孙鸿昌 郝喆
辽宁大学环境学院，辽宁沈阳 110036
摘要：为分析膨胀岩路堑坡底路基的变形特征，以某段铁路路堑膨胀土边坡为工程背景，利用Geostudio进行数值模拟，同时施加降雨48h和无降雨两种工况，分析不同工况下铁路路堑的稳定性。模拟结果为：路堑在受到两侧边坡的挤压后向上产生4.9cm左右的位移变形，与路堑铁轨变形这个现象相吻合。模拟结果可为膨胀岩性边坡分析提供借鉴，也为加强高边坡稳定建设提供有力依据。
关键词：膨胀岩边坡；路堑；Geostudio；稳定性
1 引言
工程建设中，滑坡问题一直是无法避免的工程地质问题[1],一旦发生滑坡，将严重威胁交通设施、重要工农业和环境安全。近年来滑坡问题屡见不鲜。例如，2019年7月，贵州发生特大山体滑坡，造成38人遇难，同时造成严重的环境问题。所以，对工程中建设的高边坡计算其稳定性非常重要。秦鹏飞等[2]将极限平衡法和强度折减数值方法应用到边坡工程当中，从计算方法和折减改进等方面阐述了两种方法在工程中的应用；曾朋等[3]通过工程地质测绘、深孔位移监测，阐述了大潮公路路堑高边坡由于强降雨渗流导致滑动变形的机理；白玉祥等[4]利用有限元法分别在多种降雨工况下对边坡渗流场的分布和安全系数变化情况进行研究；
当前公路路堑稳定性大多针对单侧边坡采用极限平衡法或理论公式计算，不能反映两侧边坡与坡底路基的相互影响，使应力和变形计算结果存在误差，也不能精准的确定滑面位置。同时，传统岩土力学计算公式分析主要局限于饱和土，而膨胀岩土边坡具有“遇水开裂、缺水收缩”的力学特征，由于降雨还会形成一定范围的饱和-非饱和坡面区，从而形成复杂的边坡内部饱和-非饱和区和表层饱和-非饱和区的动态渗流，采用传统岩土力学公式进行分析，与实际情况会产生比较大的差距。
本文以某段铁路路堑膨胀土边坡为背景，建立边坡-路基全剖面模型，采用Geostudio模拟计算降雨渗流工况下的非饱和路堑稳定性。建立的研究思路和方法，可为其他膨胀土边坡计算稳定性提供资料，也为加强高边坡稳定建设提供有力依据。
2 工程概况
某段扩能改造工程东侧临近朝阳县境，深路堑中心最大挖深31.8m，最大边坡高35.69m。开挖后边坡分为南部边坡及北部边坡。
3 路堑及两侧边坡全剖面评价
3.1 计算参数选取
天然状态岩体与实验室岩石试样，在地质构造、受力状态、变形特征等方面存在较大区别。根据《建筑边坡工程技术规范》，对所获取的岩石力学参数，依据现场岩体完整程度和地方经验进行适当调整，以便获得可用于稳定性计算的合理参数。据此，锦承线膨胀岩土边坡经调整后用于计算的力学参数，按表1选取。
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图4 路堑边坡全剖面Y-位移(降雨48h)
3.4 计算结果分析
路堑-两侧边坡全剖面的稳定性分析结果可见，降雨及考虑膨胀性对边坡的垂直位移影响十分显著。从所绘制的沿地表变化的Y位移-X坐标变化曲线（图4）来看，Y正向位移达到厘米量级，Y负向位移则达到分米量级。坡顶处的垂直沉降最大，这是由于坡顶承受降雨入渗和膨胀性的影响最大，这容易引起坡顶的下陷和干湿循环开裂；由于两侧边坡位移的共同作用，加上降雨入渗引起的膨胀力作用，在坡底路堑地基将产生了厘米量级的回弹效应，而在靠近南侧的回弹值较大，这将可能引起坡底的变形隆起，甚至可能导致铁轨的变形破坏。
4 结论
路堑-两侧边坡全剖面的稳定性分析结果可见，降雨及考虑膨胀性对边坡的垂直位移影响显著。由于坡顶最易承受降雨入渗和受膨胀性影响，这可能引起坡顶的下陷和干湿循环开裂；由于两侧边坡水平位移的共同作用，加上降雨入渗引起的膨胀力，在坡底路堑基床区产生厘米量级的回弹隆起，特别在靠近南侧的回弹值较大，可能引起坡底的变形隆起和导致铁轨变形破坏。
参考文献
[1]李松真. 公路施工期滑坡、土壤环境风险评价及评价系统研究[D].中南大学,2008.
[2]秦鹏飞.极限平衡和数值方法在边坡工程中的应用[J].金属矿山,2020(06):204-209.
[3]曾朋.大潮高速公路路堑高边坡失稳成因分析及治理设计[J].路基工程,2020(04):200-204.
[4]白玉祥,韦秉旭,郑威,杨超.考虑裂隙和膨胀力的膨胀土边坡稳定性分析[J].交通科技与经济,2020,22(05):49-56.
姓名：孙鸿昌 出生年月：1997-05 性别：男 民族：汉 籍贯：河北承德 在读院校：辽宁大学 在读专业:环境工程 学历：硕士研究生 职称： 研究方向:环境地质灾害