高邊坡穩定性評價與處治技術

趙運平

摘要：在復雜山區展線的過程中容易產生高邊坡由于山區地形比較復雜容易引起高邊坡變形、滑坡等現象，對施工工期、投資成本等造成影響。本文首先說明了高邊坡穩定性的評價方法并分析了高邊坡穩定性的影響因素，然后詳細闡述了高邊坡穩定性的處治技術，最后探討了高邊坡穩定性評價與處治技術的應用。

關鍵詞：高邊坡；穩定性評價；定性評價；加固；抗滑樁

中圖分類號： U213 文獻標識碼： A

一、高邊坡穩定性評價方法

如今邊坡穩定性問題的研究已經把傳統的邊坡工程地質學、現代巖土力學和現代數學力學等學科結合起來，形成了現代邊坡工程學。包括系統工程論、數量理論、信息理論、突變理論、混沌理論分形理論等不斷的應用到邊坡問題中，為邊坡穩定性研究提供了新理論、新方法。

（一）定性評價

1、地質分析法

這種方法是通過對邊坡發育地質環境、邊坡發育中各種變形破壞跡象及其基本規律和穩定性影響因素等進行分析，追溯邊坡演變過程，預測邊坡穩定性發展的趨勢和破壞方式，對邊坡穩定性進行評價。

2、工程地質類比法

這種方法是利用已有邊坡或者人工邊坡穩定性狀況等相關設計經驗，把這些經驗應用到邊坡性狀況等相關設計經驗，把這些經驗應用到邊坡。

3、圖解法

（1）諾模圖法，即用一定關系曲線和諾模圖來進行相關參數之間的表征，在確定邊坡穩定性系數或者巳知穩定性系數以及其他參數僅有一個未知的情況下，求出穩定坡角或者極限坡高。

（2）赤平投影圖法，即利用赤平極射投影的原理，通過作圖表示邊坡變形破壞臨界值。

（二）定性分析法

1、極限平衡法

通過力學分析，進行各種載荷作用下的理論計算和抗滑強度力學分析。

2、數值分析法

利用某種方法求出邊坡應力分布和變形情況，研究巖體應力和應變變化過程，包括有限元法、邊界元法、有限差分法、離散元法等。

二、高邊坡穩定性的影響因素

（一）地形地貌

邊坡的地形地貌通常是指邊坡高度、坡度、平面形狀等。通常情況下邊坡越大，坡度越高，穩定性越差。凸形邊坡比凹形邊坡擁有更多臨空面，但凹形邊坡往往是已經發生過滑坡、崩塌等不穩定地段，可能存在軟弱結構面，當平、剖面出現凹凸不協調形態往往是老滑坡的遺跡，屬于不穩定地段。

凸形邊坡巖體鼓出，兩側受拉應力，穩定性較差，凹形邊坡巖體表面處于二向受壓狀態，穩定性較好。高陡地形地區路基開挖，邊坡承受重力載荷大，地面地下水富集，易對邊坡產生破壞，穩定性差。

（二）地質條件

地層和巖性是影響邊坡穩定性的重要因素。巖土石的礦物成分對邊坡穩定性的影響主要表現在不同礦物質構成巖土體物理性質和力學強度差異。包含長石、云母、綠泥石以及親水性較強的泥質巖石容易風化，浸水之后容易膨脹、崩解，而硅質、鐵質巖石往往具有較高的強度和遇水穩定性。

（三）結構面

邊坡受到結構面和多組結構面的切割導致整個邊坡巖體自由變形的可能性更大，更容易產生切割面、滑動面、臨空面等，容易形成可能滑體的塊體。

（四）水

水對巖土體有著明顯的化學作用，一定條件下巖土體礦物吸收或失去水分子，會發生水化作用或者脫水作用，導致發生體積上的膨脹或者收縮。當水中存在較多酸性物質時，水的化學溶解和侵蝕能力大大加強。與此同時，水的有關化學作用和氣溫變化相互配合能夠加劇風化作用的深部發展、擴散。同時，水的流動對巖體產生的沖刷力和靜水壓力產生的力學效應也加快了邊坡的侵蝕。

三、高邊坡穩定性的處治技術

（一）高邊坡的穩定措施

在高邊坡設計進行穩定性評價之后，還要對其開挖、支檔及加固等方面的費用進行分析，以選出最優化的設計方案。對高度不超出40m的邊坡，可通過放緩坡率作為高邊坡的防治措施。而對高度在40m以上的邊坡，應采取較陡的坡率，并結合支檔與加固工程以降低邊坡的開挖高度。在高邊坡治理時應對高邊坡的坡腳進行加固處理。當高邊坡的病害點處于較高高度時，由于其組成的巖體巖性不同，應考慮從中部進行加固，并對坡體的應力進行合理調整。

（二）高邊坡的加固防護

在高邊坡加固工程中，經濟性、可行性最高的加固措施就是預應力錨固。通過對錨桿施加預應力，以對滑動體產生阻滑力，從而制約著滑動體的滑動與位移。對路基不穩定邊坡采用預應力錨固，能有效減緩位移速率并限制土體、巖體的滑動，并在預應力錨索的作用下，還能使邊坡的各部變形部位變得平緩。通常情況下，邊坡的開挖都是自上而下的，在上部開挖后應及時實施錨固，在向不穩定邊坡施加錨固力之后，能夠使結構面的咬合更加緊密，并提高其抗剪能力。

在邊坡錨固設計前，必須要對當地地質進行勘察，以查明各個結構面的產狀、力學性質、邊界條件以及不穩定邊坡范圍，并對巖體的自身強度作用進行充分考慮。若巖體的強度不能保證巖體穩定時，不足的阻滑力可通過預應力錨索的錨固力提供。通過預應力錨索及其他工程提供的抗滑力，并結合巖體自身的抗滑力，就能滿足邊坡抗滑穩定安全系數的要求。另外，因對高邊坡穩定影響的因素多種多樣，使多項力學指標的準確性不高。為了保證邊坡的安全性，在對邊坡穩定設計過程中，應采用較大的安全系數作為保證，選擇最優的錨固角進行預應力錨索的布置，并做好邊坡穩定的監測設計，以保證路面施工的安全運行。

（三）高邊坡監測

高邊坡監測作為邊坡穩定中的關鍵環節，對邊坡變形數據的處理則是邊坡監測數據管理中的重點內容。不僅可以對邊坡現狀進行評價，還能對邊坡未來狀況進行預報與預警。在邊坡施工期間的監測為地表位移監測，也可以采用深孔位移監測，根據監測的坡體變形數據對設計進行修正，以為施工提供合理的指導，有利于保證施工的安全。在公路運營期間還要采用地下位移監測、地表位移監測以及地下水位監測等方面進行監測，以防止高邊坡出現的變形、滑坡等現象。

四、高邊坡穩定性評價與處治的應用

（一）工程地質概況

工程邊坡位于某高速，路線以挖方的形式通過，地貌形態為溶蝕—峰林區與侵蝕構造—深切中山山間沖溝接壤處復合地貌，地形陡峻，地勢狹窄險要。右側地面最高高程為1,300m，左側高程為1,206.69m，相對高差達93.31m，地面自然坡度大于60°。地表多為第四系全新統松散堆積物，下伏基巖為三疊系中統個舊組第四段灰巖，地層產狀 178°∠78°；及三疊系中統法郎組上段灰褐色泥巖，地層產狀 170°∠73°。本段路段在一定的深度內未見地下水位，水文地質條件簡單。

同時高速公路修建過程中，由于地面狹窄，一半為堆積物，一半坐落在基巖上，左側邊坡為順向坡，凌空，在表面砌了一般的擋墻，未設置抗滑樁，堆積物經長久雨水浸泡、沖刷和大量的超重車輛行駛，在外力作用下造成堆積物沿基巖層面滑塌，對高速公路的安全具有較大的影響。

（二）邊坡穩定性的處理

綜合考慮該滑坡的地質條件，根據安全可靠經濟的治理原則，采用抗滑樁對該邊坡進行治理，抗滑樁的截面面積采用2m×1.5m，樁長為13.0m,其中錨固長度至少保證5m，樁的中心距為6m,樁身混凝土標號采用C25，護壁混凝土標號采用C20。為防止地表水侵蝕進而惡化邊坡穩定狀況，在邊坡的外緣設置U 型截水溝。

抗滑樁實際工程施工完成后，通過對滑坡所在位置處的地表位移進行長期持續監測分析，得出該滑坡表面位移不大，坐標變化量保持在6mm 以內。由此可得出目前滑坡體尚處于蠕滑狀態，設置的抗滑樁能滿足該邊坡的抗滑要求。

參考文獻

[1]劉罡,陳中華.石板灘滑坡地段路基邊坡穩定性分析與加固措施[J].路基工程. 2012(03).

[2]李中寧,劉彩霞.淺談公路路基邊坡加固設計[J].科技信息.2012(03).

[3]張燎,吳銀亮.高速公路隧道邊坡穩定性分析與加固措施選擇[J].中國西部科技.2011(11).