巖土工程中高填方邊坡的穩定性分析與治理措施

曹 淼 鑫

(鄭州工業應用技術學院，河南 鄭州 451100)

0 引言

由于地區存在差異性，所以在對于巖土工程進行施工的過程中，會出現局部地區的高填深挖問題，從而導致巖土工程出現高邊坡。在既有的工程建設項目中仍舊還存在大量的高填方邊坡，在通過處理原狀土之后，可以將其應用到填方工程中，但是因為其原裝結構已經被損壞，所以會在工程特性方面出現一定區別，而土石顆粒之間具有孔隙，導致很難壓實。填筑質量對于巖土工程中的高填方邊坡的穩定性造成嚴重影響，如果無法實施有效的處理，將會導致邊坡存在較多的安全隱患。

1 邊坡穩定性理論

有許多方面的因素都會影響到邊坡的穩定性，而不同的地層巖性將會導致邊坡出現不同的變形破壞。而幾何形狀與表面形態等都會嚴重影響到邊坡的穩定性。如果邊坡的坡度增加，那么坡頂與坡面的應力范圍也會逐漸擴大，坡腳的剪切應力將會隨之上升[1]。所以，邊坡的穩定性將會隨著坡度的增加而緩慢的下降，邊坡如果出現變形問題的話，地質結構復雜的邊坡將會因為巖層褶皺的影響，導致自身的穩定性較差。另外，水也會對邊坡巖土產生影響，水與巖體內的礦物質發生物理、化學方面的變化，同時還會改變巖土內的礦物質成分，從而導致巖土的土體出現松散或是破碎等問題。而如果巖土工程的邊坡受到地震、爆破等方面的震動作用，同樣也會導致邊坡的穩定性受到影響。振動作用會在瞬時改變邊坡的應力場，從而導致土顆粒之間的聯結力受到破壞，降低巖土體的抗剪能力，并致使邊坡的結構出現改變，從而對于邊坡自身的穩定性造成嚴重影響[2]。如圖1所示為結構圖。

2 基于極限平衡法的高填方邊坡穩定性

土坡的穩定性在出現改變以后，被破壞的部分可以稱之圓弧滑動面，在對于工程開始進行設計的階段，將滑動面假設為圓弧面，對于邊坡的穩定性開展分析?；谶吰路€定性分析方法中的簡布法、瑞典條分法以及簡化畢肖普法等進行分析。通過對于高填方邊坡開展相關的研究工作，基于圓弧滑裂面假設的方法，分析高填方邊坡自設的穩定性。如果在分析過程中，并未實際考慮水壓力的影響，可以利用瑞典條分法對于總壓力強度開展指標分析工作，該方式得到的計算結果會具有更高的精確度。而使用簡化畢肖普法來進行計算，雖然會忽略了土條之間的相互作用，但是卻并不會影響到最終的計算結果。因此，相較于實際情況之間，并無較大的差距[3]。

經過多年來對于邊坡穩定分析方法進行研究，同時隨著方法的不斷發展，在當前的計算方法主要是采用極限平衡法，該方法能夠對于邊坡的穩定性開展量化分析，因此，應用范圍十分廣泛[4]。這一計算方法能夠分析巖土體邊坡的穩定性，而瑞典條分法則是一種基于圓弧滑裂面分析方法，該方法的分析與案例是通過選取邊坡單位長度，然后將其中的空間問題轉變成平面問題，并處理平面問題。例如，通過在巖土工程中選取一段可能會變形的圓弧滑裂面，采用豎直向上的土條對于滑動土體沿著滑裂面進行劃分，而通過分析土條的受力情況，最終可以得到安全系數：

式中：F——安全系數；

Ti——巖土地基中的抗滑力；

Tj——填土內坑的抗滑力；

ij——劃分的土條編號；

ET——總體的下滑受力。

在粘性巖土邊坡土體的分析中，瑞典條分法是最為適合的一種方法。

簡布法是邊坡穩定性分析中極限平衡分析方法，主要是分析滑動面非圓弧形的邊坡穩定性。該方法是通過迭代計算方法來進行求解的，并且會通過滑動面計算，并在其中選擇安全系數最小的滑動面來作為邊坡危險滑動面。簡布法可以滿足所有的平衡條件，因此計算結果的準確性相對較高[5]。在應用簡布法的時候，需要對于土條之間的相互作用進行考慮，并且在計算的過程中，需要滿足平衡條件的相關要求，并且需要使用計算機進行計算。

3 巖土工程高填方邊坡的治理措施

在對巖土工程施工的時候，要就邊坡地質可能會出現的變形采取治理措施。由于破壞邊坡的穩定性而導致的變形問題，其原因主要就是因為巖土體受到破壞，所以，提高巖土體的抗剪水平非常重要?？辜裟芰Φ奶岣呖梢栽鰪姂姸?，從而增強邊坡的穩定性[6]。邊坡地層結構中含有許多的特殊風化礦物質成分，而這些物質的存在將會導致邊坡容易出現滑動帶，從而導致邊坡非常容易出現滑動，影響到邊坡的穩定性。錨固工程治理措施能夠有效地預防邊坡預應力損失，所以非常適合應用在邊坡淺層的保護中。而抗滑樁能夠有效的控制邊坡滑動，將抗滑樁安裝在邊坡體內，從而使邊坡的穩定性可以得到有效的加強效果。另外，在進行抗滑樁的施工環節時，不僅需要在邊坡的坡腳固定抗滑樁，還需要與土體削坡相結合[7]。護坡工程能夠避免邊坡表面層受到破壞，對于邊坡起到良好的保護效果。在巖土工程高填方邊坡實施護坡的過程中，可以采用削方措施來保護坡面。而水會不斷地沖蝕坡面，從而導致巖土邊坡的穩定性受到影響，所以，對于邊坡采取坡內排水等相關措施，可以保障邊坡巖體保持良好的干燥效果，從而有效的避免水因素對于邊坡的穩定性所產生的影響[5]。如圖2所示為高邊坡計算斷面圖。

本次加固后，其計算剖面如圖3所示，也就是加固之后的高邊坡計算斷面圖。在正常工況下，所得到邊坡的穩定性系數是1.358。填筑結束后，邊坡變形的繼續增長還會受到連續降雨、地震等方面的因素影響。而暴雨和地震工況下，對于邊坡穩定系數進行計算，分別為1.207和1.189，可以滿足規范要求。

除此之外，由于填方體厚度存在差異，因此應力分布呈現出非均勻性狀態，導致變形量存在差異性，而垂向位移呈現出從上至下減小的趨勢，填方厚度較大的土體會因為沉降而出現豎直向下位移較大的情況。在地下水位升高后，邊坡的最大水平位移、豎直位移會隨之升高，導致坡面的土體會容易剝落，邊坡沉降量增加。

4 治理效果監測

在一個監測剖面的坡頂兩側布置W1以及W2監測點，將W3監測點布置在邊坡擋墻墻頂，如圖4可以得知監測結果。邊坡頂兩側沉降位移分別是8.6 mm,8.5 mm，擋墻是12.3 mm，出現較大的位移，所以最大位移是擋墻墻頂，這意味著該邊坡具有滑移趨勢，而在結束治理后，邊坡逐漸趨于穩定。可以采取加固措施、坡面防護等，設置鋼筋網種植植物等措施來提升邊坡的穩定性。通過安裝預應力錨索能夠使得土體應力分散，從而降低變形量，提高整體穩定。而從整體監測效果上來看，這一方案技術可行，具有相對較高的合理性。

5 結語

隨著當前工程施工中基礎設施建設的規模不斷的增加，而因為地區特征具有較大的差異性，所以在對于巖土工程進行施工的過程中，會出現許多高邊坡，而邊坡自身的穩定性，則會對于巖土工程的基礎設施建設造成直接影響。巖土工程中對于邊坡實施加固方法可以有效的處理高填深坑的問題，而通過加固邊坡能夠保障邊坡自身的穩定性，從而避免邊坡出現變形之后對于土體造成的破壞。本文主要分析了基于極限平衡法的高填方邊坡穩定性，然后簡單地論述了邊坡穩定性理論，最后基于高填方邊坡穩定性提出巖土工程高填方邊坡的治理措施。