关键词:
膨胀土
挖方渠道
稳定性
可靠度
FLAC-slope模拟
摘要:
膨胀土富含蒙脱石等多种强亲水性矿物质,受环境干湿变化影响很大,在膨胀土地基上开挖的渠道,边坡失水时会产生收缩,土体间的凝聚力下降,导致边坡表面开裂、剥落,而膨胀土边坡吸水时,又会产生强烈的膨胀变形,甚至会出现滑塌现象。
我国南水北调中线总干渠工程长达1200多km,受地形地质条件的因素限制,沿线位于膨胀土层上的渠段长达346.85km,约占总干渠全长的30%。膨胀土渠段施工与运行的安全可靠对全线工程安全施工、安全运行具有十分重要的影响。同时,对膨胀土工程特性的研究以及膨胀土地基上工程安全的研究,一直是工程界一个世界性课题。
在膨胀土地基上开挖的渠道边坡,其渗透性、稳定性将受到诸多不确定性因素影响,如渠坡内不同的地下水位情况、渠道内不同输水工况均不确定性地影响渠坡的渗透和稳定性能。
本文以南水北调中线总干渠某标段膨胀土渠道为背景,进行了膨胀土渠道边坡稳定可靠度研究及FLAC-SLOPE有限元软件模拟计算。首先将影响边坡稳定的诸多因素处理为随机变量,建立了边坡稳定可靠度模型,由JC法计算稳定可靠指标及诸多因素变异对可靠指标的影响;在此基础上,进一步运用FLAC-SLOPE软件进行有限元计算分析。
考虑到渠坡渗流排水设施可能会可靠有效,或由于某种原因发生失效的情况,地下水位考虑了在渠道坡顶处地面以下埋深1m和6m情况;渠道内水深考虑了渠内无水(即施工竣工期)、渠道满水(即渠内水深为设计水深6m)、渠道内水深为1/3设计水深(即渠内水深为2m)三种工况。
综合分析理论计算结果与FLAC-SLOPE模拟计算结果,得到了有关膨胀土挖方渠坡潜在的危险滑裂面形态,滑坡失稳的最不利部位、边坡稳定失效概率区间及土壤特性参数变异对边坡稳定可靠度的影响等结论。其结果可为工程安全提出有益的建议。