两篇高边坡稳定性分析与综合防治措施

张永平

（重庆大恒建筑设计有限公司，重庆 408000）

0 引言

高边坡在结构上表现出各项非均衡性，因此在外部载荷的作用下很容易出现稳定性的失衡，出现土体滑动。在开挖工程、降雨或地震的情况下，高边坡会由于力的失衡而在一瞬间进入失稳状态。其中，地质的各项要素是影响高边坡稳定性的最主要因素，包括地质构造、地形特征、水文特征、降雨及地震情况等等，也包括一些难以捉摸的人工因素。根据《建筑边坡工程技术规范》对高边坡安全性和稳定性的规定，通常情况下只对高度在15～30m 之间的高边坡稳定性进行探讨，在选取过程中应该注意高边坡安全系数的范围，从而做出正确的选择。高边坡的安全系数是其选址过程中的重要参考依据，因此在高边坡选址过程中，应该通过更加有效的方式促进高边坡的选址正确，从而为工程设计的质量和有效打下坚实的基础。

1 高边坡稳定性分析方法

1.1 工程上的极限平衡法（LEM）

极限平衡法在使用过程中简单快捷，相关从业人员能够使用极限平衡阀更好地开展相应的设计工作，从而保证建筑工程设计的稳定性和安全性。由于极限平衡法自身简单快捷的特点，因此在建筑选址过程中的应用十分广泛。

极限平衡法在使用过程中也存在一定的缺点，由于极限平衡法在使用过程中没有相应的流动法则，因此不能够充分利用流动法则来得到真实的体系答案。因此极限平衡法在计算之后得到的答案不是上限值也不是下限值，而是中间值，在解法上的完善程度应该加强。

2.2 力学上的极限分析法（LAM）

力学上的极限分析法是一套完整的分析理论，通过这套理论，相关使用者能够建立起更加清晰的应力分布模型，从而对使用者提供更加有效的岩土材料数据分析，在理论上较为完善。然而岩土材料本身具有严重的各向异性，会随着本构关系发生变化而出现软化、变形等现象，因此不容易对岩土的特性展开充分的研究。因此在开展静力方程的解答方面，相关边界的条件求解十分困难。

2.3 数学上的滑移线场法（SLM）

滑移线场方法是一种建立在静力学基础上的运动学理论，通过微分方程的帮助，为双曲线的选取制定相应的法则。通过对应力特征中几何边界条件的探讨工作，求得滑移线的极限解，从而建立高边坡工程中的极限解法，又分为上限解法和下限解法。数学上的滑移线场法需要大量的数学求解过程，因此在发展过程中受到巨大的阻碍。

2.4 有限单元法（FEM）

有限单元法也叫做有限元边坡稳定性分析，能够通过有效的节点应力丈量分析，通过滑动面的法向应力分析与剪应力分析，对滑动面上的有限元展开数据分析，从而帮助获取法向应力和剪应力的求解。在Mohr-Coulomb 破坏准则的帮助下，对高边坡每个节点上的抗滑力进行求解，从而对抗滑面的抗滑系数进行求解，进而求出各个滑动面上的稳定系数。首先假设滑动面为圆弧形，通过变换圆心和半径，对高边坡的安全性和稳定性进行有效的保障，从而求解出高边坡的安全系数。有限元强度折减法是通过一点点降低应力强度，在有限元计算原理的帮助下，开始进行高边坡内部区域塑性贯通，并且通过水平位移关系曲线的求解，结合高边坡的物理特性，通过几何曲线等求解方式，对应力变形等滑移面的形状展开破坏，从而引发一定的屈服应力损失，造成严重的变形破坏，对相关高边坡部位进行加固，通过事先的高边坡安全系数计算，从而省去滑移面形状的设计。有限单元法在高边坡设计过程中由于其精准和有效性，得到了广泛的认可，因此应用范围较广。

3 高边坡综合防治措施

在高边坡的防治过程中，通常采取以下几点综合防治措施。其中高边坡的主要防治技术包括：①通过下滑力的消除或减小来使高边坡的稳定性增加；②通过提高高边坡的阻滑力来使滑坡现象得到遏制。任何地形和土质在开展高边坡综合防护治理的过程中采取的都是以上措施，通过对土质、水文、地形的考察，采取多种措施改善高边坡的性质，进而通过减少滑坡灾害的方式，促进高边坡防治工作的顺利完成，减少高边坡灾害情况的发生。

当前在高边坡防护工作中采取的主要治理技术包括削坡卸荷、土工格栅（筋带）加筋、压坡脚、坡面防护、阻滑桩、锚杆、预应力锚杆、预应力锚索、预应力锚索框架、锚固洞、排水、抗滑挡土墙、综合加固等方法，通常情况下发生大型滑坡技术在同一时间内采用的防治措施都是下面几种：

3.1 改变斜坡几何形状

①削减推动滑坡产生区的物质（或以轻材料置换）；②反压马道；③减缓斜坡总坡度。

3.2 支挡结构物

①重力式挡土墙；②有聚台物或金属条或板片等加筋材料的挡土墙（加筋土挡墙）；③鼠笼墙（钢丝笼内充以卵石）；④被动桩、墩、沉井；⑤原地浇筑混凝土连续墙；⑥木笼块石墙；⑦粗颗粒材料构筑成的支撑护坡墙（力学效果）；⑧岩石坡、面防护网；⑨崩塌落石阻滞或拦截系统（拦截落石的沟槽、堤、栅栏或钢绳网）；⑩预防侵蚀的石块或混凝土块体。

3.3 坡内部加强

①岩石锚固；②加筋格栅；③土锚钉；④锚索（有或无预应力）；⑤微桩；⑥灌浆；⑦石灰桩或水泥桩；⑧热处理；⑨冻结；⑩电渗锚固；1○种植植被。

4 工程实例

工程概况：本工程为长方形基地建设工作，在开展相应的建设过程中，基地的长、宽分别为3.4km 和1.3km，其中一共占据地面面积4.83km2。在基地所占据的土地中，一共有三阶土地，部分二阶土地被覆盖，部分基地面积处于抗震危险地段。场地在条件复杂的情况下通过多种深挖渠道，能够有效开展相应场地地质条件的规划和建设。但是由于二级阶地距离河道中心有一定的距离，在场地地质条件设置上较为困难，因此应该使用深挖高填的方式来开展相应的建设工作。在这种情况下，高填方边坡和高挖方边坡会大量产生。

综合防治措施：上述工程情况的综合治理技术具有一定的难度，因为通过开展边坡稳定性数值分析时，发现边坡稳定性无法达到应有的要求，因此在开展加固工作的过程中应该引起相关工作人员的重视。加固方案的制定对于提高高边坡的安全系数具有十分重要的作用，通过简单施工能够有效减少高边坡在使用上的安全系数，从而更好地开展相应的高边坡安全性综合治理措施，使高边坡的稳定性得到提高。通过这种治理方案，可以事先对高边坡选址的过程中所需要加工方案进行确定，既节省了施工材料，又节省了施工时间，同时能够对施工空间进行有力的规划，保证施工过程的顺利进行。在高边坡施工的过程中经常会用到土工格栅工具，通过对高密度聚乙烯等物质进行加工，从而使格栅状的合成材料能够有效得到相关利用，保证高边坡加工过程的安全性和稳定性。

5 总结

高边坡的选址是建筑工程施工过程的一项重要环节，因此在开展相应的施工过程中应该加强对高边坡质量和稳定性的控制，从而保证建筑工程能够顺利开展，促进我国的社会主义现代化建设。