摘 要：公路半挖半填路基邊坡防護穩(wěn)定性的對公路安全運營具有重要的現(xiàn)實意義，因此本文以山東省某公路邊坡工程為研究案例，通過現(xiàn)場試驗、赤平投影分析得到邊坡穩(wěn)定性評價，并用數(shù)值模擬等方法確定邊坡錨桿格梁防護措施，保證路基邊坡的穩(wěn)定。研究結果表明：巖層層面與坡面傾向順向相交，為順向坡，但層面傾角約為9°，中風化巖體類型為Ⅲ類，邊坡工程安全等級為二級，須增加混凝土錨桿格梁邊坡防護。施作錨桿格梁后，位移峰值減少幅度達到86.5%，進一步提高了邊坡的承載能力和耐久性。

關鍵詞：公路路基；邊坡穩(wěn)定性；邊坡防護

中圖分類號：U 41 " 文獻標志碼：A

隨著公路建設的快速發(fā)展，高等級公路里程不斷增加，半挖半填路基作為山區(qū)公路常見的建設形式，其邊坡穩(wěn)定性問題受到重視。公路半挖半填路基邊坡穩(wěn)定性分析方法主要分為力學分析法和工程地質法2種[1]。力學分析法包括數(shù)解法和圖解或表解法，通過假定不同的滑動面，根據(jù)力學平衡原理進行分析，判斷邊坡的穩(wěn)定性[2]。工程地質法則是根據(jù)不同土類及其狀態(tài)，結合大量資料的調查和分析，擬定路基邊坡穩(wěn)定值參考數(shù)據(jù)[3-4]。通過構建邊坡的三維模型，可以更準確地模擬邊坡在復雜條件下的變形和破壞過程，為邊坡防護設計提供科學依據(jù)[5-6]。本文以山東省某公路邊坡工程為研究案例，通過現(xiàn)場試驗、赤平投影分析得到了邊坡穩(wěn)定性評價，并用數(shù)值模擬等方法確定了邊坡錨桿格梁防護措施，保證了路基邊坡的穩(wěn)定。

1 工程概況

山東省某公路工程半挖半填路基位于丘間寬緩的溝谷內，該段現(xiàn)狀均為耕地，丘間多發(fā)育溝谷，地形起伏較為明顯。場地內第四系堆積層有多種成因類型，分布不連續(xù)，在緩坡及溝底地段局部發(fā)育，呈不規(guī)則片狀、條帶狀間斷分布，分布厚度相對較大，在地形起伏相對較大的地段，例如陡坡、丘頂?shù)鹊囟胃采w層通常較薄，基巖出露較為明顯。溝谷段巖土界面大致呈“U”形，以殘坡積層為主，陡坡、丘頂?shù)囟螏r土界面通常不連續(xù)。通過地質鉆探、地面地質調查和搜集前人成果及相關地質資料，場地內上覆第四系全新統(tǒng)人工素填土和第四系殘坡積粉質黏土。

路基設計場地巖石以物理風化為主，其形式有表層風化、裂隙式風化及順層風化。風化速度和深度與巖性、地形、裂隙發(fā)育程度密切相關。砂巖與泥巖互層時差異風化明顯，容易形成“凹巖腔”。根據(jù)設計方案，按設計高程開挖，將在道路左側形成最高約4.5m的填方邊坡，在道路右側形成最高約1.54m的挖方邊坡。

2 邊坡土質試驗測定分析

對本段擬建線路范圍填土進行試驗測定，查明該段棄土場內的人工填土的均勻性與密實度。當進行測試時，本場地素填土多呈松散狀，容易塌孔，單次試驗深度較大，可能導致觸探桿難以拔出，因此在第一次測試結束后，換回旋鉆進至預計深度跟入套管后再進行第二次動力觸探試驗，防止塌孔掩埋觸探設備。在測試過程中，錘擊數(shù)＞50擊時換回旋鉆，鉆穿后繼續(xù)試驗。

根據(jù)《工程地質勘察規(guī)范》（DBJ50/T—043—2016），在剔除測試結果異常值后進行數(shù)理統(tǒng)計，結合場地內平均錘擊數(shù)確定異常值，通常以超過20擊為異常值。統(tǒng)計成果見表1。

對測試成果進行分析得出：錘擊數(shù)為3.8擊～11.8擊，平均6.13擊，變異系數(shù)為0.38，變異系數(shù)高，表明該土層均勻性較差，在試驗過程中，探頭多次擊到回填的塊石上（其錘擊數(shù)超過20擊），表明該填土層在水平方向和垂直方向的變化均較大，均勻性較差，填料級配不良，密實程度也不一致。按《市政工程地質勘察規(guī)范》（DBJ50—174—2014）中的相關規(guī)定，將其判定為松散，須采取相應的邊坡防護措施，保證公路邊坡運營期的長期穩(wěn)定性。

3 邊坡赤平投影穩(wěn)定性分析

左側邊坡地表覆蓋層厚度基本不超過2.50 m，左側挖方邊坡坡體主要由強-中風化泥巖組成。邊坡坡向約為97°，據(jù)露頭調查，該段巖層產狀為120°∠9°，主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：裂隙1產狀為290°∠84°；裂隙2產狀為20°∠81°。根據(jù)結構面、邊坡的空間組合關系繪制赤平投影圖，如圖1所示。

由圖1可知，裂隙1與坡面傾向呈反向相交，對邊坡穩(wěn)定性不利影響較小，裂隙2與坡面傾向呈大角度切向相交，對邊坡穩(wěn)定性不利影響較小，巖層層面與坡面傾向順向相交，為順向坡，但層面傾角約為9°，其對邊坡穩(wěn)定性不利影響小，裂隙與層面組合切割巖體形成的楔形體位于邊坡體外，其對邊坡穩(wěn)定性不利影響小，因此左側邊坡穩(wěn)定性主要是由巖體強度和抗風化能力控制。

邊坡形成后，坡體上泥巖抗風化能力很弱，可能因風化導致出現(xiàn)掉塊，應及時進行防護。該側邊坡最高約為17.12m，邊坡強風化巖體類型為IV類，中風化巖體類型為Ⅲ類，邊坡工程安全等級為二級，等效內摩擦角建議取55°，巖體破裂角取62°。

路基段左側邊坡為土質邊坡，邊坡體主要由可塑狀粉質黏土組成，巖土界面平緩且與邊坡方向相反，邊坡開挖后上部土體整體沿巖土界面滑動的可能性小，其可能破壞模式為其內部圓弧滑動，建議該段土質邊坡按1∶1.75放坡后，在后坡面設置混凝土格構+錨桿支護。

根據(jù)鉆探及現(xiàn)場調繪可知，路基右側邊坡地表覆蓋層厚度薄，可直接清除，右側挖方邊坡坡體主要由強-中風化泥巖組成，邊坡坡向約為277°，據(jù)露頭調查，該段巖層產狀為120°∠9°，主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：裂隙1產狀為290°∠84°；裂隙2產狀為20°∠81°。根據(jù)結構面、邊坡的空間組合關系繪制投影圖，如圖2所示。

由圖2可知，裂隙1與坡面傾向呈小角度順向相交，但裂隙傾角陡，遠大于按1∶0.75放坡的邊坡傾角，其對邊坡穩(wěn)定性不利影響較??；裂隙2與坡面傾向呈大角度切向相交，對邊坡穩(wěn)定性不利影響較小；巖層層面與坡面傾向反向相交，為方向坡，其對邊坡穩(wěn)定性不利影響?。涣严?與層面組合切割巖體形成的楔形體位于邊坡體內，裂隙1與層面組合切割巖體形成的楔形體位于邊坡體內，邊坡形成后可能發(fā)生崩落、掉塊等。裂隙1與層面組合切割巖體形成的楔形體位于邊坡體內，邊坡形成后可能發(fā)生崩落、掉塊等。

右側邊坡形成后，坡體上的泥巖抗風化能力很弱，還可能因風化導致掉塊，因此應及時進行防護。該側邊坡最高約為34.32 m，為超限邊坡，邊坡強風化巖體類型為IV類，中風化巖體類型為Ⅲ類，邊坡安全等級為一級。因此右側邊坡按設計坡率放坡可行，坡面建議采取拱形骨架護坡措施，邊坡頂?shù)自O置截排水系統(tǒng)，保證邊坡穩(wěn)定。

4 邊坡防護數(shù)值模擬分析

邊坡施工防護前后的數(shù)值模擬計算結果分析是評估邊坡穩(wěn)定性和防護效果的重要手段。對路基邊坡施作錨桿格梁護坡前后進行數(shù)值模擬計算，可以量化錨桿格梁護坡措施對邊坡穩(wěn)定性的提升效果。對比護坡前后的模擬結果，可以直觀地看到邊坡穩(wěn)定系數(shù)的變化，從而評估護坡工程的實際效果，有限元數(shù)值模型如圖3所示。

在未施作錨桿格梁前，左側邊坡在開挖后坡面整體會有較大的位移，超過30mm的位移由坡地一直延伸至坡頂，最大位移為32.1mm，出現(xiàn)在坡頂最底處，且呈現(xiàn)延伸趨勢，這種情況下極易出現(xiàn)坡面整體垮塌情況，影響公路的正常運行。邊坡增加錨桿格梁前計算云圖如圖4所示。

通過模擬采取防護措施后的邊坡，可以發(fā)現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定性顯著提升。在施加防護措施后，邊坡的位移量通常會顯著減少，特別是沿著潛在滑動面的位移。應力分布也會發(fā)生變化，應力集中現(xiàn)象得到緩解，邊坡的整體受力狀態(tài)得到改善。在未施作錨桿格梁前，邊坡的水平位移可能在某些區(qū)域（例如靠近坡腳或坡中）達到峰值。在施作錨桿格梁后，這些區(qū)域的水平位移峰值會顯著減少，在靠近二級坡位置處，支護前的位移峰值可能達到18.1mm，而支護后減至2.4mm，減少幅度達到86.5%。路基邊坡的位移變化主要體現(xiàn)為水平位移和豎向位移顯著減少。這種變化不僅提高了邊坡的整體穩(wěn)定性，還有助于降低邊坡在自然環(huán)境（例如降雨、地震等）作用下的潛在風險。除此之外，通過調整邊坡內部的應力分布和位移規(guī)律，錨桿格梁支護進一步提高了邊坡的承載能力和耐久性。數(shù)值模擬結果表明，合理的防護措施能夠顯著提高邊坡的穩(wěn)定性，減少位移和應力集中現(xiàn)象，降低滑坡等地質災害的風險。邊坡增加錨桿格梁后計算云圖如圖5所示。

5 施工技術控制措施

在邊坡支護措施施工前，需要進行地質勘察，識別潛在的結構面、軟弱帶和不良地質條件，確定滑坡的風險等級，為后續(xù)的設計和施工提供依據(jù)。根據(jù)地質勘察結果，合理確定邊坡的幾何形狀、坡度和坡向，避免形成不利于穩(wěn)定的邊坡形態(tài)。采取分級放坡、平臺設置等措施，降低邊坡的整體高度和坡度，提高邊坡的穩(wěn)定性。對已經形成的楔形體來說，可以采用注漿加固、錨固加固等方法，增強其內部結構的整體性，防止其發(fā)生滑動，并且設置有效的排水系統(tǒng)，包括地表排水和地下排水，降低邊坡體內的地下水位，減少水對邊坡穩(wěn)定性的影響。防止雨水等外部水源滲入邊坡體內，加劇滑坡的風險。需要建立邊坡監(jiān)測系統(tǒng)，定期對邊坡變形、應力等參數(shù)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。

設置預警機制：當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到預警值時，及時發(fā)出警報，采取應急措施，防止滑坡發(fā)生。當邊坡附近進行施工時，應盡量減少對邊坡的擾動和破壞，避免開挖、爆破等活動對邊坡穩(wěn)定性的影響。加強施工管理：保障施工過程中的安全，保證質量。在邊坡上種植適宜的植被，恢復其生態(tài)功能，提高邊坡的抗沖刷能力和穩(wěn)定性。通過植被的根系固土作用，減少水土流失，提高邊坡的整體穩(wěn)定性。

6 結論

密實度測試成果分析得出：錘擊數(shù)為3.8擊～11.8擊，平均6.13擊，變異系數(shù)為0.38，變異系數(shù)高，表明該土層均勻性較差，該填土層在水平方向和垂直方向的變化均較大，均勻性較差，填料級配不良。

通過赤平投影分析，巖層層面與坡面傾向順向相交，為順向坡，但層面傾角約為9°，中風化巖體類型為Ⅲ類，邊坡工程安全等級為二級，等效內摩擦角為55°，巖體破裂角為62°，需要增強混凝土錨桿格梁邊坡防護。

施作錨桿格梁后，這些區(qū)域的水平位移峰值會顯著減少，在靠近二級坡位置處，支護前的位移峰值可能達到18.1mm，而支護后減至2.4mm，減少幅度達到86.5%。通過調整邊坡內部的應力分布和位移規(guī)律，錨桿格梁支護進一步提高了邊坡的承載能力和耐久性。

參考文獻

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