环境岩土工程

中欧加筋土边坡设计方法算例对比

摘要：边坡失稳是环境岩土工程这门学科中重要的研究方向。将土工格栅铺设于土体中，可以扩散土体的应力，传递拉应力，限制土体的侧向位移；还能增加土体与格栅的摩阻力，加强了坡体的整体性，提高土体和构筑物的稳定性。由于土工格栅在土体加筋领域的独特优势，目前已被广泛应用于边坡、挡墙、路堤和地基等加筋土工程中。文章通过对算例用中国加筋边坡设计时所使用的规范和德国DIN标准的加筋结构设计方法的对比，得出在《水利规范》中将加筋边坡和加筋挡墙按照坡面倾角的大小给出了不同的设计方法是合理的，以及该工程中，在筋材使用量方面，使用DIBt方法更加经济等结论，以指导类似工程的计算。

关键字：土工格栅；加筋土边坡；设计方法

中图分类号：U417 文献标识码：A

Design method of reinforced soil slope example

contrast of central Europe

Li San-ni1

(Shijiazhuang Tiedao University，Shijiazhuang 050043，China)

Abstract:Slope instability is an important research direction of environmental geotechnical engineering ．Geogrid laying in the soil can spread the soil stress，transfer stress，limit the lateral displacement of soil．And increase the friction resistance of soil mass and the grille，the integrity of the reinforced slope and improve the stability of the soil and structures．Due to the unique advantages in the field of soil reinforced geogrid，it has been widely used similar type，retaining wall，embankment and foundation reinforcement engineering etc．This paper makes contrast in China based on an example of reinforced slope design specification and used by German DIN standard reinforcement structure design method．Come in the "standard of water conservancy" reinforced slope and reinforced retaining wall in accordance with the size of the slope．Angle is given different design methods are reasonable．And in this project，in terms of reinforcement material usage，makes the conclusion that using DIBt method more economical，to guide the similar project．

Key words: Geogrid; Reinforced soil slope; The design method

0引言

边坡失稳也是环境岩土工程这门学科中重要的研究方向。目前中国在加筋边坡设计时所使用的规范主要为《水利水电土工合成材料应用技术规范》[1]（后文简称为《水利规范》）和《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T019-98）[2]，后者主要用于道路中的土工合成材料设计。在欧洲，来源于德国DIN标准的加筋结构设计方法（即DIBt方法）已经得到了广泛的应用，由于其方法简单，方案经济，在其他地方也开始流行[3]。

1 原理对比

2．1中国规范设计方法

国内《水利规范》的主要设计思路如下：

（1）通过圆弧滑动法找出边坡中小于规范规定安全系数的所有圆弧的包络线，该包络线和坡面以及坡顶所围成的区域成为主动区（或临界区）；

（2）根据该主动区所需要的加筋力和筋材强度综合确定筋材的间距和锚固长度，最终根据主动区范围和锚固长度确定初步加筋方案；

（3）在该初步加筋方案的基础上，进行外部稳定性计算，一般情况下包括：抗水平滑动验算、地基承载力验算以及抗深层滑动验算。

图1 初步加筋方案

2．2 德国DIBt方法

DIBt法亦称为双楔体法，它也是以极限平衡法为基础的[4]。该方法的特点是：考虑加筋土部分的楔体（楔体1）和加筋土挡墙后的楔体（楔体2）两者的稳定性（图2）。

（1）在外部稳定性验算中，该方法将加筋部分的土体视为刚性体，验算抗水平滑动稳定性和地基承载力，用限定合力偏心距的大小来代替抗倾覆验算[3]。

（2）在内部稳定性验算中，主要选取以下三种滑面进行验算：沿筋材和土的交界面、沿楔体1中最陡未加筋滑面以及滑面起点在坡面不同高度处穿过筋材的滑面。三种滑面的示意图如图3所示。

图2 DIBt 法的两个楔体 图3 DIBt 法内部稳定性计算简图

2．3 两种方法的不同点

两种方法主要有以下几个方面的区别：

（1）内部稳定性；《水电规范》中为了保证加筋体的内部稳定性，规定了筋材间距最大不得超过0．6m [1]，而在德国DIBt 方法中没有具体限定筋材，通过三种滑面的验算来保证加筋体的内部稳定性；

（2）抗滑楔体的选取；中国规范将底层筋材正上方的土体视作抗滑楔体，而德国DIBt 方法将整个加筋体都看做抗滑楔体；

（3）国内《水利规范》加筋挡墙和加筋陡坡的设计根据墙面（坡面）的倾角大小加以区别，而德国DIBt 方法将二者统一。前者的边坡加筋设计中没有对加筋体抗倾覆的验算步骤。

3 工程概况

工程建设挖填方较大，建成后会形成高挖方和高填方边坡，其中最大填方坡高约27．5m ，边坡总长约1281m 。针对工程本身的特点，最终采用土工格栅加筋的方式进行填方边坡设计。

工程中选取的典型边坡断面之一如图4所示。在计算模型中，地基土和填土为两种不同的土层，分布情况见图4，都采用Mohr-Coulomb 强度准则，土体参数如表2，选用的土工格栅参数（包括土工格栅与填土的接触面强度参数）见表3，其中筋材的抗拉强度为按照《水利规范》3．2．5条规定折减之后的数值。土层参数和土工格栅参数都与该工程设计中实际使用值相同，此外，模型中边坡中无地下水作用。

图4 计算模型示意图（单位：m ）

表1 地基土、边坡填土和软弱层土的材料模型和参数

材料

本构模型

弹性模量（MPa ）

粘聚力（KPa ） 内摩擦角(°) 剪胀角(°)

泊松比μ

重

度

(KN/m 3) 边坡填土

M-C

30

10

33

0．3

19