关于高边坡的勘察设计方法的浅析

关于高边坡的 勘察 设计方法的浅析

杜鹏卓

中煤科工集团北京华宇工程有限公司 河南省平顶山市 467099

摘要：由于边坡岩土工程勘察在探明高边坡的岩性组成及特征上具有关键性作用，可为边坡设计提供有效可靠的数据，安全有效的设计方案可为高边坡的治理施工奠定坚实基础。基于此，本文结合高边坡施工经验，通过对高边坡变形、稳定性影响因素的分析，对高边坡的勘察设计方法进行浅析。

关键词：高边坡；勘察；设计；稳定

0 前言

高边坡工程十分复杂，具有一定的难度。通过严格的勘察，能够对高边坡周围的地质环境和地形特征，进行充分了解，对高边坡的稳定性和安全性进行有效的评估。根据勘察结果采用合理的设计方法才能给出有针对性的设计，如此才能为高边坡工程施工的安全、经济提供重要保障。

1. 高边坡主要变形类型

高边坡的变形主要有一下几种:(1)坍塌，是边坡坡率陡于坡体岩土所能保持的稳定坡,或因开挖后坡体内地下水向坡脚渗流软化岩土使其强度降低而发生的逐层坍塌变形；（2）滑坡，是坡体岩土在自然或人为因素作用下沿坡体内一定的软化带(滑动带)整体向下以水平滑移为主的变形。有相对固定的滑动面(带)和整体滑移及地下水发育是滑坡与其他斜坡变形的主要区别。滑坡不是边坡坡率问题,放缓坡率不仅不能稳定滑坡,而且常会使滑坡范围扩大；（3）崩塌，是陡坡上的风化破碎岩体在自然和人为因素作用下发生倾倒或滑移破坏,崩塌体碰撞下部山坡后散乱堆积于坡脚形成岩堆,原始结构完全被破坏。在未崩塌前称为“危岩体”。陡倾的老黄土和胶结的堆积体也会发生崩塌,但规模较小；（4）错落，是35°~45°的较陡山坡，受陡倾构造面(断层面、节理面)的作用将外側破碎岩体与内侧较完整岩体分开，坡体下伏软弱岩层或断层破碎带，在河流冲刷或人工开挖使斜坡变陡后，下伏软弱层承受不了上部重压而变形，造成上部岩体产生以下错为主的变形。后缘裂缝较顺直。山坡上部减重是防治错落的主要措施；（5）倾倒，是陡倾的中薄层岩层在河流下切或人工开挖下向临空方向发生的弯曲和倾倒变形。弯曲只是一种变形，倾倒则会造成灾害。倾倒体还会转化成切层滑坡。

2. 高边坡稳定性的主要影响因素

影响边坡稳定性的因素主要有以下几种：（1）岩体结构因素，大量的岩质边坡工程事故表明，不稳定岩土往往是沿着一个结构面或者多个结构面的组合边界产生剪切滑移、张烈破裂和错动变形等而造成边坡岩体的失稳。（2）岩性风化作用和侵蚀作用的影响，风化作用降低岩体强度性质，从而对岩石的变形性质产生不利影响；侵蚀作用主要是水的侵蚀，水的作用加大岩体中的裂隙，加快岩石的风化，致使岩体失稳。（3）力学、气温等因素影响，在某些情况下开挖时进行爆破(震动)是影响岩质边坡稳定性最普遍、最严重和最经常的基本因素，对于阶梯边坡来说尤为严重。气温的骤冷骤热使边坡岩体风化加劇、产生自然削坡或自然剥离，而最终改变边坡的外形和坡度，这种作用和影响对路堑边坡是值得重视的。（4）水因素的影响，水对边坡岩体稳定性的影响不仅是多方面的而且是非常活跃的。大量事实证明，大多数边坡岩体的破坏和滑动都与水的活动有关。首先水对岩体有明显的化学作用，其次水对岩体的物理作用，两者共同使岩体松散、破并不同程度地增加岩体结构面的密度和贯通性、压缩性和透水性，而导致强度的降低，这对边坡岩体稳定是有重要影响的。（5）岩体结构面存物和地下水化学成分的因素的影响（6）时间因素和渐进破坏的影响（7）构造作用和残余应力的影响。由于地层的构造作用，基岩可能承受一定的水平向构造应力，这种构造应力对挖方边坡的性能有着重要影响，尤其在深挖方中，这种影响是相当明显的。

3. 高边坡勘察

3.1基础资料的收集

勘察之前应充分收集边坡所在地段的地层、岩性、地质构造、降雨、地震及线路平、纵、横断面初步设计资料。

3.2地面地质调査

地面地质调査是最重要也是最基础的工作，它包括以下一些内容:（1）边坡所在山坡的走向、坡向、坡高，各分段的坡形、坡率、坡高，有无剥蚀平台，植被状况，河流、沟谷发育程度、分布密度、切割深度、走向、沟形、沟岸稳定状况，自然山坡上有无变形现象，其类型、规模和产生的部位；（2）线路在山坡上的位置、走向，欲开挖边坡的高度和形式；（3）当地同类地层中有人工边坡的形式和稳定状况；（4）山坡和边坡上地下水出露位置、高程、流量变化；（5）边坡地段的地层、岩性、产状、风化程度、强度特征，不同地层在边坡上的分布位置，有无软弱夹层或接触面，其产状与边坡开挖面的关系；（6）地质构造，主要是小构造的分布位置、产状、发育程度、延伸长度充填物、含水状况，及其与开挖面的关系；（7）坡体结构类型，类均质体结构、近水平层状结构、顺倾层状结构、反倾层状结构、碎裂状结构和块状结构。已开挖边坡的施工方法，包括施工季节、开挖顺序和开挖方式(如爆破等)；（8）边坡变形历史过程、变形类型、发生时间、部位、裂缝分布、发展过程，及其与施工和降雨等的关系。

3.3高边坡的勘探

对地面地质调査不能査清的内容，如地层分界面、风化界面、软弱地层或夹层、地下水的分布、层数和水量等，应布置必要的勘探。一般每段高边坡至少应有一个代表性勘探断面，最好是每30～50m布设一个断面。若有不良地质(如滑坡)存在时，不良地质体上应有主轴代表性断面。每一断面上应不少于3个勘探点，勘探点以钻孔为主，适当配合坑糟探和物探，用综合勘探手段查清地下情况。有条件时，对高度大、失稳危险性大的边坡，应布置地面和深孔位移监测，以掌握边坡变形动态。在勘探的同时，应取代表性岩、土、水样进行试验，为设计提供参数。

4、高边坡的设计

高边坡设计目前尚无统一的方法，一般采用三种方法相结合：（1）工程地质比拟法，从自然稳定坡的调査中寻找可供比拟的坡形、坡率和坡高；（2）力学计算法，选择符合坡体结构和破坏模式的计算方法对设计的坡形进行稳定性计算，调整坡形或增加支挡工程以达到合理的设计。既能保证整体稳定，也能保证局部稳定；（3）经验对比法，以类似地质条件下稳定的人工边坡作参考设计新的边坡；（4）坡形坡率的设计:一般采用台阶状坡形每级台阶的高度:8～10m台阶(卸荷平台)宽度:一般2～3m:高度大于30m的边坡，在中部留4～6m的宽平台。坡率:土质边坡:1:1～1:1.5(黄土边坡除外):类土质边坡:1:1～1:1.5强风化岩边坡:1:0.75～1:1;弱风化岩边坡:1:0.5～1:0.75微风化岩边坡:1:0.3～1:0.5。对岩层顺倾地段的高边坡，当岩层倾角大于40°时，可采用顺层面刷方。但当倾角较缓时，不宜顺层刷方，那样会增大边坡高度，破坏植被，增大征地和弃方，于环境保护不利，还可能留下不稳定隐患；（5）加固工程的设计，对计算评价不稳定和欠稳定的边坡必须设置一定的加固工程措施，常用的有挡土墙、抗滑桩、预应力锚索抗滑桩、预应力锚索框架(地梁、墩)，锚框架(地梁)等，可根据边坡的具体情况单独或组合使用。

5、结束语

高边坡具有一定的危险性，因此在治理和施工之前，一定要先对其地质环境进行有效的勘察，充分利用岩土工程勘察技术，查明边坡的岩性特征，为边坡设计提供全面有效的数据。根据勘察的数据进行边坡设计，设计方案更加安全合理经济。这不仅能够保障施工过程中的安全性，还有利于提高高边坡工程施工质量，节约资源、降低自然灾害的发生几率。

参考文献

[1]向建. 高边坡工程施工新技术研究[J]. 水利水电施工, 2015, 000(003):1-5.

[2]杨建平. 岩土工程勘察中综合勘察技术运用分析[J]. 中国金属通报(14):2.

[3]袁允波. 岩土工程勘察在高边坡工程中的应用分析[J]. 黑龙江交通科技, 2019, v.42;No.300(02):90+92.

[4]李光明. 关于高边坡勘察设计问题探析[J]. 江西建材, 2021(6):2.