多级高陡边坡开挖过程数值模拟及稳定性研究

边坡开挖方法与加固措施对其稳定性变化具有重要影响,尤以公路高陡边坡最为突出。基于此,以贵州某高速公路高陡边坡工程为研究背景,结合实地调研结果,采用UDEC离散元法和现场监测手段,探讨了坡高、坡角及开挖级数对高陡边坡开挖过程中坡体应力场、位移场及稳定性安全系数的影响规律。结果表明:坡体位移自坡面(顶)向底部递减,而最大主应力则自最终开挖面中下部向两侧递增,且坡体位移和应力极值随坡高(角)增大而分别增大和减小,同时随开挖级数增多而分别减小和基本保持不变;坡肩(顶)位移-开挖次数曲线可大致划分为前期陡增,中期缓增,后期缓降(坡肩)、缓降-陡增或陡降-缓增(坡顶)3个发展变化阶段;在相同坡高(角)或开挖级数下,坡体稳定性安全系数随开挖次数增多而先增大后降低,且其在相同开挖次数下随坡高(角)增大而减小,同时随开挖级数增多而增大;数值模拟结果揭示了高陡边坡分级开挖过程中的实时受力变形状态,其与现场监测结果吻合较好,建议多级高陡边坡开挖工程采用动态信息化设计、施工及监测。相关研究结论可为多级高陡边坡工程施工稳定性分析及其防控策略提供有益参考。