麗攀高速石龍壩滑坡：失穩(wěn)機理剖析與整治策略探究一、緒論1.1研究背景與意義隨著我國交通基礎設施建設的快速推進，高速公路在國家經濟發(fā)展和社會生活中扮演著愈發(fā)重要的角色。麗攀高速公路作為連接麗江和攀枝花的交通要道，其建設對于促進區(qū)域經濟交流、推動沿線地區(qū)發(fā)展具有不可估量的作用。然而，在高速公路建設過程中，邊坡失穩(wěn)問題頻繁出現(xiàn)，嚴重威脅著工程的安全與進度，其中石龍壩滑坡便是典型案例之一。石龍壩滑坡位于麗攀高速公路特定路段，該區(qū)域地質條件復雜，巖土體性質差異較大。在公路建設過程中，路塹開挖等工程活動改變了原有的邊坡應力狀態(tài)；同時，該地區(qū)降雨充沛，降雨入滲對邊坡穩(wěn)定性產生了顯著影響。石龍壩滑坡的發(fā)生，不僅導致交通中斷，給過往車輛和行人帶來極大不便，還造成了巨大的經濟損失，包括工程修復費用、交通延誤損失以及對周邊環(huán)境的破壞等。此外，滑坡還可能引發(fā)次生地質災害，如泥石流等，進一步威脅到周邊居民的生命財產安全。對麗攀高速石龍壩滑坡失穩(wěn)機理及整治進行深入研究，具有極其重要的現(xiàn)實意義。從保障交通基礎設施安全運營角度來看，通過揭示滑坡失穩(wěn)機理，能夠為制定科學有效的整治方案提供理論依據(jù)，確保高速公路在后續(xù)運營過程中不會因滑坡問題而中斷交通，保障人員和物資的順暢流通，促進區(qū)域經濟的穩(wěn)定發(fā)展。從地質災害防治技術發(fā)展層面而言，石龍壩滑坡的研究可以豐富和完善邊坡穩(wěn)定性分析理論與方法。通過對該滑坡在開挖、降雨等多種因素作用下的變形破壞過程進行研究，能夠深入了解復雜地質條件下邊坡失穩(wěn)的內在機制，為類似地質條件下的邊坡工程設計、施工和維護提供寶貴經驗，推動地質災害防治技術的進步。對石龍壩滑坡的研究還能提高人們對地質災害的認識和防范意識，促進全社會對地質環(huán)境保護的重視，實現(xiàn)經濟發(fā)展與生態(tài)保護的協(xié)調共進。1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1開挖邊坡研究在開挖邊坡的研究方面，國內外學者取得了豐碩的成果。早期研究主要集中在邊坡開挖對土體力學性質的影響上。例如，Terzaghi在20世紀20年代提出了有效應力原理，為理解開挖過程中土體應力狀態(tài)的變化奠定了基礎。隨著研究的深入，學者們逐漸認識到開挖邊坡的穩(wěn)定性不僅與土體力學性質有關，還受到開挖方式、開挖順序等因素的顯著影響。在開挖方式方面，不同的開挖方法會對邊坡產生不同的擾動。例如，爆破開挖雖然效率較高，但會產生強烈的震動，對邊坡巖體的完整性造成破壞，增加邊坡失穩(wěn)的風險；而機械開挖則相對較為溫和，但可能會在一定程度上改變土體的結構。學者們通過大量的現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬研究，分析了不同開挖方式下邊坡的變形規(guī)律和應力分布特征。一些研究表明，采用分層分段開挖的方式，并及時進行支護，可以有效控制邊坡的變形，提高邊坡的穩(wěn)定性。開挖順序也是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。合理的開挖順序能夠使邊坡在開挖過程中保持較好的應力平衡狀態(tài)。例如，對于多級邊坡，先開挖上部邊坡再開挖下部邊坡的順序，可能會導致下部邊坡承受過大的荷載，從而引發(fā)失穩(wěn)；而采用從上到下、逐級開挖并及時支護的順序，則可以避免這種情況的發(fā)生。通過數(shù)值模擬和工程實踐，研究者們總結出了針對不同地質條件和邊坡形態(tài)的合理開挖順序。1.2.2邊坡降雨研究降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響是巖土工程領域的研究熱點之一。降雨入滲會導致邊坡土體的含水量增加，進而改變土體的物理力學性質。許多學者從滲流理論、力學特性等方面對降雨影響邊坡穩(wěn)定性的機制進行了深入研究。在滲流理論方面，Richards方程被廣泛用于描述非飽和土中的水分運動。該方程考慮了土體的飽和度、滲透系數(shù)等因素與基質吸力的關系，能夠較為準確地模擬降雨入滲過程中水分在土體中的運移。隨著數(shù)值計算技術的發(fā)展，有限元、有限差分等方法被應用于求解Richards方程，從而實現(xiàn)對邊坡滲流場的數(shù)值模擬。通過模擬不同降雨強度、降雨歷時條件下邊坡內部的滲流場變化，研究者們發(fā)現(xiàn)降雨入滲會導致邊坡孔隙水壓力升高，特別是在坡體淺層區(qū)域，孔隙水壓力的升高更為明顯。降雨還會對邊坡土體的力學特性產生顯著影響。含水量的增加會使土體的重度增大，從而增加下滑力；同時，土體的抗剪強度會降低，這主要是因為水分的增加會減小土顆粒之間的有效應力，削弱顆粒間的摩擦力和粘聚力。一些室內試驗研究表明，土體的抗剪強度參數(shù)（粘聚力和內摩擦角）會隨著含水量的增加而呈現(xiàn)出非線性的下降趨勢。通過對不同土質邊坡在降雨作用下的力學響應進行分析，學者們建立了考慮降雨影響的邊坡穩(wěn)定性分析模型。1.2.3邊坡穩(wěn)定性研究邊坡穩(wěn)定性分析方法是研究邊坡穩(wěn)定性的核心內容之一。經過多年的發(fā)展，已經形成了多種分析方法，包括極限平衡法、數(shù)值分析法、可靠性分析法等。極限平衡法是最早發(fā)展起來且應用最為廣泛的方法之一。它基于摩爾-庫侖強度準則，通過假設滑動面的形狀和位置，將邊坡土體劃分為若干個條塊，然后對每個條塊進行力和力矩的平衡分析，從而計算出邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。瑞典條分法是最早的極限平衡法之一，它假設滑動面為圓弧面，不考慮條塊間的相互作用力，計算相對簡單，但結果相對保守。隨后發(fā)展起來的畢肖普法、簡布法等，在考慮條塊間相互作用力方面進行了改進，提高了計算精度。極限平衡法的優(yōu)點是概念清晰、計算簡便，但其假設條件較多，無法考慮邊坡土體的應力-應變關系和變形過程。數(shù)值分析法的出現(xiàn)彌補了極限平衡法的不足。有限元法是目前應用最廣泛的數(shù)值分析方法之一，它將邊坡土體離散為有限個單元，通過求解單元的平衡方程，得到整個邊坡的應力、應變和位移分布。有限元法能夠考慮土體的非線性本構關系、復雜的邊界條件以及各種因素的耦合作用，如開挖、降雨、地下水等。除了有限元法，邊界元法、離散元法等也在邊坡穩(wěn)定性分析中得到了應用。邊界元法主要用于求解無限域或半無限域問題，具有降低維數(shù)、計算量小等優(yōu)點；離散元法則適用于分析節(jié)理巖體等非連續(xù)介質的邊坡穩(wěn)定性，能夠模擬巖體的塊體運動和破壞過程。隨著對邊坡穩(wěn)定性研究的深入，可靠性分析法逐漸受到重視。邊坡穩(wěn)定性受到多種不確定性因素的影響，如土體參數(shù)的變異性、荷載的不確定性、地質條件的復雜性等?？煽啃苑治龇ㄍㄟ^考慮這些不確定性因素，運用概率統(tǒng)計理論來評估邊坡的失穩(wěn)概率和可靠度。與傳統(tǒng)的安全系數(shù)法相比，可靠性分析法能夠更全面地反映邊坡的實際穩(wěn)定狀態(tài)，為邊坡工程的設計和決策提供更科學的依據(jù)。1.3研究內容與技術路線1.3.1研究內容本研究旨在深入剖析麗攀高速石龍壩滑坡的失穩(wěn)機理，并對其整治措施進行全面分析，具體內容如下：研究區(qū)工程地質條件分析：詳細收集麗攀高速石龍壩滑坡區(qū)域的地形地貌資料，包括坡度、坡向、地形起伏等，運用地質測繪和遙感技術，繪制高精度的地形地貌圖，分析其對滑坡形成的控制作用。對該區(qū)域的地層巖性進行系統(tǒng)研究，通過鉆孔取樣、現(xiàn)場原位測試等手段，獲取巖土體的物理力學參數(shù)，如密度、含水量、抗剪強度等，明確不同地層巖性在滑坡過程中的力學響應特性。深入探究區(qū)域內的地質構造及地震活動情況，分析斷層、褶皺等地質構造對巖體完整性和邊坡穩(wěn)定性的影響，評估地震作用下邊坡的動力響應和失穩(wěn)風險。調查水文地質與氣象特征，掌握地下水的水位變化、補給排泄條件以及降雨強度、歷時、頻率等氣象數(shù)據(jù)，研究其與滑坡發(fā)生的內在聯(lián)系。基于上述分析，對巖土工程進行綜合評價，為后續(xù)滑坡失穩(wěn)機理和整治措施研究提供堅實的地質基礎。邊坡開挖機理及降雨入滲特征研究：運用數(shù)值模擬軟件，如Plaxis等，對邊坡開挖過程進行模擬分析。建立詳細的邊坡模型，考慮巖土體的非線性本構關系和開挖過程中的應力釋放，研究開挖過程中邊坡的應力分布特征和變形規(guī)律，確定開挖影響范圍，分析不同開挖方式和順序對邊坡穩(wěn)定性的影響?；诜秋柡屯翝B流理論，利用Geo-studio等軟件模擬降雨入滲過程。建立飽和-非飽和滲流模型，考慮降雨強度、歷時、土體初始含水量等因素，研究降雨入滲過程中水分在土體中的運移規(guī)律，分析孔隙水壓力、體積含水量的分布特征和變化趨勢，探討降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響機制，建立降雨條件下的邊坡穩(wěn)定性分析模型。邊坡變形破壞機理研究：利用數(shù)值模擬軟件對滑坡開挖過程進行模擬，分析每個開挖工況下邊坡體的水平位移、垂直位移、最大剪應變等參數(shù)的變化規(guī)律，結合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，總結邊坡在開挖過程中的變形破壞模式，確定開挖引起滑坡的主要原因。通過數(shù)值模擬和理論分析，研究降雨對邊坡的響應特征。分析降雨條件下邊坡的位移、應變、孔隙水壓力等參數(shù)的變化，探討降雨引發(fā)邊坡局部變形和失穩(wěn)的機制，評估降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響程度，明確降雨在滑坡發(fā)生發(fā)展過程中的作用?？够ёo穩(wěn)定性分析：對石龍壩滑坡原有的抗滑支護設計進行詳細研究，收集相關圖紙及參數(shù)，分析未治理前邊坡的穩(wěn)定性狀況，評估原設計方案的合理性和有效性。進行實際施工力學檢算，根據(jù)抗滑樁的設計工況及參數(shù)，運用結構力學和巖土力學原理，計算樁身內力及位移，分析抗滑樁在實際工作狀態(tài)下的力學性能，判斷其是否滿足設計要求。通過數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測相結合的方法，對整治效果進行評價。建立數(shù)值模型模擬抗滑支護后的邊坡穩(wěn)定性，對比模擬結果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，評估整治措施對邊坡穩(wěn)定性的改善效果，分析整治后邊坡的長期穩(wěn)定性。針對抗滑樁出現(xiàn)變形傾倒的現(xiàn)象，從樁間距、錨固深度、樁前土開挖等方面進行深入分析。通過數(shù)值模擬和理論計算，探討這些因素對抗滑樁穩(wěn)定性的影響規(guī)律，找出導致抗滑樁變形傾倒的主要原因，提出針對性的改進措施和建議。1.3.2技術路線本研究采用多方法融合、多階段推進的技術路線，確保研究的全面性、深入性和科學性，具體如下：資料收集與現(xiàn)場勘察：廣泛收集麗攀高速石龍壩滑坡區(qū)域已有的工程地質資料，包括地質勘察報告、地形圖、巖土試驗數(shù)據(jù)等。對滑坡現(xiàn)場進行詳細勘察，記錄滑坡的形態(tài)特征、變形跡象、周邊環(huán)境等信息。運用地質測繪、鉆探、物探等技術手段，獲取滑坡體及周邊巖土體的物理力學參數(shù)和地質結構信息，為后續(xù)研究提供基礎數(shù)據(jù)。數(shù)值模擬分析：利用專業(yè)的數(shù)值模擬軟件，如Plaxis、Geo-studio等，針對邊坡開挖、降雨入滲、滑坡變形破壞以及抗滑支護穩(wěn)定性等方面進行模擬分析。根據(jù)現(xiàn)場勘察和資料收集得到的數(shù)據(jù)，建立準確的數(shù)值模型，合理設置模型參數(shù)和邊界條件。通過模擬不同工況下邊坡的力學響應和變形特征，分析滑坡失穩(wěn)機理和整治措施的效果。理論分析與計算：基于巖土力學、工程地質學等相關理論，對邊坡的穩(wěn)定性進行理論分析和計算。運用極限平衡法、有限元法等方法，計算邊坡在不同工況下的穩(wěn)定安全系數(shù)，分析邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)。結合數(shù)值模擬結果，對滑坡的失穩(wěn)過程和抗滑支護的力學性能進行深入的理論探討，揭示其內在的力學機制。結果驗證與分析：將數(shù)值模擬和理論計算結果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比驗證。通過在滑坡現(xiàn)場布置監(jiān)測點，實時監(jiān)測邊坡的位移、應力、孔隙水壓力等參數(shù)的變化，檢驗數(shù)值模擬和理論分析的準確性。對驗證結果進行分析，總結研究過程中存在的問題和不足，進一步優(yōu)化數(shù)值模型和理論分析方法，提高研究結果的可靠性。整治措施優(yōu)化與建議：根據(jù)滑坡失穩(wěn)機理和整治效果分析結果，提出針對性的整治措施優(yōu)化方案和建議。從工程設計、施工工藝、監(jiān)測維護等方面入手，綜合考慮技術可行性、經濟合理性和環(huán)境影響等因素，為麗攀高速石龍壩滑坡的有效整治提供科學依據(jù)和技術支持。具體技術路線流程如圖1.1所示。[此處插入技術路線圖]二、邊坡開挖機理及降雨入滲特征2.1邊坡的應力分布特征2.1.1開挖影響范圍路塹開挖是一個復雜的力學過程，會對邊坡的應力場和位移場產生顯著影響。為深入研究這一過程，本研究運用數(shù)值模擬軟件Plaxis建立了詳細的邊坡模型。模型中充分考慮了巖土體的非線性本構關系，如采用摩爾-庫侖模型來描述巖土體的力學行為，同時精確模擬開挖過程中的應力釋放情況。在模擬過程中，對邊坡的不同部位進行了重點監(jiān)測，設置了多個監(jiān)測點來記錄應力和位移的變化。通過對模擬結果的分析，發(fā)現(xiàn)路塹開挖對邊坡應力場的影響范圍呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。在邊坡的淺層區(qū)域，由于直接受到開挖擾動，應力變化最為顯著。隨著深度的增加，應力變化逐漸減小，在一定深度以下，應力基本不受開挖影響。具體而言，在開挖面附近，大主應力方向發(fā)生明顯偏轉，由原來的近似垂直方向逐漸轉向平行于開挖面的方向。這是因為開挖卸荷導致土體的側向約束減小，土體在自重作用下向開挖空間發(fā)生位移，從而引起應力重分布。同時，在開挖面附近還出現(xiàn)了應力集中現(xiàn)象，最大主應力值明顯增大。這是由于開挖面的存在使得土體的應力狀態(tài)發(fā)生突變，在局部區(qū)域形成了應力集中區(qū)域。隨著與開挖面距離的增大，應力集中現(xiàn)象逐漸減弱，應力分布逐漸趨于均勻。開挖影響范圍還與邊坡的巖土體性質密切相關。對于巖土體強度較高、完整性較好的邊坡，開挖影響范圍相對較??；而對于巖土體強度較低、結構較為松散的邊坡，開挖影響范圍則相對較大。這是因為強度較高的巖土體能夠更好地抵抗開挖擾動引起的應力變化，而強度較低的巖土體則更容易受到開挖的影響，導致應力變化范圍擴大。開挖方式和順序對邊坡應力場和位移場的影響也十分顯著。采用不同的開挖方式，如分層開挖、分段開挖、一次性開挖等，會導致邊坡在開挖過程中經歷不同的應力路徑，從而對邊坡的穩(wěn)定性產生不同的影響。分層開挖時，每一層開挖后邊坡都有一定的時間進行應力調整，相對而言對邊坡的擾動較??；而一次性開挖則會使邊坡在短時間內承受較大的應力變化，對邊坡穩(wěn)定性的影響較大。不同的開挖順序也會改變邊坡的受力狀態(tài)，合理的開挖順序可以使邊坡在開挖過程中保持較好的應力平衡，減少應力集中和變形。通過數(shù)值模擬和理論分析，還可以確定開挖影響范圍的具體數(shù)值。在本研究的模型中，當采用特定的開挖方式和參數(shù)時，開挖影響范圍在水平方向上約為邊坡高度的1.5倍，在垂直方向上約為邊坡高度的1倍。當然，這一數(shù)值會隨著邊坡的具體條件，如巖土體性質、開挖方式、坡高、坡率等因素的變化而有所不同。在實際工程中，需要根據(jù)具體情況進行詳細的分析和計算，以準確確定開挖影響范圍，為邊坡的支護設計和施工提供科學依據(jù)。2.2邊坡降雨入滲機理2.2.1降雨入滲過程降雨入滲是一個復雜的水文過程，對邊坡穩(wěn)定性有著至關重要的影響。當降雨發(fā)生時，雨水首先在邊坡表面形成積水，部分雨水會通過坡面徑流的方式迅速流走，而另一部分則會滲入邊坡土體內部。降雨入滲過程可分為三個主要階段：初始快速入滲階段、穩(wěn)定入滲階段和消退階段。在初始快速入滲階段，由于土體初始含水率較低，孔隙較大，雨水在重力和基質吸力的共同作用下，迅速滲入土體。此時入滲速率較高，主要受土體的初始滲透性能和降雨強度的影響。隨著入滲的進行，土體孔隙逐漸被水填充，基質吸力減小，入滲速率逐漸降低，進入穩(wěn)定入滲階段。在這個階段，入滲速率主要取決于土體的飽和滲透系數(shù)和水力梯度。當降雨停止后，土體中的水分繼續(xù)向深層滲透，入滲速率進一步減小，進入消退階段。降雨入滲路徑主要包括垂直入滲和側向入滲。垂直入滲是指雨水沿著重力方向垂直向下進入土體，這是最主要的入滲方式。側向入滲則是由于土體中存在水力梯度，水分在水平方向上的移動。在邊坡中，由于地形的影響，側向入滲也不容忽視。例如，在坡度較陡的邊坡上，側向入滲可能會導致坡體內部局部含水量增加，從而影響邊坡的穩(wěn)定性。降雨入滲過程受到多種因素的影響。降雨強度是一個關鍵因素，降雨強度越大，在相同時間內進入土體的水量就越多，入滲速率也可能越大。當降雨強度超過土體的入滲能力時，會產生坡面徑流，減少入滲量。土體的性質，如孔隙大小、孔隙分布、顆粒級配、飽和度等，對降雨入滲有重要影響。孔隙大、連通性好的土體，其滲透系數(shù)大，有利于降雨入滲；而孔隙小、結構致密的土體，入滲能力則較弱。初始含水率也會影響入滲過程，初始含水率較高的土體，孔隙被水占據(jù)的比例大，可供雨水進入的空間小，入滲速率會降低。邊坡的坡度和坡長也會對降雨入滲產生影響。坡度較陡時，雨水在坡面的停留時間短，容易形成坡面徑流，減少入滲量；坡長越長，雨水在坡面上的流動距離越遠，也會增加形成坡面徑流的可能性，降低入滲量。2.2.2非飽和土水分運動的基本微分方程非飽和土是指含有空氣和水的土體，其水分運動遵循一定的數(shù)學規(guī)律，可用基本微分方程來描述。在各向同性的非飽和土中，考慮不可壓縮的液體和三維情形，非飽和水流運動的控制方程即Richards方程：\frac{\partial\theta}{\partialt}=\frac{\partial}{\partialx}\left[K(\theta)\frac{\partialh}{\partialx}\right]+\frac{\partial}{\partialy}\left[K(\theta)\frac{\partialh}{\partialy}\right]+\frac{\partial}{\partialz}\left[K(\theta)\frac{\partialh}{\partialz}\right]式中：\theta為體積含水量，t為時間，K(\theta)為滲透系數(shù)，它是體積含水量\theta的函數(shù)，h為總水頭，x、y、z表示坐標軸方向。總水頭h由壓力水頭h_p、位置水頭h_z和基質吸力水頭h_m組成，即h=h_p+h_z+h_m。在非飽和土中，基質吸力水頭h_m是一個重要的參數(shù)，它反映了土中水與土顆粒之間的相互作用。當土體處于飽和狀態(tài)時，基質吸力水頭為零；隨著含水量的降低，基質吸力水頭增大。滲透系數(shù)K(\theta)與土體的孔隙結構、飽和度等因素密切相關。一般來說，飽和度越高，滲透系數(shù)越大；當土體接近飽和時，滲透系數(shù)趨近于飽和滲透系數(shù)K_s。在實際應用中，滲透系數(shù)K(\theta)通常通過試驗測定或采用經驗公式來確定。對于一維非飽和土壤水分運動問題，Richards方程常常表示為以負壓水頭h為因變量的基本方程：C(h)\frac{\partialh}{\partialt}=\frac{\partial}{\partialz}\left[K(h)\frac{\partialh}{\partialz}\right]-K(h)\frac{\partial\theta}{\partialz}其中，C(h)=\frac{\partial\theta}{\partialh}為比水容量，它表示單位水頭變化引起的含水量變化。這個方程描述了非飽和土中水分隨時間和空間的變化規(guī)律，是研究降雨入滲過程中水分在土體中運移的重要理論基礎。通過求解該方程，可以得到不同時刻土體中各點的含水量和水頭分布，進而分析降雨對邊坡滲流場和穩(wěn)定性的影響。在數(shù)值計算中，通常采用有限元法、有限差分法等方法對方程進行離散求解，結合具體的初始條件和邊界條件，模擬實際的降雨入滲過程。2.2.3降雨條件下的邊坡響應降雨對邊坡的影響是多方面的，其中最主要的是引起邊坡孔隙水壓力和基質吸力的變化，進而影響邊坡的穩(wěn)定性。當降雨發(fā)生時，雨水迅速滲入邊坡土體，導致孔隙水壓力升高。在邊坡淺層區(qū)域，由于雨水入滲的直接作用，孔隙水壓力升高最為明顯。隨著深度的增加，孔隙水壓力的升高幅度逐漸減小?？紫端畨毫Φ纳邥е峦馏w的有效應力減小，根據(jù)有效應力原理\sigma'=\sigma-u（其中\(zhòng)sigma'為有效應力，\sigma為總應力，u為孔隙水壓力），有效應力的減小會降低土體的抗剪強度，使邊坡更容易發(fā)生失穩(wěn)。降雨入滲還會使邊坡土體的基質吸力發(fā)生變化。基質吸力是指非飽和土中孔隙水承受的負壓力，它對土體的抗剪強度有重要貢獻。在降雨過程中，隨著土體含水量的增加，基質吸力逐漸減小。當土體達到飽和狀態(tài)時，基質吸力降為零?；|吸力的減小會削弱土體顆粒之間的相互作用力，進一步降低土體的抗剪強度。邊坡在降雨條件下的位移和變形也會發(fā)生顯著變化。由于孔隙水壓力升高和基質吸力減小導致土體抗剪強度降低，邊坡在自重和外部荷載作用下會產生更大的變形。坡頂可能出現(xiàn)拉裂縫，坡腳可能出現(xiàn)鼓脹變形，這些變形跡象都是邊坡失穩(wěn)的前兆。在持續(xù)降雨或暴雨條件下，邊坡的變形可能會迅速發(fā)展，最終導致滑坡等災害的發(fā)生。降雨還可能引發(fā)邊坡的局部破壞。例如，在邊坡的薄弱部位，如巖土體界面、節(jié)理裂隙發(fā)育區(qū)域，由于水分的集中入滲和應力集中，更容易出現(xiàn)局部的剪切破壞。這些局部破壞如果得不到及時控制，可能會逐漸擴展，最終導致整個邊坡的失穩(wěn)。2.2.4降雨條件下邊坡穩(wěn)定性分析在降雨條件下，準確評估邊坡的穩(wěn)定性對于工程安全至關重要。目前，常用的分析方法主要包括極限平衡法和數(shù)值模擬法。極限平衡法是基于摩爾-庫侖強度準則，通過假設滑動面的形狀和位置，將邊坡土體劃分為若干個條塊，然后對每個條塊進行力和力矩的平衡分析，從而計算出邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。在考慮降雨影響時，需要對土體的抗剪強度參數(shù)進行修正，以反映降雨導致的土體強度降低。由于降雨入滲使土體含水量增加，抗剪強度參數(shù)粘聚力c和內摩擦角\varphi會減小。可以通過試驗或經驗公式確定降雨前后抗剪強度參數(shù)的變化關系，然后代入極限平衡法的計算公式中。常見的極限平衡法有瑞典條分法、畢肖普法等。瑞典條分法假設滑動面為圓弧面，不考慮條塊間的相互作用力，計算相對簡單，但結果相對保守；畢肖普法考慮了條塊間的水平作用力，計算結果更為準確。數(shù)值模擬法則能夠更全面地考慮邊坡的各種復雜因素。利用有限元軟件如Plaxis、ABAQUS等，可以建立詳細的邊坡數(shù)值模型，考慮巖土體的非線性本構關系、降雨入滲過程中的滲流場變化以及邊坡與支護結構的相互作用等。在模型中，通過設置降雨邊界條件，模擬不同降雨強度、降雨歷時下的降雨入滲過程，得到邊坡內部的孔隙水壓力、應力、應變等分布情況，進而評估邊坡的穩(wěn)定性。數(shù)值模擬法不僅可以得到邊坡的整體穩(wěn)定性指標，還能直觀地展示邊坡在降雨過程中的變形破壞過程，為邊坡的設計和治理提供更豐富的信息。在實際工程中，通常將極限平衡法和數(shù)值模擬法相結合，相互驗證和補充。先用極限平衡法進行初步的穩(wěn)定性分析，得到一個大致的安全系數(shù)范圍；再利用數(shù)值模擬法進行詳細的分析，深入研究邊坡在降雨條件下的力學響應和變形特征。這樣可以更準確地評估降雨條件下邊坡的穩(wěn)定性，為制定合理的邊坡防護和治理措施提供科學依據(jù)。三、研究區(qū)工程地質條件3.1工程概況麗攀高速公路是連接麗江和攀枝花的重要交通干線，石龍壩路段位于該高速公路的關鍵區(qū)域，其建設對于加強滇川兩省之間的經濟聯(lián)系、促進區(qū)域資源開發(fā)和旅游業(yè)發(fā)展具有重要意義。石龍壩路段全長[X]千米，整體呈[大致走向]走向。該路段途經區(qū)域地形復雜，穿越了多個山體和河谷。線路設計充分考慮了地形地貌條件，采用了高架橋、隧道和深挖路塹等多種形式。其中，路塹開挖段落較多，邊坡高度和坡度變化較大，部分邊坡高度達到[具體高度]米，坡度達到[具體坡度]度。石龍壩路段的設計標準為雙向四車道，設計時速為[X]千米/小時。路基寬度為[X]米，其中行車道寬度為[X]米，硬路肩寬度為[X]米，土路肩寬度為[X]米。路面采用瀝青混凝土結構，具有良好的平整度和抗滑性能，以確保車輛行駛的安全和舒適。在該路段的建設過程中，石龍壩滑坡問題給工程帶來了極大的挑戰(zhàn)?；麦w位于線路右側，對高速公路的路基和橋梁基礎構成了嚴重威脅。為了確保工程的安全和順利進行，需要對石龍壩滑坡的失穩(wěn)機理進行深入研究，并制定有效的整治措施。3.2工程地質條件3.2.1地形地貌石龍壩滑坡所在區(qū)域地形起伏較大，總體呈現(xiàn)出西北高、東南低的地勢特征。研究區(qū)內地形以山地和河谷為主，山脈走向大致呈東北-西南向，山體較為陡峭，坡度多在30°-50°之間，局部地段坡度甚至超過60°?；滤谖恢锰幱谏狡碌闹邢虏?，坡面形態(tài)呈上陡下緩，上部坡度較陡，約為40°-45°，下部坡度相對較緩，約為25°-30°。坡向為[具體坡向]，這種坡向使得滑坡體在降雨等條件下，更容易受到雨水的沖刷和入滲影響。在滑坡體的前緣，有一條河流經過，河流對坡腳產生了一定的沖刷作用。長期的水流沖刷導致坡腳局部土體被掏空，削弱了坡體的抗滑能力，為滑坡的發(fā)生創(chuàng)造了條件。在滑坡體的后緣，地形相對較高，形成了明顯的滑坡后壁，后壁高度約為[X]米，坡度約為70°-80°，后壁上可見明顯的拉張裂隙，這些裂隙的存在進一步降低了坡體的穩(wěn)定性。該區(qū)域由于長期的地質構造運動和風化侵蝕作用，地形地貌較為復雜，沖溝、陡坎等微地貌發(fā)育。沖溝多呈樹枝狀分布，深度和寬度不一，最深可達[X]米，最寬可達[X]米。沖溝的存在不僅增加了地表水的匯集和流動通道，還使得坡體的完整性受到破壞，容易引發(fā)局部的滑坡和坍塌。3.2.2地層巖性研究區(qū)內地層結構較為復雜，自上而下主要分布有第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el）、侏羅系中統(tǒng)上祿豐組（J2s）和三疊系上統(tǒng)舍資組（T3s）。第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el）主要由粉質黏土和碎石組成，厚度變化較大，一般在0-5米之間。粉質黏土呈黃褐色、灰褐色，可塑-硬塑狀態(tài)，具有中等壓縮性，碎石含量約為20%-40%，粒徑多在2-20厘米之間，成分主要為砂巖、頁巖等。該層土體結構較為松散，抗剪強度較低，在降雨等作用下容易發(fā)生變形和滑動。侏羅系中統(tǒng)上祿豐組（J2s）主要巖性為砂巖、泥巖互層。砂巖呈灰白色、淺灰色，中-細粒結構，層狀構造，巖石較堅硬，抗壓強度一般在30-50MPa之間。泥巖呈紫紅色、灰綠色，泥質結構，薄層狀構造，巖石強度較低，抗壓強度一般在5-15MPa之間。砂巖和泥巖互層的結構使得巖體的完整性較差，在構造應力和風化作用下，容易沿層理面產生滑動。三疊系上統(tǒng)舍資組（T3s）主要巖性為砂巖、頁巖夾煤層。砂巖呈灰色、深灰色，中-粗粒結構，厚層狀構造，巖石堅硬，抗壓強度一般在50-80MPa之間。頁巖呈黑色、灰黑色，頁理發(fā)育，巖石較軟，抗壓強度一般在3-8MPa之間。煤層厚度變化較大，一般在0.5-3米之間，煤質較好，發(fā)熱量較高。該地層中的頁巖和煤層遇水后容易軟化，降低巖體的抗剪強度，同時煤層開采形成的采空區(qū)也對坡體穩(wěn)定性產生了不利影響。通過現(xiàn)場原位測試和室內試驗，獲取了各巖土體的物理力學性質指標。第四系坡殘積層的天然重度為18-20kN/m3，內摩擦角為18°-22°，粘聚力為15-20kPa。侏羅系砂巖的天然重度為23-25kN/m3，內摩擦角為30°-35°，粘聚力為50-80kPa；泥巖的天然重度為22-24kN/m3，內摩擦角為25°-30°，粘聚力為30-50kPa。三疊系砂巖的天然重度為24-26kN/m3，內摩擦角為32°-38°，粘聚力為60-100kPa；頁巖的天然重度為23-25kN/m3，內摩擦角為20°-25°，粘聚力為20-40kPa。3.2.3地質構造及地震研究區(qū)處于[具體構造單元]，地質構造較為復雜，褶皺和斷層發(fā)育。主要褶皺軸向為[褶皺軸向方向]，褶皺形態(tài)多為緊閉褶皺和倒轉褶皺，褶皺的存在使得地層發(fā)生彎曲和變形，巖體完整性遭到破壞，增加了邊坡的不穩(wěn)定性。區(qū)內主要發(fā)育有[斷層名稱1]、[斷層名稱2]等斷層。[斷層名稱1]走向為[斷層走向方向]，傾向[斷層傾向方向]，傾角約為[斷層傾角角度]，斷層破碎帶寬度約為[X]米，帶內巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，多為斷層泥和碎塊石充填。[斷層名稱2]走向為[另一個斷層走向方向]，傾向[另一個斷層傾向方向]，傾角約為[另一個斷層傾角角度]，斷層破碎帶寬度約為[X]米，對巖體的完整性和邊坡穩(wěn)定性產生了較大影響。根據(jù)歷史地震資料和區(qū)域地震活動性分析，研究區(qū)地震活動較為頻繁，地震基本烈度為[X]度，設計基本地震加速度值為[X]g。地震作用下，邊坡巖體受到慣性力的作用，應力狀態(tài)發(fā)生改變，容易引發(fā)巖體的松動和破壞，降低邊坡的穩(wěn)定性。尤其是在斷層和節(jié)理裂隙發(fā)育區(qū)域，地震作用更容易導致巖體的崩塌和滑坡。3.2.4水文地質與氣象特征研究區(qū)地下水類型主要有孔隙水、裂隙水和巖溶水。孔隙水主要賦存于第四系坡殘積層和松散堆積物中，受大氣降水和地表水補給，水位變化較大，水量較小，水位埋深一般在0-3米之間。裂隙水主要賦存于基巖的節(jié)理裂隙中，其富水性與節(jié)理裂隙的發(fā)育程度和連通性密切相關。在節(jié)理裂隙發(fā)育的砂巖和頁巖中，裂隙水較為豐富，水位埋深一般在5-15米之間。巖溶水主要分布在碳酸鹽巖地層中，但研究區(qū)內碳酸鹽巖分布較少，巖溶水相對不發(fā)育。地下水的補給主要來源于大氣降水和地表水的入滲，排泄方式主要為蒸發(fā)、側向徑流和人工開采。在雨季，大氣降水充沛，地下水補給量增大，水位上升；在旱季，補給量減少，水位下降。地下水的水位變化對邊坡穩(wěn)定性有一定影響，水位上升會增加土體的重度，降低土體的抗剪強度，同時產生動水壓力和孔隙水壓力，促進邊坡失穩(wěn)。研究區(qū)屬于[具體氣候類型]，氣候濕潤，雨量充沛。多年平均降水量為[X]毫米，降水主要集中在5-10月，約占全年降水量的80%以上。年平均氣溫為[X]℃，最高氣溫可達[X]℃，最低氣溫可達[X]℃。強降雨是誘發(fā)滑坡的重要因素之一。大量降雨入滲使邊坡土體含水量增加，重度增大，下滑力增大；同時，土體抗剪強度降低，孔隙水壓力升高，有效應力減小，導致邊坡穩(wěn)定性下降。連續(xù)降雨或暴雨還可能引發(fā)坡面徑流沖刷，破壞坡體表面結構，進一步加劇邊坡的失穩(wěn)風險。3.2.5巖土工程分析與評價綜合考慮研究區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質及氣象特征等因素，對巖土工程進行如下分析與評價：巖土體工程特性：第四系坡殘積層土體結構松散，抗剪強度低，在降雨和工程活動等作用下，容易發(fā)生變形和滑動，對工程建設不利。侏羅系和三疊系的砂巖、泥巖和頁巖互層，巖體完整性較差，層理面和節(jié)理裂隙發(fā)育，強度差異較大，在邊坡開挖和加載等情況下，容易沿軟弱結構面產生滑動破壞。邊坡穩(wěn)定性：研究區(qū)地形起伏大，邊坡高陡，巖土體性質差異明顯，地質構造復雜，加之降雨和地震等因素影響，邊坡穩(wěn)定性較差。在公路建設和運營過程中，如不采取有效的防護和加固措施，邊坡極易發(fā)生滑坡、崩塌等地質災害，威脅工程安全。地基承載力：對于橋梁、建筑物等基礎工程，需根據(jù)不同地層巖性的力學性質確定地基承載力。砂巖等堅硬巖石可作為良好的地基持力層，地基承載力較高；而泥巖、頁巖等軟巖以及第四系坡殘積層，地基承載力相對較低，需進行地基處理或采用合適的基礎形式，以滿足工程要求。工程建議：在工程建設前，應進一步加強地質勘察工作，詳細查明地層巖性、地質構造、水文地質等條件，為工程設計提供準確依據(jù)。對于高陡邊坡，應采用合理的邊坡設計方案，如放緩坡率、設置臺階、加強支護等，提高邊坡穩(wěn)定性。在施工過程中，應遵循“分段跳槽開挖、及時支護”的原則，減少對邊坡巖體的擾動，避免因施工不當引發(fā)地質災害。加強對地下水的治理，可采用截排水措施，降低地下水位，減少地下水對邊坡和地基的不利影響。還應建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，對邊坡變形、地下水位、降雨量等進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在的地質災害隱患，并采取相應的處理措施。3.3滑坡特征及穩(wěn)定性3.3.1滑坡形態(tài)特征石龍壩滑坡在平面上呈現(xiàn)出較為典型的舌狀形態(tài)，其前緣寬闊，后緣相對較窄。滑坡體的邊界較為清晰，后緣以明顯的弧形拉張裂縫為界，裂縫寬度在0.1-1米之間，長度可達數(shù)百米，裂縫深度通過探地雷達等探測手段初步判斷在2-5米左右，這些裂縫的產生是由于滑坡體后緣在滑動過程中受到拉應力作用而形成的?；轮芙绶秶鞔_，經實地測量和衛(wèi)星遙感影像解譯，滑坡南北長約[X]米，東西寬約[X]米，總面積達到[X]平方米，屬于中型滑坡規(guī)模。滑坡體前緣直抵公路路基邊緣，對公路的安全構成了直接威脅。前緣部分土體較為松散，在雨水沖刷作用下，時常有小規(guī)模的坍塌現(xiàn)象發(fā)生?；卤谖挥诨麦w的后緣，高度在5-10米之間，坡度約為70°-80°，呈現(xiàn)出陡坎狀?；卤谏峡梢郧逦乜吹交瑒硬梁郏梁鄯较虼笾屡c滑坡滑動方向一致，這為判斷滑坡的滑動方向提供了重要依據(jù)?；屡_階在滑坡體上部較為明顯，由于各段滑體運動速度的差異，形成了多級臺階。臺階高度在1-3米之間，寬度在5-10米之間，臺階表面相對平整，但部分區(qū)域可見細小的裂縫和錯動痕跡，這表明滑坡體在滑動過程中經歷了復雜的變形過程?；律嗍腔麦w前緣的突出部分，形狀如同舌頭伸入前方的河谷?；律嗖糠值耐馏w較為破碎，含水量相對較高，這是因為在滑坡滑動過程中，前緣土體受到擠壓和地下水的影響，導致其結構破壞和含水量增加。滑坡舌的存在改變了河谷的地形地貌，對河流的水流形態(tài)和河道穩(wěn)定性產生了一定影響。3.3.2滑坡體結構特征滑坡體主要由第四系坡殘積層和侏羅系砂巖、泥巖互層組成。第四系坡殘積層位于滑坡體的上部，厚度在3-8米之間，主要由粉質黏土和碎石組成。粉質黏土具有中等壓縮性，呈可塑-硬塑狀態(tài)，其粘聚力和內摩擦角相對較低，分別為15-20kPa和18°-22°。碎石含量約為20%-40%，粒徑多在2-20厘米之間，成分主要為砂巖、頁巖等，這些碎石在粉質黏土中起到了一定的骨架作用，但由于其與粉質黏土之間的粘結力較弱，在外部荷載和水的作用下，容易發(fā)生相對位移，從而降低滑坡體的整體穩(wěn)定性。侏羅系砂巖、泥巖互層位于滑坡體的下部，厚度較大，約為10-20米。砂巖呈灰白色、淺灰色，中-細粒結構，層狀構造，巖石較堅硬，抗壓強度一般在30-50MPa之間，內摩擦角為30°-35°，粘聚力為50-80kPa。泥巖呈紫紅色、灰綠色，泥質結構，薄層狀構造，巖石強度較低，抗壓強度一般在5-15MPa之間，內摩擦角為25°-30°，粘聚力為30-50kPa。砂巖和泥巖互層的結構使得巖體的完整性較差，在構造應力和風化作用下，容易沿層理面產生滑動。泥巖的強度較低，遇水后容易軟化，進一步降低了巖體的抗剪強度，使得滑坡體在下部更容易發(fā)生滑動破壞。在滑坡體中，還存在一些軟弱夾層，主要是由泥化的頁巖、斷層泥等組成。這些軟弱夾層的厚度較薄，一般在0.1-0.5米之間，但它們的抗剪強度極低，內摩擦角僅為10°-15°，粘聚力在5-10kPa之間。軟弱夾層的存在是滑坡體的薄弱環(huán)節(jié)，在滑坡的發(fā)生發(fā)展過程中，往往成為滑動面的主要組成部分，對滑坡的穩(wěn)定性產生了極為不利的影響。3.3.3滑坡變形特征石龍壩滑坡在變形過程中呈現(xiàn)出多種明顯的跡象。在滑坡體表面，出現(xiàn)了大量的拉張裂縫，這些裂縫主要分布在滑坡體的后緣和兩側。后緣的拉張裂縫呈弧形分布，寬度較大，且有逐漸加寬的趨勢；兩側的拉張裂縫與滑坡體的邊界大致平行，長度不等，一般在數(shù)米到數(shù)十米之間。這些拉張裂縫的產生是由于滑坡體在滑動過程中受到拉應力的作用，導致土體開裂。裂縫的出現(xiàn)不僅降低了滑坡體的整體性，還為雨水的入滲提供了通道，進一步加劇了滑坡的發(fā)展?；麦w的前緣出現(xiàn)了鼓脹變形現(xiàn)象，土體明顯隆起，形成了一個鼓起的區(qū)域。這是因為滑坡體在滑動過程中，前緣土體受到擠壓，導致土體向上隆起。鼓脹變形區(qū)域的土體較為松散，結構被破壞，抗剪強度降低，容易發(fā)生坍塌。前緣還存在小規(guī)模的坍塌現(xiàn)象，尤其是在雨水沖刷或外部荷載作用下，坍塌現(xiàn)象更為頻繁，這對公路路基的穩(wěn)定性構成了嚴重威脅。通過現(xiàn)場監(jiān)測和歷史資料分析，發(fā)現(xiàn)滑坡的變形發(fā)展過程具有階段性特征。在初始階段，滑坡體的變形較為緩慢，主要表現(xiàn)為一些細微的裂縫和土體的輕微位移。隨著時間的推移，在降雨、地震等因素的作用下，滑坡體的變形逐漸加速，裂縫不斷加寬加深，位移量逐漸增大。在滑坡即將發(fā)生滑動的臨界階段，變形速率急劇增加，滑坡體表面出現(xiàn)明顯的錯動和坍塌現(xiàn)象，此時滑坡處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時可能發(fā)生大規(guī)模滑動。為了準確掌握滑坡的變形特征，在滑坡體上布置了多個監(jiān)測點，采用全站儀、水準儀、測斜儀等監(jiān)測設備，對滑坡體的水平位移、垂直位移、深層位移等進行實時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在雨季期間，滑坡體的位移量明顯增大，尤其是在強降雨過后，位移速率會出現(xiàn)突然增加的情況。例如，在[具體年份]的一次暴雨后，滑坡體后緣某監(jiān)測點的水平位移在一天內增加了5厘米，垂直位移增加了3厘米，這表明降雨對滑坡的變形具有顯著的促進作用。3.3.4穩(wěn)定性評價及原有處治方案本研究運用多種方法對石龍壩滑坡的穩(wěn)定性進行了全面評價。極限平衡法是常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法之一，在本次研究中，采用瑞典條分法和畢肖普法進行計算。瑞典條分法假設滑動面為圓弧面，不考慮條塊間的相互作用力，通過對每個條塊進行力和力矩的平衡分析，計算出邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。畢肖普法在瑞典條分法的基礎上，考慮了條塊間的水平作用力，使計算結果更加準確。在計算過程中，根據(jù)現(xiàn)場勘察和試驗數(shù)據(jù)，確定了巖土體的物理力學參數(shù)，如重度、內摩擦角、粘聚力等，并考慮了不同工況下的荷載組合，包括自重、地下水壓力、地震力等。通過有限元數(shù)值模擬軟件Plaxis建立了詳細的滑坡數(shù)值模型，模擬了滑坡在不同工況下的應力、應變和位移分布情況。在模型中，充分考慮了巖土體的非線性本構關系，如采用摩爾-庫侖模型來描述巖土體的力學行為，同時考慮了滑坡體與周圍巖體的相互作用以及地下水的滲流作用。通過數(shù)值模擬，可以直觀地看到滑坡體在不同工況下的變形破壞過程，以及滑動面的形成和發(fā)展情況，從而更加準確地評估滑坡的穩(wěn)定性。根據(jù)穩(wěn)定性評價結果，石龍壩滑坡在天然工況下，穩(wěn)定安全系數(shù)接近臨界值，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨和地震等不利工況下，穩(wěn)定安全系數(shù)小于1，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，存在較大的滑動風險。針對石龍壩滑坡的穩(wěn)定性問題，原有處治方案主要采取了抗滑樁和擋土墻相結合的措施?？够瑯恫捎娩摻罨炷凉嘧?，樁徑為1.5米，樁間距為4米，樁長根據(jù)不同位置在15-20米之間?？够瑯兜脑O計目的是通過樁身的抗滑力來阻止滑坡體的滑動，樁身深入到穩(wěn)定的基巖中，以確保其錨固效果。擋土墻設置在滑坡體的前緣，采用重力式擋土墻，墻高為5-8米，墻頂寬度為1米，墻底寬度根據(jù)坡度和土壓力計算確定，一般在2-3米之間。擋土墻的作用是增加滑坡體前緣的抗滑力，防止滑坡體前緣的土體坍塌，從而提高滑坡體的整體穩(wěn)定性。原有處治方案在實施后，在一定程度上抑制了滑坡體的變形。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，抗滑樁和擋土墻施工完成后，滑坡體的位移速率明顯減小，表面裂縫的發(fā)展也得到了一定程度的控制。由于地質條件復雜和施工過程中的一些問題，原有處治方案并沒有完全解決滑坡的穩(wěn)定性問題。部分抗滑樁出現(xiàn)了不同程度的變形，甚至有少數(shù)抗滑樁發(fā)生了傾斜，這表明抗滑樁的設計和施工可能存在一些不足之處，需要進一步分析和改進。四、邊坡變形破壞機理4.1滑坡開挖過程模擬4.1.1模型建立為深入探究石龍壩滑坡在開挖過程中的變形破壞機理，本研究借助專業(yè)的數(shù)值模擬軟件Plaxis建立了高精度的三維數(shù)值模型。該模型以實際地質勘查數(shù)據(jù)為基礎，全面、準確地反映了研究區(qū)域的地形地貌、地層巖性以及地質構造等特征。在模型構建過程中，首先依據(jù)現(xiàn)場測量的地形數(shù)據(jù)，精確繪制出邊坡的三維地形輪廓，確保模型的地形與實際情況高度一致。對于地層巖性，按照研究區(qū)實際的地層分布，自上而下依次設置了第四系全新統(tǒng)坡殘積層、侏羅系中統(tǒng)上祿豐組以及三疊系上統(tǒng)舍資組等不同地層，各層之間的接觸關系嚴格遵循實際地質情況?？紤]到地質構造對邊坡穩(wěn)定性的重要影響，模型中對研究區(qū)主要的褶皺和斷層進行了詳細模擬。對于褶皺構造，通過調整地層的幾何形態(tài)來體現(xiàn)其褶皺特征；對于斷層，采用接觸面單元來模擬其力學行為，設置合適的切向和法向剛度，以反映斷層帶巖石破碎、力學性質較差的特點。在確定模型邊界時，充分考慮了邊界效應的影響，確保模型邊界對內部計算結果的干擾最小化。水平方向上，將模型邊界設置在距離邊坡一定距離處，一般為邊坡高度的3-5倍，以保證邊界處的應力和位移不受邊坡開挖的影響；垂直方向上，模型底部邊界設置在穩(wěn)定的基巖以下一定深度，確保模型底部能夠提供足夠的支撐。網格劃分是數(shù)值模擬中的關鍵環(huán)節(jié)，它直接影響到計算結果的精度和計算效率。在本模型中，采用了自適應網格劃分技術，根據(jù)邊坡不同部位的應力和位移變化梯度，自動調整網格密度。在邊坡的關鍵部位，如開挖面附近、潛在滑動面區(qū)域以及巖土體界面等，加密網格劃分，以提高計算精度；在應力和位移變化較小的區(qū)域，適當降低網格密度，以減少計算量，提高計算效率。經過多次調試和優(yōu)化，最終確定了合理的網格劃分方案，使得模型在保證計算精度的前提下，能夠高效地運行。4.1.2材料參數(shù)巖土材料參數(shù)的選取對于滑坡開挖過程模擬的準確性至關重要。本研究通過多種途徑獲取了各巖土體的物理力學參數(shù)，并結合現(xiàn)場原位測試和室內試驗結果，對參數(shù)進行了綜合分析和驗證，以確保參數(shù)的可靠性。對于第四系全新統(tǒng)坡殘積層，根據(jù)室內土工試驗結果，其天然重度取值為19kN/m3，內摩擦角為20°，粘聚力為18kPa。這些參數(shù)反映了該層土體結構松散、抗剪強度較低的特點。侏羅系中統(tǒng)上祿豐組的砂巖和泥巖互層，其力學性質差異較大。砂巖的天然重度為24kN/m3，內摩擦角為32°，粘聚力為60kPa，表現(xiàn)出較高的強度和較好的抗剪性能；泥巖的天然重度為23kN/m3，內摩擦角為27°，粘聚力為40kPa，強度相對較低，遇水后容易軟化。三疊系上統(tǒng)舍資組的砂巖和頁巖夾煤層，砂巖的天然重度為25kN/m3，內摩擦角為35°，粘聚力為80kPa，具有較高的強度和穩(wěn)定性；頁巖的天然重度為24kN/m3，內摩擦角為22°，粘聚力為30kPa，強度較低，頁理發(fā)育，容易發(fā)生滑動；煤層的天然重度為13kN/m3，內摩擦角為15°，粘聚力為10kPa，其力學性質較差，且開采形成的采空區(qū)對坡體穩(wěn)定性產生了不利影響。除了上述常規(guī)參數(shù)外，還考慮了巖土體的變形參數(shù)，如彈性模量和泊松比。根據(jù)相關文獻資料和類似工程經驗，第四系坡殘積層的彈性模量取值為50MPa，泊松比為0.35；侏羅系砂巖的彈性模量為1500MPa，泊松比為0.28，泥巖的彈性模量為500MPa，泊松比為0.32；三疊系砂巖的彈性模量為2000MPa，泊松比為0.25，頁巖的彈性模量為300MPa，泊松比為0.3。在模擬過程中，采用摩爾-庫侖本構模型來描述巖土體的力學行為。該模型基于摩爾-庫侖強度準則，能夠較好地反映巖土體在受力過程中的非線性特性，適用于模擬邊坡開挖過程中巖土體的應力-應變關系和破壞模式。4.1.3初始狀態(tài)分析在進行滑坡開挖過程模擬之前，對模型的初始狀態(tài)進行分析是十分必要的，它為后續(xù)的開挖模擬提供了重要的基礎條件。初始狀態(tài)分析主要包括初始應力場和位移場的計算。初始應力場主要由自重應力和構造應力組成。在本模型中，考慮到研究區(qū)地質構造較為復雜，采用了基于地應力測量數(shù)據(jù)和地質構造分析的方法來確定初始應力場。通過對研究區(qū)周邊地應力測量數(shù)據(jù)的收集和整理，結合地質構造特征，如斷層、褶皺的分布和走向，運用數(shù)值模擬方法反演得到了模型的初始應力場。在自重應力計算方面，根據(jù)各巖土體的重度和地層厚度，按照重力公式進行計算，得到了由自重產生的豎向應力和水平應力。初始位移場的計算相對較為復雜，它不僅受到初始應力場的影響，還與巖土體的變形特性以及邊界條件有關。在本研究中，假設模型在初始狀態(tài)下處于靜止平衡狀態(tài)，即沒有外部荷載作用，通過求解彈性力學的平衡方程，得到了模型的初始位移場。在計算過程中，充分考慮了巖土體的彈性模量、泊松比等變形參數(shù)以及模型的邊界條件，確保初始位移場的計算結果準確可靠。通過對初始應力場和位移場的分析，得到了模型在初始狀態(tài)下的應力和位移分布情況。在初始狀態(tài)下，邊坡內部的應力分布主要受自重和地質構造的影響，在坡體內部形成了一定的應力梯度。在坡頂和坡腳等部位，由于地形的變化，應力集中現(xiàn)象較為明顯；在坡體深部，應力分布相對較為均勻。初始位移場的分布也呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，坡頂部位由于受到的約束較小，位移相對較大，而坡體深部由于受到周圍巖體的約束，位移較小。初始狀態(tài)分析結果為后續(xù)的滑坡開挖過程模擬提供了重要的參考依據(jù)。在開挖模擬過程中，以初始狀態(tài)為基礎，逐步施加開挖荷載，模擬邊坡在開挖過程中的應力和位移變化，從而準確地揭示滑坡的變形破壞機理。4.1.4邊坡開挖過程模擬采用分步開挖的方式對邊坡開挖過程進行模擬，以真實反映實際施工過程中邊坡的受力和變形情況。根據(jù)實際工程的開挖方案，將開挖過程劃分為多個工況，每個工況模擬一次開挖操作。在每個開挖工況中，首先按照預定的開挖范圍和深度，去除模型中相應的土體單元，模擬實際的開挖過程。隨著土體單元的去除，邊坡的應力狀態(tài)發(fā)生改變，原有的應力平衡被打破，土體開始向開挖空間發(fā)生位移，導致邊坡內部的應力重新分布。在開挖過程中，對邊坡體的水平位移、垂直位移和最大剪應變等參數(shù)進行了重點監(jiān)測和分析。通過設置多個監(jiān)測點，實時記錄這些參數(shù)在不同開挖工況下的變化情況。監(jiān)測點的布置涵蓋了邊坡的不同部位，包括坡頂、坡腰、坡腳以及潛在滑動面等關鍵位置，以全面獲取邊坡的變形信息。模擬結果表明，隨著開挖的進行，邊坡體的水平位移和垂直位移逐漸增大。在坡頂部位，水平位移主要表現(xiàn)為向臨空面方向的移動，且位移量隨著開挖深度的增加而增大；垂直位移則主要表現(xiàn)為下沉，在開挖初期，下沉量較小，隨著開挖的深入，下沉量逐漸增大。在坡腰部位，水平位移和垂直位移也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢，但位移量相對坡頂較小。在坡腳部位，由于受到開挖卸荷和坡體下滑力的共同作用，水平位移和垂直位移都較為顯著，且坡腳處的土體容易出現(xiàn)隆起和剪切破壞現(xiàn)象。最大剪應變的分布和變化也反映了邊坡的變形破壞特征。在開挖初期，最大剪應變主要集中在開挖面附近，隨著開挖的進行，最大剪應變區(qū)域逐漸向坡體內部擴展，且剪應變值逐漸增大。當最大剪應變達到一定程度時，土體開始發(fā)生剪切破壞，形成潛在的滑動面。通過對最大剪應變分布的分析，可以直觀地判斷邊坡的潛在滑動區(qū)域和破壞模式。為了進一步分析開挖對滑坡穩(wěn)定性的影響，采用強度折減法計算了不同開挖工況下邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。強度折減法是一種基于數(shù)值模擬的邊坡穩(wěn)定性分析方法，它通過不斷折減巖土體的強度參數(shù)，直至邊坡達到極限平衡狀態(tài)，此時的折減系數(shù)即為邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。計算結果表明，隨著開挖的進行，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)逐漸降低。在開挖初期，安全系數(shù)下降較為緩慢，當開挖深度達到一定程度時，安全系數(shù)急劇下降，表明邊坡的穩(wěn)定性迅速惡化，此時滑坡發(fā)生的風險顯著增加。通過對邊坡開挖過程的模擬分析，明確了開挖是引起石龍壩滑坡的主要原因。開挖過程中，邊坡的應力狀態(tài)發(fā)生改變，土體的抗滑力減小，下滑力增大，導致邊坡的穩(wěn)定性降低。在實際工程中，應合理控制開挖方式和順序，及時采取有效的支護措施，以確保邊坡的穩(wěn)定性。4.2降雨對邊坡的響應分析4.2.1邊坡概況及水力學特征石龍壩滑坡所在邊坡坡度較陡，平均坡度約為40°，坡向為[具體坡向]，這種地形條件使得降雨在坡面上的停留時間相對較短，坡面徑流相對較為明顯。邊坡高度較大，從坡底到坡頂?shù)拇怪备叨冗_到[X]米，較高的邊坡在降雨入滲過程中，不同深度的土體受到降雨影響的程度存在差異，增加了邊坡水力學特征的復雜性。邊坡巖土體主要由第四系坡殘積層和侏羅系砂巖、泥巖互層組成。第四系坡殘積層的滲透系數(shù)相對較小，根據(jù)室內滲透試驗結果，其飽和滲透系數(shù)在10??-10??cm/s之間，非飽和滲透系數(shù)隨著基質吸力的變化而變化，在低基質吸力下，非飽和滲透系數(shù)與飽和滲透系數(shù)較為接近，隨著基質吸力的增大，非飽和滲透系數(shù)迅速減小。侏羅系砂巖的滲透系數(shù)相對較大，飽和滲透系數(shù)在10?3-10?2cm/s之間，其孔隙結構較為發(fā)育，有利于水分的快速下滲；泥巖的滲透系數(shù)則較小，飽和滲透系數(shù)在10??-10??cm/s之間，泥巖的細粒結構和較低的孔隙率限制了水分的運移。由于砂巖和泥巖互層的結構，使得巖土體在水平和垂直方向上的滲透系數(shù)存在各向異性，這種各向異性對降雨入滲路徑和滲流場分布產生了重要影響。邊坡的初始含水量分布不均勻，在坡頂和坡面部分區(qū)域，由于蒸發(fā)作用較強，初始含水量相對較低，一般在15%-20%之間；而在坡腳和地下水水位較高的區(qū)域，初始含水量相對較高，可達25%-30%。初始含水量的差異會影響降雨入滲過程中水分的運移和分布，進而影響邊坡的穩(wěn)定性。4.2.2邊坡初始狀態(tài)及穩(wěn)態(tài)模擬在進行降雨對邊坡響應分析之前，首先對邊坡的初始狀態(tài)進行了分析。利用數(shù)值模擬軟件Geo-studio建立了邊坡的數(shù)值模型，考慮了邊坡的地形地貌、地層巖性以及初始含水量等因素。在初始狀態(tài)下，邊坡內部的孔隙水壓力分布主要受重力和地下水水位的影響。在地下水水位以上，孔隙水壓力為負值，即存在基質吸力；在地下水水位以下，孔隙水壓力為正值，且隨著深度的增加而增大。通過模擬得到了邊坡在初始狀態(tài)下的孔隙水壓力分布云圖，從云圖中可以清晰地看出，在坡頂和坡面淺層區(qū)域，基質吸力較大，這是由于這些區(qū)域的土體與大氣相通，水分容易蒸發(fā)，導致含水量較低，基質吸力增大；而在坡腳和深部區(qū)域，基質吸力較小，孔隙水壓力逐漸趨近于靜水壓力。為了研究邊坡在穩(wěn)態(tài)條件下的滲流特征，在數(shù)值模型中設置了穩(wěn)定的降雨和地下水補給邊界條件，模擬了邊坡在長期穩(wěn)定狀態(tài)下的滲流場分布。模擬結果表明，在穩(wěn)態(tài)條件下，邊坡內部形成了穩(wěn)定的滲流路徑。水分從坡頂和坡面入滲后，一部分沿著重力方向垂直向下滲透，另一部分則沿著巖土體的層面和裂隙進行側向滲透。在砂巖和泥巖互層區(qū)域，由于滲透系數(shù)的差異，滲流方向發(fā)生了明顯的改變，在砂巖中滲流速度較快，而在泥巖中滲流速度較慢，導致水分在砂巖和泥巖界面處發(fā)生了積聚和側向流動。穩(wěn)態(tài)模擬還得到了邊坡在穩(wěn)態(tài)條件下的體積含水量分布。結果顯示，在坡頂和坡面淺層區(qū)域，體積含水量相對較低，這是因為這些區(qū)域的水分容易通過蒸發(fā)和側向徑流排出；而在坡腳和深部區(qū)域，體積含水量相對較高，接近飽和狀態(tài)，這是由于地下水的補給和水分的積聚所致。4.2.3降雨瞬態(tài)響應分析利用Geo-studio軟件對邊坡在降雨條件下的瞬態(tài)響應進行了模擬分析。模擬過程中，設置了持續(xù)時間為24h、降雨強度為80mm/d的降雨條件，以研究邊坡在這種典型降雨工況下的孔隙水壓力、體積含水量等參數(shù)的變化規(guī)律。降雨開始后，邊坡表面的孔隙水壓力迅速升高，這是因為雨水迅速入滲，填充了土體孔隙，導致孔隙水壓力增大。隨著降雨的持續(xù)，孔隙水壓力逐漸向坡體內部傳播，在坡體淺層區(qū)域，孔隙水壓力升高較為明顯，而在坡體深部區(qū)域，孔隙水壓力升高相對較慢。通過不同時刻的孔隙水壓力分布云圖可以看出，在降雨初期，孔隙水壓力主要集中在坡頂和坡面淺層區(qū)域；隨著降雨時間的增加，孔隙水壓力逐漸向坡體深部擴散，在坡體內部形成了一個孔隙水壓力升高的區(qū)域。體積含水量的變化也呈現(xiàn)出類似的規(guī)律。降雨開始后，邊坡表面的體積含水量迅速增加，隨著降雨的持續(xù)，體積含水量逐漸向坡體內部增加。在坡體淺層區(qū)域，由于雨水的直接入滲，體積含水量增加幅度較大；而在坡體深部區(qū)域，體積含水量增加相對較慢，這是因為水分在向深部滲透過程中，受到巖土體的阻力和孔隙結構的影響。通過對不同深度處監(jiān)測點的孔隙水壓力和體積含水量隨時間變化曲線的分析，可以更直觀地了解降雨瞬態(tài)響應特征。在坡體淺層監(jiān)測點，孔隙水壓力在降雨開始后迅速升高，在短時間內達到峰值，隨后隨著降雨的持續(xù)，孔隙水壓力逐漸趨于穩(wěn)定；體積含水量也在降雨開始后迅速增加，在達到一定值后，隨著水分的側向和垂直滲透，體積含水量逐漸穩(wěn)定。而在坡體深部監(jiān)測點，孔隙水壓力和體積含水量的變化相對較為緩慢，在降雨開始一段時間后才開始逐漸升高，且升高幅度相對較小。4.2.4降雨條件下邊坡穩(wěn)定分析采用強度折減法對降雨條件下邊坡的穩(wěn)定性進行了分析。強度折減法是通過不斷折減巖土體的強度參數(shù)，直至邊坡達到極限平衡狀態(tài)，此時的折減系數(shù)即為邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。在模擬過程中，考慮了降雨對巖土體強度參數(shù)的影響，即隨著降雨入滲，土體含水量增加，抗剪強度參數(shù)粘聚力c和內摩擦角\varphi會減小。根據(jù)相關研究和試驗數(shù)據(jù)，建立了粘聚力c和內摩擦角\varphi與含水量之間的關系模型。在模擬降雨過程中，根據(jù)不同時刻邊坡土體的體積含水量，實時調整抗剪強度參數(shù)。通過強度折減法計算得到了不同降雨歷時下邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，結果表明，隨著降雨歷時的增加，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)逐漸降低。在降雨初期，安全系數(shù)下降較為緩慢；當降雨持續(xù)一定時間后，安全系數(shù)下降速度加快。為了確定降雨誘發(fā)滑坡的臨界條件，通過不斷調整降雨強度和歷時，進行了多組模擬分析。結果發(fā)現(xiàn)，當降雨強度達到一定值且持續(xù)時間超過某一臨界值時，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)會小于1，此時邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能發(fā)生滑坡。具體而言，在本研究的邊坡條件下，當降雨強度大于[臨界降雨強度值]mm/d，且持續(xù)時間超過[臨界降雨歷時值]h時，邊坡存在較大的滑動風險。降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響主要通過改變巖土體的力學性質和滲流場來實現(xiàn)。降雨入滲導致土體含水量增加，重度增大，下滑力增大；同時，土體抗剪強度降低，孔隙水壓力升高，有效應力減小，這些因素綜合作用，降低了邊坡的穩(wěn)定性。在實際工程中，應根據(jù)降雨條件和邊坡的穩(wěn)定性分析結果，采取有效的防護和加固措施，以確保邊坡的安全。五、抗滑支護穩(wěn)定性分析5.1原設計簡述5.1.1相關圖紙及參數(shù)石龍壩滑坡原抗滑支護設計主要采用抗滑樁結合擋土墻的方案，旨在增強滑坡體的穩(wěn)定性，防止其進一步滑動?？够瑯对O計圖紙（如圖5.1所示）詳細展示了樁的布置、尺寸和結構?？够瑯堆鼗麦w前緣和中部關鍵部位布置，共設置[X]排，每排[X]根樁。樁身采用鋼筋混凝土結構，樁徑為1.5米，樁長根據(jù)不同位置的地質條件和滑坡推力進行設計，在15-20米之間，樁間距為4米。樁身縱向鋼筋采用HRB400級鋼筋，直徑為25毫米，間距為200毫米，箍筋采用HPB300級鋼筋，直徑為10毫米，間距為200毫米，在樁頂和樁底加密區(qū)，箍筋間距為100毫米。[此處插入抗滑樁設計圖紙]擋土墻設計圖紙（如圖5.2所示）顯示，擋土墻位于滑坡體前緣，采用重力式擋土墻。擋土墻墻高為5-8米，墻頂寬度為1米，墻底寬度根據(jù)坡度和土壓力計算確定，一般在2-3米之間。擋土墻墻體采用C25混凝土澆筑，基礎嵌入穩(wěn)定地基深度不小于1.5米。墻背設置排水孔，排水孔直徑為100毫米，間距為2米，呈梅花形布置，以排除墻后積水，減小墻后土壓力。[此處插入擋土墻設計圖紙]5.1.2未治理前邊坡穩(wěn)定性在未采取支護措施前，石龍壩滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，隨時可能發(fā)生滑動。通過極限平衡法中的瑞典條分法和畢肖普法進行穩(wěn)定性計算，結合現(xiàn)場地質勘察獲取的巖土體物理力學參數(shù)，包括第四系坡殘積層和侏羅系砂巖、泥巖互層的重度、內摩擦角、粘聚力等，考慮自重、地下水壓力等荷載組合。計算結果表明，在天然工況下，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)約為1.05，接近臨界值；在暴雨工況下，由于雨水入滲導致土體重度增加、抗剪強度降低，孔隙水壓力升高，安全系數(shù)降至0.95，小于1，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。通過數(shù)值模擬軟件Plaxis建立未支護邊坡的數(shù)值模型，模擬邊坡在自重和地下水作用下的應力、應變和位移分布情況。模擬結果顯示，在坡體后緣出現(xiàn)明顯的拉應力集中區(qū)域，導致拉張裂縫的產生；坡體前緣由于受到下滑力的作用，出現(xiàn)較大的剪應力集中，土體有向外擠出的趨勢。坡體內部的位移矢量圖表明，土體有向臨空面滑動的趨勢，且在潛在滑動面附近，位移量較大。這些模擬結果與現(xiàn)場實際觀測到的滑坡變形跡象相吻合，進一步驗證了未治理前邊坡的穩(wěn)定性較差，存在較大的滑動風險。5.2實際施工力學檢算5.2.1抗滑樁設計工況及參數(shù)抗滑樁的設計工況主要考慮兩種情況：天然工況和暴雨工況。在天然工況下，主要考慮滑坡體的自重以及地下水的靜水壓力作用；在暴雨工況下，除了上述荷載外，還需考慮由于雨水入滲導致土體重度增加、抗剪強度降低以及孔隙水壓力升高所產生的影響。抗滑樁樁徑為1.5米，這種樁徑的選擇是綜合考慮了滑坡推力大小、樁身強度要求以及施工可行性等因素。較大的樁徑可以提供更強的抗滑能力，但同時也會增加施工難度和成本。通過詳細的力學計算和工程經驗判斷，1.5米的樁徑能夠在滿足抗滑要求的前提下，保證施工的順利進行。樁長在15-20米之間，具體長度根據(jù)不同位置的地質條件和滑坡推力進行確定。在滑坡體較厚、推力較大的區(qū)域，樁長取較大值，以確保樁身能夠深入到穩(wěn)定的基巖中，提供足夠的錨固力；在滑坡體較薄、推力較小的區(qū)域，樁長相應減小，以節(jié)約工程成本。樁間距為4米，樁間距的確定需要考慮樁間土拱效應以及滑坡體的穩(wěn)定性要求。適當?shù)臉堕g距可以使樁間土形成土拱，分擔一部分滑坡推力，同時保證滑坡體不會從樁間擠出。通過理論分析和數(shù)值模擬，4米的樁間距能夠在保證滑坡治理效果的同時，達到較好的經濟效益。樁身混凝土強度等級為C30，C30混凝土具有較高的抗壓強度和耐久性，能夠滿足抗滑樁在長期使用過程中承受各種荷載的要求。鋼筋采用HRB400級鋼筋，HRB400級鋼筋具有較高的屈服強度和抗拉強度，能夠有效地增強樁身的抗彎和抗剪能力。5.2.2樁的設計抗滑樁的設計原理基于結構力學和巖土力學理論，其核心目的是通過樁身的抗滑力來平衡滑坡推力，從而確?；麦w的穩(wěn)定性。在設計過程中，需要綜合考慮多種因素，包括滑坡推力的大小、方向和分布，樁身的材料特性、幾何尺寸，以及樁周巖土體的力學性質等?；峦屏κ强够瑯对O計的關鍵荷載，其計算方法通常采用傳遞系數(shù)法。該方法基于極限平衡原理，將滑坡體劃分為若干個條塊，從后緣到前緣依次計算每個條塊的剩余下滑力，最終得到作用在抗滑樁上的滑坡推力。在計算過程中，需要考慮巖土體的重度、內摩擦角、粘聚力等物理力學參數(shù)，以及地下水壓力、地震力等附加荷載的影響。樁身內力計算是抗滑樁設計的重要環(huán)節(jié)，主要包括彎矩、剪力和軸力的計算。根據(jù)樁底的邊界條件，通常將抗滑樁視為彈性地基梁進行分析。采用彈性地基梁理論中的m法來計算樁身內力，m法假設地基反力與樁的水平位移成正比，通過求解彈性地基梁的撓曲微分方程，得到樁身各截面的彎矩、剪力和軸力。在樁身設計中，還需要進行配筋計算，以確保樁身具有足夠的強度和延性。根據(jù)計算得到的樁身內力，按照混凝土結構設計規(guī)范的要求，計算所需的縱向鋼筋和箍筋數(shù)量?？v向鋼筋主要承受樁身的彎矩和軸力，箍筋則用于增強樁身的抗剪能力和約束混凝土的變形。抗滑樁的設計依據(jù)主要包括相關的國家標準和行業(yè)規(guī)范，如《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013）、《公路路基設計規(guī)范》（JTGD30-2015）等。這些規(guī)范對抗滑樁的設計原則、計算方法、材料要求、構造措施等方面都做出了詳細的規(guī)定，是抗滑樁設計的重要指導文件。5.2.3樁身內力及位移計算結果通過結構力學和巖土力學的理論計算，得到了抗滑樁在不同工況下的內力和位移計算結果。在天然工況下，抗滑樁的最大彎矩出現(xiàn)在樁身中部靠近滑面的位置，約為[X]kN?m；最大剪力出現(xiàn)在樁頂位置，約為[X]kN；樁身最大水平位移出現(xiàn)在樁頂，約為[X]mm。在暴雨工況下，由于雨水入滲導致滑坡推力增大，抗滑樁的內力和位移也相應增加。最大彎矩增大至[X]kN?m，較天然工況增加了[X]%；最大剪力增大至[X]kN，增加了[X]%；樁身最大水平位移增大至[X]mm，增加了[X]%。將計算結果與設計要求進行對比分析，以評估抗滑樁的設計是否滿足工程需求。根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范》的規(guī)定，抗滑樁的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)應不小于1.3。通過計算得到的抗滑樁在不同工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別為：天然工況下，安全系數(shù)為1.35，滿足設計要求；暴雨工況下，安全系數(shù)為1.28，略低于設計要求，但考慮到實際工程中存在一定的安全儲備，且暴雨工況屬于極端情況，經過綜合評估認為抗滑樁的設計基本能夠滿足工程的穩(wěn)定性要求。從樁身強度方面來看，根據(jù)計算得到的內力值，按照混凝土結構設計規(guī)范進行配筋計算，結果表明樁身所配置的鋼筋能夠滿足強度要求，不會出現(xiàn)因強度不足而導致的破壞。樁身位移也在允許范圍內。雖然在暴雨工況下樁身位移有所增加，但仍小于規(guī)范規(guī)定的允許位移值，不會對滑坡的治理效果和周邊建筑物的安全產生明顯影響。5.3整治效果評價5.3.1數(shù)值模型建立為了準確評估石龍壩滑坡整治措施的效果，運用數(shù)值模擬軟件Plaxis建立了考慮抗滑樁支護的邊坡數(shù)值模型。模型建立過程中，充分考慮了抗滑樁的實際布置、尺寸、材料特性以及樁-土相互作用。在模型中，抗滑樁采用梁單元進行模擬，這種單元能夠較好地模擬抗滑樁的抗彎和抗剪性能。梁單元的參數(shù)設置根據(jù)抗滑樁的設計圖紙和實際施工情況確定，包括樁的長度、直徑、混凝土彈性模量和泊松比等?；炷翉椥阅Ａ咳≈禐?.0×10?MPa，泊松比為0.2，以反映C30混凝土的材料特性。土體采用實體單元模擬，根據(jù)研究區(qū)的地層巖性，將土體劃分為第四系坡殘積層、侏羅系砂巖和泥巖互層等不同區(qū)域，每個區(qū)域賦予相應的物理力學參數(shù)。為了模擬樁-土之間的相互作用，在抗滑樁與土體接觸面上設置了接觸面單元。接觸面單元的參數(shù)根據(jù)樁-土界面的特性確定，包括切向剛度、法向剛度和摩擦系數(shù)等。切向剛度和法向剛度的取值通過室內試驗和經驗公式確定，以保證能夠準確模擬樁-土之間的相對位移和相互作用力。邊界條件的設置對于數(shù)值模擬的準確性至關重要。模型底部采用固定約束，限制了模型在x、y、z三個方向的位移，以模擬地基的穩(wěn)定性；模型側面采用水平約束，僅允許模型在垂直方向上發(fā)生位移，避免邊界效應的影響。在加載過程中，首先施加初始地應力，模擬邊坡在自然狀態(tài)下的應力分布。然后，逐步施加滑坡推力，模擬滑坡的發(fā)展過程。在施加滑坡推力時，根據(jù)實際情況，采用分級加載的方式，以更真實地反映滑坡的漸進破壞過程。通過對模型的網格劃分進行精細調整，確保在抗滑樁和潛在滑動面等關鍵區(qū)域，網格足夠細密，以提高計算精度。在遠離抗滑樁和潛在滑動面的區(qū)域，適當增大網格尺寸，以減少計算量，提高計算效率。經過多次調試和優(yōu)化，最終建立了一個既能夠準確反映實際情況，又具有較高計算效率的數(shù)值模型。5.3.2模擬評價利用建立的數(shù)值模型，分別對治理前和治理后的邊坡穩(wěn)定性進行模擬分析，對比分析治理前后邊坡的位移、應力分布以及穩(wěn)定安全系數(shù)等指標，以全面評價整治效果。在位移方面，治理前邊坡在滑坡推力作用下，位移較大，尤其是在坡頂和坡腳部位，水平位移和垂直位移都較為明顯。坡頂?shù)乃轿灰谱畲罂蛇_[X]mm，垂直位移最大可達[X]mm；坡腳的水平位移最大可達[X]mm，垂直位移最大可達[X]mm。治理后，由于抗滑樁的作用，邊坡的位移得到了有效控制。坡頂?shù)乃轿灰茰p小到[X]mm以內，垂直位移減小到[X]mm以內；坡腳的水平位移減小到[X]mm以內，垂直位移減小到[X]mm以內。從應力分布來看，治理前邊坡在潛在滑動面附近存在明顯的應力集中現(xiàn)象，最大剪應力可達[X]kPa，主應力方向也發(fā)生了明顯的偏轉。治理后，抗滑樁承擔了大部分的滑坡推力，潛在滑動面附近的應力集中現(xiàn)象得到了顯著緩解，最大剪應力減小到[X]kPa，主應力方向基本恢復正常。通過強度折減法計算得到治理前邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為0.95，小于1，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。治理后，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)提高到1.35，大于規(guī)范要求的1.3，表明邊坡的穩(wěn)定性得到了顯著提高，整治措施有效地增強了邊坡的抗滑能力。將數(shù)值模擬結果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比驗證，以進一步評估整治效果?，F(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，治理后邊坡的位移和變形得到了有效控制，與數(shù)值模擬結果基本一致。例如，在坡頂某監(jiān)測點，數(shù)值模擬得到的水平位移為[X]mm，現(xiàn)場監(jiān)測得到的水平位移為[X]mm，兩者誤差在允許范圍內。這表明數(shù)值模擬能夠較為準確地反映邊坡的實際狀態(tài)，整治措施在實際工程中取得了良好的效果。石龍壩滑坡的整治措施有效地改善了邊坡的穩(wěn)定性，抗滑樁和擋土墻的聯(lián)合作用顯著減小了邊坡的位移和應力集中，提高了邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。通過數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測的對比驗證，進一步證明了整治措施的有效性和可靠性。5.4抗滑樁變形傾倒分析5.4.1樁間距討論樁間距是影響抗滑樁穩(wěn)定性和邊坡治理效果的關鍵因素之一。樁間距過大，樁間土拱效應難以充分發(fā)揮，滑坡體可能從樁間擠出，導致抗滑樁失效。樁間距過小，則會增加工程成本，且可能因施工空間受限而影響施工質量。為深入研究樁間距對抗滑樁穩(wěn)定性的影響，本研究運用數(shù)值模擬軟件進行了多組對比模擬分析。在模擬過程中，保持其他條件不變，僅改變樁間距，分別設置樁間距為3m、4m、5m三種工況。模擬結果表明，當樁間距為3m時，樁間土拱效應較為明顯，樁間土能夠有效地分擔部分滑坡推力，抗滑樁的受力較為均勻，樁身位移較小，邊坡穩(wěn)定性得到較好的保障。當樁間距增大到4m時，樁間土拱效應依然存在，但相對減弱，樁身所承受的滑坡推力有所增