天津港边坡稳定性研究

摘要：港口边坡由于自身的结构形态，在受到荷载、雨水冲刷时可能会发生失稳破坏，目前有关边坡稳定的研究很多，但是绝大多数集中在道路边坡及建筑边坡方面，针对港口建设的边坡稳定性研究很少。本文就港口边坡的稳定性的影响因素、设计计算机理分析，基于天津港边坡稳定的研究实例，深入地研究了边坡稳定性分析的机理。

关键词：边坡稳定性; 影响因素; 机理分析;边坡治理

Abstract: port because of their structure form slope under load, the rains washed out may occur when instability and failure, the related slope stability study many, but mostly concentrated in the slope and the building of road slope, the construction of ports in the slope stability study very little. This paper port of slope stability of factors, design calculation mechanism analysis, based on the slope stability study of examples of tianjin port, the thorough study of the mechanism of the slope stability analysis.

Keywords: slope stability; Influencing factors; Mechanism analysis; Slope harness

中图分类号：U652.7文献标识码：A文章编号：

1 引言

边坡是岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成具有一定倾斜度的临空面。这样的结构形态，在受到荷载、雨水冲刷时可能会发生失稳破坏，随着我国经济的快速发展，港口的建设在飞速的发展，港口负荷也在逐年增加，边坡失稳现象时有发生；此外，国内诸多项目为追求港口工程项目的经济效益，期望在最短的时间内将投资转换成收益，往往将工期一再地缩短，工期缩短的直接影响便是工程质量难以保证，比如混凝土养护时间不够而致使其尚未达到要求的承载力即进行后续的工序，工期缩短后，工程人员由于一心追求速度，自然没有多余的精力顾及到工程质量了，所以国内很多港口工程中的边坡失稳是由于人为的因素所造成的。如何进行边坡稳定性分析及治理是摆在我们面前迫切需要解决的问题。边坡由于自身的构造特征，致使稳定性的计算及治理存在诸多困难，需要工程技术人员及设计研究人员进行有针对性的研究整理。目前有关边坡稳定的研究很多，但是绝大多数集中在道路边坡及建筑边坡方面，针对港口建设的边坡稳定性研究很少，本文就港口边坡的稳定性的影响因素、设计计算机理分析，基于天津港边坡稳定的研究实例，深入地研究了边坡稳定性分析的机理。

2工程概况

天津港处于京津城市带和环渤海经济圈的交汇点上，是首都北京的海上门户、我国北方重要的对外贸易口岸，是连接东北亚与中西亚的纽带。是中国北方最大的综合性港口，现有水陆域面积326平方公里，陆域面积121 平方公里。南疆港区以煤炭、铁矿石石油及制品等大宗散货运输为主；东疆港区以集装箱为主，兼顾客运；临港经济区南部区域近期服务于装备制造业等临港工业发展，以杂货运输为主；南港港区东部区域将建设成为为南港工业区提供港口配套的天津港南部主力港区，近期以干散货运输为主。天津港土层从上至下可分为6 个层次：淤泥层、淤泥质粘土、粉质粘土层、粘质粉土、砂质粉土与粉质粘土、粉质粘土层。

3 港口边坡破坏的形态

港口边坡失稳破坏的形态主要由以下三种：

1） 滑动边坡，其中包括圆弧滑动边坡和非圆弧滑动边坡。匀质土为圆弧滑动破坏，而非匀质土为非圆弧滑动破坏。

2） 平面滑移边坡，多发生在地层分界线比较明显，切稳定性相对较差的边坡，发生破坏时往往是沿着与坡面平行的角度形成平面滑移破坏。

3）组合滑动边坡，破坏面由圆弧面和平面组成，发生的位置多变，通常发生在相邻地层变化处，这也是最常见的港口边坡破坏类型。

4 港口边坡失稳的机理

边坡的稳定性是十二五期间土木工程研究的重要课题，其中对于港口边坡失稳及港基失稳破坏机理的研究应该引起足够的重视。港口在建设的过程中破坏了原有边坡的平衡状态及自然的坡面的排水通道，粘性土大多处于近水区域，常年受到流水的冲刷，随着水分的渗入，使土体含水率升高，处于可塑状态，降低了强度，随着港口负荷的逐年增加，边坡就出现了蠕变变形，开始偏离平衡状态，在港口近海处出现局部裂缝，如果不及时处理，将会出现圆弧滑动面，出现整体滑移破坏。

5 港口边坡稳定分析的方法

在边坡稳定分析中，常用的方法有极限平衡法、有限单元法、可靠度分析等。以极限平衡理论为基础利用图解法，假定破坏面是发生在沿着一个假想或已知破坏面的点上，运用平衡理论得到土体允许的抗剪强度值；有限单元法是以数值分析为基础，分析边坡的变形特征和应力状态；可靠度分析是基于用概率统计学，分析坡面及现成实测数据，分析各种可能破坏形式的概率，以此来评价边坡的稳定性。

6 港口边坡失稳的的治理

目前国内外对边坡失稳的灾害防治是从以下三方面进行：

首先，采用可以将边坡的坡面放缓，减小或边坡附近的载荷、使载荷的影响范围扩充不到边坡失稳的滑动面处、排水或引流地表处的积水保证土体的含水率及强度、在边坡外侧设置一定范围的挡土墙，来边坡平衡土压力，起到固定土体，增强承载力的作用。这些措施比较简单、经济性较好，但容易受到外界条件的影响而破坏。

其次，采用有针对性的支档结构，如锚杆、土钉墙、混凝土喷面等技术措施。一次来稳固土体，调整边坡的内部的受力性能，增强边坡受到荷载时的稳定性。其布置比较容易、施工简单、对于失稳的边坡扰动影响比较小，易于发挥边坡原有的承载能力，经济社会效益较好，因此，受到了广大技术人员及科研设计人员的欢迎。

再者，考虑到港口边坡的特点，应该进行有针对性的防护治理。港口边坡最大的危害来自海水对于边坡的冲刷及海水对边坡土体的渗入，引起的含水率的变化及强度的变化，所以应该进行采取强有力的隔水排水措施，如设置隔水帷幕、防水混凝土罩面等。港口边坡还有一个特点就是经常受到动重荷载的影响，易产生强度不足出现边坡滑移开裂等，所以，设计混凝土边坡时应该注意平台处的强度问题，采取局部强度补充的办法，进行加强。

最后，也是最常用的办法，采取综合的防治手段。边坡失稳的危害巨大，所以应该防危于未然，对边坡实行一次性强度设计或一次性地危害根治。且应该明确边坡病害的诱发因素的复杂性及巨大型，采取行之有效的复合治理办法。

总之，在边坡失稳破坏灾害的防治方面应该分析清楚边坡的受力状态，有力地平衡边坡受到的侧向土压力，防止土体发生整体或部分部位的稳定性破坏。应该对边坡进行补强处理增强其箍束骨架作用、分担作用、应力传递作用、坡面变形约束等。