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摘要：本文通过对贵阳市某建筑开挖边坡实地考察和对该边坡工程地质条件的研究，基于理论计算和FLAC 3D数值模拟的方法对该边坡进行了稳定性分析与评价，并综合考虑自然和暴雨工况，分析表明，该自然边坡处于稳定 ，但在暴雨状态下该边坡极不稳定，需要进行支护设计。
关键词：边坡工程；稳定性评价；数值模拟；FLAC 3D
1引言
近年来，随着我国经济建设的进一步扩大和发展，开挖边坡工程地质灾害问题越来越多，给人们的生产和生活造成严重损失[1]。边坡发生失稳破坏过程比较复杂，针对边坡不同的破坏模式，可以采用不同的的分析方法和计算方法来分析边坡的稳定性 [2]。
2 工程地质条件
2.1工程概况
贵阳市中天城投集团需要在某边坡旁修建住宅小区。由于之前对边坡进行了开挖，之后贵阳电力设计部门需要在该边坡上修建电线铁塔，如果该边坡发生失稳，会严重威胁该小区人们的生命财产安全和贵阳市的电力运转情况，故对该边坡进行稳定性评价和治理具有非常重要的意义。
2.2地层岩性
据地表调查、钻探揭露，勘察范围内岩土自上而下依次描述如下：
（1）第四系人工（Q4m1）素填土：杂色、稍密，稍湿，成分以粘土、碎石为主，级配一般，厚2.5～5m。（2）第四系残坡积（Q4e1+d1）粘土：褐色，可塑，一般厚0.5～1.5m，表层0.5m为耕殖土。（3）二叠系下统茅口组（P1m）白云质灰岩：灰色，中风化，岩体饱和单轴抗压强度标准值为54.98MPa，为较硬岩。
2.3地形地貌
该场为贵阳盆地东部边缘低中山-丘陵地貌，场地斜坡向东南倾斜，地形北西向高，南东向低。
2.4 水文地质条件
2.4.1地表水
据现场地表调查，场地及周边未见泉点、泉眼、河流等地表水，且场地处于斜坡地带，地势较高，有利于地表水的排泄。
2.4.2地下水
场地地下水主要为第四系松散孔隙水和基岩裂隙水：地下水位埋藏较深。
3边坡稳定性评价
该边坡可能的破坏模式为沿坡顶覆土层的圆弧滑动或岩土交界面的平面滑动。针对第一种圆弧滑动破坏，由于该边坡要进行铁塔的修建，故已经对坡顶覆土层进行了简单的工程治理，故本文不再讨论第一种破坏模式，主要对第二种平面滑动破坏模式进行计算和分析。
考虑以下两种工况下对该边坡进行稳定性计算。
（1）自重（天然状态下）；
（2）自重+裂隙水压力（暴雨状态下）。
3.1极限平衡法
3.1.1荷载条件
自重：天然工况下取天然容重，暴雨状态下取饱和容重[3]。
地下水：该边坡地段地下水位埋深较深，无稳定的外来补给水体，在暴雨情况下，岩体裂隙将局部充水。故在天然状态下不考虑地下水。
3.1.2计算思路
由于该边坡可能的破坏模式为平面滑动破坏，依据《建筑边坡工程技术规范》 [4]，计算该边坡的稳定性系数。
3.1.3计算结果
采用极限平衡法计算结果如表1所示。
表1 边坡计算结果
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3.2数值模拟法
本模型运用有限元软件ANSYS编程建立几何模型，模型水平X方向长为60m ,竖直z方向高为27.2m,等效计算宽度为1m，模型导入FLAC 3D有限差分软件进行计算。
3.2.1 自然条件下
模型参数：可塑性黏土：弹性模量取2.2MPa，体积剪切模量取6.7MPa，内聚力取30kPa，内摩擦角取7°。
中风化白云质灰岩：弹性模量取2.2GPa，体积剪切模量取1.1GPa，内聚力取40kPa，内摩擦角取20°
本文一共设置1个接触面。
接触面单元：内聚力取40kPa，内摩擦角取18°。
在自然条件，由FLAC 3D软件分析计算可得，稳定性系数Fs=1.12，如图2所示。
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图2 稳定性计算结果
3.3.2 暴雨条件下
模型参数：主要岩性为可塑黏土和白云质灰岩。
可塑性黏土：弹性模量取1.2MPa，体积剪切模量取5.5MPa，内聚力取20kPa，内摩擦角取6°。
中风化白云质灰岩：弹性模量取2.2GPa，体积剪切模量取1.1GPa，内聚力取30kPa，内摩擦角取19°。
接触面单元：内聚力取30kPa，内摩擦角取14°。
在暴雨条件，由FLAC 3D软件分析计算可得，稳定性系数Fs=1.12，如图3所示。
图3 稳定性计算结果
3.2.3 数值模拟计算结果
FLAC 3D软件分析计算结果汇总如下：在自然条件下，该边坡的稳定性系数为1.12；在暴雨条件下，该边坡的稳定性系数为0.74。
3.3稳定性评价
3.3.1 评价依据
根据《建筑边坡工程技术规范》中第5.3.1条中有关边坡稳定安全性系数和5.3.2条中有关边坡稳定性状态划分，根据计算结果对该边坡进行稳定性评价。
3.3.2计算结果分析与评价
FLAC 3D软件计算结果与理论计算结果对比如表2所示。
表2计算结果对比
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根据《建筑边坡工程技术规范》可知：当边坡稳定性系数小于边坡稳定安全系数时应对边坡进行治理。根据表2两种方法计算结果可知，该边坡在自然状态下处于基本稳定状态，根据规范要求仍需进行治理；但在暴雨工况下稳定性降低，暴雨工况下安全储备极低，极易发生边坡失稳现象。
4 结论
本文通过现场工程地质勘查，结合现场周边环境，对贵阳市某住宅小区边坡的稳定性进行了分析评价，主要得出以下结论：
（1）研究的边坡主要是平面滑动破坏，利用力的极限平衡理论定量分析得出，在暴雨的作用下该边坡极易发生失稳破坏，需要对其进行治理。
（2）利用FlAC 3D软件对边坡进行稳定性分析，计算出其稳定系数，通过对比理论计算结果，说明该边坡急需进行治理。
参考文献：
[1]冯金健. 锚固系统应力传递规律及内锚固段
设计方法研究[D]. 中南大学，2009.
[2]陈富. 张键等. 不同规范中锚杆锚固长度计算公式的探讨[J]. 中国港湾建设，2015.
[3]李建林. 王乐华. 边坡工程[M]. 重庆大学出版社，2013:6-7
[4] 《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）
作者简介：高毅博（1994-06），男，中铁第一勘察设计院助理工程师