昆明新机场西北端高填方边坡稳定性分析

０５ ８
０３ ７ ０ ｌ ６
键 ０４ ９
０７ ３
０５ ２
理； ③对各冲沟及地表水 、 地下水汇集地带的填方边 坡 ， 地表水 富 集时将 软 化填 方边 坡坡脚 ， 成边坡 在 形 稳 定 性 问题 。建 议对 这 一带做 好 地表水 收集 排 汇工
边坡填 筑后 的 总应 力 变化 如 图 ４所 示 。从 该 图
能直 观 地看 出 ． 边坡 的总 应 力 主要 集 中在 厚 度较 大 的红 黏土层 ， 红黏 土与基 岩交 界 处应 力集 中 ， 在 易产 生边 坡失 稳 。结合 图 ５分 析 ， 沿 方 向位 移 最 大 的 部位 为 应力 集 中 区上 部填 方 体 表层 ， 填 方 体 的厚 与
３２ 有 限元 模 型分 析 ．
模 型 上 层 主要 为 陡坡寺 组 泥 岩 石 料 ， 部 填筑 上
厚度 较薄 约 ９ｍ， 中部填筑 厚度 最 大约 ２ 下部人 ２ｍ， 工放 坡处 逐 渐变 薄 。填料 下层 为红 黏 土层 ， 红 色 ， 棕
第９ 期
张
翔 ． ： 明 新 机 场 西 北 端 高填 方 边 坡 稳 定 性 分 析 等 昆
间处 于大旱 季 节 ， 黏土 含水 率较 低 ， 红 当丰水 季 节时 红黏 土易遇 水 软化 ， 力学 性质 降低 ， 重影 响边坡 的 严
稳定性。
对高填方边坡的建议 ： ①对天然边坡第 四系覆
盖层 较浅 的地 带 。 议将 地表 所有 土体 进行 清 除 ． 建 对 天然 边坡坡 度较 缓 而覆 盖层厚 度 较大 的地带 建议 采
性质 与红 黏 土相 近 ，为简 化计算 过程 将 次生 红黏 土
下入 渗后 塑性 急剧 降低 ， 构 强度 急剧下 降 ， 程 性 结 工 能急 剧 降低 ， 具有 水 稳 定性 差 的特 征 。 当作 为 填方
体原地 面地 基 时 ， 以被压 实 ， 生不 均 匀性沉 降且 难 产 沉 降量 较 大 ， 引起 填方 体边 坡失稳 。 ３ 典 型 高填 方 边坡 数值模 型及 计 算
度 与 红 黏土 的厚 度 有密 切 关 系 ， 以将 滑 裂 面确 定 所 在填方 体 与红 黏土层 交界 位置 。
０４ ９
用碎 石桩挤 密等 措施 来 增强 土体 的抗 剪力 ；② 对计 算 不稳 定 的填 方边坡 ， 议采 取抗 滑桩 、 土墙等 支 建 挡
挡 结构 进行 治理 或采 用 调整放 坡坡 比的方式 进行 处
０４ ９ Ｏ５ ８
表 ２ 边坡 稳定性计算 结果
暑
０３ ７
｝【 ８ ｛
０ ｌ ６
碹 ０４９
０７ ３ ０５ ２
图 ３ 边 坡 有 限 元模 型
丘坡 处 ， 些地 带红 黏土 厚度 大 ， 这 加上 红黏 土上硬 下 软 的工程 特性 使得 边坡 总体 稳定 性差 。由于勘察 期
第４ ７卷
湿， 塑 ， 可 干强 度及韧 性较 高 ， 少 量铁 、 质结 核及 含 锰 强风 化 碎石 ， 水 易 干裂 ， 层 位 于边 坡 坡 顶 处 ， 失 该 厚
度较 大 （ ２ 约 ０ｍ） 其 下为 中风 化 中泥 盆统 海 口组 白 ， 云质 灰岩 ， 微 晶结构 ， 理裂 隙较 发育 （ ３ 。 中一 节 图 ）
陡坡 寺组 泥 岩石 料
距离， ｍ
图 ２ 西北端高填方 剖面模 型
该 边坡 基 岩 岩层 倾 向与 坡 面相 反 ， 反 倾 层 状 呈
结 构 ， 然 边 坡 坡 度上 部 较 陡 （５ 一 ０ ） 下 部 逐 渐 天 １。２。 ，
具 。随着计 算 机技 术 的快速发 展 ，有 限元法 在 研究 边 坡稳 定性 方 面 日益成熟 ．并 广泛 应用 到边 坡稳 定
随着地 方经 济 、 商贸旅 游 和航 空运输 的发 展 ， 昆 明巫 家 坝机 场 已愈 来 愈不 能 满 足 其发 展 要求 ， 以 难
满足 未来 市 场定 位 下 的 民航 运 输 市场 发 展 的需 求 ， 所 以云南 省 政 府迫 切 需要 新 建 昆 明新 机 场 ， 以满 足 航 空运 输 的需要 。 在 西 南 山 区建设 中 ． 人类 工 程 活 动 中开 挖 开填 的边坡 高度 越来 越 大 ， 情况 之 复杂也 是前 所未 有 的 ， 边 坡研究 、 治理 的作用 与地 位 日益 突 出 ， 边坡 的稳定 性 分 析与 治 理 常成 为 工程 成 败 的关 键 技术 ． 是确 也
４ 机 场 等级 为 ４ 。 要 由东 、 两 条 跑道 组成 ， Ｅ； Ｆ 主 西 研
究 区域 主 要 位 于 拟 建 西 跑 道 中段 北 部 。跑 道全 长 ４ ０ ０ｍ， ４ 南 端 标 高 ２１ ０６ 中部 标 高 ０ 宽 ５ｍ， ０ ． ｍ， ３ ２１ ５１ 北 端标 高 ２０ ５３ 平 均标 高 ２０ ９７ ０ ．９ｍ， ９ ． ｍ； ５ ９ ． ０ ｍ ， 中段 设计 标 高 ２ ９ ． ５ ０ｍ。西 跑道 中段 属 于多个 ０ ０
甘 肃 水 利 水 电技 术
第４ ７卷
２ 典 型 高填 方边 坡地 质模 型 的建立 及 分析
２ ２ 四系 ２ ２ 西 北 端 属 于第 ２ 覆 盖层 ２ 度 较大 的 区域 ． 厚 ２ 主 要 分 布 可塑 一 塑红 黏 土 ，以可 塑 为主 ，厚 度 介 于 硬
石料 。在 计算 边坡 稳定 性时 采用 泥岩 填料 。
图 １ 场 区 地 形 图
收 稿 日期 ：０ １０ — ０ ２ １－ ８ ２
作者 简介 ： 张
翔 （９ ６ ）男 ， １８ 一 ， 云南 曲靖人 ， 硕士研究生 ， 主要从事地灾 、 土体稳定性方面的研究。 岩
１ ・ ３
・
２ １ 年 第 ９期 ０１
建设 提 供 了地 质 依 据 。
关键词 ： 高填 方边坡 ； 稳定性 ； 有限元法 ； 控制 因素 ； 昆明新机场
中 图 分 类 号 ：６ ２ Ｐ４ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ０ ４ （ ０ １ ０ — ０ ３ ０ ２ ９ — １４ ２ １ ）９ ０ １— ３
０ 前 言
软 ，基 本具 有 上硬 下 软 的变 化规 律 。从 室 内物 理力
限平衡 法 求 解 ． 即毕 肖普 法 、 瑞典 条分 法 、 根 斯 坦 摩 法， 以毕 肖普法 为 主要计 算方 法 ． 以其 他两 种 方法 辅 作 为参 考 ， 究 边坡 填筑 后 的稳 定性 。 研 ３１ 工 况及 参数 取值 ． 边 坡稳 定性 分 析采用 ４种 工况 进行 计算 ，分别
・
设计与研究 ・
昆明新机 场西北端 高填 方边坡稳 定性 分析
张 翔 ， 文喜 ， 韩 隆振 锐
６ ０５ ） １０ ９ （ 都理 工 大 学 地 质 灾 害防治 与地质 环境保 护 国家重 点 实验 室， 成 四川 成都
摘要 ： 西南地 区修 建机 场高填方边坡稳定性 问题是主要 的工程地质 问题 。通过工程地质勘察 并利 用有 限元法进 行 在 数值模拟 ， 昆明新机 场西北端边坡稳 定性进 行计算 ， 对 在此基 础上对影 响边坡稳 定性的控 制 因素进 行分析 ， 为工程
地 貌单位 的交 界处 ， 主要为 冲洪 积地 貌单 元 ， 区域 该 地 势相对 较平 缓 ， 冲洪 积层 下伏 基 岩为碳 酸盐 岩 ， 中
段 北端属 构造 侵蚀 中一 丘地 貌 （ １ 。 究 区沟谷 浅 图 ）研 交错 ， 地势 起 伏较 大 ， 方 高 度介 于 ３ ～ ０ｍ 之 间 ， 填 ０ ４ 冲 洪积 层 厚度 大 ， 达 到 ２ 可 ０ｍ左 右 。 布 软 土不 均 分 匀， 对边 坡稳 定性 不利 ． 是机 场 建设 中边坡 稳定 性 问
第４ ７卷 第 ９期 ２１ ０ １年 ９月
甘 肃 水 利 水 电 技 术
Ｇａ ｓ Ｗ ａ ｅ ｎ ｅ ｖ ｎｃ ｎ ｎ ｕ ｔ ｒ Ｃｏ ｓ ｒ ａ ｙ ａ ｄ Ｈｙｄ ｏ ｗｅ ｃ ｏ ｏ ｒ ｐｏ ｒ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇｙ
Ｖｏ ．７． ． １ ４ Ｎｏ９
Ｓ ｐ．２０１ ｅ ， １
塑 ； 黏土 ， 红 状态 软塑组 白云质灰 岩 （ ｈ 夹薄 层砂 、 Ｄ２） 泥岩 。填 料 主 要 由挖 方 区的 中寒 武统 陡坡 寺 组 砂 岩和 泥岩 （ ｄ ∈２）
昆明 新机 场 属 于 大型 枢 纽机 场 ， 设 规 模 按波 建 音 Ｂ４ ７ ７和 空 客 Ａ ４ ３ ０型 机种 的 要求 ，机 场 等级 为
约 ２３厚度 ；按 Ｇ ０ １ — ０ １ 《 筑抗 震 设 计 规 ／ Ｂ５ ０ １ ２ ０ 建 范 》 昆 明市 抗 震设 防烈 度 ８度 ， 计 基本 地 震 加 速 ， 设 度 值 ０２ 。 ．０ 设计 地震 分组 为第 ２组 。假 定天 然地 基 ｇ 除 表 部清 除耕 土 、 杂填 土外 ， 不做 任 何 地 基处 理 ， 直 接 进行填 筑 ， 由于次 生红 黏土分 布较 少 ， 且物 理力 学
有 限 元 法 是 求 解 数 理 方 程 的一 种 数 值 计 算 方 法 ，是 解决 工程 实 际 问题 的一种 有力 的数值 计 算工
按 红黏 土进 行计 算 。在暴 雨工 况下可 塑 红黏 土取 软 塑红 黏土 进行 计算 。具体参 数取 值见 表 １ 。
表 １ 岩土体物理力学参数取值
为 ： 然 工 况 、 雨 工 况 、 震 工 况 、 雨 ＋ 震 工 天 暴 地 暴 地
学试 验 中可 以看 出场 地红 黏 土具 有 弱 膨胀 性 ， 胀缩 性 以收缩 为 主 。失 水极 易 于裂 ， 形成 网状 裂 隙 ； 表 地
况 。暴 雨 工况下 地 下水水 位 以浸没 边坡 填筑 体 部分
分 析边坡 填 筑后 的总应力 分 布情况及 位 移 ，结合 实
地 的工 程地 质调 查 确定 边坡 的潜在 滑 裂面 。利 用极
定性 分析 ： 坡 稳 定 性 主要 考 虑第 四系 覆 盖层 边 厚度 较大 ， 填方 体边 坡稳 定性 影 响较大 ， 对 天然 边坡 主要 分布 可 塑红 黏土 。 局部 分 布次生 红 黏土 ， 层 红 该 黏 土 具有 高 液 限及 塑 限 、 孔 隙 比 、 干密 度 等特 大 低 征 。在 自然状 态 下 。红 黏 土 的湿度具 有 上部小 下 部 大的变化规律 ， 表浅部为硬塑状态 ， 地 向下 逐 渐 变
山／ 龌
１￣ ０Ｉ 之间 ， １２ Ｔ Ｉ 平均 厚度 约 １ Ｉ沟谷 低洼 处分 布 有 ５Ｉ； Ｔ 厚度 不 均匀 的次 生红 黏土 ， 状态 可塑 一 硬塑 。选择 场
４ ｌ ９ ７ ５ ， ５ ３ Ｙ 嘟
区中典 型 的高填 方边 坡进行 稳定 性分 析 （ ２ 。 图 ）
保 工程 安全 和降 低建 设 费用 的重要 环节 。 因此 对 边
坡 的研 究 ． 应该 在施 工之前 进 行全 面 的分析 ， 把边 坡
失稳 造成 的灾 害 降低 到最 低 限 度 ， 岩 土工 程 界 和 是 工 程设计 人 员必须 考 虑 的问题 。
１ 工程及 地质 概
题 较为 突 出的 区域 。场 区第 四系 冲洪积 层主要 为 黏 土 ， 态为 软塑一 塑 ； 质黏土 ， 态 为软塑一 状 硬 粉 状 硬
分 析 的研究 中。 利用 边 坡模 型 建 立 与其 相 对 应 的有 限元模 型 ，
变 缓 （ 。 ５ ） 坡 面覆 盖 层 厚 度 较 大且 连 续 ， 要 为 ３～ ｏ ， 主 可塑 红黏 土 。 方高 度 １～ ０ｍ， 填 ０ ３ 填料 采用 陡坡 寺 组
泥岩 石料 。 工边 坡按 １ ． 人 ： ５放坡 。 ２