0 引言

　　2022年冬季奥林匹克运动会将在北京和张家口举办，北京市延庆区将承办高山滑雪等赛事，需在原有大坡度基础上进行雪道碎石土回填或土方开挖，以达到国际雪联对赛事用道的要求。

　　在高陡边坡上进行高填方压密处置时，会使边坡原有抗滑力和潜在滑移面发生变化及转移，易对工程后期的安全稳定造成隐患，因此需对坡面进行加固。目前对雪道坡面加固的研究成果较少，主要体现在边坡工程中。例如，邵式亮等^[1]结合现场施工背景，通过充分调研工程地质概况，对某基坑边坡采用土钉墙的加固方案，并在工程中实现了较好的加固目的。肖雨农等^[2]针对丘陵地带因高填方产生的潜在工程威胁，采用拱形挡墙方式加固，分析了挡墙的稳定性问题，并对实际施工提出了建设性意见。陈文虎等^[3]采用锚索方案对铁路线两侧的岩土体进行加固，从而保障了基坑开挖施工安全。

　　实际工程条件差异导致施工加固方案选取不同^[4,5,6]。经现场实地调查发现，边坡体的稳定性滑移面主要分为2类:(1)位于填方与现状沟道冲洪积堆积层之间的界面，填方为滑体，坡洪积堆积层为滑床，滑面抗剪强度指标由填土与冲洪积物中较小值控制;(2)位于现状沟道冲洪积堆积层与下覆基岩之间的界面，填方与坡洪积堆积层为滑体，下覆基岩为滑床。

　　本文结合现场高陡边坡地貌和致密加固方案，提出针对抗滑桩的加固方案及减少桩数量的措施。

　　1 构建模型

　　依托岩土数值分析软件MIDAS GTS，建立三维实体模型，通过MIDAS GTS与FLAC3D接口转换程序，将MIDAS GTS中的模型结点和单元数据共同导入FLAC3D软件，得到可用于直接模拟计算的高精度数值模型。

　　高陡填方D2碎石土回填赛道三维数值模型及其模拟边界如图1所示。抗滑桩布置里程为D2K0+000—D2K0+300。模型尺寸为300m×50m×200m，模型材料划分为2组，其中组1为原有的山体基岩，组2为高填方的回填碎石土，模型中2种材料分别划分73 204,15 060个单元。

　　图1 D2回填赛道三维数值模型(单位:m)  

　　针对大开挖方量的F1赛道，建立的数值模型及其模拟边界如图2所示。抗滑桩布置里程为F1K1+060—F1K1+360。模型尺寸为300m×50m×205m，模型材料划分2组，其中组1为原有的山体基岩，组2为原山体待开挖部分，模型中2种材料分别划分223 482,42 583个单元。

　　图2 F1开挖赛道三维数值模型(单位:m)  

　　计算过程中只考虑岩体、碎石土和抗滑桩的重力作用，无须施加构造应力。计算模型顶面设为自由边界，底部设为三向固定约束边界，模型四周设为单向固定约束边界，数值模拟中2个赛道的约束条件如图3所示。

　　图3 数值模拟中的约束条件  

　　表1所示为本次模拟中采用的岩体物理力学参数，计算步骤如下。

　　1)选用弹性本构模型，按前述约束条件进行弹性模型和莫尔-库仑模型的弹塑性求解，计算至平衡生成初始应力状态，用以模拟原始地层长期形成条件。

　　2)对位移场和塑性区进行清零，剔除初始应力场形成中位移等对赛道回填的影响，进行赛道回填数值模拟研究，直至模拟计算达到平衡。

　　下面就数值分析计算结果从变形(位移)情况结合模型的内在变形破坏机理进行分析。

　　2 结果与分析

　　2.1 D2填方赛道稳定性分析

　　D2赛道碎石土回填后位移云图如图4所示。模型最大位移为8.29cm，出现在填筑较陡的2个坡面区域上，表明D2雪道在碎石土回填碾压致密完成后，由于回填深度较大、坡度较陡，部分雪道面会出现一定的变形情况，同时从位移云图还能看出，碎石土回填部分的整体位移值较大，大部分处在4cm以上，表明碎石土回填赛道整体发生了一定滑移，赛道具有潜在的滑移风险。为了确保赛道安全稳定，应在D2雪道的填筑过程中增加一定的抗滑移措施。

　　图4 D2赛道碎石土回填后位移云图  

　　工程中为了确保D2赛道的整体安全稳定，现场设置了回填赛道的抗滑桩，对现场采取的抗滑移措施进行数值模拟分析，增加抗滑桩后的回填赛道位移云图如图5所示。

　　表1 岩体力学参数 

　　表1 岩体力学参数

　　图5 D2赛道增加抗滑桩后位移云图 

　　由图5可看出，模型的最大位移值锐减至6.73mm，这表明D2雪道在增加了抗滑桩并碾压致密完成后，回填赛道变形的最大位移得到有效控制。为更加直观展示抗滑桩的抗滑移效果，提取的抗滑桩位移云图如图6所示。

　　图6 D2回填赛道抗滑桩位移云图  

　　由图6可知，抗滑桩的最大位移值为7.80mm，最大位移出现在碎石土回填层，且随着抗滑桩深度的增加而不断减小，同时抗滑桩嵌入基岩，导致2.5mm的基岩变形，表明抗滑桩起到很好的抗滑移作用，有效将土体荷载传递至基岩，D2回填赛道的滑移风险得到有效控制。

　　2.2 F1挖方赛道稳定性分析

　　F1赛道开挖完成后的位移云图如图7所示。开挖完成后，模型最大位移为8.82mm，出现在模型开挖表面的下半部分，主要原因是该部分的断面开挖深度和开挖方量均较大，在开挖完成后会出现一定的应力回弹，进而导致赛道出现一定变形，但整体变形值均很小，不足以对F1赛道的整体稳定性产生影响。

　　图7 F1赛道开挖完成后位移云图  

　　为了更加直观地获取开挖完成后新形成的赛道面的损伤情况，提取赛道塑性区云图如图8所示。

　　由图8可知，岩体内部并无任何塑性损伤集中区域，这也同样证明赛道的整体稳定性良好，但因开挖卸荷后岩体应力回弹的影响，在赛道表面出现一定的拉应力损伤，形成部分碎石，赛道在造雪前须进行赛道清理。

　　图8 F1开挖赛道开挖后塑性区云图  

　　3 结语

　　1)D2赛道碎石土回填后，大部分碎石土回填部分的整体位移值≥4cm，表明碎石土回填赛道整体发生了一定滑移，赛道具有潜在的滑移风险。通过施加抗滑桩之后，发现抗滑桩起到很好的抗滑移性能，有效将土体荷载传递至基岩上，降低回填赛道的滑移风险。

　　2)F1赛道开挖完成后，受应力回弹影响，最大位移为8.82mm，通过塑性区的分析可知无塑性损伤区域的集中分布，赛道的整体稳定性良好。