路基边坡稳定性的影响因素分析

(整期优先)网络出版时间:2022-07-19
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路基边坡稳定性的影响因素分析

汪洪涛

(深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司,深圳  518000)

摘要:在国民经济建设与发展过程中,道路工程是项非常重要的建设内容。但是在实际施工过程中进行会遇到边坡工程的问题,一旦在道路路基建设过程中遭遇路基边坡破坏,将会导致非常严重的后果。这就需要对路基边坡稳定性分析予以足够的重视,并能够结合分析结果,提出有效的防治措施,保证路基边坡稳定性。

关键词:路基边坡;稳定性;影响因素;

引言

边坡稳定问题是最常见的工程地质问题之一,随着我国现代化建设事业的迅速发展,高层建筑等大量工程项目开工建设,在这些工程的建设过程或建成后的运营期内,不可避免地形成了大量的边坡工程。而且,随着工程规模的加大加深及场地的限制,经常需在复杂地质环境条件下,人为开挖各种各样的高陡边坡,所有这些边坡工程的稳定状态,事关工程建设的成败与安全,会对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的制约作用,并在很大程度上影响着工程建设的投资及效益。

1.影响路基边坡稳定性的因素

1.1路基边坡的坡度

路基边坡的坡度本质上是一个正切的函数值,即边坡高度和边坡宽度的比值。当路基边坡的坡度越小,也就意味着边坡高度越小或者边坡宽度越大,这样边坡的高度和宽度的比值才会越小,路基边坡的稳定性也就越好。但是,坡度越小意味着土方工程越大,挖土越多,填土也越多,导致工程工作量和工程时间增多,而时间和资金是公路工程和铁路工程较为看重的两个因素。

1.2水文和水文地质因素

水文因素如地表水的排泄,河流常水位、洪水位,有无地表积水和积水时间长短,河岸淤积情况;水文地质因素有地下水埋深、移动规律,有无层间水、裂隙水、泉水等。在土质路基边坡上因受雨水冲刷导致表层坑洼积水,地表水顺裂缝向下渗透而浸泡边坡;全封闭边坡防护层材料的水稳定性差,出露的地下水无法疏导使边坡内积水,或整个边坡结构排水不畅,引发堑坡局部溜方和浅层滑坡。

1.3地质因素

沿线地质因素,如岩石的种类、成因、节理、风化程度和裂隙情况,岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度,有无夹层或遇水软化的夹层,以及有无断层或其它不良地质现象。在人工开挖的岩质坡面,尽管山体本身稳定,但岩层节理发育,长时间日晒雨淋,表面风化严重,经常发生坡面剥落和零星掉石流碴。若堑坡地层岩性为岩质较软的砂土、页岩和变质岩,且节理发育、风化严重,或粘性土层和蓄水的砂石层分层蕴藏,特别是有顺倾向路堑方向的斜坡层理存在时,易造成路堑滑坡。

1.4土质因素

土是建筑路基及边坡的基本材料,不同的土类具有不同的工程性质。砂粒土的强度构成以内摩擦力为主,强度高,受水的影响小;粘性土的强度形成以粘聚力为主,强度随密实程度的不同变化较大,并随湿度的增大而降低;粉土类土毛细现象强烈,强度和承载力随着毛细水上升和湿度的增大而下降。对于黄土质砂粘土或其它粘土质土,因其透水性弱、崩解性强、经雨水浸泡后土体表层含水量达到饱和状态时,易使边坡失稳而溜方。

1.5人为因素

由于人们对山体进行开挖,破坏了山体原有的力学平衡,挖方的规模、挖方的坡度、深度都会对边坡的稳定产生影响。在矿山开采,乃至现在公路岩质山坡进行挖方时经常采取爆破的方式,其震动类似地震的作用,会对边坡的稳定产生较大的危害。振动波进一步增大岩体结构面的张开度和贯穿率,使土质更加松散,减小土体间的粘聚力,加速变形,使得边坡向失稳的状态发展。

2.边坡稳定性分析方法

2.1刚体极限平衡分析法

刚体极限平衡分析法的基本思路是:假定岩土体破坏是由于滑体内滑动面上发生滑动而造成的,滑动面上土体服从破坏条件,假设滑动面已知,其形状可以是平面、圆弧面、对数螺旋面或其它不规则曲面,通过考虑由滑动面形成的隔离体的静力平衡,确定沿这一滑面发生滑动时的破坏荷载。最小的破坏荷载就是要求的极限荷载,与之对应的滑动面应是最危险的滑动面。   

2.2边坡稳定性的神经网络分析

BP神经网络(neural networks)是由大量处理元广泛互连而成的网络。网络的信息处理由神经元之间的相互作用来实现,知识与信息的存贮表现为网络元件互连分布式的物理联系,网络的学习和识别决定于各神经元连接权系的动态演化过程。它特别适用于无数学表达式的复杂工程问题,一个简单的神经网络模型可以反映一个非常复杂的映射关系。

3.路基边坡稳定性防治措施

3.1加强施工管理

在路基边坡的施工过程中,施工方要做出详实、可靠的施工技术方案,以保证路基边坡工程的设计方案有效的实施。同时,路基边坡的施工方要有切实可行的施工管理措施,以保证施工方案切实、有效、科学的实施。有些施工方编制的施工技术方案不完善,施工人员依照此种方案指导施工的路基边坡会存在着较大的稳定性隐患,另外,有些施工方的施工人员责任心不强,不能完全按照施工技术方案和施工交底进行施工。

3.2支挡和土质改良

支挡工作主要有以下几个方面:第一,抗滑挡土墙的搭建。在中小型滑坡之中,要恢复边坡的稳定性,可以设置抗滑挡土墙,常用的挡土墙形式为重力式。如果滑坡较大,可以修建加筋土挡土墙、锚索挡土墙或锚定板挡土墙等。通过挡土墙的修建来避免边坡不稳的进一步扩大;第二,抗滑桩的修建。如果滑坡程度相对严重,采用抗滑挡土墙无法完全治理和防护,那么需要采用抗滑桩的治理手段。抗滑桩主要利用桩和岩土的相互作用,进而传递滑坡的推力,使推力减小。这种治理方式抗滑能力较强、施工技术简便,所以应用范围广泛;第三,锚固法。这种方法就是在不稳定边坡上进行排锚杆的设置,通过排锚杆来固定滑坡;第四,复合支挡结构。该支挡结构主要组成部分为格构梁+锚杆(或抗滑桩)。

3.3综合防护

除了上述的方法之外,边坡失稳也可以通过植被种植的方式来进行防治。植被可以改变坡体固结力,也能在很大程度上避免雨水对坡体的冲刷。草皮要趁早种植,选择成活率高的季节进行草皮的种植。如果采了用骨架式浆砌片石构建坡体,那么要在骨架内进行草皮的种植,以此来提升坡体的稳定性,或者采用其它骨架护坡方式,但是骨架内的填土一定要充实紧密,避免雨水冲刷,进而出现渗漏。边坡失稳是一项综合治理与防治的工作,单一的防治手段无法完全确保边坡的稳定性,一定要采用多个方法结合的方式,确保边坡失稳治理工作的全面性和工作质量。

3.4减少荷载和增加绿化

减少荷载是一种相对容易并且有效降低滑坡稳定性的措施之一。减少荷载最常用但也最直接的方法是减少路基边坡的土体。但是在减少荷载的具体措施上必须有足够的数据和理论支持,切不可盲目的进行减载。绿化是另一种有效维护边坡稳定性的措施。绿化可以有效维持边坡土体的含水量,从而减少土体的流失。绿化措施也是当前最为普遍和有效维护边坡稳定性的措施之一,是目前技术较为成熟,行业内认可度较高的防护措施,此种防护措施为当前高速公路边坡主要的防护措施。

4.结束语

在工程建设过程中或建成运营期间,不可避免地形成了各种边坡工程。边坡失稳产生的滑坡灾害已经与火山及地震并列为全球三大地质灾害,在我国每年各类滑坡造成的直接经济损失高达数百亿元,死亡人数上百人。因此,深入开展边坡失稳机制及监测预警研究,对于减少滑坡地质灾害、推动边坡治理技术发展、保障国家财产和人民安全有十分重要的意义,所以对边坡稳定性分析及处理不得不重视。

参考文献

[1]吴春秋.非线性有限单元法在土体稳定分析中的理论及应用研究(D).武汉大学博士学位论文,2004.

[2]王庚荪.边坡的渐进破坏及稳定性分析(J).岩石力学与工程报.2000.19(1).

[3]崔政权.新滩边坡稳定性系统工程地质学分析方法初探(J).岩石力学与工程学报.1986.5(3):3.24.