某高速公路邊坡穩(wěn)定性分析

李 澤 山

(中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

某高速公路邊坡穩(wěn)定性分析

李 澤 山

(中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

針對(duì)寧都至定南高速公路A9標(biāo)段邊坡的具體情況，分析了影響邊坡穩(wěn)定性的因素，并采用理論方法，計(jì)算了A9標(biāo)段邊坡的穩(wěn)定性，提出了提高邊坡穩(wěn)定性的措施與有效的防護(hù)方法，確保了高速公路的安全性。

高速公路，邊坡，穩(wěn)定性，防護(hù)措施

邊坡穩(wěn)定性一直是邊坡工程的核心內(nèi)容，貫穿于邊坡工程全過(guò)程[1]。目前我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的大力發(fā)展，邊坡穩(wěn)定問(wèn)題變得越來(lái)越突出和重要。這些看似表面的活動(dòng)，卻帶來(lái)了災(zāi)難性的破壞和損失。目前隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路的建設(shè)方興未艾，邊坡的穩(wěn)定性對(duì)高速公路的正常運(yùn)營(yíng)起到至關(guān)重要的作用，確保高速公路邊坡的正常運(yùn)營(yíng)已經(jīng)是業(yè)界日益重要的課題之一[2]。本文針對(duì)寧都至定南高速公路(以下統(tǒng)稱寧定高速公路)A9標(biāo)段邊坡的具體情況，分析影響該邊坡穩(wěn)定性的具體因素，采用理論計(jì)算的方法對(duì)該邊坡進(jìn)行分析，并提出合理的防護(hù)措施和建議。

1 工程概況

寧定高速公路是連接鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)、贛南原中央蘇區(qū)與珠三角地區(qū)的贛粵省際快速運(yùn)輸通道的重要組成部分，對(duì)于完善該地區(qū)的公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善當(dāng)?shù)氐慕煌l件，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。A9標(biāo)段位于江西與廣東兩省的交界處，段內(nèi)有多處高邊坡路段，需要進(jìn)行邊坡的穩(wěn)定性分析。

2 影響寧定高速公路A9標(biāo)段邊坡穩(wěn)定性的因素

寧定高速公路A9標(biāo)段路線跨低丘陵溝谷地貌，地勢(shì)起伏較大，巖土表層覆蓋1 m～3 m褐紅色含礫低液限粉質(zhì)粘土，下伏地層為加里東期花崗巖，全、強(qiáng)風(fēng)化層厚15 m～25 m，寧定高速公路A9標(biāo)段內(nèi)的邊坡主要受巖土性質(zhì)的影響，人為削坡活動(dòng)也為影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。

3 A9標(biāo)段邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 邊坡穩(wěn)定分析方法

分析方法一般分為定性、定量和數(shù)值分析三種方法。定性分析法[3]綜合考慮多種影響邊坡穩(wěn)定的因素，能夠快速判斷邊坡穩(wěn)定的狀況，即抗滑力與滑動(dòng)力的比值。定量分析法得出具體的穩(wěn)定安全系數(shù)，應(yīng)用最多、范圍最廣的是極限平衡法和有限元法。

具傾斜坡面的土體或巖體，由于坡表面傾斜，在坡體本身中力及其他外力作用下，整個(gè)坡體有從高處向低處滑動(dòng)的趨勢(shì)，同時(shí)由于坡體土自身具有一定的強(qiáng)度和人為的工程措施，它會(huì)產(chǎn)生組織坡體下滑的抵抗力。一般來(lái)說(shuō)，如果邊坡土體內(nèi)部某一個(gè)面上的滑動(dòng)力超過(guò)了土體抗滑力，邊坡滑動(dòng)，失去穩(wěn)定，反之。在工程上常用邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)來(lái)衡量：

(1)

其中，τf為沿整個(gè)滑裂面上的平均抗剪強(qiáng)度；τ為沿整個(gè)滑裂面的平均剪應(yīng)力；Fs為邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，F(xiàn)s>1，土坡穩(wěn)定；Fs<1，土坡失穩(wěn)；Fs=1，土坡處于臨界狀態(tài)。

3.2 A9標(biāo)段邊坡穩(wěn)定性案例分析

A9標(biāo)段路線全長(zhǎng)4.895 km，起點(diǎn)K206+700，終點(diǎn)K211+595.2，總體呈南北走向。位于終點(diǎn)的江西、廣西兩省交界處的路段邊坡由于雨水作用存在隱患，但還沒(méi)有明顯的破壞跡象，出于安全考慮，施工單位根據(jù)相關(guān)道路數(shù)據(jù)，進(jìn)行該路段抽樣邊坡驗(yàn)算，根據(jù)相關(guān)資料已知為：路基高度13 m，頂寬10 m，其橫截面初步擬定如圖1所示，垃圾填土為粉質(zhì)中液限亞粘土，土的粘聚力c=10 kPa，內(nèi)摩擦角24°(tanφ=0.45)，重度γ=17 kN/m3，荷載為公路—Ⅰ級(jí)汽車荷載，對(duì)該邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。

采用瑞典圓弧法進(jìn)行分析[4]，繪出三條不同位置的滑動(dòng)曲線：一條通過(guò)路基中線；一條通過(guò)路基的右邊緣；一條通過(guò)距右邊緣1/4路基寬度處，以路堤縱向長(zhǎng)度1 m計(jì)算出各分段的重力，在滑動(dòng)曲線切線方向分力Ti=Gisinαi，并分別求出此兩者之和∑Ni和∑Ti。

計(jì)算出滑動(dòng)曲線圓弧長(zhǎng)L，計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)：

同樣計(jì)算得K1=1.11，K3=1.40。由于通過(guò)路基中線的曲線的穩(wěn)定系數(shù)最小，最靠左邊，所以，在左邊緣與路基中線之間的中點(diǎn)繪一條滑動(dòng)曲線，計(jì)算其穩(wěn)定系數(shù)K4=1.12。可見，第一條曲線為極限的滑動(dòng)面，其穩(wěn)定系數(shù)略小于1.25～1.50范圍要求，因此，該邊坡穩(wěn)定需要加強(qiáng)。邊坡橫斷面圖見圖1。

4 邊坡失穩(wěn)的防護(hù)

通過(guò)計(jì)算得知該邊坡的穩(wěn)定性略低于要求，因此需要采取科學(xué)有效的措施，依然可以防范邊坡失穩(wěn)的發(fā)生，在本工程中主要采取的措施有：

1)采用機(jī)械進(jìn)行削坡。通過(guò)機(jī)械作業(yè)，人為地對(duì)該邊坡適當(dāng)削坡，放緩邊坡的坡度，從而提高該邊坡的工程穩(wěn)定性。

2)采取邊坡防護(hù)措施。削坡后，為改善環(huán)境，通過(guò)合理的防護(hù)形式以達(dá)到保持水土、穩(wěn)定邊坡的效果，采用了肋式拱型骨架防護(hù)的形式進(jìn)行了路塹邊坡的防護(hù)，施工方法新穎，實(shí)用，與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，產(chǎn)生了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

在新建高速公路的修建中，為了滿足設(shè)計(jì)路線的需要，不可避免地會(huì)出現(xiàn)高邊坡的形式，而高邊坡的安全性直接影響公路的正常運(yùn)營(yíng)。介紹了影響邊坡穩(wěn)定性的因素，對(duì)寧定高速公路A9標(biāo)段的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了案例分析，采取了削坡和肋式拱型骨架的邊坡防護(hù)措施，達(dá)到了提高邊坡穩(wěn)定性的效果。

[1] 陳新民，羅國(guó)煜.基于經(jīng)驗(yàn)的邊坡穩(wěn)定性灰色系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)[J].巖土工程學(xué)報(bào),1999,21(5):638-641.

[2] 鄧 爽，陳開圣.某山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性調(diào)查分析[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016,33(5)：121-125.

[3] 魏雨露,韓霽昌.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性及可靠度分析方法研究[J].陜西水利，2016(S1):24-26.

[4] 于 志.公路土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué),2009.

The slope stability analysis of a expressway

Li Zeshan

(The2ndEngineeringCo.,LtdofChinaRailway17BureauGroupCorporation，Xi’an710043,China)

According to the specific slope situation of section A9 of Ningdu to Dingnan expressway, the influence factors of slope stability were analyzed, the theory was used to analyze the slope stability, reasonable measures to improve the slope stability and the effective reinforcement method were adopted, ensured the safety of the highway.

expressway, slope, stability, reinforcement measures

1009-6825(2017)05-0178-02

2016-12-04

李澤山(1983- )，男，工程師

U416.14

A