双平面滑动破坏模式下的陡倾顺层岩质路堑边坡稳定性研究

岩质边坡稳定性主要受其结构面控制。以恩施至来凤高速公路工程中宜恩县芭蕉乡黄泥塘村境内的一段整体式路堑边坡为例,为克服传统有限元方法计算岩质边坡稳定性的缺陷,先对岩质边坡双平面滑动破坏模式进行理论分析,最后通过工程实例验证离散元法计算岩质边坡稳定性的适用性。

基于双折减系数法的岩质边坡平面滑动分析

离散元强度折减法是在众多的结构面组合中通过不断地等比例折减结构面强度参数c、tanф来寻找最先造成边坡失稳的滑动面。事实上,边坡在渐进破坏的过程中,无论是岩体或是结构面的强度参数并不是同等程度地衰减,如何选择合适的衰减路径是强度折减法首要考虑的问题。基于以上认识,首先建立不同几何构型的岩质边坡模型,分析单平面滑动和双平面滑动两种情况下的结构面c-tanф曲线变化规律,发现其中仅有在双平面滑动破坏模式下不同的临界状态点会对应不同的临界滑动面,然后通过算例以η=R_1/R_2(R_1为单独折减c所得,R_2为单独折减tanф所得)作为配套折减比例,寻求边坡双平面滑动临界失稳状态,比较两种折减方法的差异,发现双强度折减法得出的滑动面范围更小,传统强度折减法偏向保守。

水力作用下同向双平面滑移型岩质边坡稳定性分析

同向双平面滑移型岩质边坡的滑移破坏多属于推动式滑动破坏,其稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对岩体的水压力。通过分析此类边坡中地下水力的作用,发现水压力主要为沿结构面的静水压力和拖拽力。在建立边坡水力分析模型的基础上,推导出后缘结构面临界充水高度的表达式,并根据与降雨强度的关系建立水力驱动型边坡滑移破坏判据。最后选取实际边坡算例,验证公式的合理性,并运用Matlab编程分析了边坡稳定性系数在不同滑动面水深、滑动面倾角、坡高等影响因子影响下的动态演绎规律。结果表明:边坡的滑移破坏取决于水力作用的触发,边坡稳定性系数的降低主要与静水压力有关,渗透力的影响很小;在这些影响因子中,坡高、滑动面水深对稳定性系数影响较显著。