某高速公路邊坡穩定性分析評價

王曉東

摘要：本文以某高速公路起止里程樁號K92+200-K92+600處邊坡穩定性評價為實例基礎，在以前學者對邊坡穩定性評價的基礎上，通過定性分析和定量分析對邊坡穩定性進行分析與評價，并提出了防治和治理的相關措施，為高速公路的建設提供科學的技術支持。

Abstract： Based on the evaluation of the slope stability of K92+200-K92+600， which is the starting and ending mileage of a certain expressway， this paper analyzes and evaluates the stability of the slope through qualitative analysis and quantitative analysis on the basis of the slope stability analysis and evaluation of previous scholars， and puts forward the relevant control measures， to provide scientific and technical support for the construction of expressway.

關鍵詞：邊坡工程；邊坡穩定性評價；治理措施

Key words： slope engineering；slope stability evaluation；control measures

中圖分類號：U416.1+4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0207-02

0 引言

某高速公路建設工程位于云南省麗江市玉龍納西族自治縣境內，起止里程樁號K92+200-K92+600處。擬建路線從該邊坡前緣處通過。

與露天礦山邊坡相比，公路邊坡為永久邊坡，必須保證公路運營期安全；它也不同于水電工程邊坡，設計階段地質資料匱乏，設計及建設單位對災害預見及處治經驗不足，施工期間邊坡變形破壞事例頻發[1-3]。該處的邊坡穩定性程度好壞對公路建設工程安全與否有較大的影響，因此對邊坡所處區域地質環境及背景進行調查，并對滑坡基本特征及穩定性進行勘查和分析，是十分有必要和緊迫的。

1 地形地質條件

工程區屬于溫帶和寒溫帶季風氣候，具有季節變化不明顯，年溫差小而日溫差大，雨季分明和高山地區高差大，氣候垂直變化極為明顯等特點。由于地理環境特殊，地貌差異懸殊，構成了獨特的“一山分四季”、“十里不同天”的立體氣候。

年平均降雨量不大，為800-1000毫米，且80%以上集中于5-10月的雨季，尤以7-8月最為集中，每年10月下旬至次年5月為干風季節。年平均氣溫5-14℃，最熱月平均氣溫13.2℃，最冷月平均氣溫-3.8℃。

該段路基及邊坡均由第四系崩坡積組成及三疊系下統全-強風化板巖組成。崩坡積層為碎石土：褐黃，褐灰，干-稍濕，結構松散，分布于邊坡表層，石質以強、中風化灰巖為主，少量為全強風化板巖，碎石一般粒徑3-20cm，含量大于50%，塊石最大塊徑達1.5m，含量大于5-10%，以少量粉質粘土充填，局部呈透鏡狀。崩坡積碎石土最大厚度為21m，邊坡及后緣斜坡淺部均有分布。下伏為全、強風化板巖，與堆積層接觸帶以全風化為主，呈角礫或土狀，厚5-10m，分布于開挖坡腳地帶，全風層之下為強、中風化板巖，較完整，強度高，位于開挖設計標高以下，鉆孔均有揭露。

據工程地質測繪，滑坡兩側各發育一條沖溝，近東西向延伸，呈 “V”形，沖溝內無常年流水，雨季易匯集地表水，沖溝的沖刷侵蝕作用對滑坡及其所處斜坡穩定性不利。

區內地下水主要有第四系松散層孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水三種類型：第四系松散層孔隙水含水層為崩坡積層和殘坡積層，主要受大氣降雨補給，由于土層透水性好，斜坡陡峻，地下水難以賦存，雨季也為就地補給就近排泄，富水性弱，勘察鉆孔未揭露地下水位。基巖裂隙水含水層為全～強風化板巖層，主要受大氣降雨及孔隙水補給，由于巖層破碎，透水性好，斜坡陡峻，地下水難以賦存，雨季賦存量有所增加，總體富水性弱，勘察鉆孔未揭露地下水位，在滑坡中段的陡坎處偶有地下水滲出，沒有形成水流，由于巖層破碎，東側斜坡具有一定的匯水面積，雨季，邊坡局部地段會有地下水滲出。巖溶水含水層為灰巖，主要受大氣降雨及裂隙水補給，由于巖層分布較薄，巖溶弱發育，巖層破碎，透水性好，斜坡陡峻，地下水難以賦存，雨季賦存量有所增加，總體富水性弱，勘察鉆孔未揭露到穩定的地下水位。

2 邊坡穩定性評價

2.1 邊坡變形跡象

該段邊坡未開挖至設計標高，目前僅開挖1-2級邊坡，最大深度約20m，下部的極軟巖還沒有揭露到，因此，現狀邊坡沒有發現變形跡象。

2.2 邊坡堆積層成因分析

邊坡及后緣斜坡堆積層厚度大，順坡堆積，石質以灰巖為主，據調查，在2號電塔以北在灰巖出露，從現狀坡體結構分析，斜坡上部為灰巖，下部軟質巖，在重力或地震作用下，發生崩滑，規模較大。該地段的堆積體應與古滑坡同期形成，也可能與滑坡有關[4-6]。

2.3 邊坡穩定性分析

2.3.1 定性分析

邊坡及后緣斜坡由崩坡積碎石土組成，結構松散，堆積體是后側（東側）斜坡巖層在風化、重力及外部營力（地震等）作用下產生，厚度較大，下伏為全風化板巖，巖土界面與坡向一致，為順向、延伸較長的軟弱結構面，邊坡開挖將揭露到全風化層，在臨空及地下水浸潤條件下，遇水易軟化，強度低，具有發生坍滑條件。現狀開挖邊坡高度小，以碎塊石堆積層為主，未揭穿軟弱結構面，因此，邊坡處于穩定狀態。

2.3.2 定量評價

①巖土參數選擇。

重力密度（r）：由第四系崩坡積層組成，天然重度取r=21.2kN/m3，飽和重度取r=21.6kN/m3，以此值作為穩定性計算時重力密度。

②潛在滑動帶（面）土抗剪強度的確定。

根據6-6剖面已滑動的滑體反算確定全風化帶C、φ值，對2-2、3-3剖面進行穩定性計算，參數見表1。

根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）第5.1條規定，確定工程等級為Ⅰ級，工程區無地下水，因此，計算工況為：設計工況Ⅰ-自重，校核工況Ⅳ-自重+地下水（暴雨條件）+地震，各工況設計安全系數見表2。

③穩定性計算結果。

邊坡選擇2、3剖面進行穩定性計算，工程狀態下（路基開挖至設計標高）穩定性計算成果見表3。

④穩定性定量評價。

依據計算結果，2-2′、3-3′剖面邊坡在Ⅰ-自重，校核工況Ⅳ-自重+地下水（暴雨條件）+地震狀態下均處于不穩定狀態。

2.4 邊坡發展趨勢分析

邊坡及后緣斜坡由崩坡積碎石土組成，結構松散，堆積體是后側（東側）斜坡巖層在風化、重力及外部營力（地震等）作用下產生，厚度較大，下伏為全風化板巖，巖土界面與坡向一致，為順向、延伸較長的軟弱結構面，邊坡開挖將揭露到全風化層，在臨空及地下水浸潤條件下，遇水易軟化，強度低，易發生坍滑條件。

3 結論與建議

①K92+200-K92+323段原設計為5-6邊坡，邊坡及后緣斜坡由崩坡積碎石土組成，結構松散，厚度較大，下伏為全風化板巖，邊坡開挖將揭露到全風化層，在臨空及地下水浸潤條件下，遇水易軟化，強度低，具有發生坍滑條件。依據計算結果，2-2′、3-3′剖面邊坡在Ⅰ-自重，校核工況Ⅳ-自重+地下水（暴雨條件）+地震狀態下均處于不穩定狀態。

②經對邊坡整體穩定性及剩余下滑力的計算，邊坡在天然和暴雨或連續降雨工況下施工時存在較大的安全隱患，必須采取相應的措施進行治理。

③治理措施及建議：在強降雨季節做好排水工作，修復和增設大量排水孔并不定期進行檢查；在邊坡中上部施加預應力錨索，并做好坡面護坡；開挖時不能大面積開挖，而應逐級開挖，逐級防治。

參考文獻：

[1]祝玉學，張緒珍.露天礦邊坡優化設計方法[J].巖土工程學報，1989，11（3）：11-21.

[2]Singh V K， Singh J K， Kumar A. Geotechnical study for optimizing the slope design of a deep open-pit mine， India[J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment， 2005， 64（3）：301-306.

[3]Bye A R， Bell F G. Stability assessment and slope design at Sandsloot open pit， South Africa[J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences， 2001，38（3）：449-466.

[4]趙建軍.公路邊坡穩定性快速評價方法及應用研究[D].成都理工大學，2007.

[5]巨能攀，趙建軍，鄧輝，等.黃山高速滑移彎曲邊坡變形機理分析及應急治理對策[J].地球科學進展，2008，23（5）：474-481.

[6]黃潤秋，趙建軍，巨能攀，等.湯屯高速公路順層巖質邊坡變形機制分析及治理對策研究[J].巖石力學與工程學報，2007，26（2）：239-246.