基于高速公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性及支護(hù)技術(shù)研究

萬長發(fā)（江西有色地質(zhì)探礦工程院，江西　南昌　330038）

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基于高速公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性及支護(hù)技術(shù)研究

萬長發(fā)（江西有色地質(zhì)探礦工程院，江西南昌330038）

對于高度公路的建設(shè)而言，通常會由于路塹的開挖而出現(xiàn)高邊坡，受到人為削坡卸載和爆破振動等因素的影響，使得原本處于穩(wěn)定狀態(tài)下的自然邊坡之上的臨空面受到了地下水和地表水的侵蝕，再加之邊坡結(jié)構(gòu)其自身的特殊性，在這樣的作用之下極易出現(xiàn)過大變形、裂縫，甚至在邊坡的內(nèi)部之中形成滑裂面，嚴(yán)重時導(dǎo)致滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。因此，針對以上問題，本文對基于高度公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性和支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了研究。

高速公路；巖質(zhì)邊坡；穩(wěn)定性；加固技術(shù)

前言

對于我國而言，其中的大部分地區(qū)都多發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，受到降雨、地震和風(fēng)化等因素的長期性影響使得邊坡的穩(wěn)定性受到了較大的不利影響。在工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)迅猛發(fā)展的現(xiàn)階段，大量人工邊坡的構(gòu)建使得原本穩(wěn)定的地質(zhì)應(yīng)力的平衡性被打破，雖然社會各個領(lǐng)域都已經(jīng)認(rèn)識到了地質(zhì)災(zāi)害的危害性，但是就如何采取有效的處理措施來對其進(jìn)行防治仍然還需要做進(jìn)一步的努力。因此，必須要對邊坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)實(shí)現(xiàn)透徹的分析和合理的應(yīng)用，通過有效的邊坡支護(hù)技術(shù)來提高邊坡的穩(wěn)定性。下面以某一地區(qū)高速公路某路段處邊坡為例，對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性和支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析。

1　高速公路巖質(zhì)邊坡災(zāi)害地質(zhì)體基本特征

1.1滑坡體的空間形態(tài)

對于巖質(zhì)邊坡而言，其在穩(wěn)定性方面會受到多種因素的影響，尤其是當(dāng)巖體較為破碎的情況下，會使得邊坡處理工作的難度出現(xiàn)較大程度的增加。通常情況下，山體滑坡在平面之上是扇形形狀，其縱橫之間的跨度較大，坡腳的位置由于相對空曠，在對坡腳進(jìn)行開挖的時候會對周圍的植被造成一定的破壞，使得坡腳以上的部分出現(xiàn)臨空的現(xiàn)象。在邊坡的縱向存在著較寬的裂隙，使得邊坡出現(xiàn)了下滑的趨勢，且滑移面沿著巖層交接面向山體內(nèi)側(cè)進(jìn)行延伸。從斜坡的物質(zhì)構(gòu)成方面來看，其中主要包括了碎石土、強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖和松散土層等，再加之長期受到雨水的浸泡，使得巖土層的斜坡抗剪強(qiáng)度出現(xiàn)了較大程度的降低；在對現(xiàn)場進(jìn)行開挖之后發(fā)現(xiàn)滑坡體的構(gòu)成主要為強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖和覆蓋層殘積土。

1.2地質(zhì)穩(wěn)定性評價

由于該地段中的地形條件較為復(fù)雜，溝谷深切使得自然邊坡的高度較大，巖層為震旦系變質(zhì)砂巖和少量的砂質(zhì)板巖夾層，第四系和風(fēng)化層的厚度較大，其構(gòu)造裂隙和風(fēng)化層的節(jié)理裂隙發(fā)育較為成熟；巖土體疏松的情況使得其不具有較強(qiáng)的抵抗滑塌的能力；同時，部分結(jié)構(gòu)面的青椒與地形坡角相比較而言要小得多，使得斜坡在自然狀態(tài)之下的穩(wěn)定性較差，再加之長期受到地表水和地下水的沖刷和侵蝕作用，削弱了巖土體的強(qiáng)度，使得巖土體的分界面產(chǎn)生了一定的位移，最終形成滑坡。

1.3巖土工程地質(zhì)評價

該切方邊坡巖性，主要為變質(zhì)砂巖，局部為層板巖。巖層是震旦系變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖夾層，構(gòu)造裂隙、風(fēng)化層，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層多樣且?guī)r土體較為松散，直接導(dǎo)致其抗滑塌能力不高，覆蓋層是不是很厚，但是局部稍厚，表現(xiàn)為碎石粘土，且粉質(zhì)成分較少，石質(zhì)成分包括軟石、次堅石、堅石；石質(zhì)邊坡，開挖后其覆蓋層、強(qiáng)風(fēng)化層、破碎弱風(fēng)化層，一旦受雨水沖刷、下滲，風(fēng)化碎落，很容易導(dǎo)致其沿結(jié)構(gòu)面、巖土分界面，產(chǎn)生崩塌、滑坡。對此在進(jìn)行工作時，建議分層開挖，使其邊坡坡比放緩，合理設(shè)置截排水系統(tǒng)，同時也可以使用錯桿、錨索、掛網(wǎng)噴錨、貓桿擋墻、抗滑柱等處理措施。同時做好植草護(hù)坡、綠化處理的工作。

2　邊坡的基本特征與破壞模式分析

2.1邊坡的形態(tài)特征

該研究范圍內(nèi)的邊坡形態(tài)，主要表現(xiàn)為臺階狀，公路左側(cè)邊坡，高 20～51m之間，邊坡長度，為 120m左右，坡向約為320°，坡度約為40°，覆蓋層為粉質(zhì)粘土，局部漏出泥質(zhì)性巖。通過鉆孔了解，邊坡頁巖中，夾著白云巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，并充填著方解石，一旦遇到雨水天氣，坡面局部就會出現(xiàn)滲水情況，直接導(dǎo)致崩塌、局部滑移破壞等情況的出現(xiàn)，對此要及時的避免施工的環(huán)境。

2.2邊坡破壞模式

經(jīng)過鉆探，以及現(xiàn)場的地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其路基開挖后，上部為耕植土、殘坡積粘性土層，厚度不大；下部白云巖為強(qiáng)-中風(fēng)化性質(zhì)，路塹邊坡形式，是巖土組合邊坡。一旦邊坡開挖，山體的應(yīng)力，會進(jìn)行重新的分散，在坡腳處常常應(yīng)力集中，遇到大氣降雨，巖（土）體結(jié)構(gòu)面，自身的抗剪強(qiáng)度，就會明顯的進(jìn)行降低，此時坡腳應(yīng)力集中、巖土強(qiáng)度降低，會使其沿相對軟弱面，出現(xiàn)坍塌滑動變形、圓弧形滑動變形的情況，使其邊坡不固定。場地巖層產(chǎn)狀，為132°∠22°，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要包括354°∠84°，274°∠82°2組。經(jīng)過赤平投影圖的研究，巖層傾向、邊坡呈順向坡，使其邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定性的情況，常會導(dǎo)致順層滑動現(xiàn)象出現(xiàn)，J1、J2節(jié)理面，會與開挖面，形成一個不固定的楔形體，使其邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。由于其不穩(wěn)定的狀態(tài)，進(jìn)行邊坡開挖，就會導(dǎo)致崩塌、局部滑坡破壞現(xiàn)象，對此要及時的避免暴雨工況，做到安全第一。

3　變形穩(wěn)定性計算與分析

經(jīng)過上文分析后，發(fā)現(xiàn)本邊坡破壞模式是圓弧滑動，所以采用畢肖普法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計算和分析。計算前，先建立地質(zhì)力學(xué)模型，如圖1所示。第一層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，第二層為中風(fēng)化泥巖。具體的計算參數(shù)為表1所示。

圖1　地質(zhì)力學(xué)模模型

表1　邊坡穩(wěn)定性計算參數(shù)

將表1中的相關(guān)參數(shù)帶入到畢肖普法的計算公式中，經(jīng)計算并多次驗(yàn)算后，得到該邊坡滑動面的最下安全系數(shù)是1.08。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，巖質(zhì)邊坡最小安全系數(shù)不應(yīng)低于1.3?？梢?，該高速公路邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)，必須采取相關(guān)的邊坡支護(hù)措施。

4　高速公路巖質(zhì)邊坡支護(hù)設(shè)計與驗(yàn)算

4.1支護(hù)設(shè)計

高速公路巖質(zhì)邊坡支護(hù)設(shè)計和一般的工程相比有較大的差異，主要是在地質(zhì)條件、巖土性質(zhì)和施工技術(shù)上的不同。一般來說，高速公路巖質(zhì)邊坡支護(hù)設(shè)計中需要保證整體的穩(wěn)定性，依照各種相關(guān)設(shè)計規(guī)范來應(yīng)用各種技術(shù)，保證設(shè)計的安全和在施工上的指導(dǎo)，而且也要保證坡面的美觀性，盡可能的降低設(shè)計成本，保證邊坡的安全性和實(shí)用性。

4.2防護(hù)效果驗(yàn)證

從高速公路巖質(zhì)邊坡的力學(xué)角度和變形情況來分析，防護(hù)系統(tǒng)的骨架一般是預(yù)應(yīng)力格構(gòu)梁，這一骨架結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性上較好，路塹高邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.311，符合相關(guān)設(shè)計規(guī)定的要求。從預(yù)應(yīng)力錨桿的變化范圍上來看，每一次變形過程和變形趨勢都會受到坡體自身變形的影響，因此在施工中應(yīng)該保證錨桿的波動較小，即使是在施工初期的波動較大，也要保證經(jīng)過防護(hù)體系構(gòu)建之后的防護(hù)體系穩(wěn)定，逐漸的減小波動。

4.3邊坡支護(hù)措施

從高速公路巖質(zhì)邊坡的支護(hù)措施上來看，支護(hù)手段并不唯一，在具體的邊坡支護(hù)工作中，常用的方法有抗滑樁、框架預(yù)應(yīng)力錨桿（索）、重力式擋土墻等。其中抗滑樁的支護(hù)措施主要是用于一些顏色較為破碎的邊坡，應(yīng)用范圍較為局限，而且成本較高?？蚣茴A(yù)應(yīng)力錨桿（索）的支護(hù)措施主要用于土質(zhì)邊坡，本身的加固影響較好，能保證邊坡的穩(wěn)定性。重力式擋土墻一般都是用于邊坡的護(hù)腳。從地質(zhì)勘探實(shí)踐工作中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)來看，邊坡的巖石類型較為脆弱，無論是粘聚力狀況還是摩擦狀況都較低，而且邊坡的穩(wěn)定性還會受到其巖層面的控制。邊坡本身高度較高，而且斜度較大，因此需要有分級護(hù)坡，進(jìn)行分級開挖和分級支護(hù)，并且做好坡面的防水工作和坡腳的排水工作。

5　總結(jié)

綜上所述，在一些地質(zhì)條件較為復(fù)雜的區(qū)域，地形變化無常，給告訴公路的建設(shè)提出了不小的挑戰(zhàn)，為了保證高速公路的穩(wěn)定性和安全性，經(jīng)常會從山區(qū)實(shí)際的地形出發(fā)，犧牲一些線性指標(biāo)，在一些特殊的地質(zhì)路段采用增大縱坡或者是減小平曲線半徑等方式。在極為特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)上，由于其地形的控制，在高速公路的走向上并不能隨意選擇，只能保持著唯一的走向，一旦偏移，無論是在之后的設(shè)計還是施工安全上都會造成影響，高速公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性及其支護(hù)工作研究就成為了高速公路建設(shè)過程中的重點(diǎn)內(nèi)容。簡單來說，高速公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性需要進(jìn)行分級研究，對邊坡進(jìn)行分級，分析其可能受到地質(zhì)條件和自然條件影響而造成的對邊坡穩(wěn)定性的影響狀況。

［1］徐春明，凌九忠，汪春桃，劉亞樓.公路巖質(zhì)邊坡安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用［J］.西南公路，2013（02）.

［2］李進(jìn)力.公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測與生態(tài)防護(hù)研究［J］.交通科技，2013（03）.

［3］付康林，付宏淵，虢柱，劉建華，劉 鑫.四川省理縣—小金公路巖質(zhì)邊坡監(jiān)測試驗(yàn)研究［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2012（01）.

［4］張華安，劉亞莉，成加芝.江蘇某巖質(zhì)邊坡監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與分析［J］.鹽城工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（03）.

2016-5-1

U416.1+4

A

2095-2066（2016）14-0047-02