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坡比对黄土路堑高边坡稳定性影响的研究 王树丰李广陈志新 (长安大学地测学院 西安710054) 摘要 目前，关于30m以上的黄土路堑高边坡还没有统一的设计标准，在设计和施工 中存在许多问题。本文根据铜黄一级公路黄土高边坡的调查、现场试验和室内试验资料，利用 ANSYS软件对该路段黄土高边坡进行了模拟，并参考陕西其他地区一些黄土高边坡设计思 路，对不同高度下坡比对高边坡稳定性影响作了一些探讨，确定了不同岩土性质条件下单级坡 比、不同高度条件下的坡比组合，并进行了模拟和稳定性计算，可对黄土高边坡设计规范的修 订提供一定的参考。 关键词坡比黄土 高边坡稳定性研究 on LoessCut InfluencedRatio SlopeStability by Studynigh Slope WANG LI CHENZhi·-xin Sba--fengGuang 黄土是第四纪以来一种大陆松散的风成堆积物，分布面积广，厚度大，层位齐全，具有特殊 的成分和工程地质特性。在特殊的自然条件和地质构造背景下，黄土区形成台、塬、梁、峁地形 地貌，在这些切割强烈、地形起伏较大的黄土区修建高速公路，由于一系列技术要求和条件限 制，不得不进行大量的开挖，形成高陡的黄土边坡路堑，加之黄土的特殊性质，高边坡路堑从设 计、施工到运营等过程中存在一系列工程地质问题。根据对陕西境内公路黄土高边坡调查和 不完全统计，超过30m的路堑已达到70余处，这些高边坡，由于缺少设计依据，大部分存在变 形破坏的隐患。本文以铜(铜川)——黄(黄陵)一级公路为研究实体，通过ANSYS软件模拟， 着重就50m高边坡坡比对其稳定性影响进行了探讨。 1研究现状 坡的稳定和坡高、坡比的关系，西北农林科技大学水利系采用裂隙圆弧法对已大量建成黄土高 边坡进行了稳定分析，求出边坡的稳定系数c／KTh与稳定平均坡比m和妒／．j}的关系，并制成 卡(图1)。从图中可以看出，不同的C值和高度对应的M值变化是有规律的，即如果C值增 大，其坡比降减小，9值对边坡坡比影响较大，而)，值对边坡比影响不大。 由图1可以看出，当坡比接近0．26时，不同9／矗的稳定数曲线渐进相交，说明当单级坡 得台阶式各单级坡的最大高度为 18 H=矿瓦C西 为H边坡范围内土的平均天然重度(kN／m3)。 u喧 嚣 嚣 图1黄土边坡c／K∞h-m关系曲线 高为15m，单级坡高应是安全的。但该路段由于开挖，一般为多台阶高边坡，且总高度大于 30m的居多，所以，下面着重研究30m以上高边坡的坡比与稳定性关系问题。 2坡比与黄土路堑高边坡稳定性数值模拟及结果分析 2．1数值模拟 2．1．1地质模型的建立 根据调查，该路段边坡坡体高度50m的居多，马道宽为3～5m。黄土钙质结核和古土壤互 层，对其稳定性有很大的影响。 考虑到模拟条件和参数，本文把研究的边坡假设为一种均质体，设置为壳体弹塑性结构， 建立模型后，以精度6进行网格划分，加载为其自身重力。 2．1．2参数选取 10m／s2，杨氏弹性模量E=30×106Pa。 2．1．3模拟结果 模拟结果如图2～图7。 2．2模拟结果分析 19 然没有破坏，但是处于不稳定状态，在后期可能达到破坏，所以这种设计方案没有被采纳。 图2．50m边坡坡比均为1：O．36剪应力等值线(4台阶)图3 50m边坡坡比均为l：0．4应力等值线(4台阶) 图450m边坡坡比均为1：O．58应力等值线(4台阶)图550m边坡坡比均为1：O．58应力等值线(3台阶)