，还可能发生切穿岩层的弧滑动破坏")。该区共有17处高切边坡属于或局部属于顺向坡，边坡沿层面、层面与节理裂隙的组合面和顺坡向节理形成的潜滑面滑移等整体破坏的可能性都较大。有5处高切边坡属于或部分属于反向坡，这类边坡可能发生切穿岩层的圆弧滑动破坏和倾倒破坏。
所有破坏模式中以顺层滑动破坏和圆弧滑动破坏的危害最为严重，因此，本文选中兼有两种破坏模式的千担湾高边坡作为分析研究的典型对象。
千担湾高边坡位于长江支流童庄河右岸，秭归盆地东南边缘，郭家坝向斜的南翼，岩层总体向北倾斜，倾向350°~22°，倾角41°~78°，整体呈单斜构造，岩层走向与坡面走向基本一致。坡体主要由侏罗系聂家山一组砂岩、粉砂岩、泥岩组成。高切边坡层面贯通性较好，其他的结构面（节理面、裂隙面等）短面密。
1分析原理
传统极限平衡法假设，当坡体的抗剪参数c，tanp 收稿日期：200901-05
作者简介：许冬丽（1981-），女，江苏姜堰人。博士研究生，主
要从事岩土稳定性分析研究。E-mail：dong li1222@163.com
体内存在一达到极限平衡状态的滑面，其滑体处于临界失稳状态。近年兴起的有限元强度折减法是通过不断降低边坡岩土体抗剪切强度参数直至达到极限破坏状态为止，程序自动根据弹塑性有限元计算结果得到滑动破坏面，同时得到边坡的强度储备安全系数。对宇莫尔一库仑材料，强度折减安全系数为
T=&+gtanp=%+ tane = e +otang'(1)
8
w
这种强度折减安全系数的定义与边坡稳定分析的极限平衡条分法安全系数的定义是一致的，都属于强度储备安全系数。这两种分析法都是对边坡的力学参数进行折减，二者的计算结果可相互参照对比[2]-[6]。
极限平衡法计算
2
高边坡物理力学参数取值见表1。分别利用圆弧法和剩余推力法对每一潜在滑面进行稳定性计算（因篇幅原因计算从略），计算结果：左侧为1.14、右侧为1.12。
表1 内聚力/kPa
强风化砂岩层面
70 50
边坡岩体物理力学参数表
内摩擦角/ (°) 26 25
3有限元强度折减法计算 3.1模型建立
容重
/(kN ·m-) 26. 00 0.57
弹性模量
泊松
/GPa 1.100 0.086
比 0.30
采用FLAC"软件作为三维计算分析工具，采用莫尔-库仑等面积圆届服准则，模型总长150m，高 60m。千担湾高边坡由巨厚层砂岩夹泥岩组成，南侧山坡坡面（图1右侧）倾向与岩层倾向一致，北侧山坡坡面（图1左侧）倾向与岩层倾向相反，南侧山坡可能发生顺层滑移破坏。北侧山坡岩体可能发生弯曲点头式的倾倒破坏，同时可能发生切穿岩层的圆弧式滑动破坏。