不同開(kāi)挖坡比條件下高速公路邊坡開(kāi)挖支護(hù)方案的對(duì)比分析

摘 要：以LX高速公路地段為工程背景，在開(kāi)挖坡比為1：1.25、1：1、1：0.75情況下，對(duì)相應(yīng)的邊坡開(kāi)挖支護(hù)方案進(jìn)行了分析，最后對(duì)三種情況的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：開(kāi)挖坡比；支護(hù)方案；對(duì)比

1 項(xiàng)目概況

LX高速公路某路段，地勢(shì)高差一般在70左右，屬于起伏較大，基巖構(gòu)成也較為復(fù)雜，甚至有零星巖體出露地表，除了泥盆系砂巖、泥質(zhì)砂巖、灰?guī)r外，還有下第三系的泥質(zhì)砂巖、砂礫巖等。道路左側(cè)有一典型邊坡分級(jí)高度10m，該邊坡坡高57m。第1級(jí)坡率n=0.5，防護(hù)為實(shí)體護(hù)面墻；第2、3級(jí)坡率n=0.75，錨噴防護(hù)；后3級(jí)坡率均為n=1，防護(hù)形式為人字型襯砌拱，并設(shè)置防護(hù)網(wǎng)以防落石。邊坡分為三層：首層為粘土，中間層為礫質(zhì)粘性土，底層為砂質(zhì)粘性土。

2 不同開(kāi)挖坡比條件下邊坡開(kāi)挖支護(hù)方案

2.1 開(kāi)挖坡比為1：1.25情況下結(jié)果分析

文章采取以15m、12m、10m、8m工況四個(gè)等級(jí)的開(kāi)挖深度進(jìn)行對(duì)比分析。由以上四種不同開(kāi)挖深度、不同開(kāi)挖級(jí)別可得知如下結(jié)果，固定坡比為1：0.75開(kāi)挖，開(kāi)挖深度為10m時(shí)，安全系數(shù)達(dá)到最大值1.32。此時(shí)對(duì)應(yīng)的最大水平位移與豎向位移均最小，隨著深度增加，剪切應(yīng)變數(shù)值增大的同時(shí)，分布范圍亦在增大，最終形成圓弧貫通區(qū)，邊坡表面的最大主應(yīng)力（拉應(yīng)力）也不斷增大，且主要集中在邊坡上部。

開(kāi)挖深度不同的情況下，水平位移、豎向位移及剪切應(yīng)變隨邊坡深度均會(huì)發(fā)生變化，開(kāi)挖坡度1：1.25情況下具體的分布曲線(xiàn)如圖1-圖2所示。從上圖分析中可知以下結(jié)論，開(kāi)挖深度的每級(jí)遞增，水平位移及豎向位移也都同時(shí)增加，從四條曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的峰值不同可知當(dāng)各級(jí)開(kāi)挖深度不同時(shí)，其邊坡面上對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的水平位移及豎向位移最大值位置是不同的。同時(shí)可知剪切應(yīng)變?cè)隽壳€(xiàn)為正值時(shí)位于邊坡底部，隨邊坡深度增加，其剪切應(yīng)變?cè)隽坎粩鄿p小直至為負(fù)。

2.2 開(kāi)挖坡比為1：1情況下結(jié)果分析

開(kāi)挖坡度1：1，且不同開(kāi)挖深度影響下，水平位移、豎向位移及剪切應(yīng)變對(duì)應(yīng)的變化隨邊坡深度的分析如圖3和圖4。

2.3 開(kāi)挖坡比為1：0.75情況下結(jié)果分析

當(dāng)以1：0.75為開(kāi)挖坡度情況下，對(duì)應(yīng)的水平位移、豎向位移及剪切應(yīng)變隨邊坡深度的分布曲線(xiàn)在不同開(kāi)挖深度的影響下，隨著深度增加，同時(shí)水平位移及豎向位移都有增加。四條曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的峰值位置不同，即當(dāng)各級(jí)開(kāi)挖深度不同時(shí)，其邊坡面上對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的水平位移及豎向位移最大值位置是不同的。剪切應(yīng)變?cè)隽壳€(xiàn)為正值時(shí)位于邊坡底部，隨邊坡深度增加，其剪切應(yīng)變?cè)隽坎粩鄿p小直至為負(fù)。

3 對(duì)比結(jié)果分析

邊坡在不同開(kāi)挖坡比、不同開(kāi)挖深度下的安全系數(shù)，如表1所示。

表1 不同開(kāi)挖坡比、開(kāi)挖深度下邊坡的安全系數(shù)表

綜上分析，可以得出如下結(jié)論：

（1）由變化曲線(xiàn)表可以得出如下結(jié)論，坡度越陡，安全系數(shù)越小，反之則反。同時(shí)不同坡比開(kāi)挖也極大影響邊坡的安全系數(shù)大，說(shuō)明邊坡的穩(wěn)定性對(duì)開(kāi)挖坡具有較高的敏感性。實(shí)際施工中開(kāi)挖坡比過(guò)緩，施工難度與施工成本的增加為施工企業(yè)增加了負(fù)擔(dān)，因此必須滿(mǎn)足穩(wěn)定性，才能合理確定開(kāi)挖坡比。

（2）在固定坡比情況下，邊坡的安全系數(shù)與每級(jí)開(kāi)挖深度未能發(fā)現(xiàn)明顯的線(xiàn)性關(guān)系，只能發(fā)現(xiàn)當(dāng)邊坡最穩(wěn)定時(shí)的最佳開(kāi)挖深度。究其原因?yàn)檫吰麻_(kāi)挖深度過(guò)小，會(huì)持續(xù)擾動(dòng)原始邊坡，造成邊坡失穩(wěn)；如果過(guò)大，易形成剪切破壞貫通區(qū)，同樣不利于邊坡的穩(wěn)定。因此，邊坡在開(kāi)挖前，要研究適合本邊坡的最佳開(kāi)挖深度。

（3）以固定坡比為前提，每級(jí)開(kāi)挖深度的不同勢(shì)必造成邊坡的安全系數(shù)的變化，但其幅度較小，由此可以看出邊坡的穩(wěn)定性對(duì)開(kāi)挖坡比敏感度要高于開(kāi)挖深度。所以，設(shè)計(jì)時(shí)首要考量的因素是邊坡形狀及要求確定開(kāi)挖坡比，然后再考慮每級(jí)開(kāi)挖深度。

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