基于高速公路巖質邊坡穩定性及支護技術研究

萬長發（江西有色地質探礦工程院，江西　南昌　330038）

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基于高速公路巖質邊坡穩定性及支護技術研究

萬長發（江西有色地質探礦工程院，江西南昌330038）

對于高度公路的建設而言，通常會由于路塹的開挖而出現高邊坡，受到人為削坡卸載和爆破振動等因素的影響，使得原本處于穩定狀態下的自然邊坡之上的臨空面受到了地下水和地表水的侵蝕，再加之邊坡結構其自身的特殊性，在這樣的作用之下極易出現過大變形、裂縫，甚至在邊坡的內部之中形成滑裂面，嚴重時導致滑坡等地質災害。因此，針對以上問題，本文對基于高度公路巖質邊坡穩定性和支護技術進行了研究。

高速公路；巖質邊坡；穩定性；加固技術

前言

對于我國而言，其中的大部分地區都多發地質災害，受到降雨、地震和風化等因素的長期性影響使得邊坡的穩定性受到了較大的不利影響。在工程建設領域實現迅猛發展的現階段，大量人工邊坡的構建使得原本穩定的地質應力的平衡性被打破，雖然社會各個領域都已經認識到了地質災害的危害性，但是就如何采取有效的處理措施來對其進行防治仍然還需要做進一步的努力。因此，必須要對邊坡巖土體物理力學參數實現透徹的分析和合理的應用，通過有效的邊坡支護技術來提高邊坡的穩定性。下面以某一地區高速公路某路段處邊坡為例，對巖質邊坡穩定性和支護技術進行了分析。

1　高速公路巖質邊坡災害地質體基本特征

1.1滑坡體的空間形態

對于巖質邊坡而言，其在穩定性方面會受到多種因素的影響，尤其是當巖體較為破碎的情況下，會使得邊坡處理工作的難度出現較大程度的增加。通常情況下，山體滑坡在平面之上是扇形形狀，其縱橫之間的跨度較大，坡腳的位置由于相對空曠，在對坡腳進行開挖的時候會對周圍的植被造成一定的破壞，使得坡腳以上的部分出現臨空的現象。在邊坡的縱向存在著較寬的裂隙，使得邊坡出現了下滑的趨勢，且滑移面沿著巖層交接面向山體內側進行延伸。從斜坡的物質構成方面來看，其中主要包括了碎石土、強風化變質砂巖和松散土層等，再加之長期受到雨水的浸泡，使得巖土層的斜坡抗剪強度出現了較大程度的降低；在對現場進行開挖之后發現滑坡體的構成主要為強風化變質砂巖和覆蓋層殘積土。

1.2地質穩定性評價

由于該地段中的地形條件較為復雜，溝谷深切使得自然邊坡的高度較大，巖層為震旦系變質砂巖和少量的砂質板巖夾層，第四系和風化層的厚度較大，其構造裂隙和風化層的節理裂隙發育較為成熟；巖土體疏松的情況使得其不具有較強的抵抗滑塌的能力；同時，部分結構面的青椒與地形坡角相比較而言要小得多，使得斜坡在自然狀態之下的穩定性較差，再加之長期受到地表水和地下水的沖刷和侵蝕作用，削弱了巖土體的強度，使得巖土體的分界面產生了一定的位移，最終形成滑坡。

1.3巖土工程地質評價

該切方邊坡巖性，主要為變質砂巖，局部為層板巖。巖層是震旦系變質砂巖、砂質板巖夾層，構造裂隙、風化層，節理裂隙發育，巖層多樣且巖土體較為松散，直接導致其抗滑塌能力不高，覆蓋層是不是很厚，但是局部稍厚，表現為碎石粘土，且粉質成分較少，石質成分包括軟石、次堅石、堅石；石質邊坡，開挖后其覆蓋層、強風化層、破碎弱風化層，一旦受雨水沖刷、下滲，風化碎落，很容易導致其沿結構面、巖土分界面，產生崩塌、滑坡。對此在進行工作時，建議分層開挖，使其邊坡坡比放緩，合理設置截排水系統，同時也可以使用錯桿、錨索、掛網噴錨、貓桿擋墻、抗滑柱等處理措施。同時做好植草護坡、綠化處理的工作。

2　邊坡的基本特征與破壞模式分析

2.1邊坡的形態特征

該研究范圍內的邊坡形態，主要表現為臺階狀，公路左側邊坡，高 20～51m之間，邊坡長度，為 120m左右，坡向約為320°，坡度約為40°，覆蓋層為粉質粘土，局部漏出泥質性巖。通過鉆孔了解，邊坡頁巖中，夾著白云巖，節理裂隙發育，并充填著方解石，一旦遇到雨水天氣，坡面局部就會出現滲水情況，直接導致崩塌、局部滑移破壞等情況的出現，對此要及時的避免施工的環境。

2.2邊坡破壞模式

經過鉆探，以及現場的地質調查，發現其路基開挖后，上部為耕植土、殘坡積粘性土層，厚度不大；下部白云巖為強-中風化性質，路塹邊坡形式，是巖土組合邊坡。一旦邊坡開挖，山體的應力，會進行重新的分散，在坡腳處常常應力集中，遇到大氣降雨，巖（土）體結構面，自身的抗剪強度，就會明顯的進行降低，此時坡腳應力集中、巖土強度降低，會使其沿相對軟弱面，出現坍塌滑動變形、圓弧形滑動變形的情況，使其邊坡不固定。場地巖層產狀，為132°∠22°，節理裂隙發育，主要包括354°∠84°，274°∠82°2組。經過赤平投影圖的研究，巖層傾向、邊坡呈順向坡，使其邊坡出現不穩定性的情況，常會導致順層滑動現象出現，J1、J2節理面，會與開挖面，形成一個不固定的楔形體，使其邊坡出現不穩定的情況。由于其不穩定的狀態，進行邊坡開挖，就會導致崩塌、局部滑坡破壞現象，對此要及時的避免暴雨工況，做到安全第一。

3　變形穩定性計算與分析

經過上文分析后，發現本邊坡破壞模式是圓弧滑動，所以采用畢肖普法進行邊坡穩定性計算和分析。計算前，先建立地質力學模型，如圖1所示。第一層為強風化泥巖，第二層為中風化泥巖。具體的計算參數為表1所示。

圖1　地質力學模模型

表1　邊坡穩定性計算參數

將表1中的相關參數帶入到畢肖普法的計算公式中，經計算并多次驗算后，得到該邊坡滑動面的最下安全系數是1.08。根據相關規定，巖質邊坡最小安全系數不應低于1.3。可見，該高速公路邊坡處于失穩狀態，必須采取相關的邊坡支護措施。

4　高速公路巖質邊坡支護設計與驗算

4.1支護設計

高速公路巖質邊坡支護設計和一般的工程相比有較大的差異，主要是在地質條件、巖土性質和施工技術上的不同。一般來說，高速公路巖質邊坡支護設計中需要保證整體的穩定性，依照各種相關設計規范來應用各種技術，保證設計的安全和在施工上的指導，而且也要保證坡面的美觀性，盡可能的降低設計成本，保證邊坡的安全性和實用性。

4.2防護效果驗證

從高速公路巖質邊坡的力學角度和變形情況來分析，防護系統的骨架一般是預應力格構梁，這一骨架結構在穩定性上較好，路塹高邊坡的穩定系數為1.311，符合相關設計規定的要求。從預應力錨桿的變化范圍上來看，每一次變形過程和變形趨勢都會受到坡體自身變形的影響，因此在施工中應該保證錨桿的波動較小，即使是在施工初期的波動較大，也要保證經過防護體系構建之后的防護體系穩定，逐漸的減小波動。

4.3邊坡支護措施

從高速公路巖質邊坡的支護措施上來看，支護手段并不唯一，在具體的邊坡支護工作中，常用的方法有抗滑樁、框架預應力錨桿（索）、重力式擋土墻等。其中抗滑樁的支護措施主要是用于一些顏色較為破碎的邊坡，應用范圍較為局限，而且成本較高。框架預應力錨桿（索）的支護措施主要用于土質邊坡，本身的加固影響較好，能保證邊坡的穩定性。重力式擋土墻一般都是用于邊坡的護腳。從地質勘探實踐工作中總結的經驗來看，邊坡的巖石類型較為脆弱，無論是粘聚力狀況還是摩擦狀況都較低，而且邊坡的穩定性還會受到其巖層面的控制。邊坡本身高度較高，而且斜度較大，因此需要有分級護坡，進行分級開挖和分級支護，并且做好坡面的防水工作和坡腳的排水工作。

5　總結

綜上所述，在一些地質條件較為復雜的區域，地形變化無常，給告訴公路的建設提出了不小的挑戰，為了保證高速公路的穩定性和安全性，經常會從山區實際的地形出發，犧牲一些線性指標，在一些特殊的地質路段采用增大縱坡或者是減小平曲線半徑等方式。在極為特殊的地質結構上，由于其地形的控制，在高速公路的走向上并不能隨意選擇，只能保持著唯一的走向，一旦偏移，無論是在之后的設計還是施工安全上都會造成影響，高速公路巖質邊坡穩定性及其支護工作研究就成為了高速公路建設過程中的重點內容。簡單來說，高速公路巖質邊坡穩定性需要進行分級研究，對邊坡進行分級，分析其可能受到地質條件和自然條件影響而造成的對邊坡穩定性的影響狀況。

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2016-5-1

U416.1+4

A

2095-2066（2016）14-0047-02