毕肖普法确定高边坡填石路堤稳定安全系数

毕肖普法确定高边坡填石路堤稳定安全系

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第34卷第33期 2008年11月 山西建筑

SHANXIARCHITECn瓜E VoL34No.33 Nov.2008?283?

文章编号:1009—6825{2008)33.0283—02 毕肖普法确定高边坡填石路堤稳定安全系数 肖利勇

摘要:针-对高边坡填石路堤的边坡稳定安全系数的确定是设计的关键问题,根据具体实例,利用毕肖普法确定高边坡填

石路堤边坡稳定安全系数,指出在填石路堤边坡稳定性分析ee,毕肖普法简单明了,应推广使用.

关键词:高边坡填石路堤,边坡稳定安全系数,毕肖普法 中图分类号:15416.12文献标识码:A

公路路堤具有倾斜坡面,当由于各种自然因素的作用或人为 因素的作用而破坏了路堤的力学平衡时,边坡就要沿着其中某一 滑动面发生滑动,工程中称这一现象为滑坡.所谓边坡的稳定性 分析就是用土力学的理论来研究发生滑坡时滑动面可能的位置和 形式,滑动面上的剪力和抗剪强度的大小,抵抗下滑的因素分析以 及如何采取措施等问题,以估计边坡是否符合技术和经济的要求. 一

般路基是套用典型横断面进行设计,无需加以论证和验算.对 于高填方路基,由于其填方数量大,占地宽,行车条件差,为使路基 边坡稳定和使横断面经济合理,需要特殊设计.而高边坡填石路

堤的边坡稳定安全系数的确定是设计的关键之一. 1边坡稳定性分析理论分类

边坡稳定性分析按其理论基础和分析原理大致分为:1)极限 平衡分析法;2)极限分析法;3)随机理论分析法;4)数值分析法,包 括有限元法,边界法,有限差分法,不连续变形法(D【)A)和数值流行 法(N)等;5)其他方法,如变分法,运动单元法,模糊理论分析 法,神经网络模型法等.

极限平衡法因其计算模型简单,计算方法简便,计算结果能够 满足工作需要等优点,而仍然被认为是边坡工程分析中最主要的 且最有效的实用分析方法,并为各国规范所采用.我们也采用极 限平衡法进行边坡稳定性分析. 2边坡稳定性分析计算方法

暂参照填土路堤的规定,同时按圆弧滑动面和任意滑动面分 别进行极限平衡分析,取最小值.按圆弧滑动面假定进行极限平 衡分析的方法有瑞典条分法,毕肖普法等.

用条分法分析土坡稳定性问题时,任一土条的受力情况是一 个静不定问题.为了解决这一问题,Fdlmnius的简单条分法即瑞 典条分法假定不考虑土条间的相互作用力.一般说这样得到的稳 定系数偏小,在工程实践中,为了改进条分法的计算精度,许多人 都认为应该考虑土条之间的作用力,以求得比较合理的结果.目 前已有许多的解决方法,其中毕肖普(A?W?Bish,1995年)提出的简 化方法是比较合理实用的.如图1所示土坡,可能的滑动面是圆 弧AD,圆心为0,半径为R;将滑动土体分成许多竖向土条,其宽 度一般取b=0.1R;土条的重力,其大小,作用点位置和方向都 已知;Ei,Ei+1和X,+1分别为土条两侧的法向力和竖向剪切力; 滑动面e厂上的法向反力N及切向反力作用在滑动面的中 点;滑动面长为.土条i上的受力条件是一个静不定问题,土条 i上的作用力中有5个未知数,故属于二次静不定问题.毕肖普在 求解时补充了两个假设条件:忽略土条间的竖向剪切力及其作用;

对滑动面上切向力的大小作了规定. 根据土条的竖向平衡条件可得: W一X+K+1一tsina—0osai=0, 即:0osa=+(X+1一X)一sinaf(1)

其中,a/为土条i滑动面的法线(亦即半径)与竖直线的夹角. 图1瑞典条分法

若土坡的稳定安全系数为,则土条i滑动面上的抗剪强度 也只是发挥了一部分,毕肖普假设与滑动N_kt~N2 相抗衡,即: ==

古(tan仇十~ili)(2)

其中,C,分别为滑动面上的粘聚力及内摩擦角. 将式(2)代入式(1)得: +(x+1一x)一刍sinn =——————— L(3)

o.s+毒ancpis砚

由公式知土坡的稳定安全系数为: Mr ∑ i=1

(tan仇+li)R(tan仇+li) 一一一 i (4)

将式(3)代人式(4)得: [±!二2]丝±丛 cosai+言tanq~isinai =————————

』——————一(5) ∑Wisina

由于上式中+l,X是未知的,故求解尚有问题.毕肖普假 设土条间的竖向剪切力均忽略,即X+l—=0,则式(5)可以简 化为: : l L [wita — n~ — i+ — ~il — icogai] (6) ∑Wisina

收稿日期:2008—07.14

作者简介:肖利勇(1975),男,工程师,中交集团二公局第四工程有限公司,河南洛阳471013

第34卷第33期

284?2o08年11月 山西建筑

SHANXIARCHITECrURE Vo1.34No.33 Nov.2008

文章编号:1009.6825(2008)33—0284—02 沪瑞高速公路某滑坡稳定性计算与评价 张五洲曾晋丁鑫火

摘要:结合某高速公路地质条件及滑坡特征,对滑坡的成因及滑坡标志进行了论述,采用折线型滑面的极限平衡法对

该滑坡进行了稳定性计算,并做出稳定性评价,最后建议设置抗滑桩板墙加桩间板,以控制其继续滑移.

关键词:滑坡,极限平衡法,稳定性系数,稳定性评价 中图分类号:U416.14文献标识码:A 1地质条件

该滑坡位于沪瑞高速公路贵州境内某合同段K92+900～ K93+110段左侧,该滑体表面积22565.51,平均厚度10.26m, 体积23.15万m3,宽136.29m,长225.3m,属中层中型牵引式粉 砂质泥岩与泥质砂岩互层滑坡,属活滑坡.该滑坡区域在大地构 造上属于扬子台褶带中的黔西南迭陷褶段束(黔西南凹陷)普安 旋扭构造变形区.主要出露二迭,三迭系地层,岩性以浅海相碳 酸盐岩和含煤海路交互相岩沉积为主,带状上二迭系玄武岩次 之.区内构造多分布短轴背向斜,断裂以北东向和北西向两组陡 倾角正断层最为发育,且常互切.区内地势西高东低,岩性为粉 砂质泥岩与泥质砂岩互层,偶夹黏土岩,场区岩层呈顺坡向产出, 产状310./11..岩石节理裂隙发育,以产状为81o73.(密度为 5条/m2),164.73.(密度为7条/m2)两组最为发育,节理裂隙的 切割破坏作用,使岩体强度大大降低,且裂隙构成水解黏土化作 用水介质运移通道. 2滑坡特征 2.1滑动特征

1)滑体:由人工回填土,耕植土,强～强风化可塑状黏土,弱 风化岩石和滑动带土组成.钻探揭露厚度4.9m～17m,平均厚 度10.26m.滑体上张拉裂隙,剪切裂隙,滑坡台阶,滑坡鼓丘,马

刀树,醉汉林等滑坡特征非常明显.2)滑动带:为弱风化岩层中 的软弱黏土夹层,厚10cm～20crn,具有擦痕,摩擦滑动带特征. 3)滑床:下伏弱风化粉砂质泥岩与泥质砂岩及滑坡周边第四系土 体构成了滑床. 2.2成因分析

1)场区位于斜坡地段,岩层为顺坡向产出,且以粉砂质泥岩 与泥质砂岩互层为主.由于地下水作用,水解黏土化强烈,强度 低,稳定性差,使上述强～全风化岩土体易失稳,为滑坡提供了地 形及物质条件;2)水的影响,在滑坡后壁约20m处,有一条当地 居民用于灌溉农田的水渠,使得滑坡后壁岩土体内聚集了大量水 介质,并对其底部产生润滑,托浮,水解作用,强～全风化粉砂质 泥岩与泥质砂岩互层遇水易软化,水解黏土化作用强烈,使不稳 定的软弱夹层形成滑动面;3)修筑公路时,因路基开挖使得滑坡 前舌临空面增大,软弱夹层黏土岩在地下水作用下产生顺层滑 坡,这是滑坡形成的最主要原因.

迄止勘察时水平位移矢量0.10m～20.53m,垂直位移矢量 0.10m～9.37m.随着时间的推移,该滑坡的水平位移矢量和垂 其中,

m=cosa+tanq~isina/(7)

式(6)就是简化毕肖普法计算土坡稳定安全系数的公式.由 于式(7)中也有,因此式(6)须用迭代法求解,即先假定值, 按式(7)求得m值,代人式(6)求出值,若此与假定值不相符, 则用此值重新计算求得新值,如此反复迭代,直到假定的与 求得的误差小于0.5%时为止. 3结语

尽管我国很早就出现了采用石料修筑公路,但总的来说修筑 高等级公路的时间并不长,对填石路堤并没有作相应的规范,虽 然对高填路堤有稳定性验算,但亦未将填土路堤和填石路堤区分 开来.在填石路堤边坡稳定性分析中,毕肖普法简单明了,因此

笔者推荐用毕肖普法进行边坡稳定性计算. 参考文献:

[1]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册(路基)[M].北 京:人民交通出版社.1996:48—50.

[2]王肇慧,肖盛燮.边坡稳定性计算方法的对比分析[J].重庆 交通学院,2005(12):56—57.

[3]徐兵雄,刘春晓,李红燕.边坡稳定分析方法讨论[J].山西 建筑,2008,34(1):92—93.

Thedeterminationofstabilitysafetyfactorof highsloperock-fillembankmentusingBishopmethod XIAOLi-yong

Abstract:Aimingatthedeterminationofslopestabilitysafetyfactorofhighsloperock-fillembankmentbeingkeyproblemofdesign,basedon

theconcretepractice,thestabilitysafetyfactorofhighsloperockfillembankmentwasdeterminedusingBishopmethod,anditpointedout

thatBishopmethodiSsimpleinrock-fillembankmentslopestabilityanalysis.andshouldbeextendedandused.

Keywords:highsloperock—fillembankment,slopestabilitysafetyfactor,Bishopmethod 收稿日期:2008—07—11

作者简介:张五洲(1983一),男,贵州大学资源与环境工程学院硕士研究生,贵州贵阳550003

曾晋(1983一),男,贵州大学资源与环境工程学院硕士研究生,贵州贵阳550003 丁鑫火(1983),男,助理工程师,浙江恒逸房地产开发有限公司,浙江杭州311251

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