公路黃土路塹高邊坡穩定性研究

摘要:在地質結構復雜的黃土區進行公路建設，形成了許多黃土路塹高邊坡。這些黃土路塹高邊坡，一般橫斷面寬、縱斷面長、坡高較高，因此工程量巨大，如何在經濟合理的前提下，保證邊坡的整體穩定性與穩定性，是工程中需要解決的技術難題。下面就其研究情況進行簡單的闡述。

關鍵詞:公路 黃土 路塹邊坡 穩定性

0 引言

在國家大量進行基礎設施建設的過程中，尤其是在公路建設方面，在地質結構復雜的黃土區進行公路建設，形成了許多黃土路塹高邊坡。這些黃土路塹高邊坡，一般橫斷面寬、縱斷面長、坡高較高，因此工程量巨大，如何在經濟合理的前提下，保證邊坡的整體穩定性與穩定性，是工程中需要解決的技術難題。

1 黃土路塹高邊坡穩定性研究現狀

黃土路塹高邊坡穩定性研究主要是在邊坡的變形破壞方面。通常，路塹高邊坡的變形破壞分為兩種:坡面變形破壞與坡體整體破壞。

1.1 坡面變形破壞 坡面變形破壞主要表現在坡面的沖蝕、剝落等方面，坡面變形破壞占黃土地區邊坡變形破壞的大部分。雖然這種破壞形式不如坡體整體變形明顯，但卻直接增加了線路養護維修費用，并且惡化公路沿線生態環境，造成水土流失等不良后果;如進一步發展，可導致路塹邊坡滑坍、崩坍等災害產生。

1.2 坡體整體破壞 坡體整體破壞包括崩塌和滑塌，僅占黃土地區路塹邊坡變形破壞的少部分，但對公路的危害極大。

對應于邊坡變形破壞形式，黃土路塹高邊坡穩定性研究問題也包括兩方面內容:坡面穩定性與坡體穩定性。坡體穩定性主要是由總坡比控制，坡面穩定性則是在坡體整體穩定性的基礎上，考慮采用哪種坡型和坡面防護措施，以避免因坡面漸進性變形而引起坡體大范圍失穩等問題。在這兩個方面，國內外專家學者都進行了大量的研究。

2 黃土路塹高邊坡變形破壞特點

黃土路塹高邊坡變形破壞形式主要分沖刷、剝落、坍塌、滑坡等四種，前兩者屬于坡面變形破壞，后兩者屬于坡體變形破壞。

2.1 坡面變形破壞的形式 坡面變形破壞是黃土路塹高邊坡的常見現象，其破壞形式又可分為坡面沖涮、面狀剝落等。

2.1.1 坡面沖刷通常表現為:坡肩沖刷坍塌、坡面沖刷產生溝穴、細溝及跌水等現象。由于濕陷性黃土的抗沖刷能力較差。在新黃土層中進行高陡邊坡開挖時，如果雨水徑流集中，則很容易形成溝穴或深溝。而老黃土層邊坡則具有較好的抗沖刷能力，當受到水流沖擊比較均勻時，常會在坡面形成明顯的條帶;當受到集中的水流沖刷時，易形成沖溝形跌水。

2.1.2 坡面剝落主要表現為:在重力或雨水作用下，坡面土層很容易脫落掉塊，產生帶狀凹璧的現象。坡面剝落是黃土塹高邊坡變形的一種普遍現象，尤其產生在古黃土壤層中，通常是粘粒含量多及易溶鹽含量較高的土層易產生坡面剝落。而在公路兩邊的邊坡中，一般陽坡要比陰坡剝落的嚴重。

2.2 坡體變形破壞的形式 坡體變形破壞的形式主要是滑坡和滑塌。滑坡是邊坡整體失穩，產生較大滑距的邊坡破壞現象。滑塌是邊坡的土體在重力作用下，沿不規則滑面向下整體塌落的破壞現象。

滑坡和滑塌產生的原因主要有:①邊坡整體開挖，破壞土層原有垂直節理，使坡體卸荷松動;②水由節理向土層下部滲透，使坡體內強度降低;③在長期使用中坡面和坡腳不斷被雨水沖刷剝落，使整個坡體處在不斷卸荷松動的狀態。

3 黃土路塹高邊坡坡面穩定性研究

在黃土路塹高邊坡坡面穩定性研究方面，公路、鐵路及水利等部門通過對黃土高邊坡設計、施工方面的大量調查研究及試驗、計算工作，對于30m以下的邊坡，在各行業規范中，已給出了明確的設計標準。但對于30m以上的黃土路塹高邊坡，尤其是40m以上的高邊坡，尚無統一的設計標準。現行的規范中均建議按照具體條件進行力學計算，并確定具體的邊坡坡型及坡度等。黃土路塹高邊坡坡型設計，要求在安全可靠的前提下，對不同高度邊坡的坡度及平臺進行優化計算，做到合理經濟、方便施工。坡高、坡度及坡型是邊坡設計中的重要問題，坡高、坡型及坡度三者之間，是一個辨證統一的關系。故在保證安全、可靠、經濟的前提下，對于三者進行最優化的組合，是黃土路高塹邊坡設計的指導原則。而坡高、坡度及坡型三者設計中，綜合坡度的確定又是設計中的最為重要的部分，它反映的是邊坡的力學平衡問題。研究邊坡坡面穩定性問題，需從兩方面考慮:一是在綜合坡度一定時，坡型的設計;二是坡面的防護工作。

目前黃土邊坡坡型設計主要采用臺階型，即將邊坡分割成一定坡度的臺階，在確保每一單級坡整體穩定，更有利于排水和防止雨水沖刷坡面，但這種坡型常用石材封護，不利于坡面的植物防護。但加強植物栽植與防護在大面積黃土路塹高邊坡保護中，不僅有利于邊坡穩定，更有利于美化和凈化環境。

4 黃土路塹高邊坡型設計現狀及坡面防護措施

4.1 黃土路塹高邊坡坡型設計現狀 合理的坡型標準應該是自然穩定的邊坡坡型，因為自然邊坡是在各種自然力的作用及影響下，長期演化而形成的。大量的工程實踐證明，交通及水利工程中的常見邊坡坡型有:直線型邊坡、滑動型邊坡、自然斜坡型邊坡、平臺型邊坡和混合型邊坡等五大類。而臺階型邊坡則是黃土路塹高邊坡最適宜的坡型，臺階型邊坡主要有以下幾個特點:

4.1.1 有利于坡體穩定。因型邊坡的臺階較寬(目前使用的最寬達22m)，一般在3～10m左右，它將坡體分為相對獨立的兩個或多個坡段，這對改變高邊坡重力分布有較大的影響，這樣使坡腳應力集中的現象有所減緩，從而有效地保護坡腳，增強坡體穩定性。

4.1.2 有利于坡面排水，防止坡面沖刷。臺階型邊坡設計中，一般單級坡較陡，常使用1:0.5或1:0.75的坡率，這樣使坡面徑流快速流入坡體臺階處，減少雨水滲坡面，從而減輕降雨對坡面的沖刷。同時，坡體臺階底部一般設有排水設施，使坡面積水很快排出坡體，保證了邊坡坡面的整體穩定性。

4.1.3 有利于施工及后期養護管理。目前黃土高邊坡最高達108m，高60m左右的較為常見，所以，在施工過程中，分級修筑馬道，形成分級臺階，便于機械化作業，同時也有利于后期養護維修工作。

4.2 黃土路塹高邊坡坡面防護措施 為保證在自然或者人為因素影響下的黃土路塹高邊坡坡面穩定性，即不發生嚴重的坡面沖蝕、剝落、滑坡、滑崩等變形破壞，工程實踐中常采用的坡面防護措施概括起來可分為三類:工程防護方法、單一植被防護方法和綜合防護方法(工程防護與植被防護相結合)。①工程防護措施主要采用漿砌片石護面、錨桿噴漿護坡、護面墻、掛網噴漿護坡等措施;②單一植被防護措施主要有人工植草、液壓噴播植草、植樹等措施;③綜合防護措施主要有框架植被護坡、鋪網植草護坡、厚層基材噴播植草護坡、土工格室與綠化防護板植草護坡等。

這些防護措施的應用成功為黃土路塹高邊坡坡面穩定性提供了有力的保障。同時也可以從坡面防護發展歷程看出，其由早期的工程防護到植被防護，再到工程防護與植被護坡有機結合的綜合防護新階段。

5 結語

目前經過大量的工程實施，修建的黃土路塹高邊坡已有相當的數量，使用也有一定的歷史，對已使用的邊坡進行調查研究和分析，為黃土邊坡穩定性研究提出有效的解決方案。

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