新型单向拉伸土工格栅在边坡加固中的稳定性分析

1、工程概况
选取某典型道路填方加筋边坡工程进行土工格栅应用加固性能计算分析，工程概况如下。工程场地水平向地震动加速度峰值为0.2g，场地内基底为泥灰岩，其上为边坡填筑体，填筑边坡分为三级，每一级边坡高度为6m，坡率为1∶1，每级边坡设置2m宽平台。边坡填筑体采用单向拉伸土工格栅进行加固，加筋体为包裹式加筋体，土工格栅竖向间距为0.55m，纵向满铺，最上部两层拉筋回折长度≥6.0m，其余拉筋回折长度≥2.0m，筋材长度为22～26m。边坡填筑体顶部作用30kPa的均布荷载。

2、地质概况
该工程场地内上覆第四系全新统坡残积（Q4dl+el）红黏土，下伏基岩为三叠系飞仙关组四段（T1f4）泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、灰岩、泥质灰岩等，工程边坡填筑体下伏基岩为灰岩、泥质灰岩，隐晶质结构，中厚层状构造，岩体较完整。

3、稳定性分析
为对比分析新型高密度聚乙烯（HDPE）土工格栅的加固性能，将其与常规聚乙烯单向拉伸土工格栅进行加固计算对比。相比常规土工格栅，新型土工格栅屈服强度提高约63%，抗拉强度同样提高约63%。在边坡填筑加固计算时，分别对常规土工格栅加固和HDPE土工格栅加固两种工况进行加固计算。采用两种类型土工格栅加固时，除材料类型不同外，土工格栅布置位置和尺寸均相同，具体为：从下往上，第一级边坡土工格栅长度为26m，间距为0.55m，布置11层；第二级边坡土工格栅长度为24m，间距为0.55m，布置11层；第三级边坡土工格栅长度为22m，间距为0.55m，布置11层。采用极限平衡法对两种工况下的边坡进行整体稳定性计算分析，所得最危险滑面基本一致。由于新型土工格栅抗拉强度较高，所得边坡稳定系数比采用常规土工格栅时较高，具体为：采用常规土工格栅时，边坡整体稳定系数为Fs=2.06；采用新型土工格栅时，边坡整体稳定系数为Fs=2.44，相比常规土工格栅提高约18%。由于边坡最危险滑面在采用不同类型土工格栅加固时基本一致，因此各层土工格栅受力并未因筋材类型不同而产生较大变化，而新型土工格栅抗拉强度更高，导致其利用率也明显偏低。

4、经济性分析
由于新型土工格栅抗拉强度较高，因此在加固相同边坡工程时，其筋材利用率比常规土工格栅明显偏低，因此可以考虑在使用新型土工格栅时减少筋材用量。减少用量后的土工格栅布置，从下往上，第一级边坡土工格栅长度为26m，间距为0.80m，布置7层；第二级边坡土工格栅长度为24m，间距为0.80m，布置7层；第三级边坡土工格栅长度为22m，间距为0.80m，布置7层。同样采用极限平衡法对加筋边坡进行整体稳定性计算分析，所得边坡整体稳定系数为Fs=2.06，稳定系数和最危险滑面与筋材减少用量前基本一致，如图7所示。在相同的加固效果下，减少新型土工格栅用量后，土工格栅利用率与采用常规土工格栅时差异不大，可以看出，在边坡加固效果基本相同的情况下，与常规土工格栅相比，采用新型土工格栅可显著减少筋材用量，本次计算中筋材用量减少约36%。