兩篇高邊坡穩(wěn)定性分析與綜合防治措施

張永平

（重慶大恒建筑設(shè)計有限公司，重慶 408000）

0 引言

高邊坡在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出各項非均衡性，因此在外部載荷的作用下很容易出現(xiàn)穩(wěn)定性的失衡，出現(xiàn)土體滑動。在開挖工程、降雨或地震的情況下，高邊坡會由于力的失衡而在一瞬間進入失穩(wěn)狀態(tài)。其中，地質(zhì)的各項要素是影響高邊坡穩(wěn)定性的最主要因素，包括地質(zhì)構(gòu)造、地形特征、水文特征、降雨及地震情況等等，也包括一些難以捉摸的人工因素。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》對高邊坡安全性和穩(wěn)定性的規(guī)定，通常情況下只對高度在15～30m 之間的高邊坡穩(wěn)定性進行探討，在選取過程中應該注意高邊坡安全系數(shù)的范圍，從而做出正確的選擇。高邊坡的安全系數(shù)是其選址過程中的重要參考依據(jù)，因此在高邊坡選址過程中，應該通過更加有效的方式促進高邊坡的選址正確，從而為工程設(shè)計的質(zhì)量和有效打下堅實的基礎(chǔ)。

1 高邊坡穩(wěn)定性分析方法

1.1 工程上的極限平衡法（LEM）

極限平衡法在使用過程中簡單快捷，相關(guān)從業(yè)人員能夠使用極限平衡閥更好地開展相應的設(shè)計工作，從而保證建筑工程設(shè)計的穩(wěn)定性和安全性。由于極限平衡法自身簡單快捷的特點，因此在建筑選址過程中的應用十分廣泛。

極限平衡法在使用過程中也存在一定的缺點，由于極限平衡法在使用過程中沒有相應的流動法則，因此不能夠充分利用流動法則來得到真實的體系答案。因此極限平衡法在計算之后得到的答案不是上限值也不是下限值，而是中間值，在解法上的完善程度應該加強。

2.2 力學上的極限分析法（LAM）

力學上的極限分析法是一套完整的分析理論，通過這套理論，相關(guān)使用者能夠建立起更加清晰的應力分布模型，從而對使用者提供更加有效的巖土材料數(shù)據(jù)分析，在理論上較為完善。然而巖土材料本身具有嚴重的各向異性，會隨著本構(gòu)關(guān)系發(fā)生變化而出現(xiàn)軟化、變形等現(xiàn)象，因此不容易對巖土的特性展開充分的研究。因此在開展靜力方程的解答方面，相關(guān)邊界的條件求解十分困難。

2.3 數(shù)學上的滑移線場法（SLM）

滑移線場方法是一種建立在靜力學基礎(chǔ)上的運動學理論，通過微分方程的幫助，為雙曲線的選取制定相應的法則。通過對應力特征中幾何邊界條件的探討工作，求得滑移線的極限解，從而建立高邊坡工程中的極限解法，又分為上限解法和下限解法。數(shù)學上的滑移線場法需要大量的數(shù)學求解過程，因此在發(fā)展過程中受到巨大的阻礙。

2.4 有限單元法（FEM）

有限單元法也叫做有限元邊坡穩(wěn)定性分析，能夠通過有效的節(jié)點應力丈量分析，通過滑動面的法向應力分析與剪應力分析，對滑動面上的有限元展開數(shù)據(jù)分析，從而幫助獲取法向應力和剪應力的求解。在Mohr-Coulomb 破壞準則的幫助下，對高邊坡每個節(jié)點上的抗滑力進行求解，從而對抗滑面的抗滑系數(shù)進行求解，進而求出各個滑動面上的穩(wěn)定系數(shù)。首先假設(shè)滑動面為圓弧形，通過變換圓心和半徑，對高邊坡的安全性和穩(wěn)定性進行有效的保障，從而求解出高邊坡的安全系數(shù)。有限元強度折減法是通過一點點降低應力強度，在有限元計算原理的幫助下，開始進行高邊坡內(nèi)部區(qū)域塑性貫通，并且通過水平位移關(guān)系曲線的求解，結(jié)合高邊坡的物理特性，通過幾何曲線等求解方式，對應力變形等滑移面的形狀展開破壞，從而引發(fā)一定的屈服應力損失，造成嚴重的變形破壞，對相關(guān)高邊坡部位進行加固，通過事先的高邊坡安全系數(shù)計算，從而省去滑移面形狀的設(shè)計。有限單元法在高邊坡設(shè)計過程中由于其精準和有效性，得到了廣泛的認可，因此應用范圍較廣。

3 高邊坡綜合防治措施

在高邊坡的防治過程中，通常采取以下幾點綜合防治措施。其中高邊坡的主要防治技術(shù)包括：①通過下滑力的消除或減小來使高邊坡的穩(wěn)定性增加；②通過提高高邊坡的阻滑力來使滑坡現(xiàn)象得到遏制。任何地形和土質(zhì)在開展高邊坡綜合防護治理的過程中采取的都是以上措施，通過對土質(zhì)、水文、地形的考察，采取多種措施改善高邊坡的性質(zhì)，進而通過減少滑坡災害的方式，促進高邊坡防治工作的順利完成，減少高邊坡災害情況的發(fā)生。

當前在高邊坡防護工作中采取的主要治理技術(shù)包括削坡卸荷、土工格柵（筋帶）加筋、壓坡腳、坡面防護、阻滑樁、錨桿、預應力錨桿、預應力錨索、預應力錨索框架、錨固洞、排水、抗滑擋土墻、綜合加固等方法，通常情況下發(fā)生大型滑坡技術(shù)在同一時間內(nèi)采用的防治措施都是下面幾種：

3.1 改變斜坡幾何形狀

①削減推動滑坡產(chǎn)生區(qū)的物質(zhì)（或以輕材料置換）；②反壓馬道；③減緩斜坡總坡度。

3.2 支擋結(jié)構(gòu)物

①重力式擋土墻；②有聚臺物或金屬條或板片等加筋材料的擋土墻（加筋土擋墻）；③鼠籠墻（鋼絲籠內(nèi)充以卵石）；④被動樁、墩、沉井；⑤原地澆筑混凝土連續(xù)墻；⑥木籠塊石墻；⑦粗顆粒材料構(gòu)筑成的支撐護坡墻（力學效果）；⑧巖石坡、面防護網(wǎng)；⑨崩塌落石阻滯或攔截系統(tǒng)（攔截落石的溝槽、堤、柵欄或鋼繩網(wǎng)）；⑩預防侵蝕的石塊或混凝土塊體。

3.3 坡內(nèi)部加強

①巖石錨固；②加筋格柵；③土錨釘；④錨索（有或無預應力）；⑤微樁；⑥灌漿；⑦石灰樁或水泥樁；⑧熱處理；⑨凍結(jié)；⑩電滲錨固；1○種植植被。

4 工程實例

工程概況：本工程為長方形基地建設(shè)工作，在開展相應的建設(shè)過程中，基地的長、寬分別為3.4km 和1.3km，其中一共占據(jù)地面面積4.83km2。在基地所占據(jù)的土地中，一共有三階土地，部分二階土地被覆蓋，部分基地面積處于抗震危險地段。場地在條件復雜的情況下通過多種深挖渠道，能夠有效開展相應場地地質(zhì)條件的規(guī)劃和建設(shè)。但是由于二級階地距離河道中心有一定的距離，在場地地質(zhì)條件設(shè)置上較為困難，因此應該使用深挖高填的方式來開展相應的建設(shè)工作。在這種情況下，高填方邊坡和高挖方邊坡會大量產(chǎn)生。

綜合防治措施：上述工程情況的綜合治理技術(shù)具有一定的難度，因為通過開展邊坡穩(wěn)定性數(shù)值分析時，發(fā)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性無法達到應有的要求，因此在開展加固工作的過程中應該引起相關(guān)工作人員的重視。加固方案的制定對于提高高邊坡的安全系數(shù)具有十分重要的作用，通過簡單施工能夠有效減少高邊坡在使用上的安全系數(shù)，從而更好地開展相應的高邊坡安全性綜合治理措施，使高邊坡的穩(wěn)定性得到提高。通過這種治理方案，可以事先對高邊坡選址的過程中所需要加工方案進行確定，既節(jié)省了施工材料，又節(jié)省了施工時間，同時能夠?qū)κ┕た臻g進行有力的規(guī)劃，保證施工過程的順利進行。在高邊坡施工的過程中經(jīng)常會用到土工格柵工具，通過對高密度聚乙烯等物質(zhì)進行加工，從而使格柵狀的合成材料能夠有效得到相關(guān)利用，保證高邊坡加工過程的安全性和穩(wěn)定性。

5 總結(jié)

高邊坡的選址是建筑工程施工過程的一項重要環(huán)節(jié)，因此在開展相應的施工過程中應該加強對高邊坡質(zhì)量和穩(wěn)定性的控制，從而保證建筑工程能夠順利開展，促進我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。