杨洁文
湖南省湘南地质勘察院，湖南??郴州??423000
摘 要：滑坡问题一直是工程界的热门问题。随着边坡灾害的发生，一系列新的问题频频出现。滑坡支护工程中的抗滑桩是边坡处理中最常用的支护结构。由于其结构简单和出色的安全性能，它已被广泛使用。抗滑桩的类型和设计方法在不断变化，例如锚索抗滑桩，嵌入式短抗滑桩等。本文主要介绍基于强度折减法的滑坡支护设计优化。
关键词：强度折减法 滑坡 抗滑桩
一．强度折减法的运用研究
1.1强度折减法原理
在边坡分析中，通过减小边坡的物理和机械参数（内聚力c和内摩擦角φ）至极限状态来获取边坡的安全系数，该分析方法称为强度折减法。使用有限元数值模拟软件进行分析时，无需设置滑带，软件会自动生成滑移面，可以同时获得斜坡的安全系数。
使用强度折减法获得的安全系数可表示为
故有：，
1.2边坡安全系数
斜坡稳固程度的安全系数有许多定义，当前有着三种认可度较高的常用方法：强度储备安全系数FS1，过载储备安全系数FS2和滑动力过载安全储备系数FS3。
二．滑坡的机理与防治分析
滑坡变形是在特殊的工程地质条件和水文环境下发生的。其变形主要有两种情况：一是自然环境中自身重力引起的斜坡地层运动，同时伴随自然环境的特殊变化，如大雨、地震等会导致地形变化并引发坡体倒塌；另一原因是由于人为开挖从而导致斜坡滑移。
2.1滑坡机理
滑坡的破坏机理受岩石和土壤的性质、结构类型、斜坡的形状以及内部岩层的性质的限制。对于特定的斜坡，无论是否发生滑坡破坏，都必须同时考虑重力和其他作用力。其机理有以下几种：
2.1.1流变倾覆滑坡机理
由于边坡岩层自重的连续作用，边坡的变形将随着时间的增加而继续减小，在一定的变形范围内发生流动变形，进而导致岩体逐渐变形，最终将演化成滑坡。
2.1.2应力释放平移滑坡机理
由于河流侵蚀或人工开挖扰动，应力集中释放了原本集中在岩石和土体中的内力，使得岩土和土体反弹并松弛，将最终导致滑坡的形成。
2.1.3震动崩落滑坡机理及震动液化平推滑坡机理
由于大的振动或人为干扰，斜坡的内部岩层紊乱，地下水通道堵塞，在特定的地质力学作用下，滑动体整体将出现位移。
2.1.4孔隙水压浮动滑坡机理
滑坡体的低水位在正常情况下不是特别明显，但是当地下水由于雨季雨水补充或其他原因而上升，并且坡体的下部粉质黏土层遇水形成粘稠状时，地下水就难以及时排泄，导致地下水压力增大，孔隙水压力升高，削弱了滑动体的抗剪强度，最终导致形成滑坡。
2.2滑坡防治
预防和控制滑坡是一项大型的系统工程，包括监测、预测、防护和治理滑坡。在路桥工程中，如何确定路线的方向和路线的布局都无法避免滑坡的问题。选择大型公路和铁路项目的位置或有潜在危险的斜坡时，可以避开滑坡带，对于无法避免的不稳定斜坡，应该去现场进行调查，分析工程地质、岩石和土壤结构，进行实时监控，制定相应的治疗方案。
根据其原理，可以将各种滑坡处理方法分为以下几类：
2.2.1减压与反压
减少坡度和减轻负荷的方法：切开滑坡体的上部以减小滑坡的滑动力，并且切开的土壤可以堆积在坡脚趾上以增加滑动阻力。切掉的部分主要在主滑动部分的后部，而对滑坡体具有防滑作用的部分不能被切掉。坡度削减和减轻负荷的方法简单方便，因此经常在建筑中使用。
填土反压法：主要是对防滑部位进行反压，以提高防滑能力。在堆放土壤之前，应先排干堆放土壤中含有的水，以防止反压的土壤中水分过多而使得防滑部分的坡度不稳定。
2.2.2改变滑坡体的强度
地下排水法：滑坡的破坏过程与地下水的封闭活动有关。做好施工场地和斜坡的排水工作，以降低地下水的水压来提高土壤的抗剪性和抗滑能力。
改良土壤的方法：通过物理或化学方法人为地改变斜坡土壤的软土层，以增加土壤在滑动面上的抗剪强度。通过改变滑坡土壤的结构和岩土特性，可以增加边坡土壤的滑动阻力。在当前的工程界中，有两种改善土壤质量的方法：一种是物理方法，即通过改变土壤的组成来增加强度；另一种是化学方法，即改变土壤的结构状态以提高土壤抗剪性。
2.2.3人工支撑结构
人工支撑结构是最常用的滑坡处理措施之一。由于其施工方便，补强效果好，工艺成熟，已被广泛使用。特别是在山区的交通工程中，人工支撑结构将被广泛使用。目前，最常用的滑坡支撑结构包括防滑挡土墙、防滑桩和锚索防滑桩。
三．滑坡支护的优化设计
主要从以下几点分析研究
（1）使用MIDAS/GTS软件来预计滑坡支护的落桩点及桩长。使用强度折减后边坡的力学参数分别模拟计算距坡脚0 m、20 m、25 m、30 m时的斜坡安全系数和桩长分别为 17 m、19 m、21 m、23 m时的斜坡安全系数，由数据可得坡脚30 m处施加21 m防滑桩为最佳设计。
（2）以得到的最优方案为基础布设双排抗滑桩来平衡滑坡的位移。并且模拟计算距坡脚40 m、45 m、50 m、55 m、60 m和桩长分别为18 m、21 m、23 m时斜坡的安全系数、移动距离及桩身受力，可得出坡脚50 m处施以21 m防滑桩为最佳设计。
（3）引入抗滑短桩的应用，模拟距坡顶0 m、1.5 m、2.5 m、3.5 m、4.5 m、5.5 m六种不同情况下边坡的位移情况，从位移图可以看出，从斜坡顶部开始的桩长3.5 m是短抗滑桩的最佳解决方案。另外，短的防滑桩节省了投资并可以平衡桩身的力，由于桩的截面不变并且桩体变短，因此桩的锚固力增大，即滑动阻力增大。目前，抗滑短桩的研究仍处于起步阶段，影响抗滑短桩的各种因素的研究仍在进行中，这将是今后研究的重点。
四．展望
目前，许多抗滑桩的优化设计只是浅尝辄止，还有很多问题需要深入探讨：（1）在施工过程中，采用有限元强度折减法对边坡稳定性进行分析，对滑坡破坏机理的了解还不是很深入，有必要进一步研究研究桩的推力和桩阻力的分布规律；（2）在滑动桩的力分析中，有时桩身的上部较小或没有应力。在这种情况下，是否考虑短桩防滑桩的安装值得进一步研究和探讨；（3）部分工程采用双排桩支护形式，不进行锚索抗滑桩的模拟计算，而近年来二者的组合已被广泛使用，这也值得进一步的探索和研究。
参考文献
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