第6期 韦寒波等：基于临界滑移场技术的排土场边坡稳定性分析 ,583 2.2排土场边坡稳定性实例分析 物与基底间接触面的指标取基底表土的抗剪强度 利用临界滑移场技术，不仅可以找到排土场边 指标. 坡临界滑动面，计算出边坡的最小安全系数，还能通 1390 1390 过优化搜寻确定边坡的最佳设计坡角，本次实例分 1340 1340E 排弃物料 析所选计算剖面轮廓如图3所示，结合勘察报告中 基底 所提供的数据，考虑到排弃物中含有泥灰岩、砂土等 1190 1190 物料，最终取用稳定性计算参数如表1所示.排弃 图3现有边坡剖面轮廓图 Fig.3 Outline of the existing slope section 表1排土场边坡岩体力学参数 Table 1 Mechanical parameters of rock masses of the waste dump slope 天然重度 凝聚力，CkPa 内摩藤角，/() 分层 岩性 Y/(kN'm-3) 直接剪切 饱和剪切 直接剪切 饱和剪切 土质排弃物料(Q) 粉土、粉质黏土、黏土 18.9 35.7 29.7 20.9 15.9 基底土层(Q叶d)未填土区 黏土 17.0 65.8 12.9 基底土层(Q+)填土区 黏土 18.1 72.7 42.5 15.1 8.8 泥质粉砂岩 25.3 基岩(T) 灰岩 26.7 基岩承载力标准值为514~2788kPa 泥灰岩 26.2 (1)现有边坡临界滑面搜寻与稳定性评价.根 高程为1.525km,总堆填高度达到300m,到界边坡 据临界滑移场技术，先取F,=1.00进行危险滑动 计算剖面轮廓如图6所示，临界滑移场搜寻结果如 面搜寻，若满足最大的极大剩余推力为零或者接近 图7所示，由搜寻结果可知，计算剖面原设计到界 零，且边坡达到极限平衡状态，则边坡体内存在一条 边坡的整体安全系数为1.42，排土场坡顶存在局部 临界滑动面，搜寻结果如图4所示，从搜寻结果看 单台阶危险地段 来，计算剖面边坡体内没有出现危险滑动面，说明该 100 边坡整体是稳定的 80 100 40 20 60 % 0 50 100150200250300 20 坡长m 0 0 50 100150200250300 图5现有边坡临界滑移场(F.=1.52) 坡长m Fig.5 Critical sliding field of the existing slope (F.=1.52) 图4现有边坡危险滑移场(F。=1.00) 11540 Fig.4 Dangerous sliding field of the existing slope (F.=1.00) 1540 且1440 1340 排弃物料 基底 是 1440 要确定边坡整体的安全系数，需要不断地改变 1240 1240 安全系数值进行循环搜索，如果当安全系数取某个 定值时，边坡达到极限状态，边坡体内刚好出现临界 图6到界边坡剖面轮廓图 滑动面，则该安全系数取值即为边坡的实际安全系 Fig.6 Outline of the final slope section 数.结果显示当F,取值为1.52时，边坡达到极限 (③)最佳边坡角的优化设计.原设计到界边坡 状态，搜寻出临界滑动面（如图5），则该计算剖面现 的整体安全系数F,=1.42,说明15°的坡角取值有 有边坡整体安全系数为1.52.搜寻结果显示该边坡 些过于保守，没有达到土地的充分利用，由于排土 的临界滑动面是折线形的，而并非圆弧滑面， 场的堆填高度很大，边坡角度的少量变化，都能够引 (②)到界边坡临界滑面搜寻与稳定性评价，按 起堆填容量的很大变化，由此带来的经济效益是非 照原设计，排土场到界边坡的坡脚取值为15°，排弃 常显著的可.所以，确定合理的安全系数，设计最佳2∙2 排土场边坡稳定性实例分析 利用临界滑移场技术‚不仅可以找到排土场边 坡临界滑动面‚计算出边坡的最小安全系数‚还能通 过优化搜寻确定边坡的最佳设计坡角．本次实例分 析所选计算剖面轮廓如图3所示‚结合勘察报告中 所提供的数据‚考虑到排弃物中含有泥灰岩、砂土等 物 料‚最终取用稳定性计算参数如表1所示．排弃 物与基底间接触面的指标取基底表土的抗剪强度 指标． 图3 现有边坡剖面轮廓图 Fig．3 Outline of the existing slope section 表1 排土场边坡岩体力学参数 Table1 Mechanical parameters of rock masses of the waste-dump slope 分层 岩性 天然重度‚ γ／（kN·m —3） 凝聚力‚C／kPa 内摩擦角‚φ／（°） 直接剪切 饱和剪切 直接剪切 饱和剪切 土质排弃物料（Q ml ） 粉土、粉质黏土、黏土 18∙9 35∙7 29∙7 20∙9 15∙9 基底土层（Q el＋dl ）未填土区 黏土 17∙0 65∙8 — 12∙9 — 基底土层（Q el＋dl ）填土区 黏土 18∙1 72∙7 42∙5 15∙1 8∙8 泥质粉砂岩 25∙3 基岩（T 1 2） 灰岩 26∙7 基岩承载力标准值为514～2788kPa 泥灰岩 26∙2 （1） 现有边坡临界滑面搜寻与稳定性评价．根 据临界滑移场技术‚先取 Fs＝1∙00进行危险滑动 面搜寻‚若满足最大的极大剩余推力为零或者接近 零‚且边坡达到极限平衡状态‚则边坡体内存在一条 临界滑动面．搜寻结果如图4所示．从搜寻结果看 来‚计算剖面边坡体内没有出现危险滑动面‚说明该 边坡整体是稳定的． 图4 现有边坡危险滑移场（ Fs＝1∙00） Fig．4 Dangerous sliding field of the existing slope （ Fs＝1∙00） 要确定边坡整体的安全系数‚需要不断地改变 安全系数值进行循环搜索．如果当安全系数取某个 定值时‚边坡达到极限状态‚边坡体内刚好出现临界 滑动面‚则该安全系数取值即为边坡的实际安全系 数．结果显示当 Fs 取值为1∙52时‚边坡达到极限 状态‚搜寻出临界滑动面（如图5）‚则该计算剖面现 有边坡整体安全系数为1∙52．搜寻结果显示该边坡 的临界滑动面是折线形的‚而并非圆弧滑面． （2） 到界边坡临界滑面搜寻与稳定性评价．按 照原设计‚排土场到界边坡的坡脚取值为15°‚排弃 高程为1∙525km‚总堆填高度达到300m．到界边坡 计算剖面轮廓如图6所示‚临界滑移场搜寻结果如 图7所示．由搜寻结果可知‚计算剖面原设计到界 边坡的整体安全系数为1∙42‚排土场坡顶存在局部 单台阶危险地段． 图5 现有边坡临界滑移场（ Fs＝1∙52） Fig．5 Critical sliding field of the existing slope （ Fs＝1∙52） 图6 到界边坡剖面轮廓图 Fig．6 Outline of the final slope section （3） 最佳边坡角的优化设计．原设计到界边坡 的整体安全系数 Fs＝1∙42‚说明15°的坡角取值有 些过于保守‚没有达到土地的充分利用．由于排土 场的堆填高度很大‚边坡角度的少量变化‚都能够引 起堆填容量的很大变化‚由此带来的经济效益是非 常显著的［5］．所以‚确定合理的安全系数‚设计最佳 第6期 韦寒波等： 基于临界滑移场技术的排土场边坡稳定性分析 ·583·