大内高速深挖路堑边坡稳定性分析

汪 鑫

(重庆大内高速公路有限公司，重庆 400000)

1 前言

随着我国高速高速网络日趋完善，四通八达，公路建设时期随之带来的工程问题也层出不穷，其中路基边坡的稳定性问题成为中外专家学者研究的重要课题。公路边坡的稳定性计算理论和判别依据的选择直接关系到高速建设工程中的质量安全，计量计价，责任成本和之后的养护管理等等[1],因此，我们需时刻保持如履薄冰的状态对待边坡治理工作，切实强化对边坡稳定性的分析，保证施工生产安全，有效防治二次灾害的发生。安全责任无小事的理念，做好公路边坡防治工作具有重大的经济和现实意义。

2 圆弧法边坡稳定性分析

2.1 圆弧滑动面理论

针对边坡稳定性评价的方法已有多种理论，各有优缺点，学术界大致对方法分为定性分析和定量分析两种，在目前国际边坡分析领域上对验算黏性土坡稳定性的首选方法是定量分析法中的其中一种，圆弧法。此外，比如有限元建模方法也应用非常广泛[2]，实践表明，用粘性土填筑的路堤，边坡滑坍时的破裂面形状为曲面，为简化计算，通常假设为一圆弧状滑动面。本文选用的就是圆弧法中条分法来验证边坡稳定性。

2.2 圆弧滑动面的表解法计算步骤

使用圆弧法的前提是满足滑动体的力学平衡条件，求出的稳定安全系数是抗滑力矩与滑动力矩的比值，通过重复计算不同半径圆弧所得的系数，提取最小值，之后再与容许稳定系数相比，看是否符合稳定条件。表解法计算步骤如下[3]。

(1)对于均匀介质，直线型边坡滑动面通过坡脚，坡顶为水平延伸到无限远时，稳定性验算条分法可简化为表解法，圆心位置的确定是采用国际通用的36°法(此结果算出的稳定系数应与实际相比适当增大)。计算示意如图1。

图1 边坡稳定性分析(表解法)计算示意图

表解法稳定系数K的计算式为：

(1)

(2)将划分好的土条高度a，宽度b及弧长L换算成需要计算边坡高度H的一个数学函数，即a=ζH，b=βH，L=λH，式中:H为边坡高度，m;c为土的粘聚力，kPa;f为土的内摩擦系数，f=tgφ;γ为土的容重(KN/m3);K为稳定系数。A、B 为取决于边坡几何尺寸的系数：

(2)

(3)根据计算， A、B的取值根据路基边坡坡度的变化而变化，不同边坡坡度下，滑动圆弧不同试算圆心所对应的A、B值，计算时可直接查表[4]。

(4)取值时，可根据地址勘察报告、当地岩土性质、抗剪抗压强度指标、土体泊松比、有无软弱围岩、建设公路等级和地区气候特点及个人工程经验综合考虑[5]。一般容许稳定系数K=1.25～1.50。当计算Kmin

3 工程实例

3.1 工程概况

大内高速(重庆段)起于渝蓉高速公路大足西互通与三驱枢纽互通之间的黄桥村附近，设黄桥枢纽互通与渝蓉高速相接。接四川内江至南溪高速公路的内江至大足段，路线全长31.124km。

3.2 工程条件

3.2.1 地形地貌

K7+460～K7+800深挖路堑段纵轴线设计高程408.322～408.956m。路段区属剥蚀丘陵地貌。在道路的右侧将形成最高约为37.17m的挖方边坡，左侧将形成最高约为33.74m的挖方边坡(如图2)。

图2 K7+460～K7+800深挖路堑段工程地质剖面图

3.2.2 地质构造

(1)侏罗系上统遂宁组泥岩(Jзsn)：紫红色，主要由粘土矿物组成，含少量砂质。泥质结构，中厚层状构造，强风化段裂隙发育，岩体破碎，质软，强风化厚度2.1～5.8m，土石工程分级为三级硬土。

3.3 边坡稳定性分析

通过查表及根据上诉公式计算，得出：

表1 表解法计算K值结果表

根据《公路路基设计规范》，边坡抗滑稳定系数应在K=1.25～1.50的要求范围之内，经查表计算，本实例中深挖路堑段最小抗滑稳定系数Kmin=1.26>1.25，略大于容许系数，所以该边坡满足边坡稳定性要求。

4 结论和建议

(1)大内高速公路K7+460～K7+800深挖路堑段边坡，采用的条分法中的分支表解法计算求解，查表算出边坡抗滑稳定系数为1.26，数据说明施工后边坡处于安全稳定状态，但毕竟表解法数据的准确性依赖于滑动圆弧半径细分的程度，而且算出的数据是针对整体边坡考虑，这并不代表局部边坡安全可靠，局部仍有可能在通车运营后发生塑性变形，所以建议本路段边坡采用混凝土骨架植草护坡，确保边坡在今后公路运营期不发生失稳。

(2)根据本工程概况及地址勘察报告显示，水文气象对该路段稳定性影响较大，故路堑边坡坡顶建议设置截水沟和排水沟，遇发生裂隙，破碎等特殊部位时应在坡脚设置重力式挡土墙作加强抗滑力的措施或者改变放坡率，更加能保证其稳定性。