西南某机场边坡加固工程
一、工程背景
该机场位于人工高填方边坡之上，根据钻孔揭露，填土厚度最大为55m左右。其中补3-3剖面为变形较大、裂缝发育、坡脚鼓胀较为严重的区域，因此以该剖面为典型剖面进行稳定性分析和支护设计。
1.工程地质剖面图
2.加固方案
二、岩土参数
三、边坡稳定性分析1．现有边坡稳定性分析
（1）整体稳定性- 最危险圆弧滑面：
边坡稳定性验算 (毕肖普法(Bishop))
安全系数 = 1.03 < 1.20
边坡稳定性不满足要求
（2）整体稳定性- 最危险折线滑面：
边坡稳定性验算 (摩根斯顿法(Morgenstern-Price))
安全系数 = 1.00 < 1.20
边坡稳定性不满足要求
（3）局部稳定性- 杂填土局部边坡：
边坡稳定性验算 (毕肖普法(Bishop))
安全系数 = 1.08 < 1.20
边坡稳定性不满足要求
计算结果表明，整体边坡安全系数为1.00，杂填土局部边坡安全系数为1.08，均处于欠稳定状态，需进行加固。
2. 反压平台方案稳定性分析
反压平台总高度约20m，设置方案同四标，平台坡底及坡脚处的弃方土需进行清理至原状土。
（1）整体稳定性- 圆弧滑面
边坡稳定性验算 (毕肖普法(Bishop))
安全系数 = 1.13 < 1.20
边坡稳定性不满足要求
（2）整体稳定性– 折线滑面
边坡稳定性验算 (摩根斯顿法(Morgenstern-Price))
安全系数 = 1.06 < 1.20
边坡稳定性不满足要求
计算结果表明，整体边坡安全系数为1.06，不满足设计要求，需进一步采取支护措施。
3. 反压平台+微型钢管桩方案稳定性分析
微型桩共设置四排，桩间距为1.4m*1.4m。这里为了简化模型，将四排桩合为一排。同时根据下式计算出钢管桩材料的抗剪强度，并以该抗剪强度作为钢管桩材料的粘聚力。因此，可设置粘聚力等于钢管桩材料抗剪强度的岩土材料来模拟钢管桩的加固作用，其中内摩擦角设置为零。
（1）整体稳定性– 圆弧滑面
边坡稳定性验算 (毕肖普法(Bishop))
安全系数 = 1.30 > 1.20
边坡稳定性满足要求
（2）整体稳定性– 折线滑面
边坡稳定性验算 (摩根斯顿法(Morgenstern-Price))
安全系数 = 1.20 > 1.20
边坡稳定性满足要求
（3）局部稳定性– 台阶边坡1
边坡稳定性验算 (毕肖普法(Bishop))
安全系数 = 1.29 > 1.20
边坡稳定性满足要求
（4）局部稳定性– 台阶边坡2
边坡稳定性验算 (毕肖普法(Bishop))
安全系数 = 1.26 > 1.20
边坡稳定性满足要求
由于机场地区抗震设防烈度为7度（0.1g），考虑抗震设计工况并进行分析，得到稳定系依然满足相应的设计安全系数要求，如下图。
边坡稳定性验算 (摩根斯顿法(Morgenstern-Price))
安全系数 = 1.12 > 1.10
边坡稳定性满足要求
由以上稳定性分析可知，加固方案可行，边坡稳定性满足设计要求。下一步需要对微型钢管桩强度进行校核。校核方法分别采用了m法、p-y曲线法和NL法，通过自行编程计算，得到微型钢管桩强度满足要求。
作用在桩身上的荷载为通过不平衡推力法（隐式解）得到的剩余下滑力，分布形式为矩形。由于GEO5支持国内特有的不平衡推力法（隐式解、显式解均支持），因此，荷载大小通过GEO5「土坡模块」计算得到。
四、加筋土填土边坡稳定性
采用GEO5「加筋土式挡土墙设计模块」计算得到加筋土挡墙的倾覆滑移稳定性满足要求，筋材承载力也满足要求。同时，整体稳定性计算结果如下：
整体稳定性验算 (毕肖普法(Bishop))
FS = 1.48 > 1.30
整体稳定性满足要求
五、有限元分析
将GEO5「土坡模块」中所建模型导入GEO5「岩土工程有限元分析计算模块」（以下简称「有限元模块」），建立有限元模型，并分析变形边坡的应力应变和变形情况。
岩土材料补充参数如下：
建模流程和计算结果如下：
1．建模阶段：模型建立，网格划分
模型网格划分结果如下图所示。
2．工况阶段[1]：计算现有边坡初始地应力场，强度折减法计算安全系数；
初始地应力场，竖向有效应力等值面图
强度折减法计算得到的等效塑性应变带
从等效塑性应变带，可以判断得到边坡的潜在滑面位置，同时强度折减法计算得到安全系数Fs = 1.08，可见边坡处于临界状态，和极限平衡分析结果相同。
3．工况阶段[2]：计算施加微型桩边坡，强度折减法计算安全系数
这里的计算顺序和极限平衡法略有不同，因为有限元必须严格按照施工步骤进行模拟。实际施工顺序为先施加微型桩再进行填方反压。添加微型桩后，边坡应力应变以及变形几乎不会发生变化，这里采用强度折减法计算添加微型桩后的边坡临界状态时的等效塑性应变分布和安全系数。临界状态时等效塑性应变分布如下图，安全系数计算结果为Fs=1.09。
施加微型桩后边坡等效塑性应变等值面图和位移矢量（强度折减法）
4．工况阶段[3]：计算反压加固后边坡，强度折减法计算安全系数
反压后边坡水平向位移等值面图和位移矢量
强度折减法计算得到的等效塑性应变带
从等效塑性应变带，可以判断得到边坡的潜在滑面位置，同时强度折减法计算得到安全系数Fs = 1.17，和极限平衡计算结果相比较小，但滑面位置和极限平衡分析结果相同。
六、结论
结合GEO5「土质边坡稳定分析」、「加筋土式挡土墙设计」、「岩土工程有限元分析计算」模块，对西南某机场边坡加固工程进行了分析和计算，很好的解决了复杂岩土工程项目的设计问题，为设计方案提供了依据，并得到了满意的结果。同时，在该项目的部分较缓坡段还采用了GEO5「重力式挡土墙设计」模块在坡脚处设计了重力式挡土墙。从最终GEO5的计算结果可以看出，该设计方案满足设计要求。
