高陡邊坡的穩定性分析與綜合評價

魏賢科

（貴陽市建筑設計院有限公司 貴州貴陽 550000）

1 引言

當前，在公路工程、鐵路工程等項目建設中，存在很多邊坡災害，比如滑坡、崩塌等等。如果不能結合邊坡實際情況采用相應的加固防護措施，則會影響邊坡結構安全，必須采用相應的分析軟件對邊坡結構穩定性進行計算分析，根據計算結果對邊坡穩定性進行綜合評價，為項目建設提供依據。

2 高陡邊坡的穩定性影響因素

通過對巖質邊坡失穩進行調查研究發現，影響邊坡結構穩定性的因素包括巖層特性、突發地震、巖石種類、施工干擾、邊坡型式、降雨等，如圖1所示。如果巖質邊坡受到自然風化，大量降雨滲入地層中，或者局部地下水上升，就會導致地質斷層力學性能降低，影響邊坡抗滑能力。另外，在降雨地表水流動以及施工開挖的影響下，邊坡下滑力逐漸增加。上述影響因素都會造成局部滑塊邊界的力學性能降低，導致邊坡穩定性降低，進而造成滑坡地質災害。

3 高陡邊坡概況

某高速公路A3合同施工路段為K28+450～K280+650段，該施工路段為侵蝕剝蝕丘陵地貌，區域地質結構復雜，在強降雨的影響下，容易發生滑坡、崩塌以及洪澇等地質災害。另外，在該施工區域由于受到開挖施工因素的影響，原有的坡面結構受到破壞，形成高陡巖質邊坡，自然植被以及地質環境均受到破壞。另外，山體中巖土的原有節理走向也被切斷，導致開挖后的坡面土體裸露或者臨空，應力平衡受到破壞，在雨水滲入、沖刷以及風蝕等因素的影響下，就會造成高陡巖質邊坡發生沉降變形，同時還會增加邊坡滑移、表面剝落等地質災害的發生率。

圖1 影響邊坡穩定的主要因素

4 高邊坡穩定性分析

4.1 定性分析

通過現場調查可知，該高陡邊坡場地地貌類型單一，地層界線清晰度比較高，巖土工程地質條件良好，不存在斷裂構造以及褶皺構造發育。在施工場地的南段位置有1條破碎帶F1，產狀為340∠75°，F1與人工邊坡斜交，對于邊坡穩定性的影響較小。但施工場地表層第四系覆蓋層的厚度較大，自然邊坡坡度較大，并且人工開挖所形成的邊坡陡峭，坡面上存在裂縫。在暴雨季節，地表水徑流量增加，雨水對坡面造成沖刷，對于穩定性比較差的坡體會形成動水壓力、靜水壓力等，坡面裂隙以及坡體結構的充填物在雨水因素的影響下，抗剪能力降低，導致穩定巖體和不穩定巖體之間的側向摩擦力降低，不穩定巖體的穩定性越來越差。嚴重影響土體結構抗剪強度，甚至引發滑坡、崩塌等地質災害。對此，需要采用相應的穩定性分析并提出治理方案。

4.2 定量分析

4.2.1 計算模型概化

綜合考慮工程地質條件、滑坡特征等因素，將滑坡分為以下幾種工況條件：①滑坡體為殘坡積砂質粘性土，滑床為中風化花崗巖、碎塊狀強風化花崗巖；②滑面為圓弧滑動面，滑面傾向與坡面傾斜相同；③在具體的計算分析過程中，正常工況邊坡處于天然狀態下，而非正常工況邊坡中的非正常因素指的是暴雨、強降雨。

4.2.2 土體試驗成果分析與計算參數的選用

根據原位測試以及室內土工試驗，現場土體物理學參數計算結果如表1所示。采用上海華巖巖土工程勘察軟件，同時根據《巖土工程勘察規范》（DGJ08～2012）中的要求進行分層樹理統計，對于異常數據，直接剔除，根據統計分析，指標變異系數在0.002～0.223之間。在地質邊坡滑坡因素的影響下，土體結構受到破壞，巖體特征計算數據可靠。

表1 不同工況下邊坡巖土體的物理力學參數

4.3 計算剖面選擇、穩定性計算與結果評述

綜合考慮高陡巖質邊坡場地的地形特征、鉆孔勘察結果，在剖面計算時，選用與公路工程垂直的2～2'、3～3'剖面以及近似滑體主滑向的4～4'最不利剖面。綜合考慮滑坡滑面特征以及前、后緣分布情況，采用類比法、理正巖土軟件進行分析計算。滑坡剩余下滑力按力學傳遞系數法計算值為0時的最不利滑動面來確定。考慮最不利情況下的正常與非正常工況，根據計算參數和圖2～圖3的力學計算簡圖計算結果如表2所示。

圖2 正常工況下主動方向4～4’剖面滑坡穩定性計算簡圖

圖3 非正常工況下主動方向4-4’剖面滑坡穩定性計算簡圖

根據《公路工程路基設計規范》（JTGD30～2014）中的相關規定，當處于正常工況時，邊坡穩定性安全系數應選擇1.20～1.30，而在非正常工況下，邊坡穩定性安全系數應選擇1.10～1.20。

根據計算分析，當4～4'剖面處于正常工況時，安全系數Fs=1.106，滑坡穩定性較差，該滑坡與道路工程斜交，滑坡向公路滑動的可能性較低。另外，在非正常工況下，滑坡安全系數Fs=0.749，滑坡結構穩定性較差，另外，2～2'滑坡面和3～3'滑坡面向公路方向滑動的安全系數Fs=0.969～0.983，邊坡結構穩定性比較差，容易向公路發生滑動。

表2 滑坡穩定性計算成果

5 綜合評價

對于高陡邊坡穩定性評價，可以分為兩種評價模式，即傳統評價模式和現代評價模式兩種。而現代評價模式是邊坡穩定性評價的重要發展方向，評價指標體系比較全面，在評價過程中，要求采用定性指標定量化評價，通過應用計算機軟件進行指標計算。在現代評價模式的實際應用中，要求排除主觀因素，提升評價結果的科學性。

由于在現代評價模式的應用中，需要綜合考慮多個影響因素，規模比較大，因此對于評價工作的要求也比較高，必須克服主觀影響因素以及片面性，保證現代評價工作的規范性。由于評價對象的復雜程度比較高，因此，不僅需要綜合考慮結構化、定量化因素，同時還應該考慮各項模糊的、半結構、灰色性的影響因素，在此過程中，就形成了多種全新的綜合評價方式。評價流程一般可以分為明確評價對象、確定評價指標體系、構建數學模型、評價結果分析等多個環節。

通常情況下，在進行邊坡穩定性評價過程中，需要確定重要參數權重系數，一般可采用模糊數學理論，在確定權重系數后，再采用綜合評價方法，構建評判模型，最后，對某一個或者多個工程實例進行評價分析，并得出評價結果，以此為依據指導工程實踐。

本文對某高速公路施工路段高陡邊坡穩定性進行分析，該施工路段垂直于山坡軸向位置，公路兩側為人工開挖所形成的邊坡，左側為丘陵地形，起伏較大，自然地形的坡度在35～45°之間，路塹邊坡高陡。另外，在坡腳前緣位置進行開挖施工，原有的土體結構受到破壞，應力平衡穩定性較差，并且形成臨空面，這樣就會影響邊坡穩定。該施工區域為中亞熱帶海洋性季風氣候，降雨量比較大，存在潛在的滑坡地質，如果不能采取科學有效的治理方案，就會造成滑坡地段發展，甚至導致滑坡整體滑動、洪澇災害、崩塌災害等等。對此，在該高陡巖質邊坡治理過程中，應注意提升坡面穩定性，保證公路工程運行安全。

6 結語

綜上所述，本文主要結合工程實例，對高陡邊坡的穩定性分析方法以及評價模式進行了詳細探究。現如今，現代評價模式發展迅速，在對高陡邊坡進行穩定性分析時，需要綜合考慮多項影響因素，并進行定性分析和定量分析，保證高陡邊坡穩定性分析的科學性，然后以此為依據進行評價分析，為高陡巖質邊坡治理提供可靠依據。