关于公路土质边坡稳定性分析与治理技术研究

高睿

摘 要：在我国经济发展的大潮中，高速公路的修建是经济发展的重要依托，多个地方的高速公路建设都取得了辉煌的成就。但是我国西部地区多崇山峻岭，高速公路穿越这些地形较为复杂地区时，边坡问题便是其中之一，本文通过对影响边坡稳定性因素和边坡支护常用方法的研究，对边坡问题给出了治理方法，对边坡问题的研究具有一定的借鉴意义。

关键词：土质边坡稳定性；治理技术；支护常用方法

中图分类号：TU45 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0128-02

1 我国边坡问题的研究背景

边坡是自然或者人工形成的侧向形成的临空的斜面坡，这种斜面坡在工程中经常遇见。由于斜面坡自身重力的作用下，斜面坡具有下滑趋势，形成滑坡。边坡失稳是一种岩土变形中经常产生的不良地质现象。这种地质现象会产生巨大的损失，若发生滑坡，对人民的生命财产安全都会产生巨大的损失。

目前，我国经济发展迅速，经济发展导致各地区的来往更加频繁，公路是连接各个城市的纽带。为了满足经济的需要，必须修建大量的公路。但是在修建公路的过程中，会穿过大量的高山丘陵地区，这些地区的公路修建需要高填路堤和深挖路堑。因而找到一条行之有效的办法，来解决修建公路时遇到的边坡问题，成为了业界的关注重点和难点。要想解决边坡问题，就要找到一条行之有效的支护办法，既能考虑经济问题，又能达到很好的保证边坡的稳定性。

2 边坡稳定性影响因素

边坡稳定性影响因素分为两个方面：内在因素和外在因素。内在因素主要有：边坡的地形地貌、岩土的类型性质等；外部因素主要有：风化作用、水蚀作用、地震及人为因素等。内部因素主要对边坡稳定性起控制作用，外部因素对边坡稳定性起破坏作用。下面进行具体分析：

2.1 内在因素

岩性的不同，对坡高和坡角的形成有着至关重要的作用。像花岗岩、石灰岩、砾石等岩石可以形成百米的陡坡，而在淤泥地段，几乎无法进行开凿。对于黄土边坡，在干旱地区，边坡可以陡峭而坚硬；但是在雨水冲刷下，土质会变的疏松，容易发生泥石流和坍塌问题。

在地质活跃地区，边坡稳定性差。断层带岩石破碎，地下水资源丰富，加之风化严重，极易发生滑坡。岩层对边坡的稳定性影响性很大，当岩层倾角大于25°，通常这种边坡是不稳定的；倾角在15°～25°，一般来说稳定性较好。

2.2 外在因素

①水的作用：地表水和地下水与滑坡有着密切的联系，不少滑坡的实例都是由地表水和地下水造成的。对于不透水的边坡，承受着巨大的静水压力，这对边坡岩土产生巨大压力。地表水冲刷，地下水的冲蚀，使得边坡坡体结构破坏，稳定性降低。

②地震作用：地震力影响内岩体结构，使得结构面强度降低。高陡的层状边坡，在震动的影响下，会使裂缝不断扩展，引起岩层的晃动，岩层中的水压会加剧裂缝的扩展和斜坡的失稳。

③风化作用：风化作用改变岩石的性质，使岩石结构特征发生显著变化，如泥岩在风化作用下含水量增加，其中黏土矿物吸水膨胀，在膨胀力作用下岩体松动，其抗剪强度降低，最终影响边坡的稳定性。

④人的因素：人类的工程建设往往造成边坡形态及水文条件的改变，导致边坡坡体发生一系列应力应变变化，这种变化可能会对边坡的稳定性产生不利影响。

3 边坡支护的常见方法

在公路工程中，在保证边坡稳定性的前提下，如何找到边坡支护方法，成为急需要解决的问题。为了满足安全性可靠性目标，减小经济投入，对边坡的支护问题显得尤为重要。对边坡的加固，需要同时考虑边坡稳定、环境保护、综合效应等多方面问题。常见的支护方式有以下几种：

（1）锚喷支护：对于很容易喷浆防护的边坡，可以通过喷射混凝土进行支护。这种边坡在风化作用下破损严重，在周围岩石较大较厚的情况下，继续风化会导致小面积坍塌，影响边坡的稳定性。通过喷浆，能够提高边坡的抗裂能力，使得细小的岩层破裂得到强化，减少对岩体的侧压。

（2）土钉墙支护：土钉墙是一种由锚杆、混凝土面和锚板组成的新型的结构物，通过锚杆的规则排列，锚板对边坡土层进行防护和加固，形成一种复合式结构。适用于风化严重的粉土、砾土等边坡。这种加固方式适用于临空开挖而导致的稳定性破坏问题，避免坍塌。

（3）预应力锚索梁：这种支护方式是近几年人们发明的一种加固方式，结构呈现锚索和错梁两部分。这种结果能够把破碎的岩体重新连接成整体，通过预应力的实施，将锚索长度范围内的岩体紧实，提高岩体间的正压力和摩擦力，能够对岩体进行大范围的加固，同时能够将岩体表面的裂縫进行修护。同时，这种方式结构简单，工期时间短，成本也不高，非常经济实惠。

（4）自攻旋进锚管支护：这种支护方式是一种全新的锚杆技术，在螺旋锚固基础上发展而来。这种技术舍弃了螺旋锚杆的大卯叶阻力结构，用许多连续的小旋丝分散中空的压力，它的优点突出，与同等级的锚杆相比，能够提高五倍的抗剪切力和十倍抗转弯能力，施工快，经济性好，利于回收。

4 边坡支护问题的模型建立

大体上，截面尺寸（高宽方向）对于土质边坡或者岩质边坡相对于坡先来说是一种平面问题，不同的问题可以选择不同的坡脚线走线厚度进行分析。根据圣唯南原理，模型尺寸应选择开挖洞径的三到五倍，这样取值，可以同时满足精度和计算速度的要求。在分析边坡问题建模过程中，计算得到的滑动面只要在参考范围内，对计算结果影响忽略。本文基于下列假设进行分析建模：

（1）我们只考虑了岩土自身重力的影响，而忽略了其他外部应力的作用；（2）我们假设相邻土层间的结构是牢固而可靠的；（3）土地的开挖和卯管的打设是在短时间完成的，完成时间可忽略；（4）将地下水和地表水的影响排除在外；（5）假定卯管和地下土地不发生任何粘连；（6）土地应力释放系数近似反映开挖影响。

基于上面的假设，我们做了如下仿真：

（1）边坡在没有支护状态下的情况（如图1）。

依据上面的假设和模型支护思想，建立如下模型：

由图2、图3、图4分析可得，在没有支护的条件下，边坡在自重力的影响下，在整体下滑，在边坡滑移带分布图上可以看出，滑移带已经产生，边坡已经失去了稳定性。在图5中可以清晰看出在坡角最大滑移量接近800mm，如果该地区不进行支护，势必会引起滑坡，对人民人身财产造成威胁。

（2）有支护下的边坡状态。

对该地区边坡进行支护保护后，边坡的受力和位移都发生了较大改变，从边坡总体位移矢量图图6（有支护状态下）可以看出，对边坡进行锚网喷护之后，对于边坡，整体下移的趋势消失，坡底产生了较小的滑移，较为稳定。从边坡滑移带分布图图7（有支护状态下）也可以看出，加入支护的边坡，原本的滑移带消失，从边坡滑移量等值线分布图图8（有支护状态下）可以看出，最大位移由原来的800mm，减小到10mm，这说明加入支护之后，坡面更加稳定，安全度更高，能有效防止边坡滑坡现象的发生。

5 结语

近几年来，我国经济发展迅速，工程建设的规模越来越大，而在这些工程的实施过程中，会遇到形形色色的边坡问题。对于边坡的种类越来越多、边坡的高度越来越大，如何保证边坡的稳定成为全行业关注的焦点。本文依托公路建设边坡问题为背景，通过对边坡稳定性影响因素的内因和外因具体分析，提出了不同的支护措施对边坡进行加固，简要分析了不同加固方式的主要特点及适用场合。然后又根据边坡的重力作用影响进行数学建模，对有无支护状态下边坡各项指标做了具体而详细的分析。边坡问题事关我国经济的发展和人民的基本安全，若发生滑坡，对人民的生命财产安全都会产生巨大的损失。有关各个部门应该高度重视，希望本文对边坡问题的解决有所帮助。

参考文献

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