新時期公路路塹邊坡滑坡穩(wěn)定分析及治理探究

彭中秋，謝安生

(九江市公路管理局修水分局)

0 引 言

“十二五”是改革開放不斷深化、社會主義市場經(jīng)濟不斷發(fā)展的新時期，也是我國高速公路工程建設(shè)的關(guān)鍵性時期。在山區(qū)與西部地區(qū)的高速公路建設(shè)工程中，對路塹邊坡的開挖工作很容易破壞當?shù)氐淖匀画h(huán)境和植被情況，進而造成路埑邊坡滑坡災害，直接延誤工期，增加施工成本，不利于公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。在新時期公路建設(shè)發(fā)展要求下，工程人員應(yīng)當充分研究分析公路路塹邊坡滑坡的穩(wěn)定分析方法及其治理技術(shù)措施。

1 高速公路路埑邊坡的穩(wěn)定分析方法

1.1 工程地質(zhì)分析法

(1)成因歷史分析法

成因歷史分析法主要用于天然斜坡穩(wěn)定性評價，它通過研究斜坡形成的地質(zhì)歷史和所處的自然地質(zhì)環(huán)境，對其演變階段和穩(wěn)定狀況做出評價和預測研究，同時在分析過程中要注意掌握具體斜坡變形體的內(nèi)外部變形跡象，并根據(jù)先前已確認的變形破壞演變過程來確定分析出該斜坡所處的演變階段。

(2)工程地質(zhì)類比法

類比法即指將目標斜坡或人工邊坡與已有斜坡或人工邊坡研究數(shù)據(jù)信息進行類比，用以評價該目標斜坡或人工邊坡的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上確定極限坡角和坡高。在進行類比時必須全面分析目標區(qū)域的工程地質(zhì)條件和各種影響因素，堅持只將相似程度高的要素放在一起進行類比。

(3)赤平極射投影法

赤平極射投影方法是指通過確定邊坡的結(jié)構(gòu)面空間組合關(guān)系，判斷出邊坡結(jié)構(gòu)面的空間位置和分布，并對邊坡穩(wěn)定的條件進行初步評價。赤平極射投影方法可以利用邊坡結(jié)構(gòu)面的強度條件和作用力等數(shù)據(jù)資料分析計算出邊坡的穩(wěn)定性數(shù)值，它是目前解決巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定問題的主要方法之一。

(4)邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)

邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)是一種以專家的水平完成復雜邊坡穩(wěn)定分析工作的計算機程序分析法。它通過把相關(guān)專家在實際邊坡穩(wěn)定工作經(jīng)驗中獲取的大量知識與實際情況相結(jié)合，整合列舉出影響邊坡穩(wěn)定的若干因素，并依據(jù)這些因素總結(jié)確定目標邊坡穩(wěn)定坡度的科學數(shù)據(jù)。

1.2 極限平衡分析法

極限平衡分析法是應(yīng)用最早、適用范圍最廣的分析方法，該法具有計算模型簡單、計算方法簡便、計算結(jié)果精確可靠等特點。目前常用的極限平衡分析方法有以下二種:

(1)瑞典條分法

瑞典條分法基本原理如下圖1 所示，取單位長度土坡按平面問題計算。設(shè)可能滑動面是一圓弧AD，圓心為0，半徑R，將滑動土體ABCD 叼分成許多豎向土條，土條寬度一般可取b=0.IR，任一土條i 上的作用力，土條重力Wi其大小、作用點位置及方向均已知。瑞典條分法適合于破壞面為圓弧破壞的土坡穩(wěn)定性分析。滑動面ef 上的法向反力Ni及切向反力Ti，假定Ni、Tt作用在滑動面ef 的中點，它們的大小均未知;土條兩側(cè)的法向力Ei、Ei+l及豎向剪切力Xi、Xi+1，其中Ei和Xi可由前一個土條的平衡條件求得，而Ei十l 和Xi+1的大小未知，Ei+l的作用點也未知。

(2)簡布法

簡布法即非圓弧普遍條分法，其基本原理如圖2 所示土坡，已知其滑動面為ABCD，將滑動土體分成許多豎向土條，其中任一土條i 上的作用力如圖所述，簡布在求解時給出一個假定條件，即給出了土條兩側(cè)法向力E 的作用點位置。通常假定，E 的作用點位置在土條底面以上1/3 高度處。簡布法適合于存在明顯的軟弱夾層的邊坡、挖方中遇到裂隙比較發(fā)育的巖土體邊坡或有老滑坡體的邊坡(這些邊坡的破壞面一般為非圓弧破壞)的穩(wěn)定性分析。

圖1 瑞典條分法

圖2 非圓弧普遍條分法

1.3 非確定性分析方法

目前影響路埑邊坡穩(wěn)定的因素有很多，因此對邊坡穩(wěn)定的規(guī)定性參數(shù)也有具有隨機性和不確定性。一方面，局部試驗的精確性、確定性并不能消除巖石性狀宏觀判斷上的隨意性和模糊性，另一方面，單項試驗的精度、規(guī)模以及完善的計算方法無法進一步地確定總結(jié)，因此用比較簡單的測試手段來提高對巖石工程質(zhì)量狀態(tài)判斷的精度，就成為穩(wěn)定分析方法的必要判斷。當前依據(jù)標準參數(shù)的模糊性、隨機性等特點，非確定性分析方法主要包括隨機可靠性方法、模糊可靠性分析法、非概率可靠性分析法、模糊分級評判法、人工智能法、灰色系統(tǒng)預測法等六種方法。

2 公路路塹邊坡滑坡治理技術(shù)

高速公路路埑邊坡治理措施的基本原則是減小下滑力和增加抗滑力。我國公路邊坡采用的傳統(tǒng)治理措施具有經(jīng)濟實惠、施工簡便等特點，但在實際治理效果的監(jiān)測過程中，出現(xiàn)了一系列持水性差、植被覆蓋率稀少、穩(wěn)定效果欠佳等問題。傳統(tǒng)型護理措施已經(jīng)不能滿足高速公路日益發(fā)展的質(zhì)量安全要求。因此工程人員必須在分析公路路塹邊坡穩(wěn)定分析方法的基礎(chǔ)上總結(jié)出行之有效的綜合治理技術(shù)。

工程建設(shè)人員應(yīng)結(jié)合上述邊坡穩(wěn)定分析方法與相關(guān)施工設(shè)計經(jīng)驗知識，充分考慮目標路埑邊坡的實際地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境等情況，堅持經(jīng)濟、優(yōu)化、合理的原則，積極探索開發(fā)出高速公路路塹邊坡工程的綜合防護技術(shù)。綜合防護技術(shù)是指將植物防護技術(shù)與工程防護技術(shù)有機結(jié)合起來實現(xiàn)路埑邊坡與生態(tài)環(huán)境共同防護的一種方法，一般采用混凝土、三維土工網(wǎng)、漿砌片石等作為框格骨架，框格內(nèi)采用種植草種或鋪草皮。設(shè)立框架的作用是防止邊坡受雨水侵蝕而產(chǎn)生溝槽，同時保護框格內(nèi)的植物不受雨水侵蝕。綜合防護技術(shù)能夠充分發(fā)揮植物防護技術(shù)與工程防護技術(shù)的優(yōu)點，施工高效快捷，是當前公路施工治理人員值得研究關(guān)注的重要課題。

3 結(jié) 語

我國高速公路建設(shè)正進入一個歷史發(fā)展的新時期，針對當前公里路埑邊坡滑坡等問題，工程建設(shè)人員必須積極探究公路路塹邊坡穩(wěn)定分析方法及綜合治理技術(shù)，依據(jù)目標路埑邊坡的實際情況選用科學適用的穩(wěn)定分析方法與綜合治理技術(shù)，真正確保公路工程建設(shè)的質(zhì)量安全，維護好公路周邊生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，切實把我國公路交通運輸建設(shè)的發(fā)展推向一個新的高度。

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