高边坡稳定性案例分析及支护结构优化设计探讨

高边坡稳定性案例分析及支护结构优化设计探讨

杨帆

中冶南方城市建设工程技术有限公司轨道交通设计院湖北武汉430077

摘要：伴随着市场经济的不断发展和进步，高边坡工程项目无论是数量还是规模都在增多，但是依旧存在开挖方式不当或者是地下水变化处理工序不到位等问题，严重影响其运行安全性，甚至会造成生命财产的安全。本文结合高边坡稳定性案例对滑坡第一次治理过程进行了集中分析，并对支护结构优化设计方案展开讨论，仅供参考。

关键词：高边坡稳定性；支护结构；折减系数法

一、高边坡稳定性案例

本文以某地区煤矿改扩建工程项目为例，2017年出现了严重的副斜井工业广场地灾问题，滑坡纵向坡长度达到145米，横向宽度为230米，相较于前缘，后缘更加陡峭，并且出现了因为张拉裂缝形成的陡坎结构，是典型的土体内滑动问题，滑动面的判定要按照圆弧滑面进行分析。在对相关数据进行分析判定的过程中可知，滑体土是Q4黄土状图以及Q2黄土，受到砂岩的作用就形成了易富集的区域，会对接触带产生相应的软化作用，这就使得土体整体力学强度明显下降，甚至形成了软弱带。相关人员在对具体参数进行分析后判定，工程项目抗震设防烈度为7°，基本地震加速度为0.10g，特征周期设定为0.45g[1]。

结合具体施工现状可知，相关部门对其进行了第一次改扩建处理，完成滑坡位置中下部大幅度开挖控制，在滑坡前缘形成了临空结构，但是因为没有进行及时的支护工作导致在地下水抽取和煤层开采的共同作用下出现了地表的严重变形，使得滑床侧向应力逐渐减少。并且，坡体的中部是黄土冲沟结构，坡体表面由于没有进行有效的排水处理，也存在雨水下渗的问题，严重制约整个结构的质量。并且，在时间不断延伸的过程中，形成了贯通问题，最终形成滑坡结构。结合滑坡形成原因以及目前的结构造型，在第一次滑坡治理工作开展的过程中，相关部门主要利用的是三级放坡的处理方式，形成后能有效保证原有滑体被完全挖尽。而对应的一级坡面和二级坡面主要是利用砌石骨架护坡进行被动支护处理，对应的三级坡面是锚索结构和框架梁主动支护结构共同作用，与此同时，在坡顶和坡脚设置对应的排水沟，保证坡脚能借助样仰斜排水孔完成支护处理。

二、高边坡支护结构优化的必要性

在对工程项目进行集中质量校对的过程中，结合高边坡支护结构的现状，三级坡开挖施工中锚索框架结构应用会因为雨季的到来出现坡顶变形裂缝问题，使得变形加剧[2]。因此，使得一级边坡和二级边坡骨架护坡结构出现了严重的扭曲，并且失去了支护作用，滑坡的后缘呈现出圈椅状裂缝问题，缝宽达到了20cm到40cm，基于此，为了保证整体边坡项目的安全，施工部门决定对其进行坡顶卸载和暂停坡底土方施工管理的措施，整体边坡变形也趋于稳定，借助补勘和专家论证的方式有效对新滑坡形态和形成原因予以监督，真正提高了处理工作的合理性。一方面，施工人员在地质勘查工作中，判定区域属于复杂地区带，土质较为疏松，基岩结构的顶面有外部倾斜的地貌特征，为滑坡形成创造了天然环境。另一方面，滑坡的治理施工过程接近2年，因为施工进展较为缓慢，就使得滑坡治理过程不能符合实际应用要求。加之滑坡初次治理设计时一级坡面和二级坡面都是砌石骨架护坡被动支护结构，这就很大程度上限制了顶部变形造成的约束力不足，三级坡面主动加固过程受限，必然会造成局部的裂缝问题。除此之外，施工区域遭遇雨季，雨水量较大，不仅阴雨连绵且持续时间较长，这就成为了滑坡变形以及形成的直接原因，在项目区持续性强降雨的过程中，前期的防护过程没有得到及时处理，就会造成雨水渗入坡体，使得含水量全面提升，坡体的水位也会随之增高，区域内达到饱和程度必然会引起坡体的软化，影响坡体的整体水平[3]。

三、高边坡支护结构优化的方案

结合相应的施工方案，要对高边坡支护结构进行优化处理，主要是借助稳定性情况分析和潜在滑动面特征参数的分析，有效建立有限元软件处理机制，确保能对边坡变形和破坏问题予以集中监督和管理，从而完善抗剪强度折算处理工作的实效性。

第一，完成数值建模。主要是选取坡顶卸载以及放坡完成后的典型地质坡面作为集中分析的项目和对象，有效建立完整的二维分析框架体系，利用线性弹性模型，并且要充分考量雨水产生的影响，对土体的饱和状态进行分析和处理，确保单元类型能满足有限元分析要求，从根本上夯实管理过程的综合价值[4]。

第二，完成结果分析，有效结合函数关系对安全系数F进行监督和管理，确保能对竖向位移变化关系予以集中处理，从根本上提高位移评价机制的完整性。与此同时，要对滑坡稳定性进行分析，确保数值计算结果和计算终止时间等都能被约束在具体范围内。例如，对滑坡推力和剩余下滑力进行了参数的分析和判定，有效整合治理优化设计理论，确保能结合数值分析项目完成分块处理，发挥传递系数法完成具体分析工作，有效结合暴雨工况、地震+暴雨组合工况等开展对应的分析，确保能提升饱和状态数值的处理。具体参数如下：1）暴雨工况，安全系数1.20、剩余下滑力为929kN；2）暴雨工况，安全系数1.25、剩余下滑力为1006kN；3）暴雨+地震工况，安全系数1.20、剩余下滑力为1098kN；4）暴雨+地震工况，安全系数1.25、剩余下滑力为1175kN。只有保证滑坡优化设计满足具体参数标准，才能提升管理工序的合理性[5]。

结束语：

总而言之，在高边坡稳定性设计工作中，要结合实际情况进行集中分析和判定，确保相应的优化方案能从根本上提高相应项目处理工作的整体水平，维护坡面设置等相应参数的完整程度，从而维护项目的综合质量。

参考文献：

[1]高春君,张学富,向立辉等.深层排水孔堵塞对富水岩质高边坡稳定性的影响[J].土木建筑与环境工程,2018,40(5):92-101.

[2]乔翔.基于极限平衡法的高边坡稳定性分析及处治措施[J].铁道建筑,2017,57(8):89-93.

[3]陆超.沿江强风化超高边坡施工稳定性演变机理及处治技术研究[D].重庆交通大学,2016.

[4]凡子义,贺炜.高速公路改扩建边坡支护方案及稳定性分析[J].公路与汽运,2017(5):114-116.

[5]于东歌.高边坡预应力锚索排桩支护结构缺陷分析与风险控制研究[D].桂林理工大学,2017.

杨帆（1968.12-),男，注册岩土工程师，高级工程师，研究方向：结构设计