某高速公路高邊坡穩(wěn)定性分析及其治理

李靜

摘要：路塹邊坡穩(wěn)定性分析是公路勘察設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和對能源需求的日益增大，公路線形控制的的高邊坡也逐年增多，如果邊坡失穩(wěn)將嚴(yán)重危及人民的生命安全和財產(chǎn)損失。本文結(jié)合勘察資料以××高速公路K23+305～K23+600段邊坡穩(wěn)定性分析為主要研究對象，通過邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，采用平面滑動穩(wěn)定性計算方法，對邊坡穩(wěn)定性進行計算分析，并對其治理措施提出建議。

關(guān)鍵字：高邊坡;穩(wěn)定性分析;平面滑動

一、公路建設(shè)對社會發(fā)展有著重要的經(jīng)濟意義與政治意義，在公路工程的建設(shè)過程中，不可避免的形成了大量的邊坡工程，其中高邊坡穩(wěn)定性受復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境影響，其穩(wěn)定性分析、評價及支護設(shè)計一直是巖土工程領(lǐng)域的重點課題。邊坡一旦失穩(wěn)，不僅會造成重大的經(jīng)濟損失，而且會造成重大的人身傷亡。因此，對研究邊坡巖體的變形破壞的形成機制，穩(wěn)定評價及工程設(shè)計的研究有著重大的現(xiàn)實和經(jīng)濟意義。

二、邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

（一）巖體結(jié)構(gòu)

巖體結(jié)構(gòu)是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素，尤其是結(jié)構(gòu)面強度對邊坡穩(wěn)定性的影響要比巖體本身強度的影響還要大。一般情況下，對于緩傾或者是順層巖質(zhì)邊坡，結(jié)構(gòu)面的傾角越緩，邊坡的穩(wěn)定性就越高，而對于巖高邊坡來說，由于其傾角較陡，因此，其穩(wěn)定性較差。根據(jù)實際工程中的經(jīng)驗可以得出，當(dāng)邊坡的走向與巖層走向相一致的情況下，邊坡的整個坡面都有臨空自由滑動的危險，在這種情況下，穩(wěn)定性最差，隨著巖層走向以及邊坡走向的夾角的逐漸增大，邊坡穩(wěn)定性也呈上升趨勢。而且結(jié)構(gòu)面數(shù)量的增加可以直接影響到被切割的巖塊的厚度，因此，其對邊坡的穩(wěn)定性也有一定的影響。

（二）水的作用

水的作用不僅包括地下水的作用，而且還包括大氣降水，其對邊坡穩(wěn)定性的影響也較大。大多數(shù)的工程實際經(jīng)驗告訴我們，大多數(shù)的邊坡的變形破壞均發(fā)生在雨季，尤其是暴雨天氣或者是長時間的降雨都比較容易發(fā)生邊坡的變形破壞，水對邊坡穩(wěn)定性的影響不僅包括物理化學(xué)作用，還包括水的力學(xué)作用。

（三）人為因素

開挖、堆載、填筑等人為因素同樣會影響邊坡的穩(wěn)定性。邊坡開挖對邊坡穩(wěn)定性的影響因素主要為坡高與坡比，坡高越大，坡比越大，邊坡的穩(wěn)定性越差，邊坡破壞的概率也就越大。開挖的邊坡面可以是凹形、凸形或者是直線形。如果用力學(xué)知識進行分析，凹形坡面是最穩(wěn)定的形態(tài)。超過設(shè)計深度的開挖對邊坡破壞程度也很大，可能導(dǎo)致上部坡面巖體發(fā)生滑動和崩塌。另外，把一些棄土堆置在滑坡體上部，會增加坡體荷載;人為對山坡地表、天然植被及其覆蓋層造成破壞，會滑體風(fēng)化速度加快，對坡體穩(wěn)定性不利。

三、工程概況

（一）設(shè)計邊坡

××高速公路K23+305～K23+600段高邊坡位于路線右側(cè)，擬采用分臺階逐級放坡方式開挖，最終邊坡坡腳長約295m，開挖后形成邊坡最大高差為37.6m左右的人工巖質(zhì)邊坡。分5級放坡，兩臺階之間高差8m，臺階寬2m，第3級～第5級臺階放坡坡率為1：1，第1級和第2級臺階的放坡坡率為1：0.75，邊坡坡向94°。

（二）地質(zhì)條件

區(qū)域地層巖性主要為奧陶系灰?guī)r，局部覆蓋厚度為0.5-2.0m坡洪積粉質(zhì)黏土。邊坡巖質(zhì)較堅硬，巖體較完整，層間結(jié)合能力較好，節(jié)理裂隙較發(fā)育。根據(jù)室內(nèi)物理力學(xué)試驗、《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》GB50218T-2014中相關(guān)強度指標(biāo)參數(shù)，可基本確定灰?guī)r巖層力學(xué)及強度參數(shù)，見下表1：

根據(jù)邊坡工程地質(zhì)測繪發(fā)現(xiàn)，該邊坡山體頂部產(chǎn)狀L為80°∠32°。巖體中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：第一組J1節(jié)理裂隙，產(chǎn)狀326°∠56°，一般長3～10m，個別大于10m，間距一般3～5m;第二組J2節(jié)理裂隙，產(chǎn)狀63°∠77°，長度一般3～5m，間距一般5～10m，屬硬性結(jié)構(gòu)面。根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)面和邊坡坡向作右側(cè)邊坡赤平投影圖：

根據(jù)邊坡赤平投影圖1可知：該坡為順層坡，巖層L傾向與邊坡面傾向相同，但其傾角小于坡角，屬于不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，對邊坡穩(wěn)定不利。

工程區(qū)地表水系不發(fā)育，對坡面、坡腳沖刷影響較小，地下水貧瘠，水文地質(zhì)條件簡單。

四、邊坡穩(wěn)定性分析

影響和控制邊坡穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)面主要有層理面L、節(jié)理J1及節(jié)理J2，邊坡滑動面的形態(tài)可以是平面、圓弧面或其他不規(guī)則曲面，根據(jù)大量的邊坡失穩(wěn)分析、調(diào)查、監(jiān)測證明：巖體邊坡常沿順層或軟弱夾層作平面滑動。取AC為假想破壞面，取坡體ABC為研究對象，其受到重力W、摩擦力Ff、及粘聚力Fc等力的作用。

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2013中規(guī)定，基巖沿巖層層面平面滑動的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)可按公式：FS=R/T

其中抗滑力R=Ff+Fc=W*cosα*tanΦ+C*L;下滑力T=W*sinα

W-為1米長的巖體重量;

α-為下伏基巖的傾斜角;

Φ、C-巖體結(jié)構(gòu)面之間的摩擦角和內(nèi)聚力;

L-滑動面的長度;

巖層傾角α取32°，根據(jù)計算可知，長度1m時V取值1749m?，L取值150m。W=ρ*V*g=2.65*1749*9.8=45421KN/m，ρ取值參考室內(nèi)物理力學(xué)試驗取值。代入計算公式FS =1.37，邊坡較穩(wěn)定。

五、治理建議

該邊坡屬于順層坡，考慮到邊坡形成后經(jīng)過長期風(fēng)化，造成剝落及其它不穩(wěn)定因素，必須采取相應(yīng)的治理措施。建議坡頂進行削坡卸載并設(shè)置截水溝，坡面可采用框架梁加固、錨桿（索）加固、噴射混凝土護面等處理方式，并且在坡面上設(shè)置泄水孔，坡腳采用砌石擋墻支護并設(shè)置排水溝。當(dāng)環(huán)境保護和美觀要求較高時，坡面可采用格柵植草綠化，臺階可綠化植樹。

六、 結(jié)語：

邊坡穩(wěn)定性分析是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，順層巖質(zhì)邊坡是常見的一種邊坡形式，其穩(wěn)定性分析及加固支擋結(jié)構(gòu)也是設(shè)計的難點。本文僅對巖質(zhì)邊坡用平面滑動法進行邊坡的穩(wěn)定性分析，為擬定邊坡的加固措施提供可靠的依據(jù)。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）

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[3]李安洪，順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析與支擋防護設(shè)計[M]. 北京：人民交通出版社，2011

[4]黃洪波，層狀巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2003