某支挡开挖土质边坡稳定性分析

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1、某支挡开挖土质边坡稳定性分析案例说明边坡按地层岩性可分为土质边坡和岩质边坡。本案例为某场地支挡开挖土质边坡，如图1所示。本文采用“GEO5土质边坡稳定性分析”模块对该土质边坡进行稳定性分析。首先验算给定边坡的稳定性，然后模拟建造挡墙、开挖边坡的工况，最后验算具有支挡结构边坡的内部稳定性和外部稳定性。每个工况阶段，均为“持久设计状况”。边坡的设计安全系数为1.30，所有分析均采用Bishop法，自动搜索最危险圆弧滑面。图1某支挡开挖边坡工程概况该土质边坡由三个土层组成，从上到下依次为粉土质砂、低塑性黏土、粉质砂土。

2、岩土层具体的力学参数请参照表1。表1岩土材料参数表重度内摩擦角黏聚力饱和重度岩土层γ（kN/m3）φ3ef（°）cef（kPa）γsat（kN/m）粉土质砂1829520低塑性粘土20213022粉质砂土1826.51220计算流程本案例采用GEO5土质边坡稳定性分析模块进行验算分析，共分为以下3个计算工况：1)工况阶段[1]：边坡稳定性的验算，求得已有边坡的安全系数；2)工况阶段[2]：开挖边坡；3)工况阶段[3]：建造混凝土挡墙，求得开挖后被支挡边坡的内部和外部稳定性。工况阶段[1]分析设置点击【分析设置】界

3、面，选择【中国-国家标准（GB）】。图2分析设置多段线点击【多段线】界面，绘制边坡的形态。首先点击【范围】按钮，设置边坡范围。图3设置边坡范围然后点击多段线【添加】按钮。输入多段线上的点：可以用鼠标直接添加点；也可点击【添加】点，输入x,z值确定点，组成多段线。还可以通过【文件】>【导入】从CAD中导入dwf文件中的多段线。本文采用输入点坐标的方式输入多段线，共有3条多段线，各多段线的点坐标如表2所示。组成的边坡形态如图5所示。图4添加多段线表2各多段线上点的坐标多段线1多段线2多段线3x[m]z[m]x[m]z

4、[m]x[m]z[m]1-25.005.84-25.003.33-25.000.842-15.007.50-12.294.75-8.72-0.523-10.909.34-3.015.30-2.110.894-2.2410.071.926.884.620.6953.0012.007.268.2415.003.5068.2014.3511.938.8325.008.15725.0015.9525.0012.17图5边坡形态岩土材料点击【岩土材料】界面，添加岩土材料；点击【添加】按钮，在弹出的设置窗口中参照表1进行参数

5、设置。采用同样的方法添加完所有的土层材料。图6设置岩土材料指定材料点击【指定材料】界面，将刚刚添加的岩土材料指定给对应的土层，如图7所示。图7指定材料工况阶段设置点击【工况阶段设置】界面，选择【持久设计状况】。分析点击【分析】界面，滑动面选择【圆弧】，分析方法选择【毕肖谱】，分析类型选择【自动搜索】，点击【输入】，用鼠标直接点击边坡上两点，分别是地表上一点和坡面上一点，完成圆弧的输入，最后点击【开始分析】；系统便自动开始搜索最危险圆弧滑动面，最终的分析结果如图8所示。由分析结果可知运用Bishop法得出的原边坡的

6、安全系数为:SF=2.26>SFs=1.30满足要求。图8原边坡的稳定性验算工况阶段[2]点击横向工具栏中的加号再增加一个工况。选择【挖方】界面，点击【输入】，按表3所示坐标输入多段线（和【多段线】界面中定义多段线的方式一样），形成挖方后的的边坡形态如图9所示。注：在定义挖方多段线时，如果新输入点与已定义点的x坐标相同，软件提示用户新点在“左”还是“右”插入新点，且图形窗口中将根据颜色给出新输入点位置的预览，预览虚线的颜色对应红色“左”按钮和绿色“右”按钮。之所以需要人为判断下一个点和已输入的x坐标相同的两个点的

7、连接方式，是因为GEO5多段线特有的算法。在GEO5中，我们假设依次输入三个点A、B、C，很多软件中，这三个点的连接顺序是通过输入顺序来指定的，也就是说A连接B，B连接C。但是GEO5中是通过x坐标来指定的，也就是说如果C的x坐标和A的x坐标之差如果比A和B之间更小，则连接顺序为A连接C，C连接B，三点之间的连接和输入顺序无关，虽然B先于C输入。因此，当A和B具有相同的x坐标时，就会弹出以下窗口，通过人为判断来指定C连接于A还是B。表3挖方多段线坐标多段线1x[m]z[m]1-15.007.502-10.004.

8、5032.004.5042.00-2.0052.50-2.0062.5011.85图9【挖方】界面最后再点击【分析】界面；点击【开始分析】。得出结果如图10所示。由分析结果可知运用Bishop法得出的开挖后的边坡的安全系数为:SF=0.53