高边坡稳定性评价与处治技术

赵运平

摘要：在复杂山区展线的过程中容易产生高边坡由于山区地形比较复杂容易引起高边坡变形、滑坡等现象，对施工工期、投资成本等造成影响。本文首先说明了高边坡稳定性的评价方法并分析了高边坡稳定性的影响因素，然后详细阐述了高边坡稳定性的处治技术，最后探讨了高边坡稳定性评价与处治技术的应用。

关键词：高边坡；稳定性评价；定性评价；加固；抗滑桩

中图分类号： U213 文献标识码： A

一、高边坡稳定性评价方法

如今边坡稳定性问题的研究已经把传统的边坡工程地质学、现代岩土力学和现代数学力学等学科结合起来，形成了现代边坡工程学。包括系统工程论、数量理论、信息理论、突变理论、混沌理论分形理论等不断的应用到边坡问题中，为边坡稳定性研究提供了新理论、新方法。

（一）定性评价

1、地质分析法

这种方法是通过对边坡发育地质环境、边坡发育中各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素等进行分析，追溯边坡演变过程，预测边坡稳定性发展的趋势和破坏方式，对边坡稳定性进行评价。

2、工程地质类比法

这种方法是利用已有边坡或者人工边坡稳定性状况等相关设计经验，把这些经验应用到边坡性状况等相关设计经验，把这些经验应用到边坡。

3、图解法

（1）诺模图法，即用一定关系曲线和诺模图来进行相关参数之间的表征，在确定边坡稳定性系数或者巳知稳定性系数以及其他参数仅有一个未知的情况下，求出稳定坡角或者极限坡高。

（2）赤平投影图法，即利用赤平极射投影的原理，通过作图表示边坡变形破坏临界值。

（二）定性分析法

1、极限平衡法

通过力学分析，进行各种载荷作用下的理论计算和抗滑强度力学分析。

2、数值分析法

利用某种方法求出边坡应力分布和变形情况，研究岩体应力和应变变化过程，包括有限元法、边界元法、有限差分法、离散元法等。

二、高边坡稳定性的影响因素

（一）地形地貌

边坡的地形地貌通常是指边坡高度、坡度、平面形状等。通常情况下边坡越大，坡度越高，稳定性越差。凸形边坡比凹形边坡拥有更多临空面，但凹形边坡往往是已经发生过滑坡、崩塌等不稳定地段，可能存在软弱结构面，当平、剖面出现凹凸不协调形态往往是老滑坡的遗迹，属于不稳定地段。

凸形边坡岩体鼓出，两侧受拉应力，稳定性较差，凹形边坡岩体表面处于二向受压状态，稳定性较好。高陡地形地区路基开挖，边坡承受重力载荷大，地面地下水富集，易对边坡产生破坏，稳定性差。

（二）地质条件

地层和岩性是影响边坡稳定性的重要因素。岩土石的矿物成分对边坡稳定性的影响主要表现在不同矿物质构成岩土体物理性质和力学强度差异。包含长石、云母、绿泥石以及亲水性较强的泥质岩石容易风化，浸水之后容易膨胀、崩解，而硅质、铁质岩石往往具有较高的强度和遇水稳定性。

（三）结构面

边坡受到结构面和多组结构面的切割导致整个边坡岩体自由变形的可能性更大，更容易产生切割面、滑动面、临空面等，容易形成可能滑体的块体。

（四）水

水对岩土体有着明显的化学作用，一定条件下岩土体矿物吸收或失去水分子，会发生水化作用或者脱水作用，导致发生体积上的膨胀或者收缩。当水中存在较多酸性物质时，水的化学溶解和侵蚀能力大大加强。与此同时，水的有关化学作用和气温变化相互配合能够加剧风化作用的深部发展、扩散。同时，水的流动对岩体产生的冲刷力和静水压力产生的力学效应也加快了边坡的侵蚀。

三、高边坡稳定性的处治技术

（一）高边坡的稳定措施

在高边坡设计进行稳定性评价之后，还要对其开挖、支档及加固等方面的费用进行分析，以选出最优化的设计方案。对高度不超出40m的边坡，可通过放缓坡率作为高边坡的防治措施。而对高度在40m以上的边坡，应采取较陡的坡率，并结合支档与加固工程以降低边坡的开挖高度。在高边坡治理时应对高边坡的坡脚进行加固处理。当高边坡的病害点处于较高高度时，由于其组成的岩体岩性不同，应考虑从中部进行加固，并对坡体的应力进行合理调整。

（二）高边坡的加固防护

在高边坡加固工程中，经济性、可行性最高的加固措施就是预应力锚固。通过对锚杆施加预应力，以对滑动体产生阻滑力，从而制约着滑动体的滑动与位移。对路基不稳定边坡采用预应力锚固，能有效减缓位移速率并限制土体、岩体的滑动，并在预应力锚索的作用下，还能使边坡的各部变形部位变得平缓。通常情况下，边坡的开挖都是自上而下的，在上部开挖后应及时实施锚固，在向不稳定边坡施加锚固力之后，能够使结构面的咬合更加紧密，并提高其抗剪能力。

在边坡锚固设计前，必须要对当地地质进行勘察，以查明各个结构面的产状、力学性质、边界条件以及不稳定边坡范围，并对岩体的自身强度作用进行充分考虑。若岩体的强度不能保证岩体稳定时，不足的阻滑力可通过预应力锚索的锚固力提供。通过预应力锚索及其他工程提供的抗滑力，并结合岩体自身的抗滑力，就能满足边坡抗滑稳定安全系数的要求。另外，因对高边坡稳定影响的因素多种多样，使多项力学指标的准确性不高。为了保证边坡的安全性，在对边坡稳定设计过程中，应采用较大的安全系数作为保证，选择最优的锚固角进行预应力锚索的布置，并做好边坡稳定的监测设计，以保证路面施工的安全运行。

（三）高边坡监测

高边坡监测作为边坡稳定中的关键环节，对边坡变形数据的处理则是边坡监测数据管理中的重点内容。不仅可以对边坡现状进行评价，还能对边坡未来状况进行预报与预警。在边坡施工期间的监测为地表位移监测，也可以采用深孔位移监测，根据监测的坡体变形数据对设计进行修正，以为施工提供合理的指导，有利于保证施工的安全。在公路运营期间还要采用地下位移监测、地表位移监测以及地下水位监测等方面进行监测，以防止高边坡出现的变形、滑坡等现象。

四、高边坡稳定性评价与处治的应用

（一）工程地质概况

工程边坡位于某高速，路线以挖方的形式通过，地貌形态为溶蚀—峰林区与侵蚀构造—深切中山山间冲沟接壤处复合地貌，地形陡峻，地势狭窄险要。右侧地面最高高程为1,300m，左侧高程为1,206.69m，相对高差达93.31m，地面自然坡度大于60°。地表多为第四系全新统松散堆积物，下伏基岩为三叠系中统个旧组第四段灰岩，地层产状 178°∠78°；及三叠系中统法郎组上段灰褐色泥岩，地层产状 170°∠73°。本段路段在一定的深度内未见地下水位，水文地质条件简单。

同时高速公路修建过程中，由于地面狭窄，一半为堆积物，一半坐落在基岩上，左侧边坡为顺向坡，凌空，在表面砌了一般的挡墙，未设置抗滑桩，堆积物经长久雨水浸泡、冲刷和大量的超重车辆行驶，在外力作用下造成堆积物沿基岩层面滑塌，对高速公路的安全具有较大的影响。

（二）边坡稳定性的处理

综合考虑该滑坡的地质条件，根据安全可靠经济的治理原则，采用抗滑桩对该边坡进行治理，抗滑桩的截面面积采用2m×1.5m，桩长为13.0m,其中锚固长度至少保证5m，桩的中心距为6m,桩身混凝土标号采用C25，护壁混凝土标号采用C20。为防止地表水侵蚀进而恶化边坡稳定状况，在边坡的外缘设置U 型截水沟。

抗滑桩实际工程施工完成后，通过对滑坡所在位置处的地表位移进行长期持续监测分析，得出该滑坡表面位移不大，坐标变化量保持在6mm 以内。由此可得出目前滑坡体尚处于蠕滑状态，设置的抗滑桩能满足该边坡的抗滑要求。

参考文献

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