膨胀土滑坡的治理方案研究.doc

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1、科类 工学 编号（学号） 20081432 本科生毕业设计某膨胀土边坡加固方案设计A Expansive Soil Slope Reinforcement Design虎加标指导教师： 杨松 讲师云南农业大学 昆明 黑龙潭 650201学 院： 水利水电与建筑学院 专 业： 水利水电工程 年级： 2008级 论文（设计）提交日期： 2012年4月 答辩日期： 2012年5月 云南农业大学2012年4月某膨胀土边坡加固方案设计虎加标 云南农业大学水利水电与建筑学院 昆明 650201 摘 要掌握膨胀土的工程特性和边坡失稳特性，根据相关规律和工程实际经验，采用抗滑桩治理滑坡，并对其抗滑桩进行设计，

2、最后对其治理效果进行评价；采用GEO-SLOPE进行数值模拟分析，判断边坡的稳定性是否满足要求，然后提出用抗滑桩治理滑坡的方案，最后按照有关规范进行设计工作；根据相关工程背景，结合有关勘测资料，采用GEO-SLOPE对膨胀土边坡的稳定性进行数值模拟分析，得其边坡安全系数K=1.0471.3，不满足稳定要求；采用抗滑桩结合设置排水措施进行治理，使其满足稳定要求；结合工程实际，按照规范对其抗滑桩进行设计，结果进行人工挖孔灌注桩加固处理后，边坡稳定性大大提高，安全系数为1.304，满足工程设计要求；运用GEO-SLOPE商业软件对治理前后的边坡进行稳定性分析，从相关分析数据中可以看出，抗滑桩的设置大

3、大限制了滑动面的范围，对减小可能的滑坡规模和提高边坡的整体稳定性效果十分明显。关键词：膨胀土；边坡；GEO-SLOPE；稳定性分析；数值模拟；膨胀土边坡治理A Expansive Soil Slope Reinforcement DesignHu JiabiaoYunnan Agriculture University，Water conservancy and hydropower and architectural Kunming 650201ABSTRACTMaster of expansive soil slope engineering characteristics and ins

4、tability characteristics, according to relevant laws and the engineering practice experience, the landslide control anti-slide pile, and the anti-slide pile design, finally, the treatment effect evaluation;The GEO-SLOPE in numerical simulation, the stability of the SLOPE whether meet the requirement

5、s, and then put forward the anti-slide pile of landslide control scheme, then according to relevant regulations, carry out the design work;According to relevant engineering background, with the related survey materials, the GEO-SLOPE of expansive soil SLOPE stability of numerical simulation, the SLO

6、PE safety coefficient K = 1.047 1.3, do not meet the requirements; stability Combined with the anti-slide pile set drainage measures to control that meets stability requirement; Combined with the engineering practice, according to the code of the anti-slide pile design, the artificial dig-hole pile

7、reinforcement, greatly improve the slope stability, safety coefficient was 1.304, and meet the design requirements;Using the GEO-SLOPE of management of the business software and SLOPE stability analysis, from the related analysis can be seen in the data, the setting of the anti-slide pile limits the

8、 scope of the slip plane of the greatly, to reduce possible landslide scale and enhance the overall stability of the SLOPE effect is obvious.Keywords:Expansivesoil;Slope;Geo-slope;Stabilityanalysis;Numericalsimulati-on;Expansive soil slope managemen目录第一章 前言11.1膨胀土边坡稳定的研究11.1.1膨胀土的定义11.1.2膨胀土对边坡稳定影响的

9、机理分析11.1.3膨胀土研究的意义11.2边坡研究现状21.2.1膨胀土边坡稳定问题的研究现状21.2.2裂隙作用31.2.3水的作用31.2.4风化作用41.3工程背景41.3.1边坡地质条件41.3.2岩土层条件91.3.3气候条件101.3.4水文地质条件101.4主要研究内容和思路111.4.1研究内容111.4.2研究思路111.5 治理滑坡的方案11第二章 边坡稳定计算132.1 极限平衡法132.1.1圆弧滑裂面的稳定分析132.1.2瑞典条分法162.1.3毕肖普法172.1.4 Janbu法182.1.5 Spencer法192.1.6 Morgenstern-Price方

10、法202.2 SLOPE/W程序简介212.3模型建立222.3.1数值模拟剖面选取222.3.2数值模型建立222.4数值模型计算结果及分析232.5本章小结26第三章 堆积体边坡治理对策研究283.1治理方案筛选283.1.1治理措施简述283.1.2堆积体边坡治理方案筛选303.2抗滑桩方案研究313.2.1抗滑桩设计应满足的要求313.2.2抗滑桩设计的基本假定323.3设计方案333.3.1排水系统333.4.2 44剖面373.4.3 11剖面393.5在geo-slope中模拟的结果413.5.1 抗滑桩治理结果图413.5.2土条受力信息图423.6本章小结44第四章 结论与建

11、议45致谢47第一章 前言1.1膨胀土边坡稳定的研究1.1.1膨胀土的定义膨胀土是指具有吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土。其重要成分由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成的，是一种具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土，也是典型的非饱和土。膨胀土在中国分布广泛，由于膨胀土的特殊性，常常给道桥施工、路基建设、水利工程等造成边坡失稳而影响工程的正常运行，造成人民财产的巨大损失。为此岩土工程师们开展了大量研究工作，以此来探讨膨胀土边坡灾变机理并采用合理的措施防治膨胀土边坡的工程灾。1.1.2膨胀土对边坡稳定影响的机理分析（1）应力。堑坡侧向内应力足够造成集中应力，局部

12、剪应力超过峰值强度，同时随着土体强度的衰减，破坏区范围也会随着剪应力与强度的比值增加而逐渐扩大。（2）强度。膨胀土体强度随着变形的增加，强度衰减明显，残余强度远低于峰值强度。（3）能量。弹性应变能量是土体变化的最主要因素，沿滑动方向产生需要的膨胀力，使破坏区内的土体发生变形，侧向应力的大小很大程度上由弹性的应变能量控制。膨胀的胀缩性和超固结性在成岩连结作用时逐渐胀缩变形和破坏，这样加强了弹性应变能的恢复和积。1.1.3膨胀土研究的意义 我国占有国土面积2/3以上的山地，大多分布在我国的西南西北地区，其中西南地区分布着大量的由滑坡堆积体、坡积物、残积层、崩塌堆积等组成的松散堆积体斜坡，即主要为受

13、重力作用堆积而成第四系覆盖层斜坡。这类堆积体在天然状态一般能够保持稳定状态，但在工程建设中由于工程布置的需要，对其局部进行开挖，从而破坏了原有工况，产生了堆积体开挖边坡的变形及综合治理问题。因此，研究厚度比较薄的土，抗滑桩是其一种比较好的治理方。本文滑坡体位于某市一山北坡，地质调查与地质资料揭示，某山顶部地层为泥盆系五通组长石石英砂岩，某山北坡滑坡体区域地层为志留系高家边组泥质页岩，五通组长石石英砂岩与高家边组泥质页岩分布区的接触部位及附近区域，伴有燕山期中酸性侵入岩体分布。滑坡体第四系覆盖层层厚4.0-11.0m，基本为残坡积的黄色粘土混碎石，碎石成分主要为五通组的长石石英砂岩岩块；粘土为具

14、中弱膨胀性的非均质膨胀土，基本为泥质页岩风化残积及近距离坡积的产。 因此，为保证坡体稳定，对堆积体边坡稳定性分析和治理的研究十分重要。作者在指导老师的指导下，以某北坡膨胀土边坡作为工程研究对象，对堆积体边坡稳定分析和治理方案进行研究。1.2边坡研究现状1.2.1膨胀土边坡稳定问题的研究现状膨胀土滑坡是膨胀土地区一种普遍的边坡变形和失稳现象，也是膨胀土地区最主要的工程地质问题之一。无论是自然膨胀土边坡，还是人工开挖的膨胀土路堑、渠道边坡或人工填筑的堤坝，滑坡现象都时有发生,既往对膨胀土边坡问题的研究主要取得了如下一些认识膨胀土边坡滑坡的主要特点:浅层性：所谓浅层性即滑坡的深度往往在6.0m以内，

15、甚至更浅些，它往往与大气影响层或风化层深度有。平缓性：所谓乎缓性即滑动面往往比较平缓，与坡面相平行或者与水平呈平缓的角度。渐进性：所谓渐进性即滑动可能首先从滑坡体的下端开始，因为那里的剪应力集中，塑性区首先发生和发展，逐渐向上扩大口由于膨胀土具有应变软化的特性，当剪切位移发展到一定程度，强度越过峰值而逐渐降低向残余值方向过渡，这时滑动更易发生了。渐进性还表现在牵引式或迭瓦式滑坡的现象，这也是膨胀土地区滑坡的一个显著特征。时间规律性：所谓时间规律性主要是指膨胀土边坡滑坡的发生，一般具有明显的季节性和间歇规律。由于膨胀土特性规律的一个重要方面，是土体吸水产生膨胀，含水量升高，吸力急剧下降，强度迅速

16、衰减。所以膨胀土边坡滑坡大多在雨季或渠水(或库水)骤降时活动最频繁，发展最快，其次是春融季节时，也有一定发展。因此研究降雨对滑坡的影响显得尤为重要。膨胀土滑坡成因分析:水文地质条件的改变，膨胀土强度特性的变化，边坡前缘横向支撑的迁移，边坡应力的集中和重分布等是发生滑坡的根本原因。归纳起来可以分为三个方面:人类活动引起:由膨胀土自身的组构及其强度特性所决定;由自然因素所造成。例如:由于渠道、路崭挖方和不合理施工，边坡土体的力学平衡遭到破坏。挖卸荷作用使边坡失去横向的支撑，引起边坡应力的集中与重分布。其次，在施工中将大量弃土堆积于斜坡上部，增加坡体重量，形成超载边坡。下部加载增加了边坡的下滑力，导

17、致了滑坡的加速发展。另外 ，超固结膨胀土由于存在较大的水平应力，开挖将会导致坡脚附近产生严重的剪应力集中和应力重分布，这对边坡的稳定更不利。1.2.2裂隙作用膨胀体内部裂隙较发育，多裂隙性大大削弱了膨胀土的强度。由于裂隙的存在当裂隙附近产生的应力集中超过土的峰值强度时，该点开始破坏，强度下降，剩余的应力将转移到附近土体。如此继续下去，遂产生连续的渐进性破坏，使土体强度降低到残余值口另外，裂隙的存在还有利于水的渗入，使裂隙周围的土体软化，强度降低。1.2.3水的作用水是导致边坡失稳的重要因素，在膨胀土边坡稳定的影响因素中，水主要有以下几个方面的作:浪蚀作用:水流冲刷渠坡，掏空坡脚，使边坡土体失去

18、支撑，引起边坡坡度变化和坡体应力的改变。减小了被动土体的荷载，增加了主动土体的荷载，积累了边坡的失稳因素。 水对膨胀土体强度的影响:由于水的存在会使土体内部的含水量增加，土吸力减小，非饱和膨胀土的强度降低。而土体强度的降低是膨胀土坡失稳的直接原因。静水压力:坡顶张裂缝中静水压力的存在增大了土坡的下滑力，对坡体稳定不利。1.2.4风化作用开挖或填筑形成的渠坡，坡面若不及时采取有效的防护措施，长期暴露于大气之中，这些坡面就会在长期的温度、湿度变化和冻融作用下，形成表层的风化带，风化带以内的土体强度大大降低。从而降低了边坡的稳定。综上所述 ，膨胀土具有蒙脱石、伊利石粘土矿物含量高，亲水性强等特点，是

19、边坡失稳的内在因素。而外因则是环境平衡的丧失，在边坡开挖成形过程中。覆土层重量卸除，引起土体结构松弛和应力状态改变，而应力分布导致软弱结构面剪应力增大。同时，雨水入渗促使结构面强度软化并产生动水压力。致使坡脚部位剪应力超过土体抗剪强度土体局部破坏，并进而使坡腰受拉而开裂，随后雨水直接渗入裂缝中，两端剪损处浸水软化，开裂和滑动继续向坡顶发展而形成多级滑坡台阶的牵引式滑。1.3工程背景1.3.1边坡地质条件滑坡体位于某市一山北坡，地质调查与地质资料揭示，山顶顶部地层为泥盆系五通组长石石英砂岩，此滑坡体区域地层为志留系高家边组泥质页岩，五通组长石石英砂岩与高家边组泥质页岩分布区的接触部位及附近区域，

20、伴有燕山期中酸性侵入岩体分布（参见图1.1地质图）。滑坡体第四系覆盖层层厚4.011.0m，基本为残坡积的黄色粘土混碎石，碎石成分主要为五通组的长石石英砂岩岩块；粘土为具中弱膨胀性的非均质膨胀土，基本为泥质页岩风化残积及近距离坡积的产物。图1.1 山体膨胀土边坡区域地质图图1.2 滑坡体工程地质平面图图1.3 工程地质剖面图44由X射线衍射分析得知，该山膨胀土中所含矿物为主要为伊利石、蒙脱石、石英、绿泥石-蛇纹石等。分析结果见表1.1，表中强度是X射线衍射强度，k值是特定晶体结晶状态参数。表1 .1 某山膨胀土矿物成分分析样品号物相强度K值含量（%）1207-1石英20053.9619伊利石1

21、9901.6056绿泥石-蛇纹石1000.84-0.3717蒙脱石1200.1581207-2石英23103.9620蒙脱石1750.4022伊利石23101.6052绿泥石-蛇纹石1000.84-0.376土样的化学成分见表1.2。五种不同含水量的试样经环境扫描电子显微镜（ESEM）放大8000倍扫描之后，其图象见1.4图1.7。由干燥状态的ESEM图象可看出，矿物颗粒为片状的叠聚体，颗粒的大小，在510m之间，主要为粒间孔隙，粒间孔较大，为520m，在干塑状态时，仍能看到原来的矿物颗粒，随着含水量的增加，矿物颗粒逐渐增大，被水浸的矿物直径可达3040m，是原来的34倍。干燥状态时，膨胀土微

22、观空隙边界及其结构特征非常清楚。膨胀土颗粒间随机杂乱分布，因此团聚体间形成来了许多大小不一的颗粒间空隙，孔隙中充满空气，空隙间连通性良好；（2）随着含水量的逐渐增大，孔隙中被膨胀土颗粒逐渐挤密空隙的连通性也被膨胀土的土体和结合水所占据，颗粒界限逐渐减弱，土体表面的起伏也逐渐趋于平缓，含水量在35%以上时，土体内部颗粒状态已经不太明显，并能看出叠聚体的层厚增加；（3）当膨胀土的含水量达到液限的时候，土样结构可以说完全被破坏。这是膨胀土遇水膨胀的根本原因。表1.2 土样化学成分分析土样编号S070740S070741S070742SiO267.2368.0968.88Al2O314.4814.40

23、13.76Fe2O35.705.715.36CaO0.660.620.58MgO1.301.261.04Na2O0.720.640.67K2O2.341.822.18TiO20.900.910.90MnO0.090.100.08P2O50.0920.0780.083LOI6.406.296.34 图1.4 干燥状态8000倍 图1.5 干塑之间状态8000倍 图1.6 塑限状态8000倍 图1.7 液塑限状态8000倍该膨胀土的膨胀率为11.578.5%，个别达110%；无荷膨胀率为0.69.26；膨胀力为0.0450.12kPa；线缩率为1.27.7；天然饱和度为64100；前期固结压力29

24、6 kPa左右，超固结比515；室内渗透系数1.41044.5108cm/s；天然状态三轴CU试验：2074 kPa，1521.8， =1577 kPa，17.822.4；饱和状态三轴CU试验：1947 kPa，1822，=18.742 kPa，18.824；饱和状态三轴CD试验：=2429kPa，2123；天然直剪残余强度 =20.38kPa， =10.86；饱和直剪残余强度=16.5kPa， = 9.0。边坡体4.0m深度范围土层比较松散，裂隙发育，局部渗水，滑面约4.05.0m。经滑面反求土体的总的残余强度（大滑面强度）=68kPa，= 68。塑性图见图1.8。图1.8 该膨胀土塑性图1

25、.3.2岩土层条件经地质调查与勘探孔揭示，滑坡体区域的第四系覆盖层厚度2.811.0m，主要为黄褐棕红色残坡积粘土混碎石，膨胀性不均，总体上为中弱膨胀土。下伏基岩为志留系高家边组黄色泥质页岩。岩土层自上而下分布如下：层：耕植表土，黄褐色，松散，含植物耕茎，层厚0.10.9m；层：粘土，黄褐色，原状土为可塑，夹少量小粒径砾石与粘土矿物，具弱中膨胀性，层厚0.94.4m；层：碎石混粘土，黄褐色棕红色，砾石粒径10cm，含砾量50，其粘土具中弱膨胀性，层厚1.08.0m，滑动面主要在该层土中；层：粉质粘土粘土，棕红色，硬塑，夹少量小粒径砾石，具微膨胀性，层厚不均，局部分布于斜坡体上段；层：强风化泥质

26、页岩，黄色，该层的标准贯入击数大于50，层面埋深2.811.0m；层：中风化泥质页岩，黄色，未钻穿。1.3.3气候条件膨胀土边坡所在地区属于北亚热带南部季风气候区，降水协调，四季分明。年平均气温15.4摄氏度，日照2113小时，无霜期238天，降水量1006毫米。1.3.4水文地质条件膨胀土所在地区地区雨量充沛，气候湿润。某山植被发育，但边坡卸土后植被破坏，土层裸露，有利于地表水入渗。该场地地下水有上层滞水与承压水两种，上层滞水赋于层粘土与层碎石混粘土中，层粘土本身不易透水，但存在裂隙或松散后，便与层碎石混粘土一起成为含水层，层粉质粘土粘土基本不透水。承压水赋于层强风化泥质页岩层中风化泥质页岩

27、的裂隙中。本场地以层碎石混粘土的导水性最好。场地地下水的来源一方面来自大气降水与地表水，另一方面来自斜坡上部的地下水渗流，地下水赋存与渗流的主要空间和通道为土体中的裂缝与裂隙。由于场地地形轮廓呈圈椅状，汇水面积大，汇水面积不小于0.5平方公里。土样室内渗透试验结果表明，土样渗透系数变化较大，小者仅为4.510-8cm/s，大者达1.410-4cm/s。地下水对斜坡体的作用，一方面是使膨胀土产生胀缩变形，产生裂隙裂缝，降低土体强度；另一方面则是产生动水压力，对边坡体稳定产生极为不利的影响。1.4主要研究内容和思路1.4.1研究内容（1）研究以边坡的工程地质环境条件、边坡地质调查、边坡变形机制和诱

28、发因素研究为基础的滑坡计算方。（2）通过堆积体边坡稳定性分析，结合边坡工程地质条件，研究堆积体边坡的治理方案。1.4.2研究思路借助原有工程资料、现场地质调查资料和公路开挖资料，基于边坡监测系统，根据边坡开挖过程实时跟踪监测以便获得边坡变形信息。根据监测成果动态评价边坡稳定性，及时信息反馈。熟悉GEO-SLOPE原理，建立二维模型模拟边坡开挖过程中的稳定性变形状况，对堆积体边坡稳定性做出评价。根据边坡稳定性，选择治理方案，评价方案加固效果，最后对研究结果做出结论和建。1.5 治理滑坡的方案我国防治滑坡的工程措施很多，归纳起来分为三类：一是消除或减轻水的危害；二是改变滑坡体外形、设置抗滑建筑物；

29、三是改善滑动带土石性质。其主要工程措施简要分述如下：1、消除或减轻水的危害（1）排除地表水：排除地表水是整治滑坡不可缺少的辅助措施，而且应是首先采取并长期运用的措施。其目的在于拦截、旁引滑坡外的地表水，避免地表水流入滑坡区；或将滑坡范围内的雨水及泉水尽快排除，阻止雨水、泉水进入滑坡体内。主要工程措施有：油墨滑坡体外截水沟；滑坡体上地表水排水沟；引泉工程；做好滑坡区的绿化工作。（2）排除地下水：对于地下水，可疏而不可堵。其主要工程措施有：截水盲沟用于拦截和旁引滑坡外围的地下水；支撑盲沟兼具排水和支撑作用；仰斜孔群用近于水平的钻孔把地下水引出；此外还有盲洞、渗管、渗井、垂直钻孔等排除滑体内地下水的

30、工程措。（3）防止河水、库水对滑坡体坡脚的冲刷：主要工程措施有：在滑坡上游严惩冲刷地段修筑促使主流偏向对岸的“J”坝；在滑坡前缘抛石、铺设石笼、修筑钢筋混凝土块排管，以使坡脚的土体免受河水冲。2、改变滑坡体外形、设置抗滑建筑物（1）削坡减重：常用于治理处于“头重脚轻”状态而在前方又没有可靠抗滑地段的滑体，使滑体外形改善、重心降低，从而提高滑体稳定性。（2）修筑支挡工程：因失去支撑而引起滑动的滑坡，或滑坡床陡、滑动可能较快的滑坡，采用修筑支挡工程的办法，可增加滑坡的重力平衡条件，使滑体迅速恢复稳定。支挡建筑物种类有：抗滑片石垛、抗滑桩、抗滑挡墙等。3、改善滑动带土石性质：一般采用焙烧法、爆破灌浆

31、法等物理化学方法对滑坡进行整。由于滑坡成因复杂、影响因素多，因此常常需要上述几种方法同时使用、综合治理，方能达到目的。第二章 边坡稳定计算2.1 极限平衡法滑坡稳定计算方法包括极限平衡法和有限元法，此次设计采用极限平衡法。极限平衡法是建立在（刚体）极限状态时的静力平衡基础上；不考虑变形协调条件与变形过程；假设滑裂面（圆形或者任意）；由于求解条件不足，需要一些假设；包括：简单（瑞典）条分法、简化毕肖普法、Janbu法、Spencer方法、 Morgenstern-Price方法等，下面依次介绍：2.1.1圆弧滑裂面的稳定分析（1）滑动力矩：（2）抗滑力矩: (3) 安全系数： 图2-1 滑裂面受

32、力图1其中是未知数方程数:静力平衡+力矩平衡=3 4n 滑动面上极限平衡条件=n未知数:条块间力+水平力作用点位置=2(n-1)+(n-1)=3n-3滑动面上的力=2n 5n-2滑动面上的力=2n安全系数F=1未知数一方程数=n-2 忽略土条体底部力的作用点位置图2-2 滑裂面受力图2安全系数定义： 条块底部表2-1 几种极限平衡法简介表方法整体圆弧法简单条分法毕肖普法普遍条分法(简布)Spencer 法Morgenstern一Price法滑裂面形状圆弧圆弧圆弧任意任意任意假设刚性滑动体滑动面上极限平衡忽略条间力考虑条间力，推力作用点条间力的方向(比值常数)条间力的方向为一个函数条件软粘土不排

33、水一般均质土一般均质 土任意土(分层土)任意土任意土精度偏小10%误差2%-7%比较难确定平衡条件整体力矩各条力矩各条垂直力(法向)(法向)各条水平力(法向)2.1.2瑞典条分法图2-3 瑞典条分法滑裂面受力图假定:圆弧滑裂面；不考虑条间力；只满足整体力矩平衡不考虑条间力;只满足整体力矩平衡未知数：(5n一2)一3(n一1)=2n+1方程数:4n瑞典条分法2.1.3毕肖普法图2-4 毕肖普法滑裂面受力图假定：圆弧滑裂面；条间切向力=0未知数:（5n-2）-（n-1）=4n-1方程数:4n 一个方程，一个未知数F,可解，需试算。2.1.4 Janbu法图2-4 Janbu法滑裂面受力图假定:假定

34、各土条间推力作用点连线为光滑连续曲线“推力作用线” 即假定了条块间力的作用点位置。未知数:(5n-2)一(n-1)=4n-1方程数:4n此式可用于迭代求解安全系数，但尚须先得到2.1.5 Spencer法图2-5 Spencer法滑裂面受力图假定土条间的切向力与法向力之比为常数，即 其中待求未知数:(5n-2)一(n-1)+1=4n方程数:4n两个未知数：F 、补充一个方程：根据力矩平衡条件得到。优点：不必指定；缺点：在边界处已知。2.1.6 Morgenstern-Price方法图2-6 Morgenstern-Price法滑裂面受力图Morgenstern & Price提出了具有一般性的

35、方法假定：待求，为人为假定函数其中k, m为常数 Spencer方法 Bishop方法两个未知数F、两个方程，于是可以求解。2.2 SLOPE/W程序简介加拿大非饱和土力学专家弗雷德的方法GLE，包含了极限平衡法中绝大部分关键要素;且通过函数比例系数和安全系数的关系，为比较和理解其他几种方法提供了框架。所有条分法都可以被看作是弗雷德的方法GLE的特例。对几种方法进行比较可以看出，毕肖普法不考虑条间剪力，且只考虑力矩平衡;简布法不考虑条间剪力，只考虑力的平衡Morgenstern-Price（摩根法）或者Spencer（斯宾塞）法不仅考虑条间剪力，且既满足力的平衡又满足力矩平衡，是一种相对严谨的

36、研究方法。由于极限平衡法在工程和科学研究中的广泛应用，而其本身计算过程又相对较为复杂，随着计算机的普及，针对其开发一种程序就成为相关领域的迫切要求。加拿大萨斯喀彻温大学Delwyn GFredlund教授成立了GEO-SLOPE岩土软件公司，成功开发了Geo-Studio系列软件，其最新版本Geo-Studio2007中包含八个模块，从边坡稳定性评价、应力应变分析到渗流分析、动力分析等皆有。SLOPE/W是针对用极限平衡法进行边坡稳定性进行分析的程序，其中包括典型的Bishop法，Janbu法和Morgenstem-Price法以及GLE法等。GLE法主要建立在力矩平衡和力的平衡这两个安全系数

37、的平衡方程上(Spencer. 1967年提出)，其条间剪力是由和法向力的关系式( Morgenstem-Price.1965年提出)来确定的。力矩平衡方程 ： 力的平衡方程:是SLOPE/W程序中两个最基本的平衡方程，通过上面两个方程，程序求解安全系数，搜索最危险滑面，且得出各种参数和图表。2.3模型建立2.3.1数值模拟剖面选取严格说来边坡工程的受力状态属于三维空间问题，为了简化分析过程，往往把它看成二维问题进行分析也能达到令人满意的结果，因此岩土工程界普遍采用二维分析方法，根据坡体的地质条件，选取典型地质剖面（如图2.1）进行二维数值模拟，主要分析开挖对边坡内部应力引起的变化。图2-1

38、边坡示意图2.3.2数值模型建立根据地形地貌、岩土体的物质组成特征，在GEO-SLOPE软件中建立计算模型，如下图：图2-2 堆积体模拟模型图2.3.3模型材料参数选取数值模型计算的参数选取对模拟结果又非常重要的作用，因此，计算模型具体参数应与实际条件尽量相符合。根据工程背景所显示的资料结果，结合工程条件和计算模型的实际要求，确定出数值计算模型中的各种参数，如下表：计算参数表地层内聚力C（KPa）摩擦角（）容重（）堆积体扰动带51020下覆稳定堆积土体1015252.4数值模型计算结果及分析数值模拟结果分析如下：图2-3 计算结果图在此结果图中，可以清楚的模拟出边坡滑移带和稳定带、边坡稳定系数

39、以及图条的划分情况。图2-4 多个滑移面结果图在本图中，可以明确滑移的位置和滑动带，为下面的研究分析做准备。以下是滑动面土条受力图：滑动土条的受力情况可以为接下来的治理措施作为依据图2-5 滑动面土条受力图1图2-6 滑动面土条受力图2图2-7 滑动面土条受力图3图2-8 孔隙水压力图 根据以上数值模拟的结果分析，因建设润扬大桥的需要在此斜坡取土，建设南徐大道时又在此斜坡坡脚地段卸土，引起了边坡的一定变形。根据数值模拟结果显示，该边坡开挖后的安全系数F=1.047,说明处于欠稳定状态。 所以，因建设润扬大桥的需要在此斜坡取土，建设南徐大道时又在此斜坡坡脚地段卸土对其稳定性有比较大的影响，而同时

40、由于开挖诱导了边坡在自重作用下的变形量。2.5本章小结通过本章对边坡数值模拟分析研究，可以得出如下结论：（1） 对堆积体边坡的数值模拟进行了一定的计算简化，一般边坡受力是三维的，为了简化分析过程，往往把它看成二维问题进行分析也能得到令人满意的结果，因此，论文也选择了二维受力状态作为模拟分析对象。（2） 根据坡体的地质条件，结合变形分析及稳定计算，选取典型坡面进行二维数值模拟分析，主要考虑开挖后地形计算工况，根据其建立计算模型和单元格的划分。（3） 数值模拟计算的参数选取对模拟结果有非常重要的影响，因此，选择的参数根据实际工程条件和计算模拟的实际要求，确定出数值计算模型中所需要的各种参数。（4）

41、 根据数值模拟结果，堆积体经过开挖后，引起了边坡的变形，对边坡的稳定性有比较大的影响。第三章 堆积体边坡治理对策研究3.1治理方案筛选3.1.1治理措施简述边坡防治应当贯彻早期发现、预防为主，查明情况、对症下药。综合整治、有主有从，治早治小、贵在及时，力求根治、以防后患、因地制宜、就地取材，安全经济、正确施工的原则，才能达到事半功倍的效果。目前，边坡防治的主要工程措施如表3-1：表3-1 滑坡防治工程措施表方案防治目的方法工程措施1绕避与处理绕避改移线路和建筑物，用隧道等避开架桥跨越滑坡清除小型滑坡体可全部挖除，大型滑坡体可局部爆破防御修建明酮、御塌棚，开挖壕沟等改变滑向修建导滑工程，改变滑坡

42、滑动方向2消减诱活因素排地表水修建地表截水沟、排水沟、急流槽，疏通自然沟排地下水截水渗沟、盲沟、盲酮、支撑渗沟、集水井防水冲刷防冲挡水墙、防波堤、砌石护坡、抛石护坡3改变坡体几何形态 减重消减推动滑坡产生区的物质(或以轻材料置换) 反压增加维持滑坡稳定区的物质(反压马道)减缓坡度减缓斜坡(滑坡体)的总坡度4阻碍滑坡发育抗滑支挡重力式挡墙、抗滑石垛、抗滑石竹(铁)笼、抗滑内部加固注浆加固、锚杆加固、土锚钉、加筋土5改善滑带土力学指标固结灌浆灌注石灰浆，石灰砂浆，水泥浆等加固坡体焙烧处理在滑坡前部利用导洞焙烧滑带土电渗排水利用电极作用排除滑带土的水化学处理利用化学反应增加滑带土的强度6防护植物防护

43、在坡面种植树木、植被、草皮等植物工程防护砌体封闭、素混凝土护面、刚性拦石格栅、挂网锚喷等综上所述，边坡整治有多种措施，针对某一具体的边坡整治，如何选择合理而有效的技术措施，是整治工程能否达到预期目的的关机按钮。从支挡效果，施工难易、工程造价等方面进行考虑，工程偏向于选择支挡结构物特别是抗滑桩来解决问题。然而实践证明，边坡整治并非是加以支挡就抗压奏效的纯工程问题，而是对有其特有形成条件、产生原因、变形破坏机制、几何边界条件、起动运动停止过程的复杂而可能成灾的地质作用的治理。因此，只有在勘察中对上述各方面获得正确认识并将之用于设计中，才能达到预期的治理目的。3.1.2堆积体边坡治理方案筛选边坡整治并非是加以支挡就可以奏效的纯工程问题，而是对其特有形成条件、产生原因、变形破坏机制、集合边界条件、起动运动停止过程的复杂而可能成灾的地质作用的治理。根据治理前模拟分析成果，堆积体边坡发生滑动变形。因此必须进行治理，并保证“一次根治，永绝后患”。根据目前的滑坡治理措施，堆积体方案应着重从以下几个方面进行分析和比选。（1）排水措施此次堆积体的排水措施主要是地表排水。地表排水目的是把边坡滑动区以上山坡来水截排不使其流入滑动区，把区内的降水以及地下水露头通过人工沟道尽快排出滑动区，减小其对边坡稳定性的影响。