關于公路土質邊坡穩(wěn)定性分析與治理技術研究

高睿

摘 要：在我國經濟發(fā)展的大潮中，高速公路的修建是經濟發(fā)展的重要依托，多個地方的高速公路建設都取得了輝煌的成就。但是我國西部地區(qū)多崇山峻嶺，高速公路穿越這些地形較為復雜地區(qū)時，邊坡問題便是其中之一，本文通過對影響邊坡穩(wěn)定性因素和邊坡支護常用方法的研究，對邊坡問題給出了治理方法，對邊坡問題的研究具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：土質邊坡穩(wěn)定性；治理技術；支護常用方法

中圖分類號：TU45 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0128-02

1 我國邊坡問題的研究背景

邊坡是自然或者人工形成的側向形成的臨空的斜面坡，這種斜面坡在工程中經常遇見。由于斜面坡自身重力的作用下，斜面坡具有下滑趨勢，形成滑坡。邊坡失穩(wěn)是一種巖土變形中經常產生的不良地質現象。這種地質現象會產生巨大的損失，若發(fā)生滑坡，對人民的生命財產安全都會產生巨大的損失。

目前，我國經濟發(fā)展迅速，經濟發(fā)展導致各地區(qū)的來往更加頻繁，公路是連接各個城市的紐帶。為了滿足經濟的需要，必須修建大量的公路。但是在修建公路的過程中，會穿過大量的高山丘陵地區(qū)，這些地區(qū)的公路修建需要高填路堤和深挖路塹。因而找到一條行之有效的辦法，來解決修建公路時遇到的邊坡問題，成為了業(yè)界的關注重點和難點。要想解決邊坡問題，就要找到一條行之有效的支護辦法，既能考慮經濟問題，又能達到很好的保證邊坡的穩(wěn)定性。

2 邊坡穩(wěn)定性影響因素

邊坡穩(wěn)定性影響因素分為兩個方面：內在因素和外在因素。內在因素主要有：邊坡的地形地貌、巖土的類型性質等；外部因素主要有：風化作用、水蝕作用、地震及人為因素等。內部因素主要對邊坡穩(wěn)定性起控制作用，外部因素對邊坡穩(wěn)定性起破壞作用。下面進行具體分析：

2.1 內在因素

巖性的不同，對坡高和坡角的形成有著至關重要的作用。像花崗巖、石灰?guī)r、礫石等巖石可以形成百米的陡坡，而在淤泥地段，幾乎無法進行開鑿。對于黃土邊坡，在干旱地區(qū)，邊坡可以陡峭而堅硬；但是在雨水沖刷下，土質會變的疏松，容易發(fā)生泥石流和坍塌問題。

在地質活躍地區(qū)，邊坡穩(wěn)定性差。斷層帶巖石破碎，地下水資源豐富，加之風化嚴重，極易發(fā)生滑坡。巖層對邊坡的穩(wěn)定性影響性很大，當巖層傾角大于25°，通常這種邊坡是不穩(wěn)定的；傾角在15°～25°，一般來說穩(wěn)定性較好。

2.2 外在因素

①水的作用：地表水和地下水與滑坡有著密切的聯系，不少滑坡的實例都是由地表水和地下水造成的。對于不透水的邊坡，承受著巨大的靜水壓力，這對邊坡巖土產生巨大壓力。地表水沖刷，地下水的沖蝕，使得邊坡坡體結構破壞，穩(wěn)定性降低。

②地震作用：地震力影響內巖體結構，使得結構面強度降低。高陡的層狀邊坡，在震動的影響下，會使裂縫不斷擴展，引起巖層的晃動，巖層中的水壓會加劇裂縫的擴展和斜坡的失穩(wěn)。

③風化作用：風化作用改變巖石的性質，使巖石結構特征發(fā)生顯著變化，如泥巖在風化作用下含水量增加，其中黏土礦物吸水膨脹，在膨脹力作用下巖體松動，其抗剪強度降低，最終影響邊坡的穩(wěn)定性。

④人的因素：人類的工程建設往往造成邊坡形態(tài)及水文條件的改變，導致邊坡坡體發(fā)生一系列應力應變變化，這種變化可能會對邊坡的穩(wěn)定性產生不利影響。

3 邊坡支護的常見方法

在公路工程中，在保證邊坡穩(wěn)定性的前提下，如何找到邊坡支護方法，成為急需要解決的問題。為了滿足安全性可靠性目標，減小經濟投入，對邊坡的支護問題顯得尤為重要。對邊坡的加固，需要同時考慮邊坡穩(wěn)定、環(huán)境保護、綜合效應等多方面問題。常見的支護方式有以下幾種：

（1）錨噴支護：對于很容易噴漿防護的邊坡，可以通過噴射混凝土進行支護。這種邊坡在風化作用下破損嚴重，在周圍巖石較大較厚的情況下，繼續(xù)風化會導致小面積坍塌，影響邊坡的穩(wěn)定性。通過噴漿，能夠提高邊坡的抗裂能力，使得細小的巖層破裂得到強化，減少對巖體的側壓。

（2）土釘墻支護：土釘墻是一種由錨桿、混凝土面和錨板組成的新型的結構物，通過錨桿的規(guī)則排列，錨板對邊坡土層進行防護和加固，形成一種復合式結構。適用于風化嚴重的粉土、礫土等邊坡。這種加固方式適用于臨空開挖而導致的穩(wěn)定性破壞問題，避免坍塌。

（3）預應力錨索梁：這種支護方式是近幾年人們發(fā)明的一種加固方式，結構呈現錨索和錯梁兩部分。這種結果能夠把破碎的巖體重新連接成整體，通過預應力的實施，將錨索長度范圍內的巖體緊實，提高巖體間的正壓力和摩擦力，能夠對巖體進行大范圍的加固，同時能夠將巖體表面的裂縫進行修護。同時，這種方式結構簡單，工期時間短，成本也不高，非常經濟實惠。

（4）自攻旋進錨管支護：這種支護方式是一種全新的錨桿技術，在螺旋錨固基礎上發(fā)展而來。這種技術舍棄了螺旋錨桿的大卯葉阻力結構，用許多連續(xù)的小旋絲分散中空的壓力，它的優(yōu)點突出，與同等級的錨桿相比，能夠提高五倍的抗剪切力和十倍抗轉彎能力，施工快，經濟性好，利于回收。

4 邊坡支護問題的模型建立

大體上，截面尺寸（高寬方向）對于土質邊坡或者巖質邊坡相對于坡先來說是一種平面問題，不同的問題可以選擇不同的坡腳線走線厚度進行分析。根據圣唯南原理，模型尺寸應選擇開挖洞徑的三到五倍，這樣取值，可以同時滿足精度和計算速度的要求。在分析邊坡問題建模過程中，計算得到的滑動面只要在參考范圍內，對計算結果影響忽略。本文基于下列假設進行分析建模：

（1）我們只考慮了巖土自身重力的影響，而忽略了其他外部應力的作用；（2）我們假設相鄰土層間的結構是牢固而可靠的；（3）土地的開挖和卯管的打設是在短時間完成的，完成時間可忽略；（4）將地下水和地表水的影響排除在外；（5）假定卯管和地下土地不發(fā)生任何粘連；（6）土地應力釋放系數近似反映開挖影響。

基于上面的假設，我們做了如下仿真：

（1）邊坡在沒有支護狀態(tài)下的情況（如圖1）。

依據上面的假設和模型支護思想，建立如下模型：

由圖2、圖3、圖4分析可得，在沒有支護的條件下，邊坡在自重力的影響下，在整體下滑，在邊坡滑移帶分布圖上可以看出，滑移帶已經產生，邊坡已經失去了穩(wěn)定性。在圖5中可以清晰看出在坡角最大滑移量接近800mm，如果該地區(qū)不進行支護，勢必會引起滑坡，對人民人身財產造成威脅。

（2）有支護下的邊坡狀態(tài)。

對該地區(qū)邊坡進行支護保護后，邊坡的受力和位移都發(fā)生了較大改變，從邊坡總體位移矢量圖圖6（有支護狀態(tài)下）可以看出，對邊坡進行錨網噴護之后，對于邊坡，整體下移的趨勢消失，坡底產生了較小的滑移，較為穩(wěn)定。從邊坡滑移帶分布圖圖7（有支護狀態(tài)下）也可以看出，加入支護的邊坡，原本的滑移帶消失，從邊坡滑移量等值線分布圖圖8（有支護狀態(tài)下）可以看出，最大位移由原來的800mm，減小到10mm，這說明加入支護之后，坡面更加穩(wěn)定，安全度更高，能有效防止邊坡滑坡現象的發(fā)生。

5 結語

近幾年來，我國經濟發(fā)展迅速，工程建設的規(guī)模越來越大，而在這些工程的實施過程中，會遇到形形色色的邊坡問題。對于邊坡的種類越來越多、邊坡的高度越來越大，如何保證邊坡的穩(wěn)定成為全行業(yè)關注的焦點。本文依托公路建設邊坡問題為背景，通過對邊坡穩(wěn)定性影響因素的內因和外因具體分析，提出了不同的支護措施對邊坡進行加固，簡要分析了不同加固方式的主要特點及適用場合。然后又根據邊坡的重力作用影響進行數學建模，對有無支護狀態(tài)下邊坡各項指標做了具體而詳細的分析。邊坡問題事關我國經濟的發(fā)展和人民的基本安全，若發(fā)生滑坡，對人民的生命財產安全都會產生巨大的損失。有關各個部門應該高度重視，希望本文對邊坡問題的解決有所幫助。

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