岩质高边坡稳定性分析及防护

梁文静

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州贵阳 550000）

1 引言

随着国民经济的蓬勃发展，我国的基础建设工程也不断在增多。而在工程建设过程中，由于工程进行填筑、开挖，往往会形成一些岩质高边坡，这些高边坡的稳定性一旦出现问题，会对整个工程建设带来巨大的安全威胁。因此，必须加强对岩质高边坡稳定性的研究分析，并采取有效的措施对其进行加固防护，保障工程的顺利开展。

2 岩质高边坡稳定性的实例分析

某省高速公路项目，是该省重要的交通干线。高速公路采用双向四车道设计，设计汽车荷载等级为公路I级，设计行车时速为100km/h。在高速公路建设过程中，沿途主要地貌特点为山丘和河谷平原侵蚀堆积地貌，存在51处岩质高边坡，最高深挖路堑可达61.25m（如图1所示）。为了确保高速公路项目的顺利进行，本案对部分区域的岩质高边坡进行了稳定性分析，并制定了相关的加固防护措施。

图1 岩质高边坡平面总体布置图

2.1 工程地质条件

（1）地层岩性：通过对高速公路所在区域的地质情况进行钻探和野外地质调绘，发现该区域的岩质高边坡的主要由坡积粉质黏土和泥盆系老虎坳组全风化-中风化泥质砂岩组成；

（2）水文情况：该地区的地势起伏较大，很难形成地表水的聚集。地下水则主要为孔隙水和基岩裂隙水，降水为地下水的主要补给来源。地下水呈现侧向渗流的形式，向沟谷进行排泄。根据详细的钻探勘察，本区域的地下水处于较深位置，且处于边坡开挖面的中部位置。

2.2 边坡稳定性分析

本高速公路工程的设计路线，从山体的中部通过，经过实际测量，左侧的边坡相对切方大，山体岩层山体岩层产状320°∠45°，坡面为302°∠45°，视倾角为44.0°。根据对边坡进行详细的地质勘查，发现工程所在区域的边坡地质主要为粉质粘土和碎石土，很容易受到雨水的侵蚀出现软化，产生滑坡、崩塌等地质灾害。

为了进一步对该区域的岩质高边坡稳定性进行分析，将边坡进行分级，每间隔8m左右划分一个等级。第一级和第二级之间为坡率为1：0.75，中间的级别的坡率均为1：1，最上一级的坡率为1：1.25。根据针对顺层岩质路堑边坡破坏模式及设计对策相关研究，当边坡倾角大于岩层倾角时，边坡所发生的失稳破坏模式为顺层滑移破坏和顺层滑移拉裂破坏。如果进行工程建设过程中，对边坡开挖，边坡的岩层很容易出现向临空面方面进行滑移的问题。一旦岩体的下滑力超过了其可以提供的抗剪阻力，就会导致出现滑坡、崩塌等严重的地质灾害。因此，必须采取有效的措施对边坡进行加固，避免给工程的建设带来巨大的安全隐患。

图2 边坡开挖稳定性分析

2.3 EMU软件分析验算

本高速公路工程采用EMU软件，对工程所在区域边坡施工后的稳定性进行验算分析（如图2所示），当边坡处于正常情况下，即没有受到人工施工影响的天然状态下，其安全系数为1.25，低于1.3，不满足边坡施工相关规范的要求；当边坡处于非正常的工况下，即处于雨雪天气下，其安全系数为1.14，仍低于1.3，同样不满足边坡施工的相关规范要求。选取其中一个断面进行力学参数的计算，并结合本工程的实际情况，确定最终该施工区域的边坡力学指标应满足以下要求，如表2所示。

表2 本工程岩土层的力学参数建议值表

3 岩质高边坡防护加固设计方案

针对本工程，在进行岩质高边坡防护加固设计方案选择，应当充分结合工程的岩体结构特征、地形地貌特征以及地质勘查报告。本工程为了加固路堑高边坡，采取的主要边坡防护加固方案如下：

（1）在施工过程中，进行边坡开挖的同时，采用锚杆格子梁、预应力锚索格子梁配合客土喷播植草的方式，对边坡进行加固。

（2）根据地质勘查报告显示，雨水很容易导致边坡出现土层松软的问题，为了降低水对其稳定性的影响，在岩质高边坡的坡脚，设置了边沟，在其顶部5m左右的距离设置了截水沟，并在边坡的各级别处设置了排水沟，将降雨产生的地表水引进引流排泄。

（3）对于地下水的引流排泄，则设置了仰斜式排水管，进行引流。

3.1 边坡分级与坡率选择

本高速公路工程为了确保边坡的稳定性，采用台阶式边坡设计，边坡每间隔8m设置分为一级，各级的坡率基本和边坡稳定性测试的坡率一致。除第三级的平台宽度为12m外，其他的各级平台宽度均为2m。

3.2 边坡防护加固

（1）一级边坡：采用锚杆格子梁加植草进行加固防护。首先采用锚杆格子梁方式对一级边坡进行加固，然后对于未覆盖的区域，则通过客土喷播植草的方式，进行加固处理。

（2）二级边坡：采用预应力锚索格子梁和植草的加固防护措施。设置单孔锚索为四束，设计锚固吨位为500kN，锁定锚固吨位为580kN。设计的锚索长度约为28m，其中锚固部分长度约为10m，自由部分约为18m。

（3）三级、五级、六级边坡：均采用植草的方式进行加固防护，不同点在于六级边坡采用人字形的骨架进行植草，其余平台采用客土喷播的方式植草。

（4）四级边坡：采用和二级边坡一样的加固防护措施，不同点在于锚索的长度略有加长，将自由部分的锚索的长度延长至24m。

3.3 排水设计

本工程截水沟的设置采用M7.5浆砌片石修筑而成，并在各平台处设置C20预制块，底宽40cm，深度约为30cm的直角梯形排水沟。经过引流槽的作用，将平台上的积水经过排水沟引流到截水沟或者边坡坡脚的边沟当中，进行排泄，避免对岩质高边坡的稳定性产生影响。通过以上方法对工程所在区域的边坡进行加固防护之后，借助EMU软件进行稳定性的二次分析测算，当边坡处于正常情况下，即没有受到人工施工影响的天然状态下，其安全系数为1.56，当边坡处于非正常的工况下，即处于雨雪天气下，其安全系数为1.52，均满足了工程建设的相关规范要求。

4 结束语

综上所述，本文结合实例对岩质高边坡的稳定性进行了分析，在采用极限分析法对边坡稳定性分析的过程中，充分考虑所在区域地质勘探结果和地形地貌特点，对边坡不稳定的区域采用预应力锚索配合植草防护加固技术，有效的提升了岩质高边坡的稳定性。通过EMU软件对边坡加固前后的检算结果，可以很明显的看出，边坡的稳定性得到了大幅度的提高。因此相关企业在工程施工过程中，应科学的对边坡的稳定性进行分析，并采取有效的措施进行加固防护，确保工程项目的顺利进行。