第九章：支挡开挖的边坡稳定性分析
在本章中，首先验算给定边坡的稳定性，然后模拟建造挡墙、开挖边坡的工况，最后验算具有支挡结构边坡的内部稳定性和外部稳定性。
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任务
验算图 9.1 中边坡的稳定性，接下来验算支挡开挖后，边坡的稳定性。在每个工况阶段，均为“持久设计状况”。边坡的设计安全系数为 1.30，所有分析均采用 Bishop法，自动搜索最危险圆弧滑面。
图 9.1 支挡开挖边坡算例
计算
为了解决这个问题，我们采用“GEO5土质边坡稳定分析软件”（2017版）进行计算，分如下几个步骤进行说明：
工况阶段[1]——边坡稳定性的验算，求得已有边坡的安全系数
工况阶段[2]——开挖边坡
工况阶段[3]——建造混凝土排桩，求得开挖后被支挡边坡的和外部内部稳定性
注：在实际的施工过程中，施工顺序为“先支挡，后开挖”，但是极限平衡法并不考虑土体的应力应变关系，所以该算例中的工况阶段[2],[3]虽然表面上看来与施工顺序相反，但得出的计算结果是与实际相同的，采用这种工况顺序的设置只是为了建立模型方便。
工况阶段[1]
【分析设置】界面→【选择分析设置】，选择“中国—国家标准（GB）”。
表示边坡内层间界面的各条多段线坐标如下：
表9.1 各界面上点的坐标
选择【多段线】界面→【设置模型范围】，设定模型尺寸范围。
图9.2 模型尺寸范围的设置
图9.3 添加多段线
下一步，定义相应的【岩土材料】，并依图9.1指定给相应的土层。
表9.2 岩土材料参数
下一步，【工况阶段设置】界面中选择“持久设计状况”。
接下来，选择【分析】界面，采用Bishop法，搜索边坡的最危险圆弧滑面。关于“滑动面”，“分析方法”和“分析类型”已在上一章说明，本章不再赘述（更多相关信息请见帮助文件——F1）.
图9.4 原边坡的稳定性验算
由图9.4分析结果可知，运用Bishop法得出的原边坡的安全系数为:
SF = 2.26 > SFs = 1.30 满足要求
工况阶段[2]
首先，添加工况阶段[2]：
图9.5 添加工况阶段[2]
选择【挖方】界面→【输入】，按如下坐标输入多段线（和【多段线】界面中定义多段线的方式一样）：
表9.3挖方多段线坐标
图9.6 【挖方】界面
注：在定义挖方多段线时，如果新输入点与已定义点的x坐标相同，软件提示用户新点在“左”还是“右”插入新点，且图形窗口中将根据颜色给出新输入点位置的预览，预览虚线的颜色对应红色“左”按钮和绿色“右”按钮。之所以需要人为判断下一个点和已输入的x坐标相同的两个点的连接方式，是因为GEO5多段线特有的算法。在GEO5中，我们假设依次输入三个点A、B、C，很多软件中，这三个点的连接顺序是通过输入顺序来指定的，也就是说A连接B，B连接C。但是GEO5中是通过x坐标来指定的，也就是说如果C的x坐标和A的x坐标之差如果比A和B之间更小，则连接顺序为A连接C，C连接B，三点之间的连接和输入顺序无关，虽然B先于C输入。因此，当A和B具有相同的x坐标时，就会弹出以下窗口，通过人为判断来指定C连接于A还是B。
图9.7 多段线x坐标相同提示框
工况阶段[3]
添加工况阶段[3]，选择【抗滑桩】界面→【添加】，输入排桩参数如下：
图9.8排桩参数的输入
验算排桩内部稳定性
在进行内部稳定性验算之前，应在模型中添加搜索区域限制线，使软件自动搜索的滑动面与排桩相交。
图9.9 排桩支护内部稳定性验算
由图9.9分析结果可知，运用Bishop法得出排桩内部稳定性安全系数为:
SF = 3.15 > SFs = 1.30 满足要求
验算排桩外部稳定性
新建分析工况[2]，删除搜索区域限制线，验算排桩的外部稳定性。
图9.10 排桩支护内部稳定性验算
由图9.10分析结果可知，运用Bishop法得出的支护后边坡外部的安全系数为:
SF = 2.58 > SFs = 1.30 满足要求
结论
本章的目的是验算某给定边坡的稳定性，并进一步论证了该边坡经支挡开挖后的内部稳定性和外部稳定性。结果如下：
原边坡 SF = 2.26 > SFs = 1.30 满足要求
支挡开挖后：
内部稳定性 SF = 3.15 > SFs = 1.30 满足要求
外部稳定性 SF = 2.58 > SFs = 1.30 满足要求
注：该算例中设计的排桩还需要分析其在主动土压力作用下的弯矩分布。其上的弯矩分布和剪力分布可以在“GEO5深基坑支护结构设计”模块或“GEO5深基坑支护结构分析”模块中计算得到，并进行配筋。同时，还可以在“GEO5深基坑支护结构分析”模块中对该排桩的变形进行计算。
注：若边坡支护结构为抗滑桩，可在“GEO5土质边坡稳定分析”模块计算完成后直接调用“GEO5抗滑桩设计”模块进行计算，关于抗滑桩设计模块的应用请看第十章：抗滑桩设计。
