土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析與治理技術(shù)探討

■張穎

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)四川成都610072）

土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析與治理技術(shù)探討

■張穎

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)四川成都610072）

近年來，我國高速公路建設(shè)工程不斷增多，在工程建設(shè)過程中，會(huì)遇到一些相對復(fù)雜的地質(zhì)，從而導(dǎo)致一些巖土工程問題的發(fā)生，影響公路工程的建設(shè)，其中，路塹邊坡穩(wěn)定性問題便是當(dāng)前發(fā)生率較高的問題之一。本文主要以湖南汝郴高速公路為例，對其2號邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出一些有針對性的施工建議。

土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性邊坡變形治理

0 前言

邊坡是人類很多工程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種工程形式，其主要特點(diǎn)是含有臨空面，在自身重力或外力的影響下，邊坡便會(huì)呈現(xiàn)出一種下滑趨勢，形成滑動(dòng)力，一旦其超出坡體本身的抗滑力，便會(huì)出現(xiàn)滑坡。在我國高速公路工程的建設(shè)過程中，路塹和路堤都是工程所必須的施工要素，其穩(wěn)定性也成為確保工程能夠順利進(jìn)行的關(guān)鍵，在確保圖紙邊坡穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，運(yùn)用更加科學(xué)經(jīng)濟(jì)的防護(hù)方式，也成為當(dāng)前領(lǐng)域內(nèi)部關(guān)注的重點(diǎn)。

1 工程概況

湖南汝郴高速公路在建設(shè)過程中，很多地段都需要進(jìn)行開山劈石，而工程的2號邊坡，是其中比較有代表性的，該邊坡原本是一個(gè)斜坡山丘，呈現(xiàn)出北高南低的地勢特征，在工程的施工要求下，對其進(jìn)行了人工平整，整體呈現(xiàn)出階梯狀，自然標(biāo)高163—192米。該邊坡的地質(zhì)條件相對比較復(fù)雜，東北部存在地質(zhì)斷裂，并存在斷層角礫巖，局部地區(qū)的巖體非常不完整，但總體比較穩(wěn)定。

2 穩(wěn)定性分析

邊坡穩(wěn)定性主要通過以下兩種方式來確定：第一，現(xiàn)場觀察。根據(jù)對現(xiàn)場坡體的實(shí)際觀察，確定其是否存在“圈椅”狀，并分析邊坡周圍的植被分布情況。第二，現(xiàn)場勘察。以取鉆巖芯為基礎(chǔ)，對邊坡實(shí)際狀況進(jìn)行判斷，仔細(xì)觀察巖芯中有無“鏡面”，如果“鏡面”較多，則發(fā)生滑坡現(xiàn)象的可能性較大[1]。

取2號邊坡的巖芯，通過室內(nèi)試驗(yàn)的方式，獲取巖芯土層的物理參數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果如下：填土，容重為19.9 KN/m3，摩擦角為10°，凝聚力為8 kPa；粘土，容重為19.6 KN/m3，摩擦角為16°，凝聚力為25 kPa；碎石粘土，容重為19.5 KN/m3，摩擦角為18°，凝聚力為20 kPa；粉質(zhì)粘土，容重為20.1 KN/m3，摩擦角為14°，凝聚力為20 kPa。

從室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果來看，該工程2號邊坡的土體多為粘土，顏色為紅褐色或黃褐色，表層土質(zhì)的裂隙比較深，根據(jù)取鉆巖芯，其內(nèi)部也存在很多“鏡面”，說明該邊坡土體的抗滑力已經(jīng)基本消失，是工程比較重要的加固點(diǎn)[2]。

從理論分析，工程2號邊坡屬于圓弧破壞，如果處于無支護(hù)條件下，其安全系數(shù)可以由下式表示：

如果處于有支護(hù)條件下，其安全系數(shù)可以由下式表示：

其中，F(xiàn)s表示的是安全系數(shù)；c表示的是粘聚力；表示的是內(nèi)摩擦角；W表示的是土體自重；L表示的是滑動(dòng)面長度；Ni表示的是法向；Ti表示的是切向分量；αi表示的是切線夾角；Ui表示的是水浮托力+水壓力；Pm表示的是錨固力；θ表示的是軸線與滑面夾角[3]。

在實(shí)際計(jì)算過程中，需要運(yùn)用以下三種方式，對公式進(jìn)行簡化：第一，從工程實(shí)際情況出發(fā)，計(jì)算時(shí)只考慮正常狀況；第二，選取最典型的邊坡進(jìn)行計(jì)算，如高度最大、最危險(xiǎn)的地方，或邊坡上存在建筑的地方；第三，在計(jì)算時(shí)，邊坡上建筑的重量可以用靜荷載代替。根據(jù)公式（1），對無支護(hù)條件下的邊坡安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出Fs的結(jié)果為0.49，說明該邊坡的穩(wěn)定性非常差，需要對其進(jìn)行有效支護(hù)。

3 施工建議

在實(shí)際施工過程中，需要運(yùn)用以下方式，對土質(zhì)邊坡進(jìn)行處理：

3.1 處理邊坡面層

在土坡的臨時(shí)支護(hù)中，錨網(wǎng)的混凝土需要大于60毫米；在永久性支護(hù)中，需要大于80毫米，一般情況下選用100毫米。為了保證邊坡面層能夠與混凝土之間實(shí)現(xiàn)有效連接，還需要在錨管外部加設(shè)鋼板，還需要強(qiáng)化防水工作。面層混凝土需要進(jìn)行兩至三次噴射，且噴射強(qiáng)度要大于C20，與此同時(shí)，在面層噴射完畢之后，還需要向地面延噴1—2米。

3.2 排水防水措施

在錨網(wǎng)噴射工作完成之后，還需要在噴層上加設(shè)泄水孔，以便于將面層上多余的水排出，減小面層壓力。一般泄水孔的間距要設(shè)置為2—3米見方，如果是邊坡上層，需要選取大值，如果是邊坡下層，需要選取小值，并將泄水孔用PVC管連接起來，便于將水集中排出。在防水方面，需要向噴射砼中加入一些膨脹劑，從而提升其密實(shí)度，提高支護(hù)的防水性。

3.3 施工過程監(jiān)測

在工程開始之前，需要仔細(xì)勘察現(xiàn)場，一旦發(fā)現(xiàn)問題，一定要在第一時(shí)間采取有針對性的措施進(jìn)行補(bǔ)救。在邊坡頂，需要設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，每間隔5—10米設(shè)置一個(gè)，并定期對其監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行記錄，繪制出監(jiān)測所得到的時(shí)間—位移圖，用以對支護(hù)施工過程進(jìn)行指導(dǎo)。如果邊坡變形較大，還需要運(yùn)用相應(yīng)的加固手段，以提升邊坡穩(wěn)定性。另外，錨管拉拔實(shí)驗(yàn)也是必不可少的，錨管數(shù)量需要以實(shí)際要求為準(zhǔn)，并挑選比較有代表性的錨管進(jìn)行拉拔。

4 結(jié)論

綜上所述，本文以湖南汝郴高速公路的2號邊坡為例，對土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，通過對該邊坡巖芯的實(shí)驗(yàn)，得出其土質(zhì)多為粘土，而且表層裂隙相對較深，邊坡失穩(wěn)幾率很大，從力學(xué)角度計(jì)算出該邊坡未支護(hù)的安全系數(shù)為0.49，需要對其進(jìn)行支護(hù)。工程采用了錨管、鋼絲網(wǎng)以及混凝土噴射的方式，對2號邊坡進(jìn)行加固，在實(shí)施加固措施之后，該邊坡的安全系數(shù)得到很大提升，高于規(guī)定安全系數(shù)，滿足邊坡的穩(wěn)定性需求。

[1] 嚴(yán) 珺凡，朱鴻鵠，王寶軍等.基于DOFS的水位變化下土質(zhì)邊坡模型穩(wěn)定性試驗(yàn)研究 [J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2014，06：1263-1270.

[2]龔嘯，袁昕，袁航等.鋼花管灌漿錨固復(fù)雜地質(zhì)下富水邊坡穩(wěn)定性分析 [J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013，01：61-66.

[3]方雪晶，龔匡周，吳棟梁等.滲流作用下花崗巖類土質(zhì)路塹邊坡穩(wěn)定性分析 [J].福州大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版)，2012，04：515-520.

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-426-1

張穎（），女，碩士，水工環(huán)地質(zhì)工程師（中級），研究方向?yàn)樗きh(huán)地質(zhì)，環(huán)境工程。