岩土工程中高填方边坡的稳定性分析与治理措施

曹 淼 鑫

(郑州工业应用技术学院，河南 郑州 451100)

0 引言

由于地区存在差异性，所以在对于岩土工程进行施工的过程中，会出现局部地区的高填深挖问题，从而导致岩土工程出现高边坡。在既有的工程建设项目中仍旧还存在大量的高填方边坡，在通过处理原状土之后，可以将其应用到填方工程中，但是因为其原装结构已经被损坏，所以会在工程特性方面出现一定区别，而土石颗粒之间具有孔隙，导致很难压实。填筑质量对于岩土工程中的高填方边坡的稳定性造成严重影响，如果无法实施有效的处理，将会导致边坡存在较多的安全隐患。

1 边坡稳定性理论

有许多方面的因素都会影响到边坡的稳定性，而不同的地层岩性将会导致边坡出现不同的变形破坏。而几何形状与表面形态等都会严重影响到边坡的稳定性。如果边坡的坡度增加，那么坡顶与坡面的应力范围也会逐渐扩大，坡脚的剪切应力将会随之上升[1]。所以，边坡的稳定性将会随着坡度的增加而缓慢的下降，边坡如果出现变形问题的话，地质结构复杂的边坡将会因为岩层褶皱的影响，导致自身的稳定性较差。另外，水也会对边坡岩土产生影响，水与岩体内的矿物质发生物理、化学方面的变化，同时还会改变岩土内的矿物质成分，从而导致岩土的土体出现松散或是破碎等问题。而如果岩土工程的边坡受到地震、爆破等方面的震动作用，同样也会导致边坡的稳定性受到影响。振动作用会在瞬时改变边坡的应力场，从而导致土颗粒之间的联结力受到破坏，降低岩土体的抗剪能力，并致使边坡的结构出现改变，从而对于边坡自身的稳定性造成严重影响[2]。如图1所示为结构图。

2 基于极限平衡法的高填方边坡稳定性

土坡的稳定性在出现改变以后，被破坏的部分可以称之圆弧滑动面，在对于工程开始进行设计的阶段，将滑动面假设为圆弧面，对于边坡的稳定性开展分析。基于边坡稳定性分析方法中的简布法、瑞典条分法以及简化毕肖普法等进行分析。通过对于高填方边坡开展相关的研究工作，基于圆弧滑裂面假设的方法，分析高填方边坡自设的稳定性。如果在分析过程中，并未实际考虑水压力的影响，可以利用瑞典条分法对于总压力强度开展指标分析工作，该方式得到的计算结果会具有更高的精确度。而使用简化毕肖普法来进行计算，虽然会忽略了土条之间的相互作用，但是却并不会影响到最终的计算结果。因此，相较于实际情况之间，并无较大的差距[3]。

经过多年来对于边坡稳定分析方法进行研究，同时随着方法的不断发展，在当前的计算方法主要是采用极限平衡法，该方法能够对于边坡的稳定性开展量化分析，因此，应用范围十分广泛[4]。这一计算方法能够分析岩土体边坡的稳定性，而瑞典条分法则是一种基于圆弧滑裂面分析方法，该方法的分析与案例是通过选取边坡单位长度，然后将其中的空间问题转变成平面问题，并处理平面问题。例如，通过在岩土工程中选取一段可能会变形的圆弧滑裂面，采用竖直向上的土条对于滑动土体沿着滑裂面进行划分，而通过分析土条的受力情况，最终可以得到安全系数：

式中：F——安全系数；

Ti——岩土地基中的抗滑力；

Tj——填土内坑的抗滑力；

ij——划分的土条编号；

ET——总体的下滑受力。

在粘性岩土边坡土体的分析中，瑞典条分法是最为适合的一种方法。

简布法是边坡稳定性分析中极限平衡分析方法，主要是分析滑动面非圆弧形的边坡稳定性。该方法是通过迭代计算方法来进行求解的，并且会通过滑动面计算，并在其中选择安全系数最小的滑动面来作为边坡危险滑动面。简布法可以满足所有的平衡条件，因此计算结果的准确性相对较高[5]。在应用简布法的时候，需要对于土条之间的相互作用进行考虑，并且在计算的过程中，需要满足平衡条件的相关要求，并且需要使用计算机进行计算。

3 岩土工程高填方边坡的治理措施

在对岩土工程施工的时候，要就边坡地质可能会出现的变形采取治理措施。由于破坏边坡的稳定性而导致的变形问题，其原因主要就是因为岩土体受到破坏，所以，提高岩土体的抗剪水平非常重要。抗剪能力的提高可以增强应力强度，从而增强边坡的稳定性[6]。边坡地层结构中含有许多的特殊风化矿物质成分，而这些物质的存在将会导致边坡容易出现滑动带，从而导致边坡非常容易出现滑动，影响到边坡的稳定性。锚固工程治理措施能够有效地预防边坡预应力损失，所以非常适合应用在边坡浅层的保护中。而抗滑桩能够有效的控制边坡滑动，将抗滑桩安装在边坡体内，从而使边坡的稳定性可以得到有效的加强效果。另外，在进行抗滑桩的施工环节时，不仅需要在边坡的坡脚固定抗滑桩，还需要与土体削坡相结合[7]。护坡工程能够避免边坡表面层受到破坏，对于边坡起到良好的保护效果。在岩土工程高填方边坡实施护坡的过程中，可以采用削方措施来保护坡面。而水会不断地冲蚀坡面，从而导致岩土边坡的稳定性受到影响，所以，对于边坡采取坡内排水等相关措施，可以保障边坡岩体保持良好的干燥效果，从而有效的避免水因素对于边坡的稳定性所产生的影响[5]。如图2所示为高边坡计算断面图。

本次加固后，其计算剖面如图3所示，也就是加固之后的高边坡计算断面图。在正常工况下，所得到边坡的稳定性系数是1.358。填筑结束后，边坡变形的继续增长还会受到连续降雨、地震等方面的因素影响。而暴雨和地震工况下，对于边坡稳定系数进行计算，分别为1.207和1.189，可以满足规范要求。

除此之外，由于填方体厚度存在差异，因此应力分布呈现出非均匀性状态，导致变形量存在差异性，而垂向位移呈现出从上至下减小的趋势，填方厚度较大的土体会因为沉降而出现竖直向下位移较大的情况。在地下水位升高后，边坡的最大水平位移、竖直位移会随之升高，导致坡面的土体会容易剥落，边坡沉降量增加。

4 治理效果监测

在一个监测剖面的坡顶两侧布置W1以及W2监测点，将W3监测点布置在边坡挡墙墙顶，如图4可以得知监测结果。边坡顶两侧沉降位移分别是8.6 mm,8.5 mm，挡墙是12.3 mm，出现较大的位移，所以最大位移是挡墙墙顶，这意味着该边坡具有滑移趋势，而在结束治理后，边坡逐渐趋于稳定。可以采取加固措施、坡面防护等，设置钢筋网种植植物等措施来提升边坡的稳定性。通过安装预应力锚索能够使得土体应力分散，从而降低变形量，提高整体稳定。而从整体监测效果上来看，这一方案技术可行，具有相对较高的合理性。

5 结语

随着当前工程施工中基础设施建设的规模不断的增加，而因为地区特征具有较大的差异性，所以在对于岩土工程进行施工的过程中，会出现许多高边坡，而边坡自身的稳定性，则会对于岩土工程的基础设施建设造成直接影响。岩土工程中对于边坡实施加固方法可以有效的处理高填深坑的问题，而通过加固边坡能够保障边坡自身的稳定性，从而避免边坡出现变形之后对于土体造成的破坏。本文主要分析了基于极限平衡法的高填方边坡稳定性，然后简单地论述了边坡稳定性理论，最后基于高填方边坡稳定性提出岩土工程高填方边坡的治理措施。