趙衛(wèi)

摘要 路基邊坡滑坡嚴(yán)重威脅公路的安全運(yùn)營(yíng)。為有效評(píng)估滑坡風(fēng)險(xiǎn)，提高滑坡治理效果，文章以某二級(jí)公路路基邊坡滑坡為例進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及治理方案研究。首先，采用數(shù)字模擬仿真技術(shù)分析路基邊坡滑坡的發(fā)生機(jī)理、影響因素和安全系數(shù)，得出路基邊坡滑坡的發(fā)生率為21%，高于容許標(biāo)準(zhǔn)5%，安全系數(shù)為1.05。其次，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，提出3種不同的治理方案，對(duì)比各方案治理效果和經(jīng)濟(jì)效益，選出最優(yōu)方案。最后，監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方案的實(shí)施效果，證明該方案可有效提高路基邊坡的穩(wěn)定性，旨在為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞 路基工程；邊坡滑坡；數(shù)字模擬仿真；安全系數(shù)；治理方案

中圖分類號(hào) U418.55文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）12-0129-03

0 引言

路基邊坡滑坡會(huì)導(dǎo)致交通中斷、人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，給環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。因此，對(duì)路基邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和治理是公路工程的重要內(nèi)容。該文以某二級(jí)公路試驗(yàn)段為例，采用數(shù)字模擬仿真技術(shù)分析路基邊坡滑坡的發(fā)生機(jī)理、影響因素、安全系數(shù)，提出3種不同的治理方案。通過對(duì)比各方案的治理效果及經(jīng)濟(jì)效益，選出最優(yōu)治理方案，并對(duì)其實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)分析

某二級(jí)公路位于低山丘陵區(qū)，西臨溝谷，地勢(shì)西低東高。邊坡失穩(wěn)段長(zhǎng)348 m，寬236 m，由石灰系泥巖構(gòu)成，風(fēng)化強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差?；w土體厚12.0 m，滑動(dòng)方向?yàn)镾W265°。邊坡失穩(wěn)過程分為兩個(gè)階段：第一階段為邊坡上部土體開裂，形成裂縫；第二階段為邊坡整體滑坡，造成災(zāi)害?；诂F(xiàn)場(chǎng)勘查數(shù)據(jù)分析該二級(jí)公路邊坡失穩(wěn)的影響因素及發(fā)展趨勢(shì)，提出相應(yīng)的治理措施[1]。

1.2 巖性分析

采用鉆孔檢測(cè)方式分析巖性，確定滑動(dòng)面深度及地質(zhì)條件，測(cè)點(diǎn)共6處，進(jìn)尺共125.5 m。分析鉆孔取樣，得到巖體結(jié)構(gòu)分布如表1所示。表中列出了各鉆孔的巖性、厚度、含水量等數(shù)據(jù)，可反映邊坡滑坡體的巖石組成及地質(zhì)特征[2]。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析

2.1 理論模型基礎(chǔ)

如圖1所示，基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論模型，將邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分為風(fēng)險(xiǎn)分析、評(píng)估和管理3個(gè)階段。

（1）風(fēng)險(xiǎn)分析階段主要分析路基邊坡滑坡危險(xiǎn)性及后果，確定滑坡的可能性、破壞方式和影響范圍。

（2）評(píng)估階段主要對(duì)比分析結(jié)果、風(fēng)險(xiǎn)允許標(biāo)準(zhǔn)，分析風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，判斷風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是否可接受[3]。

（3）管理階段主要制定風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控治理方案，采取有效措施防治路基邊坡滑坡災(zāi)害。

2.2 滑坡發(fā)生率分析

采用GeoStudi-2021軟件進(jìn)行路基邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，利用蒙特卡洛試驗(yàn)?zāi)＝M對(duì)邊坡土體的穩(wěn)定性進(jìn)行仿真分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)數(shù)據(jù)，確定滑體土體的各項(xiàng)參數(shù)，如表2所示。

表2 滑體土體參數(shù)表

序號(hào) 土質(zhì)分類 重度均值/

（g/cm3） 內(nèi)摩擦角

均值/° 黏聚力

均值/kPa

01 雜填土 18.20 10.10 7.40

02 黏性粉質(zhì)土 20.10 13.60 15.10

03 泥巖砂質(zhì)土 24.10 22.40 101.20

輸入相應(yīng)參數(shù)，通過軟件仿真得到邊坡土體的平均安全系數(shù)和失效概率，如圖2所示。結(jié)果表明，邊坡土體的平均安全系數(shù)為1.05，低于1.05的臨界值，說明邊坡土體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡土體的失效概率P=21%，高于5%的可接受發(fā)生率，說明邊坡土體有很高的滑坡風(fēng)險(xiǎn)[4]。由于該公路為主干道，車流量大，滑坡災(zāi)害會(huì)造成嚴(yán)重的后果，因此需要采取有效的治理措施，提高邊坡土體的穩(wěn)定性[5]。

3 治理方案分析

3.1 治理方案措施

根據(jù)邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，針對(duì)滑坡體的上部、中部、下部分別制定治理方案，具體見圖3～5。

3.2 治理效果分析

運(yùn)用反算參數(shù)法得到路基邊坡土體的力學(xué)參數(shù)，如內(nèi)摩擦角φ和黏聚力c，利用數(shù)值仿真計(jì)算，對(duì)不同的治理方案進(jìn)行安全系數(shù)和失效概率評(píng)估[6]。反算結(jié)果：φ=30°，c =20.4 kPa，基于3種治理方案進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果見表3，其中方案3的安全系數(shù)、失效概率均不滿足規(guī)范要求，說明該方案無法有效控制路基邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)[7]。

表3 各治理方案計(jì)算結(jié)果表

治理方案 01 02 03

安全系數(shù)均值 1.14 1.17 1.09

失效率P/% 3.14 0.72 6.22

3.3 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

統(tǒng)計(jì)方案1、方案2的工程量、工程單價(jià)和總造價(jià)具體見表4～5。

從成本角度看，兩種治理方案總體費(fèi)用分別為2 595萬元、6 212萬元，從治療效果看，治理方案2的平均安全系數(shù)大于方案1，治理效果更好，但治理成本也更高，且治理方案2施工風(fēng)險(xiǎn)高、工期長(zhǎng)、擾動(dòng)大，治理方案1的施工風(fēng)險(xiǎn)低、工期短、擾動(dòng)小。因此，綜合考慮認(rèn)為方案1更合適，能夠在保證邊坡安全性的同時(shí)節(jié)約資源和資金[8]。

3.4 治理效果評(píng)價(jià)

采用錨索框架梁+預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的方案治理邊坡后，為評(píng)價(jià)治理效果，需監(jiān)測(cè)抗滑樁頂水平位移，布設(shè)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，持續(xù)監(jiān)測(cè)90 d，測(cè)點(diǎn)布設(shè)如圖6所示[9]。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，治理后的邊坡土體在30 d內(nèi)就達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，抗滑樁頂水平位移變化很小，如圖7所示。說明所選治理方案可行，可有效提高路基邊坡的穩(wěn)定性[10]。

圖7 樁頂水平位移變化情況

4 結(jié)論

綜上所述，工程實(shí)踐中，可基于現(xiàn)場(chǎng)勘察檢測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)仿真計(jì)算評(píng)估路基邊坡滑坡的可能性、危害后果、治理方案及治理效果，確定最合理的治理方案，保障路基邊坡的穩(wěn)定性和安全性。該文主要結(jié)論如下：

（1）運(yùn)用反算參數(shù)法得到路基邊坡土體的力學(xué)參數(shù)，如內(nèi)摩擦角和黏聚力，并利用數(shù)值仿真計(jì)算，得出失穩(wěn)后路基邊坡平均安全系數(shù)為1.05，邊坡滑坡發(fā)生率為21%。

（2）通過對(duì)比分析最終確定坡面錨索框架梁支護(hù)+預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支擋的綜合治理方案，可有效提高路基邊坡的抗滑能力和穩(wěn)定性，降低滑坡發(fā)生率及危害程度。

（3）上述治理方案具有施工難度合理、治理效果良好、成本投入可控等優(yōu)點(diǎn)。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，該方案能使樁頂水平位移在30 d后趨于穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊偉佳. 公路路基高邊坡滑坡病害處置施工技術(shù)研究[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2022（21）： 183-185.

[2]駱龍飛. 二級(jí)公路路基邊坡滑坡治理中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)研究[J]. 交通世界， 2022（21）： 120-122.

[3]莫峰， 陶曉華. 二級(jí)公路路基高邊坡滑坡的病害處治方案探討[J]. 交通世界， 2020（Z1）： 28-29.

[4]馮志剛. 斜坡路基邊坡穩(wěn)定性及治理措施研究[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2021（5）： 5-6.

[5]郭銳. 公路路基邊坡滑塌防護(hù)設(shè)計(jì)研究[C]//中國(guó)智慧工程研究會(huì)智能學(xué)習(xí)與創(chuàng)新研究工作委員會(huì). 2020萬知科學(xué)發(fā)展論壇論文集（智慧工程一）， 2020： 294-301.

[6]鄭萬里. 山區(qū)公路路基邊坡穩(wěn)定性分析及支護(hù)設(shè)計(jì)[J]. 交通世界， 2021（11）： 47-48.

[7]李淑敏. 基于樹根樁加固的震后公路路基邊坡綜合修復(fù)技術(shù)[J]. 江西建材， 2022（10）： 275-276+283.

[8]郭義飛. 深挖路基邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)研究[C]//貴州貴黃二級(jí)公路有限公司， 《中國(guó)公路》雜志社. 貴陽至黃平二級(jí)公路項(xiàng)目論文集. 北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社， 2022： 166-168.

[9]馬超. 山區(qū)高等級(jí)公路高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性研究[J]. 交通世界， 2022（12）： 114-115.

[10]李旭輝. 公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)探討[C]//上海筱虞文化傳播有限公司， 中國(guó)智慧工程研究會(huì)智能學(xué)習(xí)與創(chuàng)新研究工作委員會(huì). Proceedings of 2022 Shanghai Forum on Engineering Technology and New Materials（ETM2022）（VOL. 1）， 2022： 93-94.