淺談公路滑坡地段路基穩定性計算

摘 要：在公路設計與施工過程中，介紹一種簡單實用的分析滑坡地段路基穩定性的計算方法，并詳細討論了其計算分析過程，從不同滑移層面入手進行了分析計算，其成果對路塹邊坡穩定性的快速分析有重要意義。

關鍵詞：滑坡地段 路基 穩定性 技術措施

中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(a)-0000-00

滑坡是在一定的地形與地質條件下由于自然或人為的因素，破壞了山坡的天然平衡狀態，失去穩定的巖土在重力作用下，沿著軟弱面而產生整體的、緩慢的、間歇性的滑動變形。它導致路基邊坡破壞，甚至整個路基移動。滑坡的分類應能說明滑坡的地質成因、發生與發展的條件，以及滑坡的工程特點，以便評定其穩定性，并據以采取合適的防治措施。分析滑坡穩定性的目的，在于預測產生滑坡的可能性，判斷現有滑坡的穩定程度。滑坡的穩定性分析方法，有工程地質調查法和力學分析法兩大類。在公路工程建設中滑坡現象時有發生，其危害程度人所共知，輕則增大工程投資，影響工期，重則掩埋設備、殃及人員生命。因此，如何在公路工程建設中預防滑坡的發生？杜絕或減少滑坡發生的頻率，這是公路工程建設者所關注的滑坡焦點問題之一。

1 工程地質調查法

1.1 滑坡的發展階段

對于一般堆積巖土的滑坡，可以通過工程地質調查，按其外觀形態和滑動跡象，評斷它的發展階段，以利粗略評定其穩定性。典型的堆積型滑坡，可劃分為幾個發展階段：（1）蠕動階段——滑體與滑帶（或滑動面）尚未分開，僅滑體的中后部有微動，后緣地表出現一些不連續的隱約可見的微裂隙。由蠕動向擠壓階段過渡時，后緣裂縫開始明顯，并有錯距，但未貫通。（2）擠壓階段——除抗滑地段外，滑帶已形成，并有少量位移，后緣裂縫已貫通，并錯開；滑體中前部被擠緊，兩側羽毛狀裂縫陸續出現，但尚未貫通和撕開。由擠壓階段向滑動階段過渡時，兩側羽毛狀裂縫已貫通，但尚未撕開，前緣出現X形微裂縫；有時在滑坡出口附近滲水、潮濕呈帶狀分布。（3）滑動階段——全部滑帶已形成，整個滑體沿滑帶緩慢移動，兩側羽毛狀裂縫撕開，前沿出現斷續的隆起裂隙，有些呈不連續的放射狀裂隙；前緣和兩側斜坡不斷坍塌；滑坡的出口已經形成。由滑動階段向急劇變形階段過渡時，前緣隆起裂縫已貫通，放射狀裂縫形成并張開；滑坡舌部凸出，變形速度不斷增加；后縫裂縫急劇張開，并有下錯現象；兩側的斜坡大量坍塌；有的滑坡體上，出現幾條裂縫，且裂縫之間有錯距；少數滑坡體，因滑帶上含有大量巖塊，而發出碎裂的聲音。（4）急劇變形階段——滑體急劇滑動，滑帶不斷遭到嚴重破壞；有的滑坡體，已分成幾塊，而且有明顯的不均勻變形，彼此之間的錯距很大，滑動的速度有增有減；有的在前緣出現氣浪，并有巨大的音響，有的隨滑舌前移而帶出大量泥水。（5）滑帶固結階段——滑帶上的土，由于壓密作用而排出水分，逐漸固結，強度增大，整個滑帶在滑體的重力作用下固結，基本上以垂直壓密變形為主，水平位移很小。滑體上各分塊，由后向前逐漸擠緊，產生橫向擠壓作用，地表裂縫逐漸？肖失，有的出現因垂直壓密而產生沉降性的裂縫。（6）暫時穩定階段——滑體表層巖土，已被擠壓密實，外貌平順，地表裂縫完全消失，或極不明顯；兩側及前緣的斜坡，基本上無坍塌現象，滑帶土已固結；滑坡出口附近，已無帶狀濕地，僅有滲水現象，或有線點分布的清澈水泉；滑動體基本上無位移。（7）消亡階段——地表已完全夷平，滑坡跡象完全消失。

1.2 滑坡穩定性判斷

對于路基而言，通常可以根據滑坡的主要形態，以判斷其穩定性。滑坡的滑動前，常具有比較明顯的跡象，如斜坡上部出現弧形裂縫，坡腳巖土受擠壓而出現大量鼓脹裂縫，中部為縱橫縫分割，地下水位與水質產生明顯變化，某些干涸的泉水重新出現且水質混濁，坡腳附近濕地增多擴大，上部巖土下陷，樹木傾斜，建筑物開裂變形，路基出現隆起，邊坡較明顯變形，以及零星土石下落等。滑坡在滑動過程中，也會有明顯的跡象，如路基及坡地上的樹木不斷位移、山坡農田變形、水田產生漏水現象，排灌渠道移位、變形與破壞等。公路有關部門經過調查后建議按下列形態判斷滑坡的穩定性：穩定的滑坡——滑坡后壁較高，長滿樹木植被，找不到擦痕和裂縫；滑坡臺地寬大且已夷平，土體密度，無陷落不勻的現象；滑坡前緣的斜坡較緩，無松散坍塌現象；滑坡兩側的自然溝谷切割很深，谷底基巖出露；滑坡體較干，地表無泉水和濕地，滑坡舌部泉水清澈，舌部有水流沖刷的痕跡，有些土石已被沖走，殘留一些大塊孤石。不穩定的滑坡——滑坡后壁高陡，未生長樹木，常能找到擦痕與裂縫；滑坡臺地還留有臺坎，土體松散，地表有裂縫，而且陷落不均勻；前緣斜坡較陡，不斷產生小量坍塌現象；兩側多為新生溝谷，切割較淺，溝底多松散碎塊；滑體濕度大，地面泉水和濕地多，舌部泉水流量不穩定，時多時少，前緣還處于水流沖刷的過程中。

2 滑坡推力的計算

滑坡穩定性的分析中，計算穩定系數只是定性分析。根據已知的穩定性程度，對于不穩定的或穩定性較差的滑坡，如需要進行防治時，則應進行推力計算，據以進行加固設計。滑坡的推力，實際上就是滑動體的剩余下滑力。計算的基本假定：將滑動方向與速度大體相同的滑動體，當作一個計算單元體，結合斷面狀況，劃分若干巖土塊，自上而下逐塊計算其下滑力；視滑動體為均質無壓縮體，不計內部局部壓力作用，取單位長度，亦不考慮塊體相互作用力；塊體的圖形，如果其上下的滑動速度大致相同時取矩形，對于軟塑或流塑型滑坡，因局部滑動速度大于其表面，此時可取三角形，而介于上述兩者之間，則取梯形。推力計算中除考慮主要力系，如滑體的重力及其分力、粘結力與摩擦力而外，還需分別考慮滑體上的附加荷載，飽水時水的重力、浮力及動水壓力，以及地震區的地震力等。推力E值的計算式，因滑動面不同而異。

（1）滑動體等厚，滑動面為直線推力計算：

（2）滑動面為圓弧推力計算：

（3）滑動面為折線推力計算：

例如某滑坡為滑動面成折線形，劃分成五段根據滑坡形態及類型，取穩定系數K= 1.25。按計算該滑坡的推力。由于最后的第5塊的土塊推力E5=450. 50kN，該滑坡不穩定。如果在該滑坡的前緣設置擋土墻，E5就是主動土壓力，作用力的方向為a5=240，對于垂直面的水平分力Ex和豎向分力Ey，分別為：Ex= E5cos240，Ey= E5sin240

3 結語

滑坡是由于地質體在內外因的作用下產生的不良地質現象，預防滑坡必須按規范進行工程地質勘察，探查工程地質體的結構、構造和強度特征以及種種誘導外因。這是預防滑坡的基礎工作，不可忽視。動態設計和動態施工是預防滑坡的必不可少的措施。設計只有符合工程地質體的結構、構造和強度特征，正確評價誘導外因的作用，才能使設計的邊坡安全穩定；施工只有根據工程地質體的客觀實際，嚴格按照設計要求，科學地選擇施工方案、正確確定施工方法、合理安排施工順序和進度，全面規劃施工的各個環節，做到協調、均衡、有節奏地施工，才能避免在施工階段發生滑坡。

參考文獻

[1] 崔宏偉，李德武.滑坡地段淺埋隧道極限位移研究及圍巖穩定性評價[J].蘭州交通大學學報，2011(3):5-10.