落脚河特大桥岸坡稳定性分析

伍应勇

（贵州省公路开发有限责任公司，贵州 贵阳 550081）

随着西部大开发，贵州公路、铁路等基础设施建设迅猛发展，在地形高差大的深切峡谷区建桥将不可避免，岸坡稳定性直接影响桥梁方案是否可行[1-2]，因此对桥梁岸坡稳定性评价非常重要。

1 工程概况

拟建落脚河特大桥（桥区全貌如图1 所示）是贵州省毕节南环高速公路项目的控制性工程之一。左幅长533.50m，右幅长386.5m，拱桥主跨230m，桥面距离沟底193.5m，桥面净宽1×11.7m，设计时速80km/h。

图1 桥区全貌照片

1.1 地形、地貌

项目区地处贵州高原西北部向四川盆地过渡的边缘地带，属构造溶蚀—低中山地貌。桥梁横跨落脚河，为陡坡—陡崖地形。

1.2 水文

属长江流域乌江水系，白甫河支流。桥梁横跨落脚河，勘察期间流量约15～25m3/s，水位标高为1161.20m，调访最高洪水位标高为1164.9m。

1.3 地层岩性

岸坡两岸均为茅口组（P1m）中厚层状灰岩；在桥梁大桩号分布有龙潭组（P2l）薄至中厚层状泥质粉砂岩夹炭质泥岩，局部夹煤层。

1.4 地质构造与地震

场区无断层通过，岩层产状230°～280°∠8°～20°。场区地震动反应频谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度值为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度。

2 桥区工程地质问题

桥区不良地质为岩溶、危岩体、堆积体、小煤洞采空区、瓦斯和卸荷裂隙（如图2 所示），其中影响岸坡稳定性不良地质为两岸分布的卸荷裂隙。

图2 不良地质分布图

图3 南箐岸槽探、拱座位置关系图

图4 南箐岸卸荷裂隙和探槽照片

2.1 东兴岸卸荷裂隙

在该岸布设槽探TC1，通过槽探揭露，拱座前缘发育卸荷裂隙LX3，裂隙表部张开约5～20cm，向下逐渐闭合，对岸坡稳定性有影响。

2.2 南箐岸卸荷裂隙

陡崖附近发育卸荷裂隙带LXD1，LX1 开口处张开约8～22cm，向下逐渐闭合，两壁陡直，裂隙向下延伸约70m；LX2 张开约5～20cm，向下逐渐闭合，两壁陡直，向下延伸深度约80m，对岸坡稳定性有影响。

3 岸坡稳定性评价

3.1 稳定性计算参数

采用室内试验、规范，综合确定岩土体参数。落脚河特大桥岩土体物理力学参数取值如表1 所示。

表1 落脚河特大桥岩土体物理力学参数取值

3.2 东关岸岸坡地质分析及稳定性计算

3.2.1 东关岸岸坡地质分析边坡为缓顺向坡，拱座加载，岸坡受卸荷裂隙L3、节理和层面组合作用，前缘岩体可能发生破坏。

3.2.2 东关岸岸坡稳定性计算

关东岸正常工况、暴雨工况、地震工况稳定性如图5～7 所示。

图5 东关岸正常工况稳定性（Fs=1.42）

图6 东关岸暴雨工况稳定性（Fs=1.31）

图7 东关岸地震工况稳定性（Fs=1.25）

3.2.3 东关岸岸坡变形数值模拟

采用UEDC 离散元，以莫尔-库伦理论作为计算本构模型，各工况变形均为毫米级，均满足控制要求。关东岸正常工况、暴雨工况、地震工况移矢量云图如图8～10 所示。

图8 东关岸正常工况总位移矢量云图

图9 东关岸暴雨工况总位移矢量云图

图10 东关岸地震工况总位移矢量云图

3.3 南箐岸岸坡地质分析及稳定性计算

3.3.1 南箐湾岸岸坡地质分析

边坡为反向坡，层面和J6 节理面组合交线位于坡面内侧，倾向坡外，倾角小于自然坡面，为欠稳定结构面。受拱 座加载，岸坡受卸荷裂隙带、节理J5 和层面组合作用，前缘岩体可能发生破坏。

3.3.2 南箐岸岸坡稳定性计算

方案对前缘卸荷裂隙带已进行跨越，无影响，不再另行计算。模型以节理J5 为后缘边界，荷载依据设计提供数值，构建计算模型，进行稳定性计算。

南箐岸正常工况、暴雨工况和地震工况稳定性如图11～13 所示。

图11 南箐岸正常工况稳定性（Fs=1.42）

图12 南箐岸暴雨工况稳定性（Fs=1.34）

图13 南箐岸地震工况稳定性（Fs=1.26）

3.3.3 岸坡变形数值模拟

采用UEDC 离散元计算软件，以莫尔-库伦理论作为计算本构模型，计算结果表明，各工况变形均满足控制要求。南箐岸正常工况、暴雨工况、地震工况总位移矢量云图如图14～16 所示。

图14 南箐岸正常工况总位移矢量云图

图15 南箐岸暴雨工况总位移矢量云图

图16 南箐岸地震工况总位移矢量云图

4 结论与建议

（1）东关岸纵桥向岸坡为高陡缓顺向岩质边坡，岸坡整体稳定性受控制性结构面J1 节理和卸荷裂隙L3控制。桥梁方案已避开卸荷裂隙带，稳定性计算结果表明，东关岸各工况下均满足安全控制标准。

（2）南箐岸纵桥向岸坡为高陡反向岩质边坡，岸坡整体稳定性受陡倾坡外的控制性结构面J3 节理和卸荷裂隙带LXD1 内发育的卸荷裂隙L1、L2 控制。桥梁方案已避开卸荷裂隙带，稳定性计算结果表明，南箐岸各工况下均满足安全控制标准。

（3）数值模拟表明东关岸和南箐岸拱座位置桥梁荷载作用下岸坡附加位移矢量为毫米级，变形满足控制标准。