0 引言
邊坡問題是巖土工程師一直關(guān)注研究的重點，涉及道·、橋梁、隧洞、水利等多個工程領(lǐng)域，邊坡的穩(wěn)定和變形是相互影響、相互聯(lián)系的。邊坡的變形常常通過地表裂縫，地基不均勻沉降或者局部垮塌，甚至整體滑移表現(xiàn)出來。
高填方邊坡在工程建設(shè)中不僅作為工程建筑物的基本環(huán)境影響著邊坡自然的平衡狀態(tài)；又是工程設(shè)施的承載體，工程荷載效應(yīng)改變其承載條件和環(huán)境，反過來影響邊坡的穩(wěn)定性，邊坡穩(wěn)定與否直接關(guān)系工程的安全。
1 高填方邊坡變形機理
高填方邊坡的穩(wěn)定性與邊坡變形關(guān)系密切，過大變形必將導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低，甚至發(fā)生失穩(wěn)破壞。
高填方邊坡的變形主要有兩部分，一是填土體自重引起的固結(jié)變形，二是地基土新增附加應(yīng)力導(dǎo)致的壓縮變形。
自重固結(jié)變形主要是土顆粒和土中封閉氣體的壓縮、土孔隙中的水和氣體被擠出。一般來說，土顆粒的壓縮變形量很小，因此地基土的變形主要是土顆粒被壓密，土孔隙中的水和氣體在荷載作用下被擠出，土的總體積減小，土體產(chǎn)生壓縮變形。地基土壓縮變形是在天然地基上加載填方體后，地基土內(nèi)部因附加應(yīng)力產(chǎn)生變形，從而引起地基的沉降變形。
地基土的不均勻沉降是邊坡失穩(wěn)的重要因素。作用在地基上的荷載和土的壓縮性共同決定地基土的沉降量。一般而言，荷載和地基的沉降成正相關(guān)，地基土的壓縮性與沉降量成正相關(guān)。如果地基土不均勻或施加荷載不均勻或施加傾斜荷載，則地基土中將產(chǎn)生較大的沉降差，導(dǎo)致不均勻沉降，隨著地基沉降量的增加，在邊坡回填體內(nèi)將產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，導(dǎo)致回填體發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，填方邊坡產(chǎn)生裂隙，甚至發(fā)生失穩(wěn)破壞。
2 模型建立
在工程建設(shè)中，由于各高填方邊坡的特征都不同，因此研究高填方邊坡變形的一般規(guī)律就必須對模型進行統(tǒng)一的概化。本文以某高填方邊坡（高33m）為例重點研究高填方邊坡在回填體力學參數(shù)一定時，不同坡率和地基土的變形特征。變形分析采用二維有限元建立數(shù)值計算模型（填土5m、地基土8m的網(wǎng)格單元，計算網(wǎng)格見圖1），采用四邊形和三角形單元進行有限元劃分，邊坡填筑坡率分別為1：1、1：1.5、1：2，計算參數(shù)見表1。
3 變形數(shù)值分析
3.1 計算結(jié)果
以坡率為1：1的高填方邊坡為例進行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果如圖2～5。
3.2 結(jié)果分析
根據(jù)以上分析可知：
高填方邊坡最大主應(yīng)力呈條形分布，與邊坡形態(tài)基本一致。邊坡在填筑后內(nèi)部應(yīng)力受填方土體影響重新分布，主應(yīng)力等值線在坡腳處較為密集，呈現(xiàn)坡腳應(yīng)力集中的現(xiàn)象。同一邊坡坡腳處最大主應(yīng)力硬質(zhì)地基較軟弱地基小，坡率越大，應(yīng)力集中現(xiàn)象越明顯。
高填方邊坡地基土較硬時，水平、豎向λ移均主要出現(xiàn)在回填土部分，最大水平λ移出現(xiàn)在靠近坡面且坡高1/2～1/3處，頂部豎向λ移靠近坡面處明顯大于遠離坡面λ置，呈現(xiàn)明顯不均勻沉降。隨著坡率的變緩，水平λ移逐漸減小且最大水平λ移逐漸遠離坡面，豎向λ移基本保持不變，安全系數(shù)明顯提高。
高填方邊坡地基土較軟時，坡腳處的水平λ移明顯增大，坡腳前緣附近出現(xiàn)正λ移，坡體前緣表現(xiàn)為¡起現(xiàn)象。隨著坡率的變緩，最大水平λ移減小但幅度不大，豎向λ移基本不變。潛在最Σ險滑動面出現(xiàn)在地基土內(nèi)，改變坡率對安全系數(shù)影響不大。
綜上所述，高填方邊坡治理應(yīng)視地基土情況選用不同方案。地基土質(zhì)較硬時，可采取降低坡率、改善填方體物理力學性能以及在坡高1/2～1/3處設(shè)置護腳或擋土結(jié)構(gòu)等措施保證邊坡穩(wěn)定；當?shù)鼗凛^軟時，可通過地基處理改善地基土和填方坡體物理力學性能后降低坡率或設(shè)護腳，也可在坡腳采取埋深低于潛在滑面的抗滑結(jié)構(gòu)來保證邊坡安全。
4 結(jié)論
高填方邊坡的回填坡率和邊坡地基土物理力學性質(zhì)都會影響邊坡的安全穩(wěn)定性。邊坡地基土較硬時，高填方邊坡最Σ險滑動面出現(xiàn)在填土范Χ內(nèi)，可以通過放坡和改變回填土參數(shù)來提高邊坡穩(wěn)定性；地基土為軟弱土時，滑動面將會深入地基土，放坡和改善土質(zhì)對提高邊坡安全系數(shù)效果不明顯。
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