龐 威 龍志軍

（1.宜昌市國土資源局，湖北 宜昌 443000；2.揚(yáng)子江工程咨詢有限公司〈湖北〉，湖北 武漢 430000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是近年來隨著國家基本建設(shè)力度的加大，公路建設(shè)步伐明顯加快，公路等級(jí)的不斷提高，邊坡防護(hù)建設(shè)工程中所遇到的巖土邊坡穩(wěn)定性問題也相應(yīng)增多，并成為巖土工程中比較常見的技術(shù)難題。由于工程建設(shè)的需要，往往在一定程度上破壞或擾動(dòng)原來較為穩(wěn)定的巖土體而形成新的人工邊坡，因而普遍存在著邊坡穩(wěn)定的問題需要解決。顯然，從安全觀點(diǎn)的角度出發(fā)，要求邊坡角越小越安全;但從經(jīng)濟(jì)方面看，卻要求邊坡具有較大的角度。因此，合理確定具體工程實(shí)際條件下的邊坡角，評(píng)判邊坡的穩(wěn)定性和綜合治理，使工程建設(shè)符合既安全又經(jīng)濟(jì)的原則，具有十分重要的意義，本文以某公路邊坡為例，分析其穩(wěn)定性，并提出相應(yīng)的治理措施。

1 工程概況

某高速公路高切坡位于四川省某加油站北側(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)勘查，高切坡總長為96m，最大坡高19m，坡面面積1130m2，高切坡類型為Ⅲ類，影響邊坡下方公路長120m。高切坡屬土質(zhì)坡，現(xiàn)狀已產(chǎn)生邊坡土體的滑移，在降雨作用下可能發(fā)生進(jìn)一步解體滑移破壞。該高切坡失穩(wěn)將危及高速路上交通安全，對(duì)該高切坡進(jìn)行工程治理是必要的。

2 水文地質(zhì)情況

高切坡區(qū)為滑坡地貌，滑坡后緣高程約318m。測(cè)區(qū)分布的基巖，裂隙發(fā)育，巖體破碎，透水性強(qiáng)，物質(zhì)主要為碎石土夾滑動(dòng)巖體，透水性強(qiáng)，地表水經(jīng)短途經(jīng)面流后即下滲。坡眉以上緩坡分布的粉質(zhì)粘土層屬相對(duì)隔水層，但分布面積較小，雨季緩坡地段所匯集的降雨以坡面流的形式向高切坡坡面排泄。

根據(jù)鉆探揭露，各鉆孔均揭露了穩(wěn)定地下水位，地下水位埋深3.6～10.1m。地下水屬覆蓋層孔隙水。地下水水位坡降一般16°～22°，局部存在水面緩坡平臺(tái)，水位坡降12°左右。雨季可見邊坡土體可見有少量水滲出，屬粉質(zhì)粘土層中的上層滯水，具淺循環(huán)、短徑流、快交替的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)。據(jù)前人勘察資料及 《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001 2009年版）區(qū)內(nèi)環(huán)境水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。

坡體出露地層由老到新為：三疊系中統(tǒng)巴東組第二段紫紅色泥巖夾粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，偶見灰黃色泥質(zhì)粉細(xì)砂巖。第三段粉細(xì)-中晶灰?guī)r、粉-細(xì)晶白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r。第四系廣泛分布于山體斜坡、階地及河漫灘上。成因類型有人工堆積、殘坡積、崩坡積、滑坡堆積等。

該高切坡屬土質(zhì)高切坡，現(xiàn)狀已產(chǎn)生邊坡土體的滑移型破壞，在降雨作用下邊坡土體可能進(jìn)一步解體滑移破壞，甚至繼續(xù)發(fā)展成逐級(jí)牽引式的滑移破壞。

3 邊坡破壞模式分析

根據(jù)高切坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征并參考相同類型高切坡的破壞模式作為高切坡變形破壞預(yù)測(cè)的依據(jù)。該高切坡屬土質(zhì)高切坡，現(xiàn)狀已產(chǎn)生邊坡土體的滑移型破壞，預(yù)測(cè)破壞模式為邊坡土體在降雨作用下的進(jìn)一步解體滑移破壞，甚至繼續(xù)發(fā)展成逐級(jí)牽引式的滑移破壞。

3.1 穩(wěn)定性分析計(jì)算原理

計(jì)算方法：圓弧滑動(dòng)法。本高切坡整體穩(wěn)定性計(jì)算軟件采用理正《邊坡穩(wěn)定分析程序》中的瑞典條分法計(jì)算程序，計(jì)算原理為通過假定不同的滑弧，然后將滑動(dòng)土體分成若干豎直土條，分別求出各土條底面上的下滑力和抗滑力，然后求出每個(gè)條塊底部上的下滑力對(duì)滑弧圓心的下滑力矩之和與每個(gè)條塊上抗滑力對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩之和，穩(wěn)定系數(shù)定義為K=抗滑力矩之和/下滑力矩之和。比較眾多滑弧的穩(wěn)定系數(shù)后，求得最小穩(wěn)定系數(shù)作為邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，所對(duì)應(yīng)的滑弧為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。

采用瑞典條分法進(jìn)行圓弧穩(wěn)定計(jì)算的基本表達(dá)式為：

式中：

Wi——垂直荷載，包括土條自重和其上部的建筑荷載。其中，自重可將其分為兩部分，地下水位以上用濕容重計(jì)算，設(shè)為Wi1；地下水位以下用飽和容重計(jì)算，設(shè)為Wi2。其它垂直荷載，設(shè)為Pi。假設(shè)自重的作用線通過條塊寬度的中心線。

Qi——水平荷載，包括水平孔隙水壓力和其它水平荷載，向剪切面的出口方向?yàn)檎?/p>

Ui——剪切面上的孔隙水壓力的合力，與剪切面正交。

Zi——水平荷載Qi作用線距滑弧圓心O的垂距。

C′φ′——剪切面抗剪強(qiáng)度（有效應(yīng)力指標(biāo)）。

R——滑弧半徑。

Li——土條底面長度。

αi——土條地面傾角。

圖1 圓弧滑動(dòng)法計(jì)算原理示意圖

3.2 計(jì)算工況及計(jì)算參數(shù)

邊坡上方為天然緩坡，計(jì)算時(shí)不考慮建筑物荷載的作用；高切坡勘察范圍內(nèi)地下水位埋藏較深，穩(wěn)定性計(jì)算不考慮地下水動(dòng)水壓力的影響，僅考慮雨季巖土體含水量增大，且邊坡土體受上層滯水的影響而飽和的情況。計(jì)算工況為天然和飽和兩種。計(jì)算過程中參數(shù)選用情況見表1。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)選用表

高切坡計(jì)算簡圖和高切坡剖面圓弧滑動(dòng)計(jì)算簡圖分別如圖2、圖3。

圖2 剖面滑動(dòng)前地形圓弧型滑動(dòng)計(jì)算簡圖

圖3 剖面現(xiàn)狀地形圓弧型滑動(dòng)計(jì)算簡圖

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 高切坡的穩(wěn)定性計(jì)算成果表

根據(jù)計(jì)算原理進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明各剖面在滑動(dòng)前，天然狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，飽和狀態(tài)下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此種計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相符。

剖面現(xiàn)狀地形在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，飽和狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但不滿足規(guī)范要求。

4 治理方案

根據(jù)勘察報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該高切坡為土質(zhì)邊坡，在降雨作用下邊坡穩(wěn)定性不符合要求，主要的破壞模式為邊坡前緣土體淺層發(fā)生滑移破壞，形成土溜等地質(zhì)危害。

根據(jù)以上情況，本設(shè)計(jì)方案施工措施為在高切坡范圍內(nèi)布置兩級(jí)擋墻。一級(jí)擋墻距離公路邊緣7m，擋墻出露地面4m，擋墻前場(chǎng)地平整至高于公路0.5m，墻后進(jìn)行適當(dāng)開挖回填形成4m寬平臺(tái)，二級(jí)擋墻位于平臺(tái)與原邊坡相交處，出露地面4-5m，同時(shí)在兩級(jí)擋土墻墻腳處設(shè)置橫向排水溝，并在高切坡坡眉外緣4m左右設(shè)置截水溝以攔截外部來水，沿兩側(cè)將來水排至坡底。

參照規(guī)范，擋土墻滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)為1.3，傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)為1.6，基底偏心距與基底寬度比值允許值為0.25，截面偏心距與基底寬度比值允許值為0.3，采用理正巖土計(jì)算軟件，對(duì)擋土墻進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：

剖面計(jì)算剖面如圖4所示：

圖4

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 高切坡治理后的穩(wěn)定性計(jì)算成果表

計(jì)算表明，各剖面在滑動(dòng)前，天然狀態(tài)、飽和狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，邊坡工程在各項(xiàng)建設(shè)中日益引起重視。因此，及時(shí)的總結(jié)和研究邊坡的穩(wěn)定性分析和治理，深入探討邊坡工程中各種不良現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，掌握己有邊坡的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)具有重要的工程實(shí)際意義，才能為新建的工程提供重要的參考資料和決策依據(jù)，對(duì)經(jīng)濟(jì)的、高質(zhì)量的建設(shè)邊坡工程十分必要。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)四川某公路高邊坡的穩(wěn)定性和防治技術(shù)進(jìn)行了探討。

本文通過對(duì)邊坡的水文地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的分析的基礎(chǔ)上，利用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算原理對(duì)公路高邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析，把握高邊坡的穩(wěn)定性狀況，這種全局性的把握對(duì)高邊坡的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和局部穩(wěn)定性分析等有重要的意義，針對(duì)邊坡穩(wěn)定性狀況及其地質(zhì)情況進(jìn)行治理和結(jié)果分析，從而確保邊坡治理的有效性和安全性。

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