山區公路巖土復合型高切坡穩定性分析

阮 高，李本云

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

山區公路巖土復合型高切坡穩定性分析

阮 高，李本云

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

山區路基開挖容易形成巖土復合型高切坡，在研究其破壞機制以及穩定性時通常會將其作為單一巖質或者是土質邊坡進行處理，在治理過程中分析結果不具備針對性和有效性。結合巖土復合型高切坡的特征，可以將其破壞形式劃分為上部土體內部破壞、上部土體沿土巖界面破壞、下部巖層平面滑動、下部巖層傾倒破壞四種類型，從而制定了巖土復合型高切坡穩定性分析方案。

山區公路；巖土；復合型高切坡；穩定性

1 巖土復合型高切坡變形破壞模式

(1)上部土體內部發生局部圓弧滑動。如果下部巖質邊坡應力平衡，處于穩定狀態，上部土體也可能會發生破壞，具體表現為圓弧滑動。當形成一定面積的互動面，其會因為坡形形成應力面，其不會受到地質上前期軟弱層的影響，在發生滑坡之前，坡腳的應力會發生變化，應力多集中在某一部位，當剪應力超過該位置能夠承受的最大抗剪強度時，則坡體的應力就會隨之變化，尤其是蠕動應力，坡頂也會發生拉力破壞。若滑面中的剪應力超過土體的抗剪墻體，則就會造成滑面的整體性的位移。(2)上部土體沿土巖分界面滑移。這種破壞形式據以往工程案例來說，其多會發生在巖土體中起伏較大，垂直度較高的位置，若接觸面巖土體的整體抗剪切能力較差，則就會引發變形，嚴重時會導致接觸面發生移動。一般巖土工程中，堆積層底部的基巖頂面和對基層的內部層面大多和斜坡的傾向相同，很容易造成滑動，且表現為邊坡順著基巖頂面以及層面方向發生整體性的滑動。(3)邊坡順著基巖內的結構面發生了變形等破壞形式。如果下部巖質坡體應力不平衡，判定為不穩定狀態時，則邊坡會順著軟弱結構面發生破壞，也會影響到周圍土體。若此類破壞發生，則會對高切坡的穩定性造成較大影響，因為高切坡的穩定性取決于下部巖質邊坡，上部土體邊坡可視為一定的負荷，將其加載于下部巖質邊坡上。破壞形式可分為順層滑動以及傾倒破壞。

2 山區公路巖土復合型高切坡穩定性分析

2.1 計算參數取值

(1)重力密度取值

某公路改建工程于2014年9月進行，在開挖路塹過程中發現斜坡土體出現了滑移，經仔細勘察斜坡體的中部以及后緣出現了多處裂縫，大小不切，經判斷為張拉裂縫，兩側地帶為剪切裂縫，斜坡體的穩定性較差，須立即處理，否則會影響后續施工，甚至不能如期完工。失穩變形高切坡的地形地貌受到地方的地質構造以及地層結構的影響較大，該工程大地貌單元屬于淺中切割構造侵蝕(剝蝕)—中低山地形地貌, 起伏較大，坡度較陡。由于該工程建設過程中需要切坡，在場地的東南側會形成一個人工高邊坡，其高度約為23.24 ～48.65 m ，高邊坡的頂部為土，高度約為5～10 m ，下部為巖。高切坡的的坡度為10°～35°，斜坡呈梯狀，自然坡度角斜坡的前緣厚度較厚，后緣的皮坡度較大，沒有發育良好的植被。

關于重力密度的具體取值，需要根據施工現場相關試驗工作的開展以及試驗結果進行選擇，該工程高切坡的上部為塊石土，下部為強風化頁巖。根據實施的重力密度分析來看，該工程的塊石土天壤重力密度是20.23 kN/m3，飽和重力密度為21.20 kN/m3。同時也進行了巖石試驗，試驗結果顯示頁巖天然密度為2 589 g/cm3，由于該工程的滑體頁巖風化嚴重，且節理裂隙發育程度高，比較破碎，因此需要對重力密度進行折減，經過商議和計算，最終天然重力密度為24.50 kN/m3，飽和重力密度為25.40 kN/m3。

(2)抗剪強度取值

抗剪強度取值需要基于以下原則：第一，需要將宏觀地質作為判斷的基礎；第二，基礎為滑帶土物質，需要就滑動面土質、含水量、滑面粗糙程度、滑面形態等多種因素進行綜合考量；第三，將反算值以及測試值作為基本參考值；第四，可參考類似工程的選取參數。

主滑面參考值主要如下：天然狀態黏聚力為35 kPa，內摩擦角為17.5°，暴雨狀態黏聚力取值為34 kPa，內摩擦角為16.2°；次滑面參考值主要如下：天然狀態黏聚力為19 kPa，內摩擦角取值為17.5°，暴雨狀態黏聚力為18 kPa，內摩擦角為15.5°。

2.2 穩定性評價結果

現以該工程為例建立理想點法的高切坡穩定評價模型。因山區高切坡為一個開放且復雜的系統，其中存在的影響因素較多，基于以往類似工程實踐經驗和重要性、易測性原則，制定穩定性評價方案。該工程將高切坡巖土評價分為四個等級，即I級、II級、III級和IV級，分別表示穩定、基本穩定、欠穩定和不穩定。在建立的高切坡穩定評價指標體系中，正指標主要包括黏聚力、內摩擦角等，數值越大則表示高切坡的穩定性越好；逆指標主要指地形坡度、邊坡高度等，數值越大則表示高切坡的穩定性越差。

因該工程為二級公路，依據公路設計規范，滑坡的安全系數需控制在1.15 ～ 1.20；但是由于工程所處地區降水量較大，所以了適當降低，該工程的安全系數最終設定為0.05 ～ 0.1 。

經過全面分析，確定該工程主要的處理措施為清方，同時需要做好坡面的排水工作。經過施工現場實地考察發現，受到斷層的影響，滑坡地帶的巖體非常破碎，其會對公路邊坡的以及滑坡后緣清方形成的邊坡造成影響，為此，施工單位決定采用錨索框架梁技術進行加固處理。

2.3 加固處治效果

該公路投入運行后未發生變形、位移等破壞形式，且運行狀況良好。由此可見，對于該高切坡失穩的原因分析以及處理科學合理，有效防治了病害。

[1] 周志軍，梁涵，庾付磊，等.山區公路高切坡巖土的理想點法安全評價[J].蘭州理工大學學報，2013，39(4)：119-122.

[2] 郭志明，王明華.高陡順向巖質人工邊坡穩定性評價——以興山縣峽口碼頭高切坡為例[J].價值工程，2012，31(3)：85-85.

[3] 程心意，劉彬，侯炳紳，等.三峽庫區某居民點高切坡變形體治理方案設計實例[J].資源環境與工程，2010，24(5)：600-604.

2017-03-14

阮高(1986-)，男，湖北蘄春人，工程師，從事公路巖土工程設計。

U416.1

：C

：1008-3383(2017)06-0062-02