淺析典型紅層路塹邊坡穩(wěn)定性計算和防護措施

王智佼

【摘 要】本文以一典型紅層路塹邊坡為例，在外業(yè)調(diào)查和地質(zhì)勘察資料基礎(chǔ)上，查清該紅層路塹邊坡工程地質(zhì)特征，計算其穩(wěn)定性，進而確定相應(yīng)的防護措施。對該區(qū)域類似路塹邊坡的防護具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】紅層路塹邊坡；穩(wěn)定性；防治措施

中圖分類號： U416.14 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0209-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.092

0 引言

紅層廣泛分布于我國西北地區(qū)的陜甘寧盆地，是以淺紅色、棕紅色、磚紅色為主色調(diào)的新生代沉積巖，大多為陸相沉積。巖性以泥巖、砂巖、泥質(zhì)砂巖為主，大多層理結(jié)構(gòu)明顯。在公路工程地質(zhì)巖土分類中屬軟巖類，具有強度低，抗風化能力差，塑性變形大，親水性強，遇水易軟化或膨脹，失水易發(fā)生崩解等特征。隨著我國西北地區(qū)公路交通網(wǎng)的發(fā)展和完善，在西北地區(qū)高速公路建設(shè)過程中，形成很多處紅層路塹邊坡，由于紅層的工程地質(zhì)特征，致使紅層路塹邊坡大多易失穩(wěn)破壞，穩(wěn)定性差，多需進行防護。本文選取甘肅臨夏盆地一典型高速公路紅層路塹邊坡為例，在闡述其工程地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，計算其穩(wěn)定性，進而提出相應(yīng)的防護措施，具有一定的實際應(yīng)用價值和理論指導(dǎo)意義。

1 典型紅層路塹邊坡地質(zhì)特征

1.1 地形地貌特征

該典型紅層路塹邊坡位于河流侵蝕溝谷區(qū)和構(gòu)造侵蝕黃土丘陵交匯處，地形起伏較大，山體坡度約57°，主體坡向約42°，總體呈東高西低，南北兩側(cè)為溝谷斜坡。路塹開挖區(qū)植被覆蓋率較高，兩側(cè)以喬木、灌木為主。

1.2 巖土體特征

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，路塹邊坡區(qū)出露地層為第四系全更新統(tǒng)殘破積粉質(zhì)黏土（Q4dl+el）、新近系臨夏組（N2l）全-中風化泥巖（紅層），見圖1。其中粉質(zhì)黏土呈棕褐色，稍濕，可塑-硬塑，土質(zhì)較均勻，干強度較高，韌性強，切面稍具光澤，手捏易成條。強風化泥巖（紅層）呈棕紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，遇水易軟化，崩解，失水易龜裂。錘擊聲啞，手掰易碎，多呈鋸齒狀。巖芯較破碎，多呈短柱狀及塊狀，節(jié)長5-15cm。該層土連續(xù)分布，層頂埋深3.5-8.5m。中風化泥巖（紅層）巖芯較完整，多呈短、長柱狀，節(jié)長10-60cm不等。連續(xù)分布，本次勘察未揭穿，最大揭露厚度21m。

2 典型紅層路塹邊坡穩(wěn)定性計算

2.1 計算方法選用和巖土體參數(shù)選擇

2.2 安全系數(shù)計算

由于在對該紅層路塹邊坡地質(zhì)勘查過程中未見地下水出露，故對該邊坡穩(wěn)定性計算時選擇天然工況和地震工況。具體計算斷面見圖2，計算結(jié)果見邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果表（表2）。

經(jīng)計算該紅層邊坡天然工況下安全系數(shù)K=1.049，在地震工況下安全系數(shù)K=1.022，即在天然狀態(tài)和地震狀態(tài)下該邊坡均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3 典型紅層路塹邊坡防護措施

根據(jù)該紅層邊坡穩(wěn)定性計算的結(jié)果，在天然狀態(tài)和地震狀態(tài)下該紅層邊坡均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。因此對該紅層邊坡需進行防護。

目前，針對紅層路塹邊坡的防護與加固技術(shù)方法日益豐富，如框架錨索桿、錨固樁、預(yù)應(yīng)力錨索樁、重力式擋墻等各類支擋加固結(jié)構(gòu)，掛網(wǎng)噴硅、實體護坡、網(wǎng)格護坡、植被護坡等。但總體而言擋墻，抗滑樁，錨桿等防治措施在治理此類山區(qū)路塹邊坡時效果不夠理想，而預(yù)應(yīng)力錨索不同于傳統(tǒng)的支護手段，它可以主動建立后張預(yù)應(yīng)力場，抑制、減低和消除天然力場，能充分調(diào)用巖體自身潛在的自穩(wěn)能力并改善其內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。從而有效的控制其變形，防止巖體邊坡破壞。

根據(jù)該紅層路塹邊坡的地質(zhì)特征和穩(wěn)定性，本文對該紅層路塹邊坡采用先平行開挖后支護方案。具體坡面防護措施為預(yù)應(yīng)力錨索+錨桿框格植草。坡腳采用C20片石砼矮護面墻護腳，其上第一級坡面采用錨桿框格植草防護，第2～6級坡面采用預(yù)應(yīng)力錨索，邊坡分級按照8m一級，具體設(shè)計斷面見圖3。

采用預(yù)應(yīng)力錨索支護防護后，運用畢肖普（Bishop）條分法對防護后邊坡進行了地震工況下的穩(wěn)定性分析，計算結(jié)果顯示在地震工況下該紅層路塹邊坡防護后安全系數(shù)K=1.181，滿足路基設(shè)計規(guī)范中高速公路路塹邊坡在非正常工況下的安全系數(shù)要求。即說明此種防護措施可行。

4 結(jié)語

本文對甘肅臨夏盆地一典型紅層路塹邊坡，利用地質(zhì)勘查手段，查清該紅層路塹邊坡位于河流侵蝕溝谷區(qū)和構(gòu)造侵蝕黃土丘陵交匯處，地層巖性為上覆第四系全更新統(tǒng)殘破積粉質(zhì)黏土，下伏新近系臨夏組（N2l）全-中風化泥巖（紅層）；運用畢肖普（Bishop）條分法對其穩(wěn)定性進行了計算，得出該紅層路塹邊坡在天然狀態(tài)和地震狀態(tài)下均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在以上基礎(chǔ)上制定了該紅層邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索+錨桿框格植草的防護方案，并對防護后該紅層路塹邊坡在地震工況下的穩(wěn)定系數(shù)進行了計算，計算結(jié)果顯示經(jīng)過防護后該紅層路塹邊坡安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。本文針對該地區(qū)典型紅層路塹邊坡穩(wěn)定性計算的方法和采用的坡面防護措施，對該地區(qū)其他紅層路塹邊坡具有一定的借鑒性和適用性。

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