高速公路边坡自动监测与稳定性分析

杨 飞 汤罗圣 王云安 邓长青 肜增湘 黄文涛

(1.湖北省交通运输厅汉十高速公路管理处，湖北 武汉 430051; 2.湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430051)

1 概述

随着国家经济大发展，高速公路建设规模及难度越来越大，高速公路边坡数量越来越多，边坡灾害发育密度及危害程度也越来越高，但是，对于边坡灾害的防治基本原则为“预防为主，治理为辅”，现场监测是目前高速公路边坡灾害重要也是最有效的预防措施。目前关于高速公路边坡监测的研究成果较多，例如谭捍华等(2005)基于高速公路边坡的特点,提出了建立公路边坡监测系统的合理程序[1]；陈强等(2006)以中部某山区高速公路边坡的实际监测资料为基础，对边坡治理工程进行动态优化[2]；刘汉东等(2008)应用加卸载响应比理论，采用监测和有限元数值模拟相结合的手段综合评价了路堑高边坡的加固效果[3]；段伟强等(2009)以驿宛高速公路某路堑边坡为例，采用锚杆监测、FLAC数值模拟对边坡稳定性及加固效果进行评价[4]；李万里(2011)以广陕高速公路某边坡为例，采用深部位移监测、锚杆应力监测、混凝土应变光纤光栅传感监测技术对边坡的变形和应力释放规律进行研究,验证了光纤光栅传感技术的可行性和优势[5]；张喆(2012)通过对十天高速某膨胀土边坡进行监测，分析了降雨对该边坡变形的相关关系[6]；张兵强等(2014)采用GPS位移监测方法对安川公路某边坡地表位移进行监测，并与深部位移进行对比分析，得出边坡治理后边坡不同部位的变形特点[7]；蒲建华(2014)基于多种监测方式的监测数据，采用C#语言和数据库技术建立了监测信息管理系统[8]；屈陈哲等(2016)以广佛肇高速公路某边坡为例，通过数值模拟与监测数据对比分析，验证了边坡设计方案的合理性[9]；庄旭东(2018)结合某高速公路边坡实例，从地表位移监测、深部位移监测等方面对自动化在线监测系统进行了深入探讨[10]。

以上研究虽然取得了许多研究成果，但是在自动监测与稳定性定量评价综合分析边坡稳定性的研究较少。本文以汉十高速某填方高边坡为例，采用GNSS位移自动监测手段对其进行监测，辅以现场巡查进行验证，再通过稳定性计算进行定量评价，最终综合判断该边坡的稳定性。

2 边坡简介

该边坡为高速路路基边坡，路基为半填半挖式。该边坡横向宽约150 m，最大填高约42 m，边坡按五级填筑，第一级(无面板加筋土)坡比为1∶0.5，其他几级都为1∶1.75。每级边坡回填均铺设有土工栅格，坡体内部设置有横向和纵向的排水盲沟，两侧及坡脚设有排水沟，边坡坡面采用拱形加人字形骨架植物护坡，坡脚设置一顶宽3.4 m～4.2 m、高6.6 m～9.64 m的挡墙。

3 边坡监测

3.1 监测点布置

本边坡共布置3个边坡位移自动监测点，具体方案为在坡体顶部(靠近高速公路路面处)布设两个测点，挡墙上方布设1个测点，在坡体附近不动点架设1个基准点。监测点布置图如图1所示。

3.2 监测数据分析

根据边坡监测情况，选取该边坡最新监测数据(2018年11月1日～2018年11月30日)进行分析，其累积位移—时间曲线及位移速率—时间曲线如图2,图3所示。

从图2，图3可知，各监测点累计值位移2.1 mm～4.7 mm，位移速率-0.6 mm/d～0.6 mm/d，因测量存在一定误差，且根据现场调查情况综合判定该边坡目前变形比较缓慢。边坡未发现新的坡面裂缝，边坡在监测期间整体处于较稳定状态。

3.3 现场巡查验证

通过现场巡查，该边坡坡面及坡脚挡土墙未见明显变形，坡顶路面裂缝也未见变形增大迹象，说明边坡目前整体较稳定，与自动监测数据分析情况基本一致。

4 边坡稳定性计算

为了定量评价该边坡的稳定性，选取理正岩土软件对该边坡稳定性进行计算，根据勘察设计资料及现场调查情况，选取该边坡典型计算断面，判断该边坡最可能在加筋土或填土中发生圆弧形滑动破坏，故采用瑞典条分法对其稳定性进行计算。

4.1 计算工况选取

根据JTG D30—2015公路路基设计规范中有关滑坡特殊路基设计要求，该边坡拟考虑以下2种工况条件进行稳定性计算：

1)天然工况；2)暴雨工况。

4.2 计算参数选取

根据地质勘察资料、工程地质类别、参数反演等综合确定该边坡岩土体物理力学参数，具体见表1。

表1 边坡物理力学参数综合取值表

4.3 稳定性计算结果分析

采用上述计算模型和参数，结合极限平衡方法计算该滑坡的稳定性系数，考虑到该边坡坡脚目前已有防治措施为钢挡土墙，故需考虑挡土墙对边坡的支挡力，按挡土墙背主动土压力考虑，其稳定性计算结果如表2所示，最危险滑动面如图4所示。

表2 边坡稳定性计算结果

从表2可知，该边坡在计算工况条件下稳定性系数均大于规范要求的安全系数，说明边坡目前处于较稳定状态，变形比较缓慢，与位移监测、现场巡查的情况基本一致。从边坡稳定性计算最危险滑动面可知，该边坡发生整体滑动的可能性不大，主要发生局部滑动，最危险滑动面位于坡顶第一级坡附近。考虑到第一级坡对高速公路路面影响很大，同时考虑到坡脚居民的安全，因此非常有必要对该边坡进行长期监测，特别是路面变形、挡土墙变形的监测以及坡体自动位移监测。

5 结语

1)该边坡目前处于初始蠕变阶段，整体处于较稳定状态；2)边坡发生整体滑动的可能性不大，主要发生局部失稳破坏；3)边坡监测点位移较小，主要原因在于今年降雨较少；4)边坡坡顶裂缝需及时封堵，以防降雨入渗对边坡稳定性产生不利影响；5)需加强边坡地质巡查，和自动监测结合分析，及时、准确判断边坡状态。