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[摘要]：为了研究各因素对路堤边坡稳定性的影响，通过有限元强度折减法，对各影响因素进行了分析，强度参数及破率对路堤的安全性影响较大，并与极限平衡理论法计算结果进行了比较，吻合程度比较好。
[关键詞]：隧道弃渣 边坡稳定性 影响因素 极限平衡理论法
Numerical analysis of tunnel spoil fill embankment slope stability influencing factors
YANG Shu-jun1， LIU Yong-jun2， YUE Jun-li1
（1 Henan Provincial People's Victory Canal Authority， Xinxiang， Henan 453000， China ； 2 Transportation Research Institute of Science and Technology Co.， Ltd. of Henan Province， Zhengzhou， Henan 450006， China）
Abstract： To study the effects of various factors on the embankment slope stability by finite element strength reduction， for each factor were analyzed and broken rate greater strength parameters affect the safety of the embankment， and the calculated results and the theoretical limit equilibrium method were compared to the degree of fit better.
Keywords： tunnel spoil； slope stability； influencing factors； limit equilibrium theory of law；
1、引言
由于山区隧道开挖产生的石质弃渣，对沿线生态环境影响比较严重，为了充分利用弃渣，减小污染，高填石路堤将成为山区高等级公路较普遍的路基类型，因此，对于高路堤稳定性的研究具有实际工程意义。
目前，关于边坡稳定性影响因素的研究，肖桃李等[1]对土质边坡稳定性影响因素的进行了研究；张旭辉、龚晓南等[2]对边坡稳定性影响因素进行了正交法计算分析；本文主要分析了黏聚力、内摩擦角及坡率等对路堤稳定性的影响，得到路堤边坡失稳的主导因素。并与Bishop法、Morgenstern-Price法、Ordinary法及Janbu法计算结果进行对比分析。
2、有限元计算模型
取实际路堤尺寸，建立有限元模型，路堤填料和地基土体均采用Mohr-Coulomb材料模型进行分析。分析模型上部路堤高度20m，采用折线形边坡，边坡坡率分别为1：1.5与1：1.75，路堤顶面半幅宽度12.5m。取路堤填料强度参数为 = ， = 。
3、材料参数的影响
经分析，弹性模量及泊松比对路堤边坡的安全性影响较小，在数值的计算边坡稳定安全系数时，可以忽略弹性模量及泊松比的影响。
3.1强度参数的影响
分别取路堤填料内摩擦角分别为30o，35o ， ；黏聚力为10kPa，20 kPa，30 kPa，40 kPa，进行分析，计算结果如下图所示。
（a）安全系数FS随内摩擦角的变化曲线 （b）安全系数FS随黏聚力的变化曲线
图2安全系数随强度参数的变化曲线
由图2（a）可知，内摩擦角对路堤边坡稳定安全系的影响比较大，随着内摩擦角的增大，安全系数逐渐增大。其中Ordinary法、Janbu法更加接近本文有限元法计算结果。
由图2（b）可知，随着内摩擦角的增大，路堤边坡稳定安全系数逐渐增大，其影响程度与内摩擦角相比，明显小于内摩擦角。Ordinary法、Janbu法较接近本文有限元法计算结果，吻合程度比较好。
4、边坡坡率的影响分析
对于高路堤边坡来说，根据《公路路基设计规范》，取路堤上部边坡坡率与下部边坡坡率分别为1：1.1与1：1.3，1：1.3与1：1.5、1：1.5与1：1.75三种情况进行稳定性数值分析。
图3安全系数随坡率的变化曲线
由图3可以看出，坡率对路堤边坡安全系数影响程度很大，有限元法与其它极限平衡法计算结果所得到的安全系数吻合程度比较好；其安全系数随着边坡坡率的增大而呈逐渐增大，路堤边坡越安全，与强度参数相比，其影响程度小于内摩擦角，大于黏聚力。从工程的经济合理性方面来讲，路堤边坡坡率越小，占用土地越少，土石方工程量也越小，从而降低了投入成本，保护了环境，提高了经济效益。
5、 结论
本文采用强度折减法和极限平衡分析法对隧道弃渣填料路堤边坡进行了稳定性分析，研究结果表明：
（1）土体强度参数黏聚力、内摩擦角及坡率对边坡的影响较大，弹性模量、泊松比对安全系数影响较小，其模型各因素对路基安全系数的影响程度从大到小依次为：内摩擦角、坡率、粘聚力、弹性模量、泊松比。
（2）不同模型参数时，本文有限元法计算所得到的安全系数与Ordinary法及Janbu法计算结果吻合程度比较好，进一步验证了模型计算结果的准确性与可靠性。
参考文献：
[1] 肖桃李， 李新平， 米健. 土质边坡稳定性影响因素的研究[J].地质灾害与环境保护， 2007，18（2）： 89～93.
[2] 张旭辉， 龚晓南， 徐日庆. 边坡稳定影响因素敏感性的正交法计算分析[J].中国公路学报， 2003，16（l）： 36～39.
[3] 何本贵， 高谦， 刘芳.公路路堑边坡稳定性影响因素正交分析与数值模拟[J].岩土工程学报， 2005，27（6）： 716～719.
[关键詞]：隧道弃渣 边坡稳定性 影响因素 极限平衡理论法
Numerical analysis of tunnel spoil fill embankment slope stability influencing factors
YANG Shu-jun1， LIU Yong-jun2， YUE Jun-li1
（1 Henan Provincial People's Victory Canal Authority， Xinxiang， Henan 453000， China ； 2 Transportation Research Institute of Science and Technology Co.， Ltd. of Henan Province， Zhengzhou， Henan 450006， China）
Abstract： To study the effects of various factors on the embankment slope stability by finite element strength reduction， for each factor were analyzed and broken rate greater strength parameters affect the safety of the embankment， and the calculated results and the theoretical limit equilibrium method were compared to the degree of fit better.
Keywords： tunnel spoil； slope stability； influencing factors； limit equilibrium theory of law；
1、引言
由于山区隧道开挖产生的石质弃渣，对沿线生态环境影响比较严重，为了充分利用弃渣，减小污染，高填石路堤将成为山区高等级公路较普遍的路基类型，因此，对于高路堤稳定性的研究具有实际工程意义。
目前，关于边坡稳定性影响因素的研究，肖桃李等[1]对土质边坡稳定性影响因素的进行了研究；张旭辉、龚晓南等[2]对边坡稳定性影响因素进行了正交法计算分析；本文主要分析了黏聚力、内摩擦角及坡率等对路堤稳定性的影响，得到路堤边坡失稳的主导因素。并与Bishop法、Morgenstern-Price法、Ordinary法及Janbu法计算结果进行对比分析。
2、有限元计算模型
取实际路堤尺寸，建立有限元模型，路堤填料和地基土体均采用Mohr-Coulomb材料模型进行分析。分析模型上部路堤高度20m，采用折线形边坡，边坡坡率分别为1：1.5与1：1.75，路堤顶面半幅宽度12.5m。取路堤填料强度参数为 = ， = 。
3、材料参数的影响
经分析，弹性模量及泊松比对路堤边坡的安全性影响较小，在数值的计算边坡稳定安全系数时，可以忽略弹性模量及泊松比的影响。
3.1强度参数的影响
分别取路堤填料内摩擦角分别为30o，35o ， ；黏聚力为10kPa，20 kPa，30 kPa，40 kPa，进行分析，计算结果如下图所示。
（a）安全系数FS随内摩擦角的变化曲线 （b）安全系数FS随黏聚力的变化曲线
图2安全系数随强度参数的变化曲线
由图2（a）可知，内摩擦角对路堤边坡稳定安全系的影响比较大，随着内摩擦角的增大，安全系数逐渐增大。其中Ordinary法、Janbu法更加接近本文有限元法计算结果。
由图2（b）可知，随着内摩擦角的增大，路堤边坡稳定安全系数逐渐增大，其影响程度与内摩擦角相比，明显小于内摩擦角。Ordinary法、Janbu法较接近本文有限元法计算结果，吻合程度比较好。
4、边坡坡率的影响分析
对于高路堤边坡来说，根据《公路路基设计规范》，取路堤上部边坡坡率与下部边坡坡率分别为1：1.1与1：1.3，1：1.3与1：1.5、1：1.5与1：1.75三种情况进行稳定性数值分析。
图3安全系数随坡率的变化曲线
由图3可以看出，坡率对路堤边坡安全系数影响程度很大，有限元法与其它极限平衡法计算结果所得到的安全系数吻合程度比较好；其安全系数随着边坡坡率的增大而呈逐渐增大，路堤边坡越安全，与强度参数相比，其影响程度小于内摩擦角，大于黏聚力。从工程的经济合理性方面来讲，路堤边坡坡率越小，占用土地越少，土石方工程量也越小，从而降低了投入成本，保护了环境，提高了经济效益。
5、 结论
本文采用强度折减法和极限平衡分析法对隧道弃渣填料路堤边坡进行了稳定性分析，研究结果表明：
（1）土体强度参数黏聚力、内摩擦角及坡率对边坡的影响较大，弹性模量、泊松比对安全系数影响较小，其模型各因素对路基安全系数的影响程度从大到小依次为：内摩擦角、坡率、粘聚力、弹性模量、泊松比。
（2）不同模型参数时，本文有限元法计算所得到的安全系数与Ordinary法及Janbu法计算结果吻合程度比较好，进一步验证了模型计算结果的准确性与可靠性。
参考文献：
[1] 肖桃李， 李新平， 米健. 土质边坡稳定性影响因素的研究[J].地质灾害与环境保护， 2007，18（2）： 89～93.
[2] 张旭辉， 龚晓南， 徐日庆. 边坡稳定影响因素敏感性的正交法计算分析[J].中国公路学报， 2003，16（l）： 36～39.
[3] 何本贵， 高谦， 刘芳.公路路堑边坡稳定性影响因素正交分析与数值模拟[J].岩土工程学报， 2005，27（6）： 716～719.