公路边坡稳定性（精选12篇）
公路边坡稳定性 篇1
1 边坡概况
场地位处一斜坡地带,场地地形较陡,斜坡自然坡度为35°～45°,自然斜坡未发生过变形、滑移。总体北高南低。场地地面高程为645.00 m～740.00 m,相对高差为95.00 m,地势起伏大。场地地貌上属剥蚀中低山地貌。
1.1 岩土参数的分析
1)原位测试。在场地分布的块石土中进行了超重型触探试验,结果表明该块石土在水平方向和垂直方向的变化均较大,均匀性较差,密实程度也不一致。按GB 50021-2001规范中表3.3.8-2判定为松散状,局部为稍密状。本次勘察工作在滑坡区的不同位置作了5组现场大容重及休止角试验,以求得滑体的天然容重和休止角。
2)室内岩土试验。根据工程地质测绘及钻探结果表明:场地大部分地段主要为第四系崩坡积块石土(Qc+dl)所覆盖。下伏基岩为三迭系中统巴东组(T
1.2 各岩土层的设计参数
岩石地基容许承载力是根据岩石质量指标RQD,结合室内试验成果中岩石饱和抗压强度推荐值,按1/8折减确定得到的,各岩土层的设计参数建议值见表1,表2。
公路在此段设计路面高程为650.58 m～642.22 m,现轴线地面高程为654.00 m～663.00 m,故须对公路两侧进行切坡。公路左侧边坡高2.00 m～3.00 m,边坡为土质边坡,放坡后,整体稳定。
2 边坡稳定性定量计算
2.1 计算方法的选择
根据边坡现有变形破坏特征及稳定状况可知,边坡暂时处于相对稳定状态,为了提出合理可行的整治措施,有必要对边坡稳定性进行定量计算。
定量计算的主要工作是确定下滑力和抗滑强度。可以有几种方法进行分析计算:1)常规土边坡稳定计算方法;2)极限分析方法;3)数值计算方法。本次计算采用极限平衡法中的滑坡推力计算法(传递系数法)对开挖后斜坡进行稳定性验算分析,初步评价路堑边坡开挖后稳定性及潜在滑面稳定性。
2.2 计算参数的确定
由于斜坡现状处于基本稳定状态,无变形迹象,因此,在进行边坡开挖后稳定性分析计算时,先根据斜坡稳定状态(暴雨工况下处于基本稳定状态),试算现状斜坡地形在稳定状态下的力学参数,再采用此参数计算开挖后斜坡体的稳定性。
由于土壤力学指标为局部块石内粘土力学指标,对该边坡不具代表性,并考虑到滑坡大多数发生在雨季或降雨停止后的数天内这一实际情况,而此区域地震为偶发因素,发生几率很低。因此,计算参数采用最不利剖面,以现阶段斜坡形态在暴雨工况下的稳定状态试算其C,φ值。斜坡在暴雨工况下现处于基本稳定状态,其稳定系数取1.05,通过试算,其饱和粘聚力综合取值为11.00 kPa,饱和内摩擦角φ综合取值为35.5°,根据现场大容重试验以及地方经验值,饱和重度取23.50 kN/m3。
2.3 稳定性分析计算
采用上述参数对斜坡现状进行稳定性计算,稳定系数Ks=1.05。通过对现阶段斜坡稳定性计算表明,该段斜坡体在暴雨工况下整体处于基本稳定,与现场实际情况吻合。
取边坡开挖线为斜坡剪出口,基岩面为潜在滑面,采用传递系数法对开挖后斜坡进行稳定性验算分析。计算结果表明:在不利条件下(暴雨工况),安全系数取1.15时,斜坡发生整体滑移的最大剩余下滑力为2 089.78 kN/m。
通过稳定性定量分析计算可知:边坡开挖各个区域稳定性不一,整体处于不稳定～基本稳定状态。由于边坡高度大,且为土质边坡,在暴雨工况条件下,边坡易发生崩塌破坏,该地段地形陡峭,堆积层物理力学性质差,边坡前缘崩塌后,易逐渐向后崩塌形成“松脱式”破坏。因此,对开挖后形成的人工边坡须采取一定治理措施。
3 边坡处理措施建议
该边坡治理难度较大,若要彻底进行根治,则费用高;若不进行治理,则存在有安全隐患。
1)各岩石层物理力学参数建议值见表1;2)基槽开挖时,应控制爆破药量,严禁放大炮,以免爆破诱发斜坡或边坡的坍塌失稳;3)施工应采用“逆作法”施工,自上而下分段分阶开挖,及时开挖及时支护,边坡不宜长时期暴露(特别在雨季施工);4)建议基础弱风化基岩作基础持力层;5)设计参数:块石土:天然重度取22 kN/m3;饱和重度取23.5 kN/m3;饱和粘聚力取11 kPa;饱和内摩擦角φ=35.5°。块石土:μ=0.35,水平抗力系数的比例系数取100 MN/m4;基底摩擦系数:弱风化灰岩μ=0.6,弱风化泥灰岩μ=0.5;岩石水平抗力系数取490 MN/m4;6)建议基坑临时开挖坡度值(土坡坡高小于5.00 m,岩质坡坡高小于8.00 m);土层1∶1(高宽比);强风化基岩1∶0.50(高宽比);弱风化基岩1∶0.30(高宽比);7)施工时应注意斜坡的变形观测,应尽量避免扰动、破坏斜坡现状,保护好斜坡上的植被。
4 结语
文中通过传递系数法对某公路路堑边坡进行了定量计算,得出施工开挖后斜坡各剖面稳定性系数,说明边坡开挖各个区域稳定性不一,整体处于不稳定～基本稳定状态。
这次路堑高边坡稳定性评估是以对应的标段里程的工程地质条件为基础,结合开挖破坏模式,利用传递系数法计算得出的结论给出了高边坡相应的治理防护措施与建议。由于该路堑边坡治理难度较大,若要彻底进行根治,则费用高;若不进行治理,则存在有安全隐患,所以对该工程地质不良区,在进行经济比较后,视其情况进行表面治理。
摘要：通过岩土工程原位测试试验和室内岩土试验确定计算参数,并通过采用传递系数法对开挖后斜坡进行稳定性验算分析,初步评价路堑边坡开挖后稳定性及潜在滑面稳定性。在现状评估和预测评估的基础上,进行经济比较后,提出可行的边坡处理措施建议。
关键词：边坡,稳定性分析,传递系数法
参考文献
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公路边坡稳定性 篇2
随着公共事业和基础建设的不断发展,公路等级不断提高,边坡稳定性问题日益突出,成为工程建设的`重点内容.本文在分析高等级公路边坡稳定性的重要性及其影响因素的基础上,提出相对合理的防护措施.
作 者：吴佳珊 刘远才 叶兵 作者单位：吴佳珊,刘远才(西南林学院,云南,昆明,650224)
叶兵(陕西省西铜高速公路有限公司,陕西,西安,710016)
公路边坡稳定性 篇3
【关键词】公路高边坡；稳定性评价；支护优化设计
高边坡分为土质边坡和岩质边坡，当岩质边坡的高度超过30米，土质边坡的高度超过20米，即为高边坡。公路的路线越长，所经过的地质条件就会相对复杂，边坡的数量也会随着增多。除了显性的边坡之外，还存在潜在的失稳边坡。在施工的进程中，这些潜在的失稳边坡就会在施工作业的作用下，出现失稳变形的现象。此外，公路边坡的特殊性还在于其为永久边坡，无论是考虑到地质灾害预见经验不足，还是提高运营期的安全系数，对于高边坡都要根据地质条件做好支护优化设计工作。目前对于高边坡支护优化设计以对单体边坡设计为主。验证高边坡的稳定性所采用的方法为极限平衡法，参考检测反馈信息，将优化设计方案制定出来。本论文以某段高速公路的40个高边坡为例，对于支护优化设计进行探索。
一、高边坡普查
高边坡普查是对于公路施工现场开展地质勘察和环境考察工作。工作的重点是在施工前对于公路的权限高边坡都要进行调查，已将边坡岩体的结构特征明确区分，并对于已出现变形破坏现象要进行分析，并采取必要的措施补救。对于高边坡普查的目的是提出高边坡优化设计方案，并将重点研究边坡筛选出来。公路边坡往往地质条件较为复杂而缺乏稳定性，边坡的高度大于40米。符合研究条件的边坡只有满足了其中的两个条件，就可以进行筛选，并作为重点研究对象。
二、重点高边坡稳定性评价
高边坡岩土体具有地质过程特征。从地质学的角度刻划，评价岩石高边坡稳定性就是要给予边坡变形破坏的机制进行研究，采用数值模拟的方法模拟岩体高边坡的破坏演变过程，根据模拟控制结果评价高边坡的稳定性。变形稳定性分析采取变形理论的稳定性分析与强度理论的稳定性分析结合的方法，形成建立在模拟控制基础上的岩体高边坡稳定性评价，并提出控制方法。
在整个的高边坡施工阶段，高边坡稳定性评价以及支护优化设计始终贯穿于其中，形成一个动态的评价过程。根据高边坡实际特征，可以判断其破坏模式分为结构面控制型和最大剪应力面控制型。那么在工作流程上所形成的技术思路为：根据高边坡变形稳定性分析数据，对于边坡的可能性变形破坏模式进行判断，并分析变形破坏的发展过程。对于潜在滑动面位置的判断，可以根据所监测到的变形破坏信息为参考依据。在支护优化设计上，引荐强度稳定性分析方法，将必要的设计数据计算出来。为了验证支护的效果，可以对于支护的结构与边坡之间所形成的作用关系来完成，以对于设计不断的完善、优化。
从地质状况的角度审视公路的岩体结构，该公路的沿线上分布着板岩和千枚岩，部分地区已经出现了破碎结构，并以层状呈现出来形成倾倒变形体。根据勘测结果，在40个高边坡中，有近一半的边坡已经出现了倾倒变形现象，主要是受到岩体结构的影响，一些折断面则受到岩体特征的影响。那么对于倾倒变形体的评价则要采用以下的途径。
倾倒变形的范围可以采用离散元法对于倾倒变形的演化过程进行模拟，根据公路现场地质实际状况将地质模型建立起来。边坡变形破坏模式可以采用边坡稳定性评价方法进行研究。潜在滑动面的确定上，可以二维有限元研究方法，这主要是针对没有发生变形的边坡或者是变形程度较小的边坡的内应力、变形程度进行分析。如果边坡的变形程度很大，就要采用二维有限元法对于边坡的分布特征进行分期，并以勘测信息以及施工的各种反馈信息作为参考，以获得准确的滑动面位置。边坡稳定性评价所采用的是强度理论，并在此基础上计算出支护设计的参数。
三、重点高边坡支护优化设计
高边坡支护方案的选定，主要是根据变形破坏的“过程模拟”对于岩石体的演化以及变形破坏机制进行研究，以根据变形破坏的实际情况拟定设计方案。设计主要采用的是初步静力学设计，并运用数值模拟研究岩石体与工程结构的作用，以此为依据对于高边坡进行优化设计。不同的破坏模式的边坡所采用的支护方案也会有所不同。针对于原设计方案，要使其得到进一步优化以符合实际需要，就要将“过程控制”技术纳入其中，地质模型要表达准确并建立在高边坡变形控制以及灾害控制的指导基础上，以形成边坡稳定性评价的关键条件，采取必要的支护措施将高边坡的变形控制在规定范围内，并通过监测获得反馈信息验证其效果。高边坡优化设计见下表。
高边坡优化设计方案
结论：
综上所述，本论文针对公路高边坡的稳定性以及优化设计的思路和方法进行探讨，通过变形稳定性的分析，并对于边坡可能破坏的模式以及变形破坏的发展过程进行评价分析，以对高边坡稳定性进一步评价，为支护优化设计提高参考。
参考文献
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公路边坡位移监测与稳定性评价 篇4
1 公路边坡监测
公路边坡变形作为一种能被测出的数据,能反映边坡体在各种因素共同作用下的稳定状况。因此,通过分析边坡体变形监测数据,以及预测其位移变形来判断滑坡稳定现状,并预测边坡灾变的可能性,是一种较为有效与可靠的途径,通常在工程实践中,可以在监测数据的基础上,通过数据的处理来分析边坡的稳定状况[1,2,3,4]。
2 公路边坡稳定性评价
对边坡工程的研究主要表现在两个方面:一是稳定性评价;二是搜索潜在滑动面。其中稳定性评价是边坡工程研究的重中之重。目前关于稳定性评价方法主要是采用工程类比法、极限平衡法、极限分析法和数值方法等,均已取得了许多研究成果。同时稳定性评价指标主要是根据计算的收敛性、塑性区的贯通状况和位移突变。计算收敛性是指边坡在稳定性计算中的程序终止条件;塑性区贯通是指边坡在稳定性计算中将发生塑性变形的网格连成区域;位移突变是指边坡结构某点或某区域位移发生了突然变化。在公路边坡稳定性评价中计算收敛标准技术要求高,计算成本高,很难被工程人员所掌握,而塑性区贯通和位移突变指标其物理意义明确,参数容易获取,容易掌握,已被广泛应用。
3 工程概况
湖南省西南部某公路边坡路段沿线属于低山丘陵地貌,地形起伏较大,地面黄海高程一般42m~490m。沿线路段地势陡峻,冲沟发育,地面自然坡度一般15~45度,最大坡度约80度,自然坡体较稳定。根据钻探及地质调查结果,结合区域地质资料综合分析,沿线除低洼地带覆盖层较厚外,其它大部分位置第四系覆盖层较薄,基岩为泥盆系泥灰岩及灰岩。该路线地层岩性由新至老分别如下:①第四系填筑土(Q4me):杂色,稍密~中密,稍湿,主要成分为粘性土、碎石,局部(老公路路面)含水泥砂浆块及沥青。主要分布与全线现有公路、机耕道、沿河河堤和人工渠道等人工建筑场地。②第四系种植土:灰褐色,褐黑色,湿,松软,含植物根。主要分布于水田、菜地及旱地中。③冲洪积层(Qal+pl)亚粘土、中~砾砂、圆砾、卵石土;主要分布于沿线三渡江一桥~五桥、永安桥及巫水大桥的桥位区河床及两岸位置。④坡残积层(Qdl+el)高(低)液限粉土、粘土、碎石土及碎石质土;主要分布于沿线山坡、坡脚和剥蚀残丘、坡地。⑤泥盆系(D)泥灰岩:青灰色、深灰色、泥质结构,薄层状。泥灰岩暴露地表后易风化与干裂,近地表部分多为全风化或强风化状,或呈粘性土状。在潜水丰富且基岩产状不利的地段进行填、挖方,则易产生滑动,是全线边坡治理的主要地段。
观测点岩性:7m以上为泥灰岩,7m以下为灰页岩
边坡倾向: 345
风化程度: 微风化
结构面描述
结构面类型:节理(见图1)
结构面密度:12条/m
结构面充填物:石英粉末
充填物厚度:0-4cm
结构面特征:此点主要为层理,少量层间可见石英粉末充填物
4 位移监测
4.1 监测目的及对象
公路边坡监测点所在位置是在地质条件复杂和容易产生病害的范围,根据该公路边坡分布特点,加上部分路段左侧边坡顺层(对边坡稳定性不利)的特点,本监测项目有针对性地选择边坡左侧作为监测对象。由于路堑高边坡的变形是边坡破坏的主要形式,而加固效果对公路边坡的稳定性有重要的影响,因此结合目前情况,对该边坡的监测以地表位移和深部位移监测为主。
4.2 监测方法
(1)边坡坡体水平位移和垂直位移监测
公路边坡坡体的水平位移和垂直位移监测一般是用大地测量的方法进行,采用的仪器为全站仪。控制点应选在边坡变形区以外且通视条件好的地方,并埋设钢筋混凝土桩,全站仪独立观测两次,多次精测距离取平均值。
(2)边坡深部水平位移和垂直位移监测
公路边坡坡体的深部位移监测采用钻孔测斜仪和多点位计(3点式)相结合,安装位置设在边坡一级平台和三级平台上,并自孔底向上逐点连续测量。要求钻孔垂直和水平,并保持孔壁平整。若在该断面成孔困难时,可采用套管护孔。钻孔深度一级平台处均为15m,三级平台处均为10m。成孔后,应立即安装测斜管。导管全部吊装完后,钻孔与导管外壁之间的空隙必须回填灌浆(此处为回填水泥砂浆)保证导管与周围岩体的变形一致。所有准备工作完后,便可进行现场测试。应在回填材料完全固结后读数,进行多组读数建立一组可靠的基准值。
4.3 位移监测布置
结合该公路边坡的结构特征,笔者仅选取一特征路基横断面进行位移监测,其他监测内容(如锚杆应力、孔隙水压等)和实验数据文中已省略。为了说明公路边坡位移监测的重要性,工程组在该公路边坡的坡脚、中部和坡顶位置等地方布置了位移监测桩;在坡体的中部台阶和上部布置深孔位移监测点位计,具体布置方案见图2。
4.4 位移监测结果
从图3位移监测结果可以看出,边坡顶部的位移桩位移为最大,其值为42mm,从监测结果还可以看出,位移随时间的延续还在不断地增加,在7月30日位移出现了明显的突变;边坡中部的位移为30mm左右,且表现出稳定状态;边坡底部的位移为30mm左右,有随着时间增长的趋势,在8月14日位移也出现了突变。总体上看,该典型边坡已有不同程度的滑动呈现失稳状态。从现场调查发现,在该边坡顶部局部位置已出现深裂缝,在坡脚范围也有零星的岩屑滑落,因此必须及时对该边坡进行加固,减少灾害的发生。
从图4可以看出,该公路边坡在施工开挖过程中,边坡内部岩土体有不同程度的滑动现象,在公路边坡的中上部位移已达18mm,位移随时间的延续还在不断地增加;在边坡的中下部局部范围位移也有14mm,位移随时间的延续也还在不断地增加,位移始终没达到稳定状态,并且在施工的初期阶段,位移还存在突变的现象,结果表明该典型边坡在施工开挖的初期阶段就有滑动的趋势,应加强边坡的防护和加固工作。
5 结论
公路边坡的位移监测是一个广泛关注的热点课题之一,重点在于监测数据的工程处理和根据监测数据进行稳定性评价。对复杂公路边坡的表层位移和深部位移监测是众多边坡工程监测工程中的重中之重,文中实例能对公路边坡的稳定性评价提供借鉴。
参考文献
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公路边坡稳定性 篇5
以湘西高速公路红砂岩为研究对象,分析了红砂岩沉积环境和地质构造特征;阐述了红砂岩地层岩石组合类型、岩石学特征和物理力学性质.指出了红砂岩主要工程地质特性为遇水易软化、崩解、发育泥化夹层和层间软弱面.结合工程实例,采用地表位移监测、深部位移监测等多方面的变形监测方法对坡体的.变形进行监控,同时结合该路段边(滑)坡的稳定性分析计算,对坡体的稳定性进行了评价.
作 者：张可能 周斌 彭环云 胡惠华 ZHANG Ke-neng ZHOU Bin PENG Huan-yun HU Hui-hua 作者单位：张可能,彭环云,ZHANG Ke-neng,PENG Huan-yun(中南大学,地学与环境工程学院,湖南,长沙,410083)
周斌,ZHOU Bin(中南大学,能源科学与技术学院,湖南,长沙,410083;湖南工业大学,土木工程学院,湖南,株洲,412008)
胡惠华,HU Hui-hua(湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008)
地灾边坡稳定性分析及治理 篇6
关键词：地灾边坡；稳定性；治理对策
引言：
近几年来，随着公路的不断发展，这不仅将城市之间的距离拉近了，还方便了人们的日常生活。然而公路的发展却影响到了地灾边坡的稳定性。所以分析边坡的稳定性是一项非常重要的工作。通常情况下，边坡的地质构造、水文地质的实际条件、地形地貌、新结构运动等成为影响边坡稳定性的自然因素。与此同时人类的各种活动也对边坡的稳定性产生了一定的影响。
一、影响地灾边坡稳定性的因素
地质条件、水文地质条件、新构造运动、地面因素、气候因素等成为影响边坡稳定性的重要因素。
（一）地质条件
岩土体本身具有力学性能，该性能严重影响到边坡的稳定性。所以如果边坡的性质不同，那么要采取不同的方式来对边坡的稳定性进行控制。尽管有一些条件也会影响到边坡的稳定性，但是我们可以忽略这些条件的影响，在對边坡的稳定性进行分析的时候，往往要充分考虑到边坡结构面的实际状态与边坡面这两者间的关系。
（二）水文地质条件
所谓水文地质条件指的是地下水的实际活动情况以及实际活动状态。边坡的稳定性与地下水的实际活动状况有着非常密切的联系。如果地下水的运动比较活跃，此时地下水与坡体结构会相互运动，这就会增加坡体的下滑力，还大大降低边坡的稳定性。从某种程度上来讲，在治理边坡的时候，要充分考虑到边坡的水文地质条件，以此来保证边坡的稳定性。
（三）人类的工程活动因素
在削坡的时候，如果没有严格按照相关的计划来进行，这就会减小坡体滑动面的抗滑力，此时假如坡体的下滑力不能得到增加，那么这就会大大降低了边坡的稳定性。在实际削坡的过程中，人们往往会忽略增加坡体下滑力这一因素。坡顶加载是指给坡体施加了下滑力，但是却没有严格按照下滑力来增加坡体的抗滑力。除此之外，坡顶加载会导致坡脚的剪应力集中起来，还会增大坡顶的张应力，最终促使坡体的失稳几率得以增加。如果加载物较为松散，那么当遇到雨水之后，这些加载物就会被冲入到坡体，从而影响到了边坡的稳定性。
二、地灾边坡所带来的危害
（一）滑坡
人们经常会听到“滑坡”这一地质灾害，此地质灾害往往出现在大雨之后。通常出现滑坡的原因在于斜坡的岩体或者土体经过了很长时间的风吹日晒等因素，这些斜坡的岩体或者土体会慢慢松动，并且在自身重力的作用下坡面松动的部分开始下滑，此种现象被称为滑坡。在划分滑坡的时候，依据引发滑坡的力学特征可以将其分成以下两类：第一类，牵引式滑坡；第二类，推移式滑坡。所谓牵引式滑坡指的是有一些滑坡所呈现出来的阶梯状，此种滑坡被称为牵引式滑坡。引起牵引式滑坡的原因如下：刚开始先从坡体的下部滑落，这就导致坡体的上部也开始慢慢滑动，但是上部滑动的时间较慢，因此牵引式滑坡所持续的时间较长。推移式滑坡呈现出波状起伏的形状，引起推移式滑坡的原因如下：下部岩体在受到上部岩体挤压之后，这就导致下部岩体发生了变形，同时此类滑坡的滑动速度远远超出了牵引式滑坡的滑动速度。
（二）崩塌
所谓崩塌指的是整块的岩块从母体上脱落下来，沿着陡坡猛烈跳跃，最后掉落下来。崩塌这一地质灾害具有突发性的特点，因此崩塌是很难被注意到的。当发生了崩塌后，所带来的危害性是非常大的。
三、治理边坡稳定性的对策
工程地质、支挡防护成为影响边坡稳定性的两个因素，本文主要从以下几个方面来阐述一下治理边坡稳定性的措施。
（一）准确分析工程的地质条件
在影响边坡稳定性的众多因素中，工程的地质条件是一个非常重要的影响因素。因此要准确分析工程的地质条件。在设计边坡的时候，既要考虑到工程地质的条件，又要从客观的实际条件出发，进行相关的设计工作。但是在实际工作中，一些现实因素导致设计师无法准确分析地质资料，这就大大增加了设计的难度。要想制定出准确、具有可行性的边坡施工设计图，那么必须要有准确的工程地质资料。但是如何获得准确的工程地质资料呢？一般在开通了施工便道后，需要相关工作人员准确的分析地质情况。
（二）确定不同的支挡结构
抗滑挡墙、抗滑桩是经常用到的稳定边坡的方法。但是这些传统的方法仅仅是在短时间内取得了良好的效果，如果时间久了，采用这些方法来进行稳定边坡也会带来推移现象与被推移现象。尽管施工质量是毋庸置疑的，但是推移现象、被推移现象是不可避免的。当大雨过后，边坡的岩土层会发生松动，表面层的岩土层具备了流变力学这一特点，这就大大增加了侧向压力，最终推翻了抗滑挡墙。所以，从防滑上来讲，被动的防守是不可行的。要想真正达到维护边坡稳定性的目的，这就要对坡体本身进行加固，还对坡体的力学性能进行改善。其中锚杆预应力锚索点就是一种比较成熟的技术。现阶段国内用的最多的一种方法就是锚杆预应力锚索点。
（三）边坡植物防护措施
1、种草防护。种草坡面防护的适用范围如下：边坡稳定、边坡高度较低、土质适宜种草等。种草坡面防护不适于岩石边坡防护，如果要在岩石边坡中适用，那么就要根据岩石边坡来研发出新的生物防护技术。种草坡面防护具有施工简便、成本较低、保护环境的好处。
2、土工网植草防护。所谓土工网植草防护是一项将坡面加固与植物防护相结合的边坡防护措施。在此技术中所使用的土工网是一种防护边坡的新材料，此种材料是经过特殊工艺后所产生的三维立体网，其具备了加固边坡的功能。在播种刚开始的时候，其还具备了防止冲刷的功能，确保草籽的正常生长。随着植物的不断生长，植物慢慢覆盖了坡面，此时植物已经与土工网共同防护边坡，并且也可以达到绿化边坡的目的。由于土工网植草护坡能承受每秒四米以上的流速，因此从某种程度上来讲，干砌片石护坡被土工网植草护坡所取代。现阶段，在边坡防护工作中用到的最好要属土工网植草护坡。通过采取种草防护、土工网植草防护这两种措施来达到保护边坡稳定性的目的。
四、总结
总而言之，很多因素都会影响到边坡的稳定性，所以在实际设计过程中，设计师要考虑到影响边坡稳定性的各种因素，其还要到实地进行考察，充分结合当地的地质状况来寻找防治边坡稳定性的措施。
公路边坡稳定性 篇7
随着我国交通事业的发展, 山区沿河公路以及水库库区公路得到大量兴建。受到地形限制和交通要求的限制, 这些新建道路的路基往往受到常年或者季节性浸水、河流的侵蚀、搬运和堆积作用以及地下水的作用, 造成路基的坡脚冲刷、边坡的崩塌、滑移, 导致边坡的稳定性明显下降。因此做好库区公路路基边坡的防护工作, 对于交通运输的安全和人民群众的出行具有重要的意义。
从库区公路路基边坡的工程特性来说, 与传统路基边坡相比较, 库区路基受到了河流水的直接作用, 水成为影响路基稳定性的最直接因素。
2 影响库岸边坡稳定的主要因素
库区公路边坡破坏主要是由于边坡岩土体抗剪强度的降低和坡体整体或部分下滑力增大造成的, 影响库岸边坡岩土体稳定的主要因素有岩土体的岩性、库岸的地质构造、波浪的冲刷、地下水位的变化、地震的作用等。
2.1 岩土体的岩性
由石英、云母、长石等元生矿物构成的砂性土层中, 一般的土粒颗粒粒径较大, 土粒之间一般没有连结, 透水性强, 摩擦角大, 抗剪强度高。由于砂性土良好的透水性, 当库区水位上涨时, 土体内的水位会随之上涨, 并与库区水位形成较小的水位差, 对边坡稳定性影响不大;当库区水位下降时, 土体内水位也随之迅速下降, 并与库区水位达到基本一致, 在此过程中由于土粒之间的大颗粒, 部分土粒会被冲击出土体, 影响坡体的整体性, 造成不利的工程影响。
在黏性土层中, 一般上部地层比较松散, 如主要由蒙脱石和伊利石组成的膨胀土, 在吸水后强烈膨胀, 失水后剧烈收缩, 反复胀缩后强度衰减, 裂缝发育丰富。降水时容易渗入到地下水中, 土体的下部比较密实而起到隔水作用。当雨水下渗后, 在其分界处构成软弱滑腻面, 常使上层土体沿此软弱面而滑动。在堆积土体 (包括第四纪坡积、崩积为主的松散堆积物) 内, 当其含水量较大时, 抗剪强度显著降低, 容易产生圆弧滑动或沿下伏基岩顶面产生折线滑动。
2.2 库岸的地质构造
实验证明, 由各种软弱结构面组成“上陡下缓”的形式是边坡失稳的最不利条件。当不同成因的结构面在垂直方向形成上陡 (>60°) 下缓 (<40°) 的空间组合, 并暴露出软弱结构面时极易发生滑动。一般情况下, 堆积物和下层岩石面越陡峭, 其下滑力越大, 越容易发生滑动破坏。
2.3 波浪的冲刷
在库水、风浪冲刷及其它水流作用下, 岸坡的岩土体逐渐被冲刷、磨蚀, 而后被搬运带走, 从而使岸坡坡面后退并形成新的岸坡线, 造成库岸的再造。库岸的再造一般发生在地形坡度比较缓的土质岸坡及软质岩土体岸坡的残坡积层和强风化带。在库水波浪和风浪的持续作用下, 地形坡度较陡的土质岸坡的坡脚会发生软化并淘蚀, 部分土体脱离原土体, 造成上部的岩土体失稳。
2.4 地下水位的变化
地下水位的变化主要是由雨水的下渗和库水位的升降造成的, 也是库岸边坡失稳的最主要的外部因素之一。
当遇到暴雨季节时, 雨水随着地表的裂缝渗入到岩土体内, 使得岩土体的地下水位升高。地下水位升高导致岩土体的含水量增加, 滑动面上的抗滑力急剧下降, 黏性土的抗剪强度也随之减小, 岩土体的重度也会加大, 造成黏土土层的滑动。
库水位的涨落是岩土体内地下水位升降的主要因素。由于库水位上涨时, 库岸边坡土体受到软化、淘蚀, 土体的整体性被破坏, 易发生小规模的崩塌。当水位降落时, 由于发生速度通常较快, 产生的动水压力极易造成边坡的失稳。
3 防护处治
库区公路边坡的防护要结合边坡失稳的因素和滑体形成的内外部条件, 控制和治理可以从以下三方面着手。
(1) 改善边坡所处的水环境, 降低地表水的冲刷、淘蚀以及加强地下水的及时排出, 达到控制住地表水流及波浪对边坡的冲刷和制止地下水向坡外渗流的目的。
(2) 改变边坡的几何形状, 一方面减缓了坡脚, 一方面减轻了部分载荷, 降低下滑力, 增大抗滑力。
(3) 对于易发生破坏的不稳定区域, 进行人工加固处治, 如修筑挡土墙、抗滑桩、注入预应力锚杆或锚索。
库区公路的边坡防护措施方案的选择通常要根据岸坡的地形、地质构造、崩塌类型、库水位升降及施工条件等因素, 经过技术经济比较后, 选择最优方案, 通常多种防护措施联合应用, 具体的防护措施有如下几种。
3.1 放缓边坡的坡度
通常使用的方法是削坡减载, 削去上部的易滑动的土体堆积于坡脚处, 达到阻滑的目的, 且合理利用现场材料较为经济。在工程应用中也可以采取直接削坡的方法, 但是要先确定安全且经济的合理坡度是关键。直接削坡可以采取多段的折线式或者台阶式的处治措施。
3.2 改善坡体的排水措施
地表排水设施主要有排水沟和截水沟两种。设置截水沟的目的主要是为了将坡顶面的雨水进行拦截, 防止雨水沿着边坡冲刷坡体, 造成塌方。排水沟将截水沟拦截汇集而来的雨水沿着地形顺利排入江河湖海之中, 减小坡面冲刷, 防止地表水渗入坡体内部。
在坡体内部可以设置防渗或者排渗设施, 并在渗流出口等部位设置滤层进行保护。当采用排渗设施时, 如导滤沟、隧洞、盲沟等, 可以有效地降低边坡岩土体内的地下水位, 减小地下水的动水压力, 达到稳定岩土体的目的。实践证明, 防渗设施通常比排渗在削减水头和控制渗流量方面更为有效, 有直接阻止渗流和延长渗径的作用。防渗设施一般包括防渗墙、防渗铺盖等。
3.3 人工支档措施
(1) 石笼护岸
石笼网是由高抗腐蚀、高强度、具有延展性的低碳钢丝或者包覆PVC的钢丝使用机械编织而成。由于石笼是渗透性较高的结构, 所以可避免出现通过墙体的高水头压力差的问题。为保证石笼护岸的整体稳定性, 石笼应坐落在稳固的基础或基岩上, 基础可采用浆砌石, 块石强度不能过低, 基础埋深不小于0.5m。石笼护岸作为长时间的护岸措施, 应注重与现场实际情况结合。
(2) 抗滑挡土墙
挡土墙最常用的形式是重力式挡土墙, 以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。重力式挡土墙可用石砌或者混凝土建成, 一般都做成简单的梯形。它的优点是就地取材, 施工方便, 经济效果好。重力式挡土墙不宜过高, 且基础必须作用在稳固的岩层上, 必须设计泄水孔和铺设专门的反滤层, 以保证墙后的水流通畅, 从而防止土或其它填料不会被渗流水带进排水口。
(3) 抗滑桩
抗滑桩主要用于针对水库蓄水后极有可能引发滑坡的库岸段, 适用于滑坡面深度较深的边坡体。其力学原理是将下滑坡体的下滑推力, 经过桩身结构承力锚固到滑面以下的稳定岩层中, 从而达到稳定平衡边坡体的目的。抗滑桩能有效而经济地加强库区公路边坡的防护, 尤其是滑动面倾角较缓时, 其效果更好。
4 结语
库水位的涨落对库区公路边坡的稳定极为不利, 边坡的稳定关系到公路的安全使用。影响库岸边坡稳定性的因素主要是岩土体的岩性、库岸的地质构造、波浪的冲刷、地下水位的变化等, 库区公路边坡的防护由于工程的特殊性, 通常会采用综合治理方案, 根据滑坡类型、规模、稳定性, 并结合滑坡区工程地质选择合理的治理方案。
摘要：库区公路由于其工程环境的复杂性, 其稳定性不但受到岩土性质、边坡形式的影响, 还受到库区水位不断涨落的影响, 处治不当极易发生失稳。对影响库区公路库岸边坡稳定性的主要因素进行分析, 水成为制约其稳定性的关键因素, 并提出相关的防护处治措施, 建议采用综合治理的方案。
关键词：库区,公路,边坡,稳定性
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公路边坡稳定性 篇8
边坡稳定问题历来是减灾防灾领域必须面临与解决的重大问题之一。降雨是影响边坡稳定、导致边坡失稳破坏的主要因素。降雨会降低岩土体的抗剪强度，抬高地下水位使得孔隙水压力升高。因此，研究降雨条件下的边坡稳定性问题，对控制路基变形和保证边坡稳定性具有重要意义。
国内外学者对降雨条件下边坡稳定性分析进行了很多的研究。Alonso等[1]采用考虑空气压力变化耦合的渗流分析方法计算了渗流场，并与极限平衡法相结合，分析了降雨入渗对边坡稳定性的影响。吴宏伟、陈守义[2]研究了雨水入渗对非饱和土坡稳定性影响，针对我国香港地区的典型非饱和斜坡，研究了降雨特征、水文地质条件及坡面防渗处理等因素对暂态渗流场和斜坡安全系数的影响。本文拟对降雨条件下边坡的渗流规律进行研究，以确定土体内孔隙水压力和位移的变化规律，从而对边坡稳定性进行评价。
1 降雨条件下边坡稳定分析
1.1 非饱和土抗剪强度理论
土体的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土体的重要力学性质之一，其指标对边坡稳定性的影响显著。对于饱和土来说，Mohr-Coulomb强度准则已得到广泛的应用;对于非饱和土来说，由于负压的存在，其抗剪强度变得极为复杂，传统的公式已不再适用，因此在进行边坡稳定分析时如何确定非饱和土的抗剪强度公式就显得至关重要。目前，得到岩土界广泛认可的是Fredlund提出的双参数模型[3]:
其中，c为土的有效粘聚力;(σ-ua)为有效法向应力;φ为土的有效内摩擦角;(ua-uw)为基质吸力;φb为抗剪强度随基质吸力而增加的速率。
非饱和土的抗剪强度公式是饱和土抗剪强度公式的延伸，由(σ-ua)和(ua-uw)两个应力状态变量来描绘其抗剪强度。该公式能平顺地过渡到饱和土的抗剪强度公式:当土接近饱和时，孔隙水压力uw接近孔隙气压力ua，基质吸力趋于零，式中的基质吸力项消失，从而成为饱和土的抗剪强度公式。若将基质吸力看作是提高土体粘聚力的一个因素，作为土体粘聚力的一部分，取总的粘聚力为:
将式(1)代入式(2)得:
1.2 降雨入渗理论
降雨入渗实质上是水分在土壤饱气带中的运动，是一个涉及两相流的过程，即水在下渗时驱替空气的过程。降雨入渗是一个动态的、随时间和空间变化的过程。一般降雨过程可分为:开始阶段，地表的含水率梯度很大，入渗率很高，一般而言大于降雨强度，属于无压入渗;随着入渗的进行，含水率梯度不断减小，入渗率也不断降低，当小于降雨强度时，开始形成地表径流或积水，形成有压入渗。
由于雨水入渗或地下水位埋藏较浅，饱和区和非饱和区的地下水运动是互相联系的，应将两者统一进行研究，即饱和—非饱和渗流问题[4]。其二维渗流控制方程为:
其中，H=h+y，在饱和区H为饱和流总水头，h为渗透压力水头，在非饱和区H为非饱和流总水头，h为毛细管压力水头;y为位置水头;kx,ky分别为x,y方向的渗透系数;t为时间;C为比水容。对于降雨入渗上述控制方程的定解条件应考虑以下几点:
1)降雨入渗初始条件。
进行有地表入渗的饱和—非饱和非稳定渗流场模拟时，首先要给定计算区域的初始水头场。雨水的入渗对初始的渗流场比较敏感，通过求解稳定状态下的渗流场来获得初始水头值。
2)降雨入渗边界条件。
当降雨强度大于土壤入渗能力时，降雨不完全入渗，产生降雨径流。此时的边界条件可视为定水头边界，若忽略径流深度，可简化为:
其中，z为入渗点的相对高程。
当降雨强度小于土壤入渗能力时，降雨完全入渗，属于定流量边界，可表示为:
其中，R为随时间变化的降雨强度;α为土坡的坡率。
2 数值计算
本文采用强度折减有限元分析理论，利用大型工程计算软件ABAQUS进行计算。取一边坡模型，宽为50 m，左边高10 m，右边高30 m。右边水平部分为边坡坡脚的道路层。坡面由坡脚向上变缓，坡脚依次为34°和22°，划分网格的边坡模型如图1所示。
边坡土质参数如表1所示。
假设路面为不透水边界，边坡为透水边界。饱和渗透系数取ksat=0.018 m/h。由于考虑地下水位的影响，需设置孔压p边界条件，认为其随深度(y坐标方向)线性增长，在地下水位线上，其值为0。因此，其表达式为:
计算采用的吸湿曲线[5]和渗透系数变化曲线如图2所示。
2.1 非降雨条件下边坡稳定性分析
等效塑性区云图(PEEQ图)发展变化分析:由图3可以明显看出潜在滑动面的形成过程。参数未折减时，坡脚未出现塑性变形。随后，坡脚塑性区出现，并逐渐向坡顶发展，最终在Fs=1.76时形成贯通，边坡便失稳破坏，而计算也出现不收敛。但是安全系数需取不收敛的上一步折减的系数，即取为Fs=1.75。
2.2 降雨条件下边坡稳定性分析
2.2.1 孔隙水压力分析
由图4可见，降雨入渗后，孔隙水压力分布有很明显的变化，但总体而言，仍然表现为基质吸力。随着降雨的持续，斜坡顶部以下高于设定值的吸力区范围不断减小，即基质吸力不断减小。对比12 h和24 h的图可以发现，随着降雨时间的延长，饱和度增大，孔隙水压力增大，土体浅层的基质吸力则减小。
2.2.2 位移分析
由图5可见，降雨结束后最大水平位移发生在土坡中部，为1.765 cm;最大沉降也发生在土坡中部，为2.745 cm。之所以最大沉降没有发生在坡顶，与所设置的初始条件分布有关。以坡顶为例，当降雨入渗后，吸力降低，即孔压增加，有效应力减小，出现了卸载回弹的现象。另一方面，随着降雨入渗的持续，土体含水率和容重会有所增加，导致沉降和应力的增加。图6给出了降雨结束后的合位移矢量图，可以明显的看到，由于降雨入渗的发生，边坡有滑动变形的趋势。
按照上述方法计算终止得出降雨后边坡安全系数为Fs=1.69，相比不考虑降雨条件边坡安全系数(Fs=1.75)降低了，这是显然的，因为随着雨水的入渗，土坡内非饱和区域逐渐减少，孔隙水压力增大(见图4)，从而导致基质吸力降低，土体抗剪强度下降，土体内部出现塑性变形区并不断发展最终形成一个贯通的面，该面便是潜在滑动面，边坡将会沿着该滑动面滑动而破坏，如图7所示。
3 结语
本文结合饱和—非饱和渗流理论，进行了不考虑降雨和考虑降雨两种条件下边坡仿真模拟，计算了两种条件下的边坡安全系数，并对边坡的稳定性进行了评价。通过计算得出，降雨的入渗会导致边坡内部孔隙水压力增大，土体的抗剪强度降低，从而导致边坡稳定性会降低。因此遇到降雨天气时要加强对边坡的防护工作，如设置防护坡将雨水引入排水沟里，从而减少其入渗量。
参考文献
[1]Alonso E,Gens A,Lioret A,et al.Effect of rain infiltration onthe stability of slopes[J].Unsaturated Soils,1995(1):241-249.
[2]吴宏伟,陈守义.雨水入渗对非饱和土坡稳定性影响的参数研究[J].岩土力学,1999,20(1):1-14.
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公路边坡稳定性 篇9
1 降雨入渗对边坡稳定性的影响机理
1.1 边坡降雨入渗机理
雨水入渗是个随时间变化的过程, 雨水在入渗过程中土体开始时处于非饱和状态, 然后随着雨水不断增加变成饱和状态。降雨条件下雨水进入边坡土体内部受到降雨持时、降雨强度、边坡角度等诸多因素影响。在降雨强度比较大的条件下雨水来不及入渗到边坡土体内部, 坡体表面会在此情况下产生很多积水, 但是土体内部的饱和区域会不断增大, 土体中的入渗过程是一个非饱和向饱和的不断变化过程。在入渗过程中边坡土体中各种力学性质发生变化, 最终导致边坡失稳破坏。
1.2 饱和-非饱和土降雨入渗模型
描述饱和-非饱和公路边坡土壤降雨入渗的Darcy-Richards方程[3]为
式中, D (θ) 为扩散率, θ为体积含水率, K (θ) 为渗透系数, α为边坡倾角。
1.3 屈服准则
边坡降雨入渗, 导致边坡非饱和区基质吸力降低, 根据非饱和土引申的Mohr-Coulomb抗剪强度准则, 土体抗剪强度也随之降低, 进而导致边坡稳定性降低。
基质吸力产生的抗剪强度包括非饱和土体的黏聚力, 可以表示为
由此可以理解, 旱季由于负孔隙压力 (基质吸力) 造成边坡稳定性系数的提高, 而夏季持续降雨, 雨水入渗导致边坡土体基质吸力降低, 黏聚力减小, 边坡稳定性系数显著下降。
2 实例分析
本文以毕节地区织金县某公路边坡为例研究降雨对边坡稳定性影响。该地区雨量丰富, 年均降水量为1 436 mm。边坡坡体高85 m, 边坡表面岩层为粉质黏土坡体为泥岩, 基地为细砂岩。资料显示该地区曾多次因强降雨引发滑坡。
2.1 数值模型的建立
2.1.1 模型尺寸及边界条件
根据具体情况利用有限差分法计算软件FLAC3D建立如图2所示模型, 模型共剖分44 850个单元, 50 064个节点, 网格均匀分布。模型具体尺寸及边界条件如下。
模型尺寸:边坡坡高80 m, 坡顶宽40 m, 边坡坡高比为1∶1, 路面宽20 m。
模型的边界条件为:上边界及坡面为自由边界;左边界为位移约束边界, 限制其x方向位移;下边界为位移约束边界, 限制其z方向位移;前后边界均为位移约束边界, 限制其y方向位移。渗透计算模型中模型上边界及坡面为渗透边界, 其余边界为不透水边界。
2.1.2 模型参数选型及计算方案
力学计算中模型使用摩尔-库伦准则塑性本构关系, 渗流计算模型中选用各项同性渗流模型, 各岩层力学参数根据现场资料确定, 具体参数如表1所示。
为研究降雨对边坡稳定性影响, 不考虑地下水的影响, 根据统计资料取最近五年内最大降雨强度为156 mm/d, 分别研究降雨持续12 h、24 h、48 h时边坡稳定性情况。
2.2 计算结果及结果分析
2.2.1 不同时刻边坡雨水渗透情况
图3~图5以边坡饱和度的形式分别显示了降雨强度为156 mm/d的情况下12 h、24 h、48 h后雨水渗透情况。
图3~图5可以看出在降雨强度为156 mm/d的情况下, 由于雨水入渗作用使得边坡顶部及坡面迅速饱和, 随后坡体表面雨水逐渐向坡深部入渗, 非饱和区范围逐渐减小。降雨持续12 h后, 坡台入渗深度大约为1.05 m, 坡面入渗深度大约为0.89m。降雨持续24 h后, 坡台入渗深度为2.3 m, 坡面入渗深度为2.1 m。降雨持续48 h后, 坡台入渗深度为2.7 m, 坡面入渗深度为2.5 m。可见, 随着降雨时间的持续, 坡体入渗深度也随着增加, 但随着入渗深度的增加, 降雨入渗速度越来越缓慢。
2.2.2 不同时刻坡体剪切滑移面
图6~图8分别显示了降雨强度为156 mm/d的情况下12 h、24 h、48 h后边坡的剪切滑移面位置。
图6~图8不同时刻剪切应变增量云图中可以明显看出从坡顶到坡面的弧形剪切带, 表明了可能的剪切破坏面的分布, 即潜在的滑动面。随着降雨的持续, 雨水入渗使得边坡土体由非饱和状态进入饱和状态, 坡体含水率增大, 造成边坡上部土体容重增大, 同时雨水入渗导致边坡土体基质吸力降低, 黏聚力减小, 抗剪强度逐渐降低, 边坡进入不稳定状态。从图中可以看出, 降雨持续12 h后, 此时雨水入渗深度较小, 潜在滑动面呈弧形, 其在坡顶上距坡顶角的距离约为10 m, 在坡面上距坡顶角的距离约为25 m。随着降雨的持续, 雨水继续入渗, 更多地坡体进入饱和状态, 24 h后, 潜在滑动面范围明显增大, 其在坡顶上距坡顶角距离约为13 m, 在坡面上距坡顶角距离约为32 m, 边坡越来越危险。当降雨持续48 h后, 潜在滑动面范围进一步增加, 其在坡顶上距离坡顶角的距离约为18 m, 在坡面上距离坡顶角距离约为40 m。可见, 随着时间的增加, 潜在滑动面范围逐渐增加, 边坡越来越不稳定。
2.2.3 不同时刻边坡安全系数
通过FLAC3D利用强度折减法计算得边坡在自然状态及降雨持续不同时间时的安全系数如表2所示。
通过表2可以看出, 在自然状态下, 边坡安全系数较高为1.72, 边坡比较稳定, 随着降雨入渗, 坡体土体饱和区逐渐增大, 基质吸力逐渐丧失, 导致边坡安全系数逐渐降低。当降雨持续12 h后, 边坡安全系数降低为1.46, 边坡稳定性降低。当降雨持续24 h后, 边坡安全系数为1.24, 此时边坡坡体土体饱和区域进一步增加, 土体黏聚力进一步减低, 坡体很容易发生滑移。当降雨持续48 h后, 边坡安全系数降低至1.09, 坡体极不稳定, 随时都有发生边坡滑移的可能, 因此此时应该特别注意防护。
3 结论
(1) 随着降雨时间的持续, 坡体入渗深度也随着增加, 但随着入渗深度的增加, 降雨入渗速度越来越缓慢。
(2) 随着降雨时间的持续, 边坡潜在滑动面范围逐渐增加, 边坡越来越不稳定。
(3) 随着降雨时间的持续, 边坡安全系数不断减小, 当降雨持续48后, 边坡安全系数为1.09, 边坡极不稳定, 需要及时加强防护工作。
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公路边坡稳定性 篇10
1.1 气候原因
公路路堑边坡暴露在大自然环境之下, 某些地区的地理环境和地质条件的局限, 气候多变, 譬如广东沿海地区, 冷空气和热带风暴频发, 夏季高温多雨, 降雨量和蒸发量反复无常, 尤其是4～9月的雨季, 是公路路堑边坡地质灾害频发的季节。在太阳暴晒之后, 岩土体突然被雨水冲洗, 岩土体的温度急剧下降, 为风化提供了有力的条件。再如开挖后斜坡岩土体暴露于地表, 并处于风化带区域, 在各种自然因素的共同作用下, 雨水渗入了岩土体, 使得岩土体处于饱和的状态, 当边坡稳定的临界值大于安全系数后, 就会发生失稳现象。
1.2 地质原因
从地质的角度分析路堑边坡整体或者局部失稳的原因, 主要是因为有路堑边坡的公路处于丘陵山区, 这些地区的地质条件复杂, 存在残积土、风化碎石土、崩坡堆积物、灰岩残积土、古滑坡等地质条件, 决定了弧形滑动、崩塌、倾斜、坠落、块体滑动、岩屑流动等破坏类型的繁多性, 给边坡稳定性评价带来极大的困难。边坡的地质松散、粘结力差, 开挖深部地层后, 风化速度加快, 并且形成地层倾角为25°～45°左右的土质边坡, 如果地层偏角小于边坡坡角, 就会形成切坡现象, 即典型的滑坡体原型。
1.3 工程原因
路堑边坡施工工艺问题, 譬如对公路沿线地质环境认识不足, 没有充分考虑特殊地质的问题, 致使路堑边坡存在不同程度的隐患, 主要在三个方面, 一是挡土墙顶面的高度不足, 滑落的土石方越过挡土墙的顶面, 滚落到路基, 破坏排水沟等公路设施, 这种工程问题的严重性集中体现在地震时候的滑坡危害, 甚至给过往车辆带来毁灭性地破坏。二是挡土墙的排水设施不足, 增加了挡土墙的侧压力, 削弱了挡土墙的基本功能。三是挡土墙的前期施工不规范, 譬如砂浆不饱满、砌体尺寸不达标等, 从而降低了挡土墙的强度, 在发生地质灾害后, 挡土墙容易遭到破坏。
2公路路堑边坡稳定性的防护施工建议
2.1 坡面施工方法
首先是抹面防护, 针对容易风化的软质岩石, 提高表层的耐风化能力, 隔断坡面和大气, 减缓风化的速度。抹面防护的材料有水泥砂浆和石灰混合料灰浆等, 防护层厚度控制在6 cm左右, 另外可在表面加涂一层沥青保护膜, 减少微细裂缝对抹面寿命的影响。其次是捶面防护, 所采用的材料和抹面防护基本一致, 但为了捶打成型, 通常还需要加入三合土和四合土, 厚度控制14 cm左右, 另外强度也需要高于抹面, 以防止雨水的冲刷, 提高坡面的耐久性。最后是喷砂浆和喷水泥混凝土的防护, 当抹面和捶面防护的防护效果不佳时, 可利用机械喷砂浆和喷水泥混凝土进行加固防护。这种施工方法对水泥砂浆和水泥混凝土强度等都有较高的要求, 其中前者强度至少为M10, 厚度控制在6 cm左右, 而后者强度至少为C15, 厚度控制在14 cm左右, 在喷射的过程中, 要适当添加速凝剂, 以防止水泥或者混凝土过早凝固。
2.2 砌石施工方法
首先是护面墙防护, 砌筑成浆砌片石结构的墙体, 将挖方边坡覆盖, 减少空气影响和坡面风化。护面墙防护施工可以采用强度不低于C15的现浇水泥混凝土和强度不低于M5的砂浆砌筑, 并综合考虑承受墙后的土压力, 同时为了美化路堑, 可砌筑适当高度的护面墙。其次是干砌片石防护, 主要防护功能是防止雨水和雪水流冲刷, 适合选择干砌片石结构作为砌面防护的核心部位, 用碎石或者砂砾在干砌防护下设置垫层, 并根据土质情况设置适当深度的基础。再次是浆砌片石防护, 用水泥砂浆填满边坡片石的间隙, 提高坡面抗外界侵蚀的作用, 鉴于干砌片石强度太大, 不适合作为植物的防护, 如若所在施工地区缺乏石料, 可以用强度为C15-C25的水泥混凝土制成混凝土板代替。
2.3 锚杆施工方法
锚杆防护主要针对碎裂硬岩或者层状结构断续的坡面。在施工的时候, 用凿岩设备垂直于岩层倾角钻孔, 直至稳定基岩区, 然后将锚杆插入孔中, 并用水泥砂浆进行锚固, 使得坡面的岩体和不稳固的岩石结为一体。如果岩石边坡破碎, 可用喷浆或者挂网喷浆的方式, 在锚杆和坡面之间灌入水泥砂浆, 提高防护的能力。至于锚固的深度, 可根据岩体的性质确定, 大约小于孔深的20 cm, 伸进稳定基岩内部后, 用配合比为1∶3的水泥砂浆压力灌注。如果采用挂网喷浆, 选择直径为2 mm和网孔为25 cm的铁丝网, 或者用强度比较高的聚合物土工格栅代替。
2.4 挡土墙施工方法
首先是重力式挡土墙, 主要作用是利用墙体自身重力, 维持水土的压力, 主要的施工材料是砖、石、素混凝土等, 但不适用于地基沉降比较严重的工程, 这种类型的挡土墙底部需要增设防滑键和铺设砂石垫层, 提高抗滑的能力。其次是锚杆挡土墙, 利用钢筋混凝土面板和锚杆等材料, 支挡和传递侧压力, 锚杆挡土墙有柱板式和板壁式两种, 前者的锚杆连接于肋柱上, 并在肋柱中间加设挡土板, 后者则由钢筋混凝土面板和锚杆共同组成。最后是土钉墙, 用于箍束骨架和提高原位土体强度, 由土钉体、加固土体、混凝土面板等组成。
摘要：在分析路堑边坡失稳原因的基础上, 提出边坡防护的基本原则, 并从防护技术的角度探讨提高边坡稳定性的具体方法, 以提高公路路堑边坡的稳定性。
关键词：公路路堑,边坡防护,稳定性,施工方法
参考文献
[1]孙兴刚, 孟凡成.公路路堑边坡防护技术研究[J].黑龙江交通科技, 2004 (4) :6-7.
[2]乔慧英.山重区公路路堑边坡防护及排水技术研究[J].河北建筑工程学院学报, 2007, 25 (2) :41-43.
边坡稳定性分析策略的现状与展望 篇11
关键词：边坡稳定；稳定分析方法；定性分析；定量分析；综述
前 言
在水利工程建设中中，边坡失稳事件与地震、火山并称为世界性三大地质灾害（源）。因此，边坡稳定性分析受到了普遍的关注，并成为了研究的焦点。评定边坡稳定性有多种多样的数据理论与手段方法，但是优点和缺点都同时存在于这些方法中，因此评价分析边坡稳定性的重要之处在于合理地选择分析方法。为此，本文为了给评价方法选择提供借鉴，总体地描述了边坡稳定分析理论与手段，并进行分类。
1 定性分析法
定性分析法是主要是通过工程地质勘察结论，如地质与水文条件等，分析了解边坡体的形成、演化史等，以此分析去得到可能失稳破坏方式与力学机理，是工程实践中大多所使用的方法。
2 定量分析法
定量分析法是运用土力学、岩类力学及理论力学的理论数据，根据典型的数学物理式子与计算机技术来确定相关稳定安全系数，计算滑坡体内的应力变化，从而分析边坡稳定性定量分析可分为确定性分析法赫不确定分析法。
2.1 确定性分析法
（1）极限平衡法。极限平衡法是把滑体当成刚体研究滑体顺着滑动面的保持平稳的形态，计算比较简单，该方法是工程实践中应用最早，也是目前最普遍使用的一种定量分析方法。但是边坡体具有一定的繁琐性，计算时往往会出现计算结果和实际应该得到的结果不相同，这是由模型的建造与参数的选择所导致的。常用的极限平衡法有以下几种：
①瑞典条分法。该方法假定滑动面为圆弧，将条形快的根本重心向滑面划去分解并求出法向力，以此来算出圆弧面的平稳安全系数。这种方法并不需要条间的作用力，只能充当滑动体的力矩平稳的基础，产生的差异使得安全系数降低。
②Bishop条分法。该方法在瑞典条分法的基础上做了改进。假定条件力水平，即只考虑水平推力而不考虑事项剪切力。这种方法的安全系数比瑞典条分法的安全系数高很多，圆弧形滑裂面比较适合使用。
③极限平衡法的最近状况是Sarma法。边坡岩体一般情况下可以看成是一个完全的刚体运动，除此之外沿着理想状况下的平面或圆弧面滑动不是完整的刚体运动的理念，这样的话就得先打破裂开成很多块可以相对滑动的块状物体才能有滑动。这种方法可以依靠岩体真实所有的断处、条理和表面等形状面分成条块，并且分为条块在是根据坡体内的各类结构面的基础上，在条块是否能够保证垂直上不做任何要求及标准，也可做边坡分析在各种各样的形状滑动面上，。虽然所需较为接近实际但是我国在此方面上不是很熟练，也不是很有技巧，因此使得推向外面使用受到了很大的限制。
④斯宾塞法。假设作用在条块中的力及方向是完全一样的，并且也够力矩与力之间平衡的条件，不需要提前知道滑动的方向，解决了其他方法中仅合适对称问题的缺点，并且还可以得到各条块一部分的稳定性系数和隐藏的滑动方向，在滑面的几何特点的基础上。
⑤摩根斯坦普賴斯法。分析任意曲线形状使用摩根斯坦普赖斯法，首先假定存在理想滑坡体，依据微分方程得到法向应力和安全系数。但是它的缺点是收敛慢，要多次计算方能满足极限平衡条件。我国自行研究出的传递系数法可分析边坡稳定性，优势是计算简单但是精度偏低。计算机处理数据得到岩土体应力应变关系，模拟边坡的开挖、支护及地下水渗流使用数值分析法。此法应用广，可避免极限平衡分析法中的缺陷，并将多因素的干扰考虑进去。其缺陷是易受参数选取干扰；
（2）数值分析方法。该方法是岩土力学中最普遍使用的方法，只要有以下几种：
①边界元法。根据格林定理，易于求解无限域或半无限域问题，处理小变形均质连续介质；离散单元法是一种动态数值分析方法，适合变形分析。求解线性大位移与动力稳定问题经常用得到，但选取时步会干扰计算结果的准确度；快速拉格朗日分析法源于流体力学，是研究一流体质点在任一段时间内的运动轨迹、流速、加速度等特性。根据名称可知求解很快，可解决非线性大变形问题，太过随意的是计算边界与网格的划分；不连续变形分析法是一种新的离散型数值分析方法，具有有限元与离散单元法的部分优点。常将研究对象完全离散，不能恰当的解决连续与半连续问题。岩体种类多、性质杂，因此，耗费计算机内存及计算时间，计算的时步严重影响到计算结果。
②有限差分法。把求解域分成差分的网状格子，持续的求解域是使用有界限网格节点替代的，偏微分方程的导数是用差商来替代的，从而推论出差分方程组，包括离散点上有限制的不明数。该解即为微分方程的数值近似解。无界元法，有限元在计算时拿捏不准的计算界限及界限条件是主要解决的对象，可将其作为有限元法的推出。在部分形函数和位移插值函数的基础上，能够反射出无穷远的边界限制，大部分都是在动力及不连续问题的解答上得到很好的应用。
③数值流形元法。是一种新的数值分析方法，在最小位能原理与现代数学分析理论的基础的，运用有限连接将是否连续的运算一起到到数值流形中去，在拓扑流形和微分流形的前提下，吸取了一部分的优势在有限元与不连续变形分析法中，不连续体的大变动、块体触碰、大块体活动都能得到很好的计算，与此同时还能显现出应力应变联系及变化的展开过程。
2.2 不确定性分析法
（1）可靠度评价法。该法在岩土工程中应用广泛。它是将影响边坡稳定性的因素作为随机变量，用分布函数表达并求出其各自概率分布和特征参数，依据工程可靠性分析方法求解边坡岩体的破坏概率即可靠度，比用边坡稳定性安全系数客观，可定量地反映边坡的安全性，因此可将传统的边坡稳定性分析法与可靠度分析法相结合进行边坡稳定的可靠度分析，常用的几种方法蒙特卡洛法、模糊可靠度分析法等。
（2）灰色系统评价法。基于灰色关联度分析原理，通过数据处理建立描述灰色量的数学模型、定边坡各影响因素的影响程度，并利用叠加分析评估边坡的稳定性。但内在的力学理论不清楚，缺乏明确的定量描述。
（3）模糊评价法。该法是对边坡稳定性等级分类，基于专家评分或构造隶属函数来分析同级或不同级因素对边坡稳定性的影响程度，构建模糊评价矩阵并按最优原则判断边坡稳定性可分析多变量、多因素影响的边坡工程。但分析中权数的取值带有经验性、主观性，考虑影响要素不全。
（4）遗传法。是一种整局面查找的优良算法，它是在仿真自然界生物进化工程中的强者生存和弱者淘汰等规则的前提下拿出来的，使用了有用的评定函数评估不确定出现的种群，虽然计算的时间会有些长，但是应该在得到所需要的最优解之前，使用包括导向性的随机查找。
3 边坡稳定性研究趋势
由于边坡工程的复杂性，将传统的边坡稳定性分析法与现场监测手段相结合的应用研究是非常必要的。现场监测给予的是边坡系统的最新资料，也就是边坡稳定性研究的根本，与3S技术相结合，将成为新的开展方向。依托于计算机技术，形成智能评价体系，也未来边坡稳定性分析的新趋势。将不确定数学、非线性能量消耗理论、混沌理论，蝴蝶效应、传统算法等放入边坡稳定性分析中，还得在研究之后做结论。
4 结 语
具体问题需要具体的分析，在工程现实操作中，根据实际情况选择适当边坡稳定性分析法是边坡稳定性分析的关键。同时应持续加大在力学机理、数学模型、计算方法及智能评价系统上的研究力度，以此将有效、准确、经济地服务于现实边坡工程中得到实现。
参考文献
[1]靳付成.边坡稳定性分析方法的研究现状与展望[J].西部探矿工程.2007（04）：5～9.
[2]张玉浩，张立宏.边坡稳定性分析方法及其研究进展[J].广西水利水电，2005（2）：13～16.
公路边坡稳定性 篇12
关键词：山区公路边坡,稳定性,措施,地质条件,动态设计
1 概述
随着我国经济的快速发展, 山区发展的不均衡性在加剧。为改善山区地域的经济情况, 山区高等级公路的建设已成为我国公路建设的重中之重。由于公路等级的提高和自然地形因素, 在路线设计中不可避免地要出现高路堤和深路堑。因此填挖方的高边坡技术处理问题就显得很突出, 有时候边坡处理问题制约了我们公路建设的进度、质量和投资控制, 也影响到今后公路的养护和环境保护。因此建设“绿色通道”成为新的设计理念。在近年来连续的数场灾害带来了大量雨水, 对一些边坡滑动、崩塌和冲刷, 影响较大。就此问题产生的原因而言, 有路线设计问题, 有工程地质问题, 因此公路边坡的稳定性已成为重要技术问题之一。为此, 就有关边坡处理和防护进行探讨是必要的且有益的。
2 边坡稳定性引起的基本病害
目前根据边坡基本病害的成因及影响, 将边坡病害分为以下三类:
边坡的第一类病害是滑坡。滑坡是边坡一部分岩土体以一定的加速度沿一定的滑动面发生剪切滑动的现象, 可分为牵引式和移动式滑坡。牵引式滑坡, 是下部先滑动, 使上部失去支撑而变形滑动, 一般速度较慢, 横行张性裂隙发育, 表面多呈阶梯状或陡坎状。推移式滑坡是上部岩土挤压下部岩土体产生变形, 滑动速度较快, 滑体表面波状直伏, 多见于有堆积体分布的斜坡地段。在公路建设中, 碎落台设计和施工不当, 改变了原来斜坡的平衡状态, 则引发工程新滑坡或工程复活古滑坡。这种教训是有的, 值得我们注意。
边坡的第二类病害是崩塌。所谓崩塌是整体岩土块脱离母体突然从较陡的斜坡上崩落下来, 并顺斜坡猛烈翻转、跳跃, 最后堆落在山脚。它具有突发性, 危害大的特点。
边坡的第三类病害是剥落。边坡表层受风化, 在冲刷和重力作用下, 不断沿斜坡滚落。
3 边坡稳定与路线设计及工程地质关系
公路路线设计中的边坡处理问题。总的来说, 目前公路沿线高边坡偏多, 因此滑坡、崩塌也时常发生。这些问题的产生与公路平纵面设计有很大关系。现提出几点共同探讨:
(1) 首先山区公路应用最低技术标准, 益弯则弯, 益坡则坡, 不要片面追求路面平直, 减少大填大挖。
(2) 其次要充分利用地形, 高等级公路边坡施工中应尽量减少破坏山体。当高速公路穿越沿河段, 地形陡峻, 山体自然坡度达40°～50°, 公路设计标高下为水库, 为半填半挖路段, 公路总长1公里, 由于坡度陡, 放坡开挖量很大, 沿河填筑路基由于受地形影响, 需要设置支挡, 总体对山体的自然条件破坏极大, 给自然环境造成破坏, 如将中线往水库方向外移架桥则完全可以克服以上问题。情况就大不一样。
(3) 要充分且恰当利用人工构造物的作用。例如, 某山区专用线, 经过低洼地形, 半填半挖路段较多, 很多断面是上下两个高边坡, 植被破坏严重, 流失的水土破坏了下流农田, 如果注意上下支挡, 上面用锚杆挂土工塑料网喷射砼支护, 下边用加筋土挡土墙, 有的深路堑考虑用一短隧道或者打硼洞穿越, 则对山体的破损较小, 造价也不一定高多少。地球只有一个, 有的资源只能使用一次, 一条公路设计不当, 不仅给公路部门带来麻烦, 也破坏了环境, 这是难以挽回的损失。人类历史发展到今天, 提倡修建“绿色通道”, 从美观上的要求提高了, 因此公路工程不仅仅是一门技术, 也是一门艺术。
工程地质条件也是边坡设计过程中一个很重要的依据, 不良地质条件的发育程度, 对公路建设的影响最大, 其发育程度主要取决于以下几个方面:
(1) 地质背景 (包括地形地貌, 新构造运动的形式和方式, 岩土体的工程地质类型、地质构造的复杂程度等) ;
(2) 水文气象条件 (包括降雨量、强度、流速) ;
(3) 植被发育程度;
(4) 人类工程经济活动强度。
但由于现实客观条件所限, 在山区公路图设计时要得到精确的工程地质资料是困难的。因此需要加强调查及勘察工作, 特别是不良地质条件发育路段的地质工作, 确保地质资料的完整性、准确性。
4 边坡支挡防护技术
在支挡防护问题中, 过去在不稳定边坡中常用的抗滑挡墙和抗滑桩, 但传统的抗滑挡墙和抗滑桩在使用数年后, 普遍会产生推移甚至被推倒的现象。究其原因, 除一些设计或施工问题之外, 在理论上来说是库伦或朗金土压力理论的缺陷, 因为岩土体有蠕动的物理现象, 尤其是有临空面的岩土体, 也即有流变力学特性。由于岩土体的蠕动而使传统支挡结构所受到的侧向压力随时间的推移而增大。
因此, 随着科技的发展进步, 目前已从传统的被动支挡, 发展到考虑岩土体本身, 改善其力学特性, 加强其整体性, 以达到稳定边坡的目的。这方面比较成熟的技术有:通过灌浆或高压喷射注浆加固岩土体、加筋土、锚喷支护、及预应力锚锁等。这些技术已有国家或行业的设计施工规范, 是成熟有效的, 可以说是边坡稳定防护技术的主要方向, 这是值得考虑和重视的。
对夹有大孤石的残积土边坡, 如采用抗滑挡墙来防护往往失败, 因这类边坡蠕动大, 极易崩塌, 采用锚喷支护可能有效, 对于一般稳定的残积土边坡, 为防止剥落或小的崩塌, 仅仅种草是不行的, 失败的例子不少, 应考虑土钉挂土工格栅后再种草。边坡防护不仅是稳定的问题, 还有防止水土流失, 绿化美化环境的问题。
结语
随着高速公路向山区延伸和发展, 由于其技术等级较高, 且我国山区地形条件困难, 地质结构复杂, 地质环境背景脆弱。公路边坡稳定主要受沿线地质条件的影响, 应该遵循动态设计的总体思路, 在充分利用地勘资料的前提下, 结合现场的地形、地质、地下水等条件, 采用动态跟踪, 做到即时调整设计和施工方案, 确保边坡工程的安全和环境的保护。
参考文献