浅析复杂地质条件下的高边坡稳定性分析及治理方案

浅析复杂地质条件下的高边坡稳定性分析及治理方案

李志强 张世亚

云南建投第一勘察设计有限公司

摘要：针对西南地区某高边坡的稳定性进行了深入分析，并提出了有效的治理方案。研究包括地质调查、数值模拟评估，并针对检测到的稳定性风险，设计了工程措施和监测体系。治理措施涵盖支护结构加固、排水系统优化、边坡重塑及生态恢复。研究强调了持续监测和维护的重要性，并建议升级现有监测系统，以提高边坡工程的安全性和应对能力。

关键词：高边坡稳定性；地质调查分析；治理方案；监测与维护系统

引言

在城市拓展、基础设施建设和资源开发的加速进程中，高边坡工程常常成为必不可免的一环。地质条件的复杂性，尤其是在多变的自然环境和人为干预下，加剧了高边坡的稳定性问题，使其成为工程安全和环境保护中的一个重大挑战。

随着工程技术的快速发展，我们对于高边坡稳定性控制和治理的认识和方法确有进步，但在实际应用中，尤其是在地质环境多样和复杂的情况下，依然存在诸多挑战。为实现上述目标，本研究采纳了多元化的技术方法，包括现场地质调查、室内物理力学实验、边坡稳定性数值模拟等，以揭示西南地区高边坡的稳定性特征及其主要影响因素，进而提出相应的综合治理方案，旨在实现边坡工程的安全、可靠与生态环境的和谐共生。

1文献综述

地质工程领域内，高边坡稳定性研究历来是一个热点问题，直接关系工程项目的安全性及可靠性。随着长期研究的深入，学者们对于单一地质环境中的边坡稳定性有了较为深入的理解和掌握。Smith等（2019）提出了一种新型的边坡稳定性分析法，着重于通过计算模型来预测潜在滑坡。而Chen等（2020）则在现有方法基础上，进一步考虑土体的非均质性对稳定性分析的影响。

大型复杂高陡边坡的稳定性受多种因素的影响，这些因素当中，有些是主导因素，有些是诱发因素，需要进行详细的敏感性分析。[1]

在复杂地质条件下，如何进行高边坡稳定性分析依然是一个极具挑战的问题。复杂地质条件通常涉及到不均匀的岩土体组成、复杂的层状结构、不同程度的风化作用和地下水的影响。这些因素共同作用下的高边坡，其稳定性分析和治理比常规情况更为复杂。

2该项目特点与研究方法

2.1区域构造特点

本研究选取了位于西南地区的一个代表性高边坡作为研究对象。该边坡位置特殊，位于昆明山字型西翼中段，由于经历多期多级构造运动，构造复合及联合现象普遍，错综复杂等特征。多年的地质活动形成了多种岩石类型和不同发育程度的断层和裂隙。水文条件多变，季节性降水引发的地下水位波动对边坡稳定性构成显著的影响。

2.2工程边坡特点

边坡形态：边坡长约200m，高度介于23.5～47.0m之间，坡向为北西向南东倾，坡度介于6～12°之间，局部有高约5.0m陡坎。经现场调查，现状坡体已产生1个滑坡体、1个坍塌及1个变形体。

2.3岩土体岩性构成

该项目岩性构成较为复杂，坡面存在大量因场地整平堆积的素填土，属于对边坡最主要不利地层；另外坡体岩性还有坡残积的黏性土，以及其他不同风化程度的泥岩、泥质粉砂岩及灰绿岩。该岩层节理裂隙较为发育。

2.4研究方法

为了全面评估该区域高边坡的稳定性并提出切实可行的治理方案，本研究采用了以下研究方法。

地质调查：包括岩土体成分、结构、物理力学性质的现场取样和室内试验等。

地质模型构建：基于地质调查数据，采用地理信息系统和计算机辅助设计软件构建详细的边坡地质模型，以便于进行后续的稳定性分析。

稳定性分析：应用数值模拟分析工具，评估边坡在不同工况下的应力状态和变形特征。

监测方法选取：根据地质特点和边坡现状，挑选适用性强、数据精准、成本合理的监测设备和技术。

治理方案制定：结合地质调查和稳定性分析结果，提出一系列治理方案。

3高边坡稳定性分析

目前，边坡稳定性分析方法有很多，其中应用较为广泛的是极限平衡法和有限元法，其中极限平衡法是基于静态平衡原理对边坡稳定性的进行评价[2]。

针对岩质边坡，采用赤平面投影法对边坡进行稳定性评价。确定了岩层总体倾向南西，与地形坡面呈顺层，有沿岩层倾向方向滑动的可能，属于不稳定边坡。

针对土岩结合边坡，采用极限平衡法。选取典型剖面，采用复杂土层圆弧型滑裂面及折线型滑裂面进行计算，对边坡分天然工况（一般工况）、地震工况（考虑地震）和暴雨工况（边坡土体饱和）分别进行稳定性验算。

4治理方案与措施

通过一系列治理方案与措施，旨在系统地提升边坡的安全系数并预防潜在滑坡的风险。

支护结构设计：根据工程地质条件、边坡高度及稳定性采用综合的支护结构：加筋土挡墙或放坡+锚索桩板式墙，放坡段采用锚（杆）索框格梁等的方式进行支护。支护前，需清除边坡上的不稳定岩土体。

排水措施：对整个边坡范围内的坡顶、坡面及坡脚设计完善的截、排水设施，建议在坡顶设置截洪（流）沟，坡面纵向设置跌水沟，在上下级坡面分界处设置排水沟，坡脚设置排水沟，同时在支挡结构设计时应设置一定数量的泄水孔。

生态修复：植被的恢复对于土壤保持和降水渗透有着积极作用。植物防护及生态修复，通过浆砌石或者钢筋混凝土与锚杆锚索组成，对边坡形成工程防护体系，浆砌石对坡面进行保护。

[3]

监测体系建立：结合IoT技术建立边坡实时监测系统，包含位移、裂缝开展、地下水境、雨水量等监测数据，以实现对边坡稳定性的实时监控，并在危险速度或模式出现时提前预警。

治理方案的制定既要确保工程的经济合理性，又要充分发挥其在预防边坡稳定性风险上的实际效用，从而保障工程区域及其周边环境的长期安全。未来的工作需要不断地监测、评估及调整治理措施，确保其能适应环境的变化且持续有效。

5监测与维护

确保高边坡长期稳定的前提不仅是采取有效的治理措施，同时还需要实施周密的监测与维护策略。长期的监控对于及时发现问题、采取干预措施以防止灾害发生至关重要。

为避免工程施工及使用期间可能发生的滑坡及向东侧滑移的问题，需进行工程的预测、监控及预防措施。

该边坡为永久性边坡，边坡应进行长期监测，并贯穿整个施工、使用全过程，对有利于边坡稳定的相关环境进行有效保护。在边坡体上建立长期观测网，对边坡体的深层水平位移及垂直位移、地表裂缝、坡面出水点进行观测，边坡监测时间应延续至工程竣工后至少2个水文年。

坡顶位移观测、裂缝监测、坡面观测、深层位移、巡视检查、应编制完善的应急预案等。综上，监测与维护是确保施工后边坡长期稳定性的持续工作，通过实施有效的监测与维护策略，可以有效预防和降低由边坡不稳定性引发的灾害风险。

6结论与建议

通过对该西南地区高边坡进行综合的地质条件调查与稳定性分析，本研究揭示了多种影响稳定性的关键因素，并据此提出了一系列切实可行的治理方案。目前，该高边坡得到了有效的治理，同时对其他类似地质条件下的边坡工程有所启发与指导。

（1）地质条件复杂性对边坡稳定性有显著影响，需采取多样化治理措施。

（2）监测与维护是确保长期稳定性的关键，需要持续投入关注与资源。

（3）建议对在用的监测系统进行升级，引入更先进的监测技术与设备。

（4）对于边坡治理方案，建议进行周期性效果评估与优化调整。

（5）推荐在类似区域的边坡工程开展前，开展相似的地质勘查与风险评估，映射治理措施。

参考文献：

[1]复杂边坡稳定性评价方法与工程实践/姚爱军，薛廷河著一北京：科学出版社，2008

[2]于斯滢, 邵龙潭, 刘士乙. 基于有限元极限平衡法的尾矿坝坝体稳定分析[J]. 岩土力学, 2013, 34(4): 1185-1190.

[3]魏康红.分析生态修复在地质灾害治理中的应用策略[J].建筑工程技术与设计,2020,(24):3595.