边坡稳定性分析及其加固措施

边坡稳定性分析及其加固措施

何慧

广东省地质局第九地质大队523000

摘要：为了推动国家的整体发展，近几年来，为了利用改善运输便捷性，带动当地经济的发展，许多地区都加大了公路项目的力度。在山区及其他特殊区域的公路建设中，高边坡是常见的，它不仅威胁着行车安全，而且还会引起生态环境的损害，因此，有必要对其进行科学的稳定性分析，并对其进行科学的加固，以确保其稳定。在此基础上，对公路高边坡的破坏形态、稳定性分析、加固与监测等方面的内容进行了全面的分析。

关键词：公路高边坡；稳定性分析；加固措施

引言

边坡是公路工程路基的重要组成部分，若不能充分发挥其稳定作用，将会引发严重的滑坡、塌方等事故，并由此带来许多不利的结果。为了有效地规避以上问题，保证道路工程的安全和安全，国内外学者对其进行了大量的研究，开发了极限平衡法、数值模拟法等多种技术，并在此基础上进一步发展和完善了公路高边坡的加固监测技术，施工单位应加强对各种分析方法及加固监测手段的理解与掌握。

1、边坡破坏形态分类

根据公路高边坡破坏形态可以分为坍塌、滑坡以及崩塌三类，每种边坡破坏形态的主要特点如下。其中，塌陷是指在强降雨作用下，公路高边坡表层岩石结构发生软化、松散、强度降低，从而导致边坡失稳。滑坡是一种沿坡体中的软弱夹层或不稳定结构面岩体沿边坡的受力平衡被打破而发生滑移的现象，不仅会造成路基路面的损伤，还会增大道路行驶的风险，同时也会加大后期维护的难度。塌陷是指在降雨、日蚀等因素的作用下，岩石物质沿裂隙面崩落，沿路中部堆积，造成交通阻塞，与前两者相比，塌陷具有突发性。

2、边坡稳定性分析方法

2.1数值模拟法

如果边坡施工所处的岩土层性质以及地质环境较复杂，在这种情况下应用极限平衡法会有较高的难度，而且获取结果的准确性也不能得到保证，这时可以采用数值模拟法进行分析。数值模拟法在进行应用时，将综合考虑岩土体的各向异性和边坡的应力-应变关系，克服了传统的极限平衡方法的局限性，得到的结果更加准确，更加符合实际，可以得到完整的边坡受力状态。在进行边坡稳定性分析时，离散元分析法、有限元分析法以及快速拉格朗日分析法是采用的数值模拟中应用较多的方法。这三种方法各有优点，其中，离散元分析可以应用于边坡稳定性以及变形趋势的预测，能够反映出边坡在开挖过程中的应力变化以及位移状况。有限元分析法，全面的考虑岩土体材料的力学参数、不连续性、边界条件以及各向异性。拉格朗日法是进一步优化有限元分析法得出的方法，它的优势是避免了有限元分析法当中出现的小形变的假设。

2.2极限平衡法

极限平衡法作为一种最早期、也是最成熟的计算方法，也是目前使用最为广泛的一种计算方法。在此基础上，将斜坡视为一个受力刚体，利用静力学的基本原理，分析了滑坡的抗力和下滑力之间的关系，进而得到边坡的稳定状态。在使用极限平衡法时，首先，对失稳面的形态和位置进行假设，结合力学分析，建立相应的安全系数表达式；其次，对可能滑面进行分析，计算其安全系数，从而确定失稳滑面及其安全系数。边坡稳定性系数可以通过力矩、抗剪强度以及剪应力等折减程度来进行定义。

从力学的观点来看，公路边坡建设可以看作是一个卸荷过程，随着坡体的开挖，原来的应力场将再分配，松弛区多发生在松弛区附近，若不能保持其自身稳定性，则可能导致边坡的破坏。在运用极限平衡原理的过程中，还存在许多问题。其关键在于，在运用此方法时，先假设滑面的形态和位置，再将各滑面的安全系数进行对比，得到最不稳定的滑面，从而使其稳定性与假定滑面精度密切相关。对于均匀土，采用极限平衡方法，假定滑面适用于均匀土；但在非均匀土中，含节理裂隙岩体及土层中，其应力分布有较大差别。因为大部分滑面上都没有出现圆弧，所以假定的结果精度不高。用极限平衡方法求得的边坡稳定系数仅代表滑面的平均值，并不能真实地反映滑动面的真实受力情况；在运用极限平衡法时，由于采用了人工假定的作用方向、作用位置等因素，与实际边坡受力情况不符，造成了计算结果的偏差。

2.3图解法

图解法考虑了边坡的各种因素，并根据相应的公式和经验绘制图表，使边坡设计计算和稳定性分析变得简单方便。它只需要检查相应的图表。其中，诺模图法与赤平投影法两种方法，其中，诺模图是用来描述与斜坡有关的参量之间的定量关系，通过计算，得到了边坡稳定系数、稳定坡角和极限坡高等参数，并将其应用于有圆弧滑动面的滑坡分析中。赤平投影图这是一种基于立体投影的方法，可以直观地显示边坡破坏的范围，确定边坡的规模和形状，以及可能的位移和滑动方向，然后初步评估边坡的稳定性。这为边坡稳定性研究和边坡稳定性研究奠定了基础。在工程实践中，采用图解法较多的是类比法，它具有简便、直观和速度快的优点；不足之处在于它具有一些经验主义和概念上的局限性。

2.4自然（成因）历史分析法

根据边坡所处的地质环境，对其变形破坏形态、演变规律及影响因子进行研究，追踪其全过程，对其整体状态、发展趋势与区域性特点进行评价与预测，并判定其能否被“激活”与“转化”。这一方法在自然边坡稳定评估中得到了广泛的应用。

3、边坡加固措施

3.1工程防护

3.1.1干砌片石防护

若采用干砌片石法，可有效减少地表径流和降水对边坡造成的冲刷，使护坡效果极佳，可抑制地下水流对老边坡的冲刷。目前，这种防护方法主要用于土质边坡或岩石风化程度高的边坡，但这种防护方法并不适用于所有的死角。因此，不能采用干式碎石保护法，该保护法在防冲刷和排水方面存在一定缺陷，对环境有轻微污染。

3.1.2拱式与网格防护

这种保护方式具有较好的抗冲刷和排水性能，对边坡有一定的绿化作用。因其具有绿化和防护两大功能，被广泛应用于长直、高边坡防护工程。

3.1.3 喷射混凝土保护

喷射混凝土是一种防护方法，分为锚杆喷射和普通喷射。对于喷射混凝土，先在边坡上拉丝网，然后用锚杆固定高边坡，这种方法对提高高边坡的稳定性有显着效果。素喷混凝土施工非常方便，适用于平坦斜坡的位置，在斜坡上喷洒水泥砂浆后，可以将突出的颗粒固定在斜坡上，使人们行车更加安全。高边坡地表因风化作用较为松散，岩石边坡断面更适合一般喷射混凝土的防护方法。如果发现一些边坡地区容易发生滑坡，可以对边坡进行一般的喷射混凝土防护，在一定程度上降低发生滑坡的可能性。

3.2边坡减载

降低斜荷载的措施有两种，分别是：减少头部切割荷载和减少斜坡切割荷载。路堑水头卸荷是指在斜坡的某一部位，开挖边坡上的土体或岩体，使其逐步降低边坡的有效高度。通过削坡来减少荷载的方法是通过从斜坡上清除土壤来逐渐减少斜坡。两种减载措施均可降低滑坡的滑动量，导致坡体的破坏。一般来说，边坡较陡，周围建筑物又容易对其产生影响，所以，矮坡的防治难度较大。

3.3生态护坡

近年来，由于工业建设的发展，生态破坏日益严重，作为主要地质现象之一，边坡在日常生活中非常普遍，采取生态边坡都是非常重要的。生态护坡是指生态与机械知识相结合，并为边坡建设提供支持，以满足环境保护的需要。边坡开挖后，植物种植园利用其根系在土壤中不断扩大，形成了牢固的根系网，增强了土壤保持力量和凝聚力，满足了稳定性的要求。为了加速植物生长和提高滑坡的效率，通常在混凝土中添加养分。根据施工方式的不同，生态坡度可分为绿化技术、路面绿化技术和绿地喷涂技术三大类，并完成相关设计要求，进行研究，选择合适的护坡植物，满足经济性和适用性要求。由于同一品种的稳定性较差，需要使用于保护边坡的植物多样化。生态护坡建立后，景观应充分融入当地景观，不能突兀。

3.4设置边坡支挡

1）防滑挡土墙。在一般的中小边坡和滑坡区，可以在坡面上安装相应的防滑墙或砾石对其进行支撑和加固，其中重力式挡土墙最为常用。防治大规模滑坡，要根据实际情况，选择加筋土挡土墙、锚板挡土墙、预应力锚杆、锚索挡土墙等防治措施。 2）防滑桩。对一些中、深度较大的滑坡，如果用防滑移挡土墙难以处理，可以用抗滑桩来整平。抗滑桩作为一种新的支护形式，可以有效地增强边坡抗力。抗滑桩在边坡支护中应用的基本工作原理是利用抗滑桩与桩体的相互作用，通过抗滑桩将滑动体的滑动压力传递到稳定的滑床上。滑动床层具有很强的锚固能力，可以产生显著的阻力，从而抵消斜坡的向下推力。抗滑工程中使用的抗滑桩主要受到桩后土体的滑动推力和桩前土体的摩擦力的外力作用。

结语

影响边坡稳定性的因素主要是自然因素和人为因素，这些因素的波动通过改变结构的滑动力或抗滑力来影响边坡的安全系数。如果发现边坡的安全系数不符合要求，必须对边坡进行加固，并根据实际地质条件选择其他加固措施，以满足适用的工程要求。

参考文献

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