路基邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析

林正根

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三一一大隊(duì)，湖南 岳陽(yáng) 414100)

1 威脅路基邊坡工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的條件

1.1 坡度

路基邊坡位置，坡度大小的計(jì)算結(jié)果為函數(shù)正切值，計(jì)算方法為：坡度=坡高/坡寬。由此可知：如若坡度值較小，有可能是坡高值較小、坡寬值較大，以此保障路基邊坡設(shè)計(jì)效果，有助于提升邊坡結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性。然而，坡度值較小對(duì)工程建設(shè)提出了較高要求，加大了土方工程建設(shè)量，增加了挖土量的同時(shí)，相應(yīng)增加了填土量，由此消耗了一定數(shù)量的工程時(shí)間成本。工程建設(shè)時(shí)間成本、工程建設(shè)資金消耗情況，均作為交通工程施工管控的關(guān)鍵因素。一般情況下，以成本管理思想為出發(fā)點(diǎn)時(shí)，將會(huì)適當(dāng)抬高路基坡度，以此壓縮工程建設(shè)量，提升工程建設(shè)效率。較高的路基坡度，對(duì)路基邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性，帶來(lái)了一定威脅。

1.2 客觀環(huán)境

工程結(jié)構(gòu)中如若含有較高的水分，將會(huì)降低路基邊坡結(jié)構(gòu)的整體性能。因此，滲水問(wèn)題成為削弱路基邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性的關(guān)鍵因素。在路基工程建設(shè)期間，應(yīng)加強(qiáng)土質(zhì)含水量控制。同時(shí)，應(yīng)對(duì)工程所在區(qū)域的雨季天氣，應(yīng)加強(qiáng)防水管理。由于土層結(jié)構(gòu)中水含量增加時(shí)，將會(huì)相應(yīng)增加土體密度，由此提升了土體自身質(zhì)量，由此降低了土層間的摩擦指數(shù)，甚至?xí)l(fā)土體間發(fā)生結(jié)構(gòu)斷裂現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)形成邊坡滑坡品質(zhì)問(wèn)題。

1.3 人為因素

在路基邊坡工程結(jié)構(gòu)性能的干擾條件中，人為因素主要表現(xiàn)為：設(shè)計(jì)方案不合理、工程建設(shè)人員專業(yè)性不強(qiáng)。設(shè)計(jì)方案中，如若未能全面考量邊坡問(wèn)題，或者在設(shè)計(jì)方案中，存在設(shè)計(jì)不合理的情況，將會(huì)為路基邊坡安全性保障帶來(lái)一定威脅。同時(shí)，如若施工人員專業(yè)性不強(qiáng)，在工程建設(shè)期間，未能有序遵循方案內(nèi)容完成建設(shè)，甚至存在施工違規(guī)問(wèn)題，將會(huì)增加路基邊坡安全隱患，為路基邊坡工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生增加了可能性。

2 路基邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性的保證措施

2.1 提升排水有效性

工程建設(shè)單位，在路基邊坡建設(shè)前期，應(yīng)有序完成工程區(qū)域土層含水量觀測(cè)工作，必要時(shí)配合含水量統(tǒng)計(jì)工作，便于在工程建設(shè)期間，加強(qiáng)土質(zhì)含水量控制效果。路基工程建設(shè)期間，如若恰逢雨季，應(yīng)針對(duì)雨季氣候，開展專項(xiàng)工程建設(shè)方案設(shè)計(jì)，以此減少雨水對(duì)邊坡工程性能產(chǎn)生的負(fù)面影響。工程建設(shè)期間，如若發(fā)現(xiàn)路基邊坡土層結(jié)構(gòu)中積存大量水分，應(yīng)積極開展主動(dòng)排水工作，以此加強(qiáng)邊坡土層水分的控制效果，減少滑坡問(wèn)題發(fā)生。土層水分監(jiān)測(cè)、主動(dòng)排水兩種措施，能夠提升工程建設(shè)的排水有效性，保障路基邊坡工程建設(shè)的平穩(wěn)性。

2.2 保障設(shè)計(jì)方案品質(zhì)

加強(qiáng)人為因素控制，應(yīng)分別從設(shè)計(jì)方案、施工人員專業(yè)性兩個(gè)方面開展工作。設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面考察、準(zhǔn)確記錄工程建設(shè)所在區(qū)域的環(huán)境情況，繼而對(duì)所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)開展有效分析，保障設(shè)計(jì)方案合理性。同時(shí)，全面建設(shè)施工人員專業(yè)性，使其工程建設(shè)技能，能夠順應(yīng)工程建設(shè)的各項(xiàng)需求。在設(shè)計(jì)方案、人員專業(yè)性獲得保障的基礎(chǔ)上，制定工程安全保護(hù)的應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)對(duì)突發(fā)性工程品質(zhì)損壞問(wèn)題，及時(shí)采取應(yīng)急措施，減少工程損失。

2.3 有序落實(shí)工程建設(shè)管理工作

在建設(shè)路基邊坡工程期間，施工單位應(yīng)保障工程方案的周密性，以此提升路基邊坡工程建設(shè)能力。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)方案合理性的基礎(chǔ)上，有序開展工程管理工作，以此提升工程建設(shè)效率。在工程管理中，對(duì)邊坡施工材料、施工參數(shù)控制等，均應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)管理工作，必要時(shí)對(duì)工程人員開展施工模擬練習(xí)，以此保障施工人員操作熟練性，減少路基邊坡工程品質(zhì)問(wèn)題。

2.4 提升荷載優(yōu)化性

加強(qiáng)荷載控制，能夠有效提升滑坡問(wèn)題控制效果，切實(shí)保障路基邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性。提升荷載優(yōu)化性的有效措施為：加強(qiáng)路基邊坡土體量控制，增強(qiáng)荷載控制，保障減載優(yōu)化的科學(xué)性，維護(hù)工程結(jié)構(gòu)性能。

2.5 全面開展綠化建設(shè)

綠化工程，作為邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性的關(guān)鍵保障措施，能夠有效平衡邊坡土體結(jié)構(gòu)中的含水比例，加強(qiáng)土體資源保護(hù)。綠化措施提升邊坡整體結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)，為交通工程營(yíng)建了綠植風(fēng)景，具有一定觀賞性，值得在交通工程建設(shè)領(lǐng)域中推廣。

3 路基邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性干擾條件的計(jì)算方法

3.1 計(jì)算參數(shù)

以某高速公路為計(jì)算研究視角，設(shè)定路基頗高為H，參數(shù)為10 m，路基底基層為巖石，此基層粘聚力設(shè)為c，參數(shù)為100 kPa，設(shè)定基層內(nèi)部的摩擦角為g=35°，基層重度參數(shù)l1=24 kN/m3。同時(shí)，巖石土層與地面水平面形成夾角為b=10°。在基層上方所填筑的土層，其重度參數(shù)l2=18 kN/m3。同時(shí)填筑土層粘聚力c2、摩擦角g2、坡比i2為計(jì)算變量，坡比i2參數(shù)取值有四種情況：其一為1∶2、其二為1∶1.75、其三為1∶1.5、其四為1∶1.25。此工程邊坡土層參數(shù)如表1所示。

表1 工程邊坡土層參數(shù)

如圖1所示，是工程邊坡剖面計(jì)算分析示意圖。

圖1 路基邊坡剖面計(jì)算分析示意圖

在計(jì)算分析時(shí)，采取理正邊坡平穩(wěn)性的通用計(jì)算形式，融合圓弧滑動(dòng)計(jì)算思想，確定滑裂面計(jì)算形狀，變量參數(shù)以c2、g2、i2為主。在確定圓弧平穩(wěn)性時(shí)，采取簡(jiǎn)化的Bishop分析方法，考量在無(wú)地震外界因素影響情況下，土條寬度設(shè)定為0.2，圓心步長(zhǎng)參數(shù)、半徑參數(shù)均設(shè)為0.5，土坡平穩(wěn)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)設(shè)定為f。

式中：f表示土坡平穩(wěn)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，tf表示路基邊坡剖面的抗剪能力，T0表示路基路基邊坡剖面的實(shí)際剪應(yīng)力。

3.2 計(jì)算結(jié)果

在理正分析作用下，獲取了邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性安全狀態(tài)時(shí)各變量取值情況，以此為路基邊坡工程建設(shè)提供有效參考依據(jù)，各變量取值方案如表2所示。

3.3 計(jì)算分析

(1)由表2可知：在分析路基邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性時(shí)，運(yùn)行理正軟件時(shí)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)頗高H為10 m、坡角度b為10°、地基屬性穩(wěn)定時(shí)，工程結(jié)構(gòu)安全系數(shù)f不小于1.3時(shí)，邊坡結(jié)構(gòu)性能的主要影響變量為坡比i2值、工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部摩擦角g2值、填土屬性粘聚力c2值。

表2 邊坡工程結(jié)構(gòu)安全系數(shù)為f=1.3時(shí)，

(2)當(dāng)路基土層為無(wú)粘性土質(zhì)時(shí)，路基邊坡整體結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵性影響因素為：坡比值、工程內(nèi)部的摩擦角度值。如若坡比值固定，影響因素為工程內(nèi)部的摩擦角度值。在路基坡比值逐級(jí)增大時(shí)，路基邊坡整體結(jié)構(gòu)性能的維護(hù)方法，是增加所填筑土層的內(nèi)摩擦角度值，以此減少坡比值較高帶來(lái)的失穩(wěn)問(wèn)題。

(3)當(dāng)若填土層土質(zhì)為粘性土?xí)r，當(dāng)路基頗高10 m、坡角10°兩個(gè)條件固定時(shí)，同時(shí)保障路基邊坡整體結(jié)構(gòu)性能處于安全狀態(tài)，即保障土坡平穩(wěn)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)f參數(shù)不小于1.3。此時(shí)邊坡性能影響條件包括坡比值、土層摩擦角度值、土層粘聚力。當(dāng)坡比值有所增加時(shí)，邊坡整體狀態(tài)表現(xiàn)為陡峭，如若土層摩擦角度值有所減少，應(yīng)土層粘聚力應(yīng)有所增加，以此保障邊坡整體性能。如若土層結(jié)構(gòu)摩擦角度值有所增加，應(yīng)相應(yīng)減少土質(zhì)粘聚力參數(shù)值，以此抵消邊坡失穩(wěn)問(wèn)題，保障路基邊坡整體性能。

3.4 路基邊坡工程結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性的安全保障建議

有序完成工程參數(shù)確定。在交通工程安全性能保障期間，應(yīng)保障邊坡工程參數(shù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，以理正軟件分析結(jié)果為參考依據(jù)，加強(qiáng)土層性能確定，有效完成摩擦角、粘聚力、坡比參數(shù)的設(shè)計(jì)，為邊坡性能提供技術(shù)保障。

建設(shè)工程安全應(yīng)急預(yù)案。加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案合理性，保證工程施工人員專業(yè)性，建立各部門高效溝通機(jī)制，制定可操作的工程安全應(yīng)急預(yù)案，以此最大程度地減少工程安全問(wèn)題，徹底消除邊坡滑坡事件，提升工程建設(shè)整體品質(zhì)，保障邊坡結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，為人們交通出行增添安全保障，發(fā)揮路基邊坡工程建設(shè)價(jià)值。

4 結(jié) 論

綜上所述，在交通工程建設(shè)期間，加強(qiáng)邊坡工程結(jié)構(gòu)處理，能夠切實(shí)保障工程建設(shè)的整體安全性，規(guī)避邊坡滑坡問(wèn)題。因此，在工程設(shè)計(jì)方案規(guī)劃、工程建設(shè)管理等工作中，有效開展邊坡防護(hù)工作，以此提升邊坡質(zhì)量保障的有效性，提升路基邊坡整體結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性，以此為人們構(gòu)建安全的交通環(huán)境，減少交通事故發(fā)生。