[摘要]在极限平衡法理论的基础上，采用GEO-SI，OPE软件中的SLOPE／W模块分析鄂西某一级公路上高达64m的路堑边坡的稳定性，通过计算，得到了该边坡最危险滑动面及其稳定安全系数。计算结果表明：该软件能较好地模拟路堑边坡的现场实际情况；该边坡处于稳定状态，不需额外加固处理，只需进行生态防护。
[关键词]极限平衡法；GEO－SLOPE软件；路堑高边坡；安全系数
1 引言
人类日益频繁的工程活动不可避免地形成了一些边坡，特别是在山区城市环线建设的过程中，需要大量开挖山体，路堑边坡不但数量多，而且高度通常也比较大，严重扰动了山体原来的岩土体结构和影响了原有的生态环境，使得高路堑边坡因失稳而产生滑坡、崩塌的现象不断出现。加上山区地质环境的复杂性和人们对高路堑边坡认识的不足，路堑病害不仅威胁人们的安全，还会延缓城市建设的步伐。因此，针对高路堑边坡进行稳定性分析是一件十分有必要的事情。
2 路堑边坡分析方法
目前路堑边坡稳定分析方法可分为定性分析法、定量分析法和非确定性分析方法三大类。工程设计与施工往往需要对边坡的稳定性作定量分析，以便确定具体的加固处治措施，使得定量分析法在工程实践中占有重要地位，其中，极限平衡法应用得最为广泛。
极限平衡法视边坡岩土体为刚体，不考虑岩土体本身的应力应变关系，将有滑动趋势范围内的边坡岩土体划分为一个个小块体，依据块体受力和力矩的平衡来建立方程分析边坡稳定性。这种方法能给出物理意义明确的边坡稳定安全系数以及可能的破坏面，且容易被掌握和应用，因此成为边坡稳定性分析中应用最广泛的方法，尤其受到工程界的欢迎。它包括瑞典条分法、Bishop法、Janbu法、Morgenstern－Price法等。
3 工程实例
3.1 工程概况
某路堑边坡位于鄂西某东环线一级公路K1620+466.161～K1620＋760处，高约64m，边坡总长300m，为八级边坡，每级高8m，如图1所示。该公路目前还未完工，对现场实际情况进行调查得知，公路修筑前，对该处山体进行了强烈爆破，原有山体破坏严重，原始平衡状态也被改变，加上降水、地形、地貌、岩性与构造等条件的影响，导致该路堑边坡出现崩塌、水土流失等病害。为避免后期病害的发生，以及加强工程的安全性和经济性，有必要对该高边坡进行稳定性验算。
该段地层主要为岩质边坡，顶部为强风化带。地层岩性及其组合是构成路堑高边坡的物质基础，决定了岩石的强度、抗风化能力、水力性质、在相同构造力作用下节理裂隙发育程度，而这些都与边坡地稳定直接相关。本边坡出露的岩性主要为石英片岩，主要分布于寒武系与震旦系中，普遍含碳质，灰黑色，花岗岩变晶结构，片状构造。主要矿物为石英(55～75％)、绢(白)云母及少量钠长石、方解石、黑云母、绿泥石，副矿物为白钛石、磷灰石及锆石等。八级边坡从上至下土层依次为素填土、碎石土、强风化绢云石英片岩、中等风化绢云石英片岩。它们的物理力学参数见表2。
3.2 模型的建立与求解
(1)绘制图形，创建所需计算内路堑高边坡。运行Geo－Stu－dio.exe程序后，选择Create a SLOPE／W analysis，此时即是边坡稳定性的计算模式。直接在空白处用Draw／PoInt来逐个点的绘制，然后用Sketch／Lines依次连接每个点，图形包含边坡坡率、高度、平台宽度和山体大致形状。
(2)计算方法设置。在Keyln／Analysis Setting／method里面选择Bishop法作为计算方法，确认Side Function选项为Half－sine function，在Slip Surface选择Left to right、Entry andExit(滑动面的入口和出口)，在SLOPE／W中，滑面选择主要有选择滑面出入口、完全定义滑面以及完全由软件搜索滑面三种方法。
(3)设置填料的参数。在Keyln/Material Properties里面设置粘聚力C，重度γ和内摩擦角φ。有四种填料，依次为素填土、碎石土、强风化绢云石英片岩、中等风化绢云石英片岩，可根据表2设置如图2参数界面。
(4)绘制填料区域。相应的选项卡在Draw/Regions，根据边坡地质构造特征来绘制相应的区域，并用Draw／Pore-WaterPressure绘制出浸润线，Draw／Slip Surface/Entry and Exit绘制出滑动面的进出口，依据实际情况，滑坡出口选择在靠近坡脚处，由于岩体节理发育完善，入口选择在八级边坡坡顶，如图3所示。
(5)软件分析。步骤为Fools／Verify，软件会分析出设计的图形和边坡形式是否合理，并依据设置的参数和条件自动计算出一组滑面，选择安全系数最小的滑面作为答案。在模型求解时选择的是Bishop法，最终计算得到了最危险滑动面和安全系数为1.243，所得滑动面如图1所示。在SLOPF／W中还可以查看由Ordinary法和M-P法计算此滑面得到的安全系数，分别为1.294和1.344，三种方法计算所得安全系数误差不超过6％，可见其计算精度还是较高的。
(6)计算结果分析。
按照《公路路基设计规范》可知，路堑边坡安全系数如表3。采用Bishop法计算得出的稳定性系数为1.243，在规范范围内，说明该高路堑边坡是符合稳定性要求的。
4 结论与建议
从模型的建立与求解的过程得出如下结论和建议：
(1)通过对该路堑边坡的计算结果进行分析可以知道，对安全系数最小的滑面，选择与实际情况较为接近的Bishop法计算得到其安全系数为1.243，该高路堑边坡符合稳定性要求，只需采取一定的防护措施即可，考虑与十堰市城市景观的协调性，建议采用喷混凝土植被技术处理此边坡，第一、二、三、四级坡率设置为1：0.75，五级及以上到最上一级采用1：1的坡率。
(2)SLOP／W软件能模拟路堑边坡的现场实际情况，并依据设置的参数和条件自动计算出一组滑面，并选择其中安全系数最小的滑面进行计算，其计算结果可靠性较高，对路堑边坡稳定性分析有较大的工程意义。
(3)GEO-SLOPE软件的建模操作过程比较繁琐，可以考虑将其与有限元软件结合，开发GEO-SLOPE与有限元的接口程序，充分发挥两者在斜坡稳定分析和评价方面的优势，为其他大型边坡工程的稳定研究提供新思路。
参考文献
[1]王玲，基于GE()_SLOPE软件对某土质边坡稳定性分析[J]，山西建筑，2011.37(16)：73－74
[2]刘世建、陈健康、符文熹等，基于ANSYS和GEO-SLOPE的斜坡稳定性分析法[J]，人民长江，2008.39(14)：47、69
[3]张海云、陈义民、巩立亮。基于geo-slope软件对某边坡的稳定性分析评价[J]，山西建筑，2011.33(13)：99－100
[4]郑涛、张玉灯、毛新生，基于Geo-Slope软件的土质边坡稳定性分析[J]，水利与建筑工程学报，2008，6(1)：7.33