施家山隧道口堆渣安全性评价报告

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申嘉湖高速公路安吉孝源至唐舍段工程TJ03标段施家山隧道口堆渣体安全性分析报告浙江省大成建设集团有限公司申嘉湖高速公路安吉孝源至唐舍段工程TJ03标段项目经理部2019年10月

施家山隧道出口堆渣体安全性分析报告2019年10月施家山隧道口堆渣体安全性分析报告1-目录TOC\o"1-4"\h\u1.1工程概况 -1-1.2计算模型建立及输入参数 -2-1.3计算工况 -3-1.4计算结果分析 -3-1.4.1工况1计算模拟及结果分析 -3-1.4.2工况2计算模拟及结果分析 -5-1.4.3工况3计算模拟及结果分析 -6-1.4.4工况4计算模拟及结果分析 -8-1.4.5工况5计算模拟及结果分析 -9-1.4.6计算结果分析 -11-1.1工程概况施家山隧道地处安吉县西部的杭垓镇，该隧道属于越岭隧道，位于侵蚀剥蚀低山丘陵区，沿线山峦起伏，山势险要，谷坡较陡，坡度一般为17～46°。沿线山体高程多在220～320m之间，最高山峰高程为336m。其中出洞口段位于丘陵谷地斜坡上，隧道埋深0～28m。地形陡峭，植被繁茂，山坡上部分布薄层残坡积含砾粉质粘土。下伏基岩为侵入体花岗岩，青灰色，岩体节理裂隙发育，完整性差，呈散体～镶嵌碎裂结构，整体稳定性差，其风化差异大。施家山隧道出洞口左后方侧方堆放隧道开挖渣石料，高约18m，堆于斜坡上，如图1-1所示。本报告主要通过对该堆渣体稳定性进行数值模拟分析，以评价其安全性。图1-1施家山隧道口堆渣现状图1.2计算模型建立及输入参数本次评价根据现场调查及设计图纸，采用有限元软件Geostudio中的Slope/w模块开展二维数值模型计算分析。极限平衡法常被用来计算边坡的安全系数，在此采用Slope/w软件的Morgenstern-Price法来执行计算。根据工程地质条件以及针对现场实际工况，本报告建立如图1-2所示的二维边坡数值分析模型。边坡的长度和高度分别设为80m和60m，堆渣上沿宽度为15m，堆渣高18m，堆渣坡面倾角为30°。图1-2所选计算模型剖面图根据勘察报告及设计文件，相应的模型计算参数如表1-1所示。表1-1模型计算参数土层名称重度（kN/m³）内摩擦角（°）黏聚力（kPa）堆渣体18351全风化花岗岩2217.41233.51.3计算工况根据现场堆渣情况考虑以下五种工况：将堆渣高度由初始18m依次减小为16m、14m、12m和10m，分别计算其安全系数，即对应工况1、2、3、4、5。同时，针对每一种工况，在计算堆渣体稳定性的同时，通过定义剪入剪出口来计算整个坡体的安全系数。1.4计算结果分析1.4.1工况1计算模拟及结果分析图1-3所示为斜坡堆渣高度为18m时的堆渣稳定性分析和边坡整体稳定性分析结果。可以看出此时堆渣体安全系数为1.15（报告中安全系数均保留两位小数），处于稳定状态，且只有坡面小部分堆渣发生滑坡。对整个边坡体来说，其安全系数为3.84，可以说明在该工况下坡体是完全处于安全状态的。（a）（b）图1-3堆渣高度18m时（a）堆渣稳定性分析；（b）边坡整体稳定性分析1.4.2工况2计算模拟及结果分析图1-4所示为斜坡堆渣高度为16m时的堆渣稳定性分析和边坡整体稳定性分析结果。可以看出堆渣高度下降到16m时，堆渣体安全系数增大为1.18，处于稳定状态，且仍然只有坡面小部分堆渣发生滑坡。对整个边坡体来说，其安全系数变为3.98，同样处于安全状态。（a）（b）图1-4堆渣高度16m时（a）堆渣稳定性分析；（b）边坡整体稳定性分析1.4.3工况3计算模拟及结果分析图1-5所示为斜坡堆渣高度为14m时的堆渣稳定性分析和边坡整体稳定性分析结果。此时堆渣体安全系数为1.21，处于稳定状态，且只有坡面小部分堆渣发生滑坡。对整个边坡体来说，其安全系数为4.19，同样处于安全状态。（a）（b）图1-5堆渣高度14m时（a）堆渣稳定性分析；（b）边坡整体稳定性分析1.4.4工况4计算模拟及结果分析图1-6所示为斜坡堆渣高度为12m时的堆渣稳定性分析和边坡整体稳定性分析结果。可以看出此时堆渣体安全系数为1.22，同样处于稳定状态，且只有坡面小部分堆渣发生滑坡。对整个边坡体来说，其安全系数已增大到4.34，在该工况下坡体还是完全处于安全状态的。（a）（b）图1-6堆渣高度12m时（a）堆渣稳定性分析；（b）边坡整体稳定性分析1.4.5工况5计算模拟及结果分析图1-7所示为斜坡堆渣高度为10m时的堆渣稳定性分析和边坡整体稳定性分析结果。可以看出堆渣高度降到10m时，堆渣体安全系数为1.25，处于稳定状态，且只有坡面小部分堆渣发生滑坡。对整个边坡体来说，其安全系数为4.54，可以同样说明在该工况下坡体是完全处于安全状态的。（a）（b）图1-7堆渣高度10m时（a）堆渣稳定性分析；（b）边坡整体稳定性分析1.4.6计算结果分析通过对以上5种工况的计算和分析，将安全系数计算结果整理如下表1-2所示。可以看出，随着堆渣高度逐渐降低，堆渣体和边坡整体的安全性都在逐渐提高，且始终处于稳定状态。表1-2不同堆渣高度下堆渣体安全系数和边坡整体安全系数堆渣高度（m）堆渣体安全系数边坡整体安全系数181.153.84161.183.98141.214.19121.224.34101.254.54结合计算的5种工况分析，堆渣对自然山体的稳定性影响有限，但随着堆渣体的高度增加，堆渣体自身的安全系数在逐步降低。根据《公路路基设计规范》（J