魏永幸等[5]为了保障斜坡软弱地基与水平软弱地基具有相当的稳定程度，在通过稳定安全系数对斜坡软弱地基进行稳定安全性评价的基础上，适度地提高了路堤滑动稳定性判定标准，并定义修正后的稳定安全系数为当量安全系数，提出了稳定当量安全系数的建议值。......
2023-10-03
斜坡软弱地基路堤力学行为和工程对策研究成果
【摘要】：前文表明，无论是从弯矩、剪力等内力还是变形来看，碎石桩与抗滑桩联合加固时均比单纯抗滑桩加固时要小，在其他计算条件不变的前提下，这应与碎石桩的实施所带来的影响有关，即碎石桩与抗滑桩联合加固可能与单纯抗滑桩直接加固天然地基工作机理有所差异。
前文表明，无论是从弯矩、剪力等内力还是变形来看，碎石桩与抗滑桩联合加固时均比单纯抗滑桩加固时要小，在其他计算条件不变的前提下，这应与碎石桩的实施所带来的影响有关，即碎石桩与抗滑桩联合加固可能与单纯抗滑桩直接加固天然地基工作机理有所差异。按照文献[38]，在设计抗滑桩之前，应对边坡进行详细的工程地质勘察，以确定滑面位置。既有研究多认为天然地基上实施抗滑桩与碎石桩复合地基上实施抗滑桩确定滑面位置是完全相同的。事实上，根据前文数值模拟对碎石桩所采用的等效处理方法大致可以看出，碎石桩实施后，加固区域的重度提高4.22%，黏聚力降低13.1%，内摩擦角提高47.4%，重度提高与黏聚力降低会导致边坡滑动面下移，而内摩擦角提高又将导致边坡滑动面上移，这几者变化对边坡滑动面位置的影响相互交织，或者说天然地基上实施抗滑桩与碎石桩复合地基上实施抗滑桩所确定的滑面位置不尽相同。
6.5.3.1 潜在滑动面及稳定安全系数分析
此处利用FLAC3D内嵌的剪切强度折减法，获得4种工况的稳定安全系数及潜在滑动面形态（用速度矢量和最大剪切应变率的云图表征滑动面），如图6-38所示。但因该法所获得的滑动面大致呈圆弧带状分布，不便精确确定滑动面位置，故利用加拿大基于刚体极限平衡法而研发的Slide软件[39]再次对无措施、碎石桩加固两种工况的潜在滑动面进行分析（简化Bishop法），结果见图6-39。由图可见，两种工况的潜在滑动面均为通过路堤本体与斜坡软弱层的圆弧状，但碎石桩加固时滑动面分布范围缩减，滑弧半径R由无措施时的18.352 m缩减为16.941 m，抗滑桩桩位处滑面最底部距斜坡软弱层表面的距离由无措施时的4.609 m调整为3.608 m。这表明在本例计算条件下，碎石桩加固后潜在滑动面大致上移了1 m。
图6-38 基于FLAC3D软件的潜在滑动面
图6-39 利用Slide软件所获潜在滑面（单位：m）
图6-40所示为利用FLAC3D、Slide软件所获得的各工况的稳定安全系数Fs（仅为路堤填筑完毕时，且Slide仅获得了无措施、碎石桩加固两种工况的稳定安全系数）。由图可见，在无措施、碎石桩加固两种工况下两款软件所获稳定安全系数有所差异，FLAC3D计算结果均略高于Slide，这显然与两款软件所采用的方法不同有关，但两者差异并不大，应在工程可接受范围内。总体上看，采取工程措施后，稳定安全系数均有所提高，碎石桩、抗滑桩、碎石桩与抗滑桩联合加固分别比无措施时提高约18.2%、31.8%、51.8%，抗滑桩加固的稳定安全系数大于碎石桩加固，这说明抗滑桩加固在提高斜坡软弱地基路堤稳定性、阻止土体潜在滑动方面优越于碎石桩，碎石桩与抗滑桩联合加固时则抵抗失稳的效果更佳。
图6-40 4种工况下的稳定安全系数
6.5.3.2 影响抗滑桩桩身内力的斜坡软弱层材料参数影响权重的正交设计分析
作为侧向受荷桩，在滑坡推力的作用下，抗滑桩依靠埋入滑动面以下部分的锚固作用和滑动面以上部分的桩前土体的被动抗力来维持稳定。规范[37，40]规定滑动面以上的桩身内力，应根据滑坡推力和桩前滑体抗力计算，滑动面以下的桩身变位和内力应根据滑动面处的弯矩、剪力和地基的弹性抗力进行计算。滑坡推力计算采用传递系数法，桩前滑体抗力按桩前滑体处于极限平衡时的滑坡推力或桩前被动土压力确定，取小值。碎石桩加固以后，加固区域土体的内摩擦角及土体重度增大，黏聚力减小，按照滑坡推力计算公式，内摩擦角的增大和黏聚力的减小直接减小滑坡推力，但是土体重度的增大对滑坡推力的影响却不得而知。抗滑桩桩身最大弯矩是抗滑桩受到滑坡推力等外力作用后内力的集中反映，不妨采用正交试验设计方法[41]研究斜坡软弱层土体3个因素（土体重度、黏聚力、内摩擦角）对抗滑桩桩身最大弯矩的影响。
选用L4（23）正交设计表，如表6-4所示，依照表6-4确定三因素两水平的试验方案，以抗滑桩桩身最大弯矩为指标开展多因素显著性分析。正交试验方案及计算结果如表6-5所示。
表6-4 因素水平
表6-5 正交试验方案及计算结果
抗滑桩桩身最大弯矩各因素极差分析如表6-6所示，其中ki表示任一列上因素取水平i时所得试验结果的算数平均值，R为极差，在任意列上R＝max{k1，k2}－min{k1，k2}，极差越大，说明该因素在试验范围内的变化，会导致试验指标在数值上更大的变化。如表6-6所知，内摩擦角对应的极差最大，黏聚力和土体重度次之。
表6-6 Mmax-y各因素极差分析
按照传统的抗滑桩设计计算方法，一般认为作用于抗滑桩的外力有滑坡推力、桩前滑体抗力和锚固段地层的抗力。显然，碎石桩实施后，可能会改变斜坡软弱层内滑体的土性，如由黏性土部分演化为砾石类土或块石类土，导致滑坡推力大小、分布形式发生改变；另外，也会因碎石桩的实施，导致桩前抗力改变，从而导致联合加固时，抗滑桩的内力（弯矩、剪力）峰值减小。这启发人们在实际工程中，如采用碎石桩加固后，再实施抗滑桩，可因地制宜，适当减小桩身截面尺寸、配筋率或桩长等，以降低工程造价。
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2023-10-03
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2023-10-03
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2023-10-03
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2023-10-03
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2023-10-03
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