兩篇高邊坡穩定性分析與綜合防治措施

張永平

（重慶大恒建筑設計有限公司，重慶 408000）

0 引言

高邊坡在結構上表現出各項非均衡性，因此在外部載荷的作用下很容易出現穩定性的失衡，出現土體滑動。在開挖工程、降雨或地震的情況下，高邊坡會由于力的失衡而在一瞬間進入失穩狀態。其中，地質的各項要素是影響高邊坡穩定性的最主要因素，包括地質構造、地形特征、水文特征、降雨及地震情況等等，也包括一些難以捉摸的人工因素。根據《建筑邊坡工程技術規范》對高邊坡安全性和穩定性的規定，通常情況下只對高度在15～30m 之間的高邊坡穩定性進行探討，在選取過程中應該注意高邊坡安全系數的范圍，從而做出正確的選擇。高邊坡的安全系數是其選址過程中的重要參考依據，因此在高邊坡選址過程中，應該通過更加有效的方式促進高邊坡的選址正確，從而為工程設計的質量和有效打下堅實的基礎。

1 高邊坡穩定性分析方法

1.1 工程上的極限平衡法（LEM）

極限平衡法在使用過程中簡單快捷，相關從業人員能夠使用極限平衡閥更好地開展相應的設計工作，從而保證建筑工程設計的穩定性和安全性。由于極限平衡法自身簡單快捷的特點，因此在建筑選址過程中的應用十分廣泛。

極限平衡法在使用過程中也存在一定的缺點，由于極限平衡法在使用過程中沒有相應的流動法則，因此不能夠充分利用流動法則來得到真實的體系答案。因此極限平衡法在計算之后得到的答案不是上限值也不是下限值，而是中間值，在解法上的完善程度應該加強。

2.2 力學上的極限分析法（LAM）

力學上的極限分析法是一套完整的分析理論，通過這套理論，相關使用者能夠建立起更加清晰的應力分布模型，從而對使用者提供更加有效的巖土材料數據分析，在理論上較為完善。然而巖土材料本身具有嚴重的各向異性，會隨著本構關系發生變化而出現軟化、變形等現象，因此不容易對巖土的特性展開充分的研究。因此在開展靜力方程的解答方面，相關邊界的條件求解十分困難。

2.3 數學上的滑移線場法（SLM）

滑移線場方法是一種建立在靜力學基礎上的運動學理論，通過微分方程的幫助，為雙曲線的選取制定相應的法則。通過對應力特征中幾何邊界條件的探討工作，求得滑移線的極限解，從而建立高邊坡工程中的極限解法，又分為上限解法和下限解法。數學上的滑移線場法需要大量的數學求解過程，因此在發展過程中受到巨大的阻礙。

2.4 有限單元法（FEM）

有限單元法也叫做有限元邊坡穩定性分析，能夠通過有效的節點應力丈量分析，通過滑動面的法向應力分析與剪應力分析，對滑動面上的有限元展開數據分析，從而幫助獲取法向應力和剪應力的求解。在Mohr-Coulomb 破壞準則的幫助下，對高邊坡每個節點上的抗滑力進行求解，從而對抗滑面的抗滑系數進行求解，進而求出各個滑動面上的穩定系數。首先假設滑動面為圓弧形，通過變換圓心和半徑，對高邊坡的安全性和穩定性進行有效的保障，從而求解出高邊坡的安全系數。有限元強度折減法是通過一點點降低應力強度，在有限元計算原理的幫助下，開始進行高邊坡內部區域塑性貫通，并且通過水平位移關系曲線的求解，結合高邊坡的物理特性，通過幾何曲線等求解方式，對應力變形等滑移面的形狀展開破壞，從而引發一定的屈服應力損失，造成嚴重的變形破壞，對相關高邊坡部位進行加固，通過事先的高邊坡安全系數計算，從而省去滑移面形狀的設計。有限單元法在高邊坡設計過程中由于其精準和有效性，得到了廣泛的認可，因此應用范圍較廣。

3 高邊坡綜合防治措施

在高邊坡的防治過程中，通常采取以下幾點綜合防治措施。其中高邊坡的主要防治技術包括：①通過下滑力的消除或減小來使高邊坡的穩定性增加；②通過提高高邊坡的阻滑力來使滑坡現象得到遏制。任何地形和土質在開展高邊坡綜合防護治理的過程中采取的都是以上措施，通過對土質、水文、地形的考察，采取多種措施改善高邊坡的性質，進而通過減少滑坡災害的方式，促進高邊坡防治工作的順利完成，減少高邊坡災害情況的發生。

當前在高邊坡防護工作中采取的主要治理技術包括削坡卸荷、土工格柵（筋帶）加筋、壓坡腳、坡面防護、阻滑樁、錨桿、預應力錨桿、預應力錨索、預應力錨索框架、錨固洞、排水、抗滑擋土墻、綜合加固等方法，通常情況下發生大型滑坡技術在同一時間內采用的防治措施都是下面幾種：

3.1 改變斜坡幾何形狀

①削減推動滑坡產生區的物質（或以輕材料置換）；②反壓馬道；③減緩斜坡總坡度。

3.2 支擋結構物

①重力式擋土墻；②有聚臺物或金屬條或板片等加筋材料的擋土墻（加筋土擋墻）；③鼠籠墻（鋼絲籠內充以卵石）；④被動樁、墩、沉井；⑤原地澆筑混凝土連續墻；⑥木籠塊石墻；⑦粗顆粒材料構筑成的支撐護坡墻（力學效果）；⑧巖石坡、面防護網；⑨崩塌落石阻滯或攔截系統（攔截落石的溝槽、堤、柵欄或鋼繩網）；⑩預防侵蝕的石塊或混凝土塊體。

3.3 坡內部加強

①巖石錨固；②加筋格柵；③土錨釘；④錨索（有或無預應力）；⑤微樁；⑥灌漿；⑦石灰樁或水泥樁；⑧熱處理；⑨凍結；⑩電滲錨固；1○種植植被。

4 工程實例

工程概況：本工程為長方形基地建設工作，在開展相應的建設過程中，基地的長、寬分別為3.4km 和1.3km，其中一共占據地面面積4.83km2。在基地所占據的土地中，一共有三階土地，部分二階土地被覆蓋，部分基地面積處于抗震危險地段。場地在條件復雜的情況下通過多種深挖渠道，能夠有效開展相應場地地質條件的規劃和建設。但是由于二級階地距離河道中心有一定的距離，在場地地質條件設置上較為困難，因此應該使用深挖高填的方式來開展相應的建設工作。在這種情況下，高填方邊坡和高挖方邊坡會大量產生。

綜合防治措施：上述工程情況的綜合治理技術具有一定的難度，因為通過開展邊坡穩定性數值分析時，發現邊坡穩定性無法達到應有的要求，因此在開展加固工作的過程中應該引起相關工作人員的重視。加固方案的制定對于提高高邊坡的安全系數具有十分重要的作用，通過簡單施工能夠有效減少高邊坡在使用上的安全系數，從而更好地開展相應的高邊坡安全性綜合治理措施，使高邊坡的穩定性得到提高。通過這種治理方案，可以事先對高邊坡選址的過程中所需要加工方案進行確定，既節省了施工材料，又節省了施工時間，同時能夠對施工空間進行有力的規劃，保證施工過程的順利進行。在高邊坡施工的過程中經常會用到土工格柵工具，通過對高密度聚乙烯等物質進行加工，從而使格柵狀的合成材料能夠有效得到相關利用，保證高邊坡加工過程的安全性和穩定性。

5 總結

高邊坡的選址是建筑工程施工過程的一項重要環節，因此在開展相應的施工過程中應該加強對高邊坡質量和穩定性的控制，從而保證建筑工程能夠順利開展，促進我國的社會主義現代化建設。