基于原位钻孔剪切试验的高填方边坡稳定性分析

邱志华

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.012

基于原位钻孔剪切试验的高填方边坡稳定性分析

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.012

邱志华^{1, 2,}

1.
福建省建筑科学研究院有限责任公司，福建福州　350108
2.
福建省绿色建筑技术重点实验室，福建福州　350108

基金项目: 福建省科技厅引导性项目（2015H0004）

详细信息

作者简介:
邱志华，1990年生，男，福建上杭人，硕士，高级工程师。研究方向：岩土工程。E-mail：hang_qzh@163.com

中图分类号: TU413
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出版历程
- 收稿日期: 2023-02-07
- 修回日期: 2023-06-26
- 录用日期: 2023-11-08
- 刊出日期: 2024-06-12

Stability Analysis of High Fill Slope Based on in-situ Borehole Shear Test

Qiu Zhihua^{1, 2
,}

1.
Fujian Academy Building Research Co., Ltd., Fuzhou 350108, Fujian, China
2.
Fujian Key Laboratory of Green Building Technology, Fuzhou 350108, Fujian, China

摘要

摘要: 边坡土体强度参数对边坡稳定性有重要影响，而边坡稳定性分析结果的准确性制约着工程的建设。针对某填方边坡工程，为准确分析边坡土体强度参数，同时为边坡后续加固治理提供可靠依据，采用原位钻孔剪切试验获取边坡填土抗剪强度指标，并对边坡进行稳定性分析。研究结果表明，原位钻孔剪切试验能快速、直接、有效且准确地获取土体强度指标，真实反映土体特性，对提高边坡稳定性分析评价的准确性具有重要意义。
- 高填方边坡 /
- 原位钻孔剪切试验 /
- 抗剪强度指标 /
- 稳定性系数 /
- 稳定性评价
Abstract: The soil strength parameters of the slope have an important impact on the stability of the slope, and the accuracy of the slope stability analysis results restricts the construction of the project. To more accurately analyze the soil strength parameters of the slope and provide a reliable foundation for the subsequent reinforcement of the slope, an in-situ borehole shear test was conducted to obtain the shear strength index of the slope fill, and the stability of the slope was analyzed. The results show that the soil strength index can be effectively obtained through in-situ borehole shear tests, which can reflect the soil characteristics. It is of great significance for improving the accuracy of slope stability analysis and evaluation.
- high fill slope /
- in-situ borehole shear test /
- shear strength index /
- stability coefficient /
- stability evaluation

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图 1 边坡概貌及1-1剖面位置

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图 2 1-1剖面段边坡支护剖面图（单位：mm）

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图 3 钻孔剪切试验原理示意图^[7]

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图 4 原位钻孔剪切位置及现场试验

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图 5 ZK1^#代表性剪切面土性

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图 6 ZK1^#孔内成像剪切面

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图 7 钻孔剪切试验曲线

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图 8 平均土体强度随深度的变化曲线

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图 9 计算模型

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图 10 抗滑桩、扶壁式挡墙、锚索模型

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图 11 土工格栅模型

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图 12 设计条件下1-1剖面稳定性数值分析云图

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图 13 施工条件下1-1剖面稳定性数值分析云图

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表 1 钻孔剪切试验结果

试验编号	深度 h/ m	黏聚力 c/kPa	内摩擦角 φ/(°)	相关系数 R²
ZK1^#	2	5.5	24.7	0.9977
	4	1.8	26.0	0.9857
	6	6.1	27.3	0.9850
	8	13.7	20.4	0.9902
	10	2.8	27.8	0.9855
ZK2^#	2	2.3	26.2	0.9907
	4	3.0	26.4	0.9936
	6	8.8	20.9	0.9458
	8	1.7	27.9	0.9816
	10	6.0	28.4	0.9982
ZK3^#	2	5.0	21.8	0.9709
	4	24.3	15.6	0.9932
	6	3.8	27.2	0.9969
	8	5.8	32.1	0.9949
	10	7.8	26.9	0.9947

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表 2 设计、施工条件下参数取值

模型	类型	天然重度γ/(kN·m⁻³)	弹性模量E/MPa	泊松比υ	黏聚力c/kPa	内摩擦角φ/(°)
M-C	碎石土（施工）	23	100	0.3	2	40
M-C	填土（设计）	19	20	0.35	6.6	25.3
M-C	粉质黏土	19	5.2	0.35	25.8	18.5
M-C	砂砾状强风化花岗岩	21	80	0.28	30	28
M-C	碎块状强风化花岗岩	23	100	0.28	50	32
M-C	中等风化花岗岩	25	1000	0.25	100	40
M-C	桩前土	20	80	0.30	30	28
弹性	泡沫混凝土	22	8000	0.25
弹性	C35桩	24	31.5×10³	0.2
弹性	C30扶壁式挡墙	24	30.0×10³	0.2
弹性	锚索	78.5	195×10³	0.2
弹性	土工格栅	9.6	3000	0.33

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表 3 数值计算结果

工况	边坡变形/mm			支挡结构变形/mm			锚索轴力/kN
工况	总位移	最大水平位移	沉降	总位移	最大水平位移	沉降	锚索轴力/kN
设计条件	47.2	44.9	38.6	45.4	44.7	8.0	227
设计条件	第1层加筋土内部	扶壁式挡墙承台底部	第1层和第2层加筋土内部	扶壁式挡墙承台底部	扶壁式挡墙承台底部	扶壁式挡墙后排桩前侧附近	227
施工条件	170.0	162.5	110.3	156.2	155.7	13.4	727
施工条件	第2层加筋土内部	在临近挡墙墙顶的第2层加筋土坡面处	第1层与第2层加筋土内部	扶壁式挡墙顶部	扶壁式挡墙顶部	扶壁式挡墙墙趾处	727

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表 4 不同填料下边坡稳定性系数计算结果

参数条件	天然工况稳定性系数		地震工况稳定性系数
参数条件	计算值	规范要求值	计算值	规范要求值
设计条件	1.059	1.35	1.001	1.15
施工条件	0.971	1.35	0.932	1.15

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