摘要 針對路塹邊坡容易發(fā)生失穩(wěn)影響公路正常運營的問題，文章以山東省某公路邊坡工程為研究案例，使用赤平極射投影法分析了路塹邊坡的穩(wěn)定性，采用有限元軟件計算了邊坡施作錨索格梁前后的變形規(guī)律，分析了錨索格梁護坡施作技術控制措施。研究結果表明：兩組軟弱結構面的交點處于天然邊坡，影弧的外側坡頂面存在陡傾裂隙切割，此時的路塹邊坡巖體較不穩(wěn)定。增加錨索格梁護坡后，路塹邊坡整體的變形得到了有效控制，二級邊坡最大位移由7.8 cm下降至4.4 cm。此時最大位移出現(xiàn)在三級邊坡下部，最大位移為5.2 cm，最大位移較施作錨索格梁前下降了33%，邊坡處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。研究結果為類似公路工程邊坡設計提供了參考和借鑒。

關鍵詞 邊坡防護；變形控制；錨索格梁護坡；路基邊坡

中圖分類號 U417.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）07-0158-03

0 引言

錨索格梁護坡是一種比較常見的護坡工程技術，主要用于公路邊坡、坡面滑坡以及河道邊坡等地質災害治理[1]。錨索格梁護坡采用鋼索作為主要抗拉構件，將鋼索通過地下錨固體系連接到護坡結構，同時在護坡表面設置格梁結構[2]。通過錨索格梁的作用，可以有效抵御地質災害造成的坡體位移和侵蝕[3]。錨索格梁護坡技術的研究主要集中在結構設計優(yōu)化、受力性能研究、長期監(jiān)測和評估等方面[4]。利用有限元分析等數值模擬方法，可以對錨索格梁護坡的受力和變形規(guī)律進行分析，為實際工程提供了可靠的設計依據[5-6]。該文以山東省某公路工程錨索格梁護坡為研究案例，分析了邊坡的穩(wěn)定性，確定了邊坡錨索格梁護坡的設計參數，使用有限元軟件計算了邊坡的變形規(guī)律，保證了路塹邊坡變形的安全穩(wěn)定，為類似工程提供了借鑒。

1 工程概況

山東地區(qū)某丘陵山區(qū)公路工程，路寬8.2 m，公路設計運營行車速度為70 km/h，在K52+502～K52+620段為深路塹路基，路基一側原地形為邊坡，設計坡度主要為1∶1，坡面防護采用錨索格梁護坡進行加固處理，錨索錨固采用壓力分散型錨固方式，錨固端位于底部，錨固長度為6 m。格梁的橫梁、豎梁主筋采用φ22 mm熱軋螺紋鋼筋，主體采用C35混凝土澆筑，截面尺寸采用0.45 m（寬）×0.35 m（高），以防止路基邊坡出現(xiàn)滑塌等工程災害，保證公路安全運營。

路基邊坡所處地形表層為第四系殘坡積層Qel+dl粉質黏土，黃褐色，局部巖土體夾少量礫石，硬塑，厚約0.5～2 m。下伏基巖為O1t鈣質頁巖，全風化呈砂土狀，局部夾少量強風化碎塊，厚約0.7～2 m；強風化多呈塊狀，厚約1.6～8 m；弱風化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整。?3x泥質灰?guī)r及鈣質頁巖，青灰色、深灰色，全～弱風化，其中全風化呈砂土狀，局部夾少量強風化碎塊，厚約0～2.8 m。

2 路基邊坡穩(wěn)定性赤平極射投影分析

在巖土體邊坡工程地質力學研究和實踐中，赤平投影法常用于層狀結構巖體邊坡穩(wěn)定性分析。通過投影球心的平面和直線的赤平極射投影，用于表示巖體的結構面、工程開挖面、工程作用力、巖體的滑移方向、滑動力和抗滑力等。邊坡巖體中發(fā)育兩組結構面時，邊坡的穩(wěn)定性主要受控于結構面的組合情況。采用赤平投影方法，根據結構面和邊坡的產狀作赤平投影圖，分析結構面組合交線與邊坡投影弧的相對關系，判斷邊坡與巖體的穩(wěn)定狀態(tài)。路基邊坡赤平極射投影圖如圖1所示。

根據投影結果，邊坡巖土體主要有三組裂隙：第1組裂隙，產狀為220 °∠65 °，張開度大于6 mm，裂面粗糙，局部泥質充填；第2組裂隙，產狀為170 °∠3 °，張開度大于5 mm，裂面粗糙， 局部泥質充填；第3組裂隙，巖層產狀為305 °∠55 °，邊坡坡向為260 °∠34 °，張開度大于8 mm，裂面粗糙，局部泥質充填。根據投影圖像，兩組軟弱結構面的交點處于天然邊坡，影弧的外側坡頂面存在陡傾裂隙切割，此時的路塹邊坡巖體較不穩(wěn)定。

結合路基邊坡坡率，需增加錨索格梁護坡，具體參數如下：錨索采用壓力分散型錨固方式，錨固端位于底部，錨固長度為6 m；邊坡防護坡率1∶1.0的路塹邊坡，分級高度為8 m；錨固長度采用8 m；鋼絞線直徑為φ15.24 mm時，設計承載力為230 kN；鋼絞線直徑為φ17.8 mm時，設計承載力為320 kN，設計破斷力為320 kN；混凝土格梁的橫梁、豎梁主筋采用φ22 mm鋼筋，采用C35混凝土澆筑，截面尺寸采用0.45 m（寬）×0.35 m（高）。

3 錨索格梁護坡數值模擬分析

為分析路塹邊坡在施作錨索格梁護坡后的邊坡變形情況，使用有限元軟件對路塹三級邊坡和一級邊坡進行建模計算，具體計算分析類型包括施加錨索格梁護坡前后的路塹邊坡變形情況，材料破壞的屈服準則采用摩爾庫倫準則。路塹邊坡巖體材料比重設定為20 kN/m3，巖體內摩擦角設置為19 °；黏聚力設置為26 kPa，彈性模量設置為21 MPa；對施作護坡前后的工況進行對比分析。

首先對路塹三級邊坡進行計算分析，三級邊坡未施作錨索格梁位移云圖如圖2所示。根據計算結果可知，邊坡最大位移二級邊坡處，最大位移為7.8 cm。二級邊坡的坡腳處整體位移較大，極易在此處出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。上部三級邊坡位移明顯小于下部邊坡位移，在邊坡開挖后受內部應力調整會出現(xiàn)局部的變形；一級邊坡頂部位移明顯大于坡腳處，最大位移為4.3 cm。此類工況下，二級邊坡處于較不穩(wěn)定的狀態(tài)，需增加邊坡防護技術措施。

三級邊坡施作錨索格梁位移云圖如圖3所示。根據計算結果發(fā)現(xiàn)，路塹二級邊坡的變形得到了很大的改善，增加錨索格梁護坡后，二級邊坡最大位移由7.8 cm下降至4.4 cm，位移呈現(xiàn)出“下小上大”的分布。此時最大位移出現(xiàn)在三級邊坡下部，最大位移為5.2 cm，最大位移較施作錨索格梁前下降了33%。同時，一級邊坡坡腳位移也由原先的1.8 cm下降至0.98 cm，計算結果表明增設錨索格梁護坡后，邊坡變形得到了整體控制，極大降低了邊坡路塹三級邊坡的滑塌風險，保證了線路的運營安全。

一級邊坡未施作錨索格梁位移云圖如圖4所示。根據計算結果可以發(fā)現(xiàn)，最大位移出現(xiàn)在邊坡頂部，為8.31 cm。邊坡頂部向下2 m范圍內出現(xiàn)了較大的變形。路塹一級邊坡坡腳及中下部位移較小，坡腳較為穩(wěn)定。此類計算工況結果下，邊坡頂部在暴雨等不良條件發(fā)生時，極易沿上部薄弱區(qū)出現(xiàn)下滑等地質災害，也許增加錨索格梁等護坡形式。

一級邊坡施作錨索格梁后的位移云圖如圖5所示，根據計算結果發(fā)現(xiàn)，邊坡頂部的最大位移得到了有效地控制，最大位移由施作錨索格梁前的8.31 cm下降至8.5 mm，下降率為88%，變形區(qū)的寬度也相較施作錨索格梁前有一定的縮小。同時，錨索的鋼絞線有效阻攔了邊坡的下滑路徑，穩(wěn)定地控制了邊坡頂部的變形趨勢。上述計算結果表明，增設錨索格梁護坡后，有效提高了路塹一級邊坡的穩(wěn)定性。

施作錨索格梁護坡后的三級邊坡水平位移圖如圖6所示。分別取兩條測線讀取計算結果，可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：兩條測線所得水平位移結果變化趨勢基本相同，最大位移均出現(xiàn)三級邊坡下部，最大水平位移為15 mm，路塹邊坡頂部和坡腳處的位移均較小，坡頂最大位移11 mm，坡底最大位移為2.4 mm。增加錨索格梁護坡后，邊坡處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。

4 錨索格梁技術控制措施

在錨索施工前，先用人工及時按照從上而下分層修坡，即開挖一級，防護一級。鉆孔施工前，必須先測量坡面，根據測量數據繪制錨梁布置圖，并根據坡面情況適當調整。注漿材料應符合設計要求，注漿壓力和注漿量應嚴格控制。錨索張拉時應按照設計要求進行分級張拉，確保對邊坡的錨固效果達到預期。完成上述步驟后，應進行必要的防腐處理，并定期進行檢查和維護，確保錨索格梁護坡的穩(wěn)定性和安全性。

5 結論

（1）根據赤平極射投影分析，路塹邊坡主要有三組節(jié)理，節(jié)理處的裂面較為粗糙，局部泥質充填。兩組軟弱結構面的交點處于天然邊坡，影弧的外側坡頂面存在陡傾裂隙切割，此時的路塹邊坡巖體較不穩(wěn)定，需增加錨索格梁護坡以確保邊坡的穩(wěn)定性。

（2）增加錨索格梁護坡后，路塹邊坡整體變形得到了很大改善，二級邊坡最大位移由7.8 cm下降至4.4 cm，位移呈現(xiàn)出“下小上大”的分布狀態(tài)。此時最大位移出現(xiàn)在三級邊坡下部，最大位移為5.2 cm，最大位移較施作錨索格梁前下降了33%，路塹邊坡頂部和坡腳處的位移均較小，此時邊坡處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。

（3）一級邊坡施作錨索格梁后邊坡頂部的最大位移得到了有效控制，最大位移由施作錨索格梁前的8.31 cm下降至8.5 mm，下降率為88%，變形區(qū)的寬度也較施作錨索格梁前有一定的縮小，有效提高了路塹一級邊坡的穩(wěn)定性。

參考文獻

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