摘要：长江沿岸边坡因长期受江水的浸润和雨季影响而出现滑坡现象，对周围临近建筑物稳定性、交通的安全性等造成重大影响。本文针对长江沿岸某基坑边坡工程，运用剩余推力法对渗流作用下边坡的稳定性进行分析，求解安全系数。算例分析计算结果表明，边坡是不稳定的；在有渗流存在的状态下比在自然状态条件下所得的稳定性系数要小20%左右，可见水对边坡稳定性影响是相当大的，对边坡的稳定性起到了决定性的作用。有必要采取加固措施，防止出现滑坡造成经济损失。
关键词：渗流；边坡；稳定性；极限平衡理论；剩余推力法
Abstract: Along the Yangtze river the slope stability failure caused by long-term infiltration of water and rain, has a significant impact on the stability of the adjacent buildings and the safety of the near transportation. In this paper, imbalance thrust force method (ITFM) is applied to analyse the stability of a slope along the Yangtze river and solve security factor .The calculation results show that the slope is unsafe, security factor under seepage is 20% smaller than under natural conditions, so water has great influence on slope stability. It is necessary to take reinforcement measures in case that landslide and economic loses happens.
Keywords: seepage; slope; stability; Limit equilibrium theory; imbalance thrust force method(ITFM)
中图分类号：U213.1+3文献标识码: A 文章编号：
0 引言
当今边坡稳定性问题越来越突出，是水利、水电、公路、建筑等工程领域中常见的地质灾害。因此，稳定性分析和评价已成为岩土工程界极为关注的重要研究课题。滑坡形成的原因很多主要包括地下水作用、降雨、地震和人类活动等，滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用往往是引起滑坡的主要因素。由于水的作用使得土体中孔隙水压力和动水压力增大，土的粘聚力及内摩擦角降低，从而将原始的平衡状态打破，发生滑坡灾害，造成大量人员伤亡和经济损失。为了减少滑坡灾害常采用工程措施予以加固，防止造成不必要损失。
极限平衡法最早是由瑞典人彼德森在1916年提出的。他认为边坡稳定性问题是平面应变问题，并把圆弧滑动面以上的土体划分为多个垂直条块，在计算过程中不考虑各土条间的相互作用力，定义安全系数为滑动面上全部抗滑力矩与滑动力矩的比值。之后，又有许多专家学者对条分法进行了不同程度的改进。在这个过程中，出现了一系列简化计算方法，如瑞典条分法、Terzaghi法、Bishop法、Janbu法、Sarma法、Morgenstern-Price法、Spence法、剩余推力法等。本文采用工程中常用的剩余推力法对长江沿岸某边坡进行稳定性分析。
1 工程概况
本工程区位于长江流域沿岸，为某船闸扩建项目工程，如图1所示。基坑底设计高程为-4.03m，坡顶高程为10.5m左右，坡高约14.5m，水平长度73.22m；基坑开挖深度大于10m，软土深度大于30m。由于左侧长期受长江水浸润作用，边坡两侧存在水位差，故边坡中存在渗流作用。加上基坑土体含水率高、压缩性高、强度低、承载能力差。主要存在沉降变形、岸坡抗冲刷稳定、渗透稳定及边坡稳定等工程地质问题。基坑土体敏感性高，在开挖施工过程中软土易蠕变，导致边坡土压力增大，影响开挖会直接影响到周边交通桥梁的安全。根据地质勘察报告及室内岩土试验成果，坡体钻探范围内覆盖土层从上而下依次是：
1.填塘土，灰褐色，稍湿，土质不均匀，结构疏松，含有少量铁锰结核，土层厚度为3.2m；
2.粉质粘土，黄褐色，软塑，土质较均匀，土层厚度为6.8m；
3.壤砂互层， 灰黄色，结构疏松，土质较均匀。
根据现场的水文地质资料，坡体的含水量很高，这主要是因为在雨季长时间的降水以及长期受降水的浸润。
图1 边坡剖面图
2 滑动面的确定
目前，在边坡工程计算及现行边坡规范中通常都是以极限平衡理论为基础，条分法分析仍是工程界和规范方面的主流，并有一套完整的经验指标，而圆弧滑动法是条分法中应用最广泛的。因此，寻找边坡最危险圆弧滑动面有比较重要的现实意义。
潜在滑动面的确定是一个极为重要也是一个非常困难的问题。目前解决这难题的方法有两种：一是根据经验人为假定，如圆弧、折线等；二是在众多可能的滑动面中，通过随机搜索找出安全系数最小的潜在滑动面(也称为最危险滑动面) 。
3 稳定性分析
剩余推力法也称为传递系数法，是我国工程技术人员创建的适用于各种形式滑动面的滑坡稳定分析方法。取第土条建立剩余推力法的分析计算模型，如图2所示（图中虚线代表浸润线位置）：
图2 土条受力模型
假定条间力的作用方向与上一条的滑面方向平行，由此可得到如图所示的计算简图，在图中用渗透压力取代了土条中的水的容重及周边的静水压力。对第i(i= 1，2，3,…，n)条块，沿平行及垂直于条块底面方向建立局部坐标系，设沿土条滑动面切线方向为x方向，沿土条滑动面法线方向为y方向，根据平衡条件，可得
（1）
（2）
其中
（3）
简化（1）～（3）式可得与的关系式如下：
（4）
其中，为条块的剩余下滑力传递至第条块的传递系数
（5）
，为渗透压力其几何意义是土条中饱和浸水面积、水的容重、水力坡降的乘积，其方向与水流方向一致，与水平向的夹角为。
为浸润线以上土条的天然重度，为浸润线以下土条的饱和重度；为浸润线以下土条的浮重度, 。式(4)中等号右边第一项为本土条的下滑力,第二项为本土条的抗滑力, 第三项为上一土条传递下来的不平衡推力。对于第一土条, 最后一项为0, 用上式逐条计算, 直到最后一土条的剩余下滑力为0，由此可以确定稳定系数。
第1土条的受力，根据公式（4）可得：
（6）
第11土条受力，根据公式（4）可得：