公路高邊坡穩定性評價及支護優化設計分析

【摘要】基于公路施工期變形事故屢屢出現，針對地質復雜地區的公路高邊坡的施工進度快、地質環境復雜以及數量多的特點，形成一套具有較強操作性的公路邊坡優化設計。通過對高邊坡穩定性進行分析，對于高邊坡的破壞程度實施科學性地判斷，并結合檢測信息對于邊坡的潛在隱患進行排查，以獲得邊坡治理設計中所需要的設計，通過反饋信息對支護的效果以驗證，并實施優化設計，以將最終的方案確定下來，確保公路高邊坡施工順利并加快進度。

【關鍵詞】公路高邊坡；穩定性評價；支護優化設計

高邊坡分為土質邊坡和巖質邊坡，當巖質邊坡的高度超過30米，土質邊坡的高度超過20米，即為高邊坡。公路的路線越長，所經過的地質條件就會相對復雜，邊坡的數量也會隨著增多。除了顯性的邊坡之外，還存在潛在的失穩邊坡。在施工的進程中，這些潛在的失穩邊坡就會在施工作業的作用下，出現失穩變形的現象。此外，公路邊坡的特殊性還在于其為永久邊坡，無論是考慮到地質災害預見經驗不足，還是提高運營期的安全系數，對于高邊坡都要根據地質條件做好支護優化設計工作。目前對于高邊坡支護優化設計以對單體邊坡設計為主。驗證高邊坡的穩定性所采用的方法為極限平衡法，參考檢測反饋信息，將優化設計方案制定出來。本論文以某段高速公路的40個高邊坡為例，對于支護優化設計進行探索。

一、高邊坡普查

高邊坡普查是對于公路施工現場開展地質勘察和環境考察工作。工作的重點是在施工前對于公路的權限高邊坡都要進行調查，已將邊坡巖體的結構特征明確區分，并對于已出現變形破壞現象要進行分析，并采取必要的措施補救。對于高邊坡普查的目的是提出高邊坡優化設計方案，并將重點研究邊坡篩選出來。公路邊坡往往地質條件較為復雜而缺乏穩定性，邊坡的高度大于40米。符合研究條件的邊坡只有滿足了其中的兩個條件，就可以進行篩選，并作為重點研究對象。

二、重點高邊坡穩定性評價

高邊坡巖土體具有地質過程特征。從地質學的角度刻劃，評價巖石高邊坡穩定性就是要給予邊坡變形破壞的機制進行研究，采用數值模擬的方法模擬巖體高邊坡的破壞演變過程，根據模擬控制結果評價高邊坡的穩定性。變形穩定性分析采取變形理論的穩定性分析與強度理論的穩定性分析結合的方法，形成建立在模擬控制基礎上的巖體高邊坡穩定性評價，并提出控制方法。

在整個的高邊坡施工階段，高邊坡穩定性評價以及支護優化設計始終貫穿于其中，形成一個動態的評價過程。根據高邊坡實際特征，可以判斷其破壞模式分為結構面控制型和最大剪應力面控制型。那么在工作流程上所形成的技術思路為：根據高邊坡變形穩定性分析數據，對于邊坡的可能性變形破壞模式進行判斷，并分析變形破壞的發展過程。對于潛在滑動面位置的判斷，可以根據所監測到的變形破壞信息為參考依據。在支護優化設計上，引薦強度穩定性分析方法，將必要的設計數據計算出來。為了驗證支護的效果，可以對于支護的結構與邊坡之間所形成的作用關系來完成，以對于設計不斷的完善、優化。

從地質狀況的角度審視公路的巖體結構，該公路的沿線上分布著板巖和千枚巖，部分地區已經出現了破碎結構，并以層狀呈現出來形成傾倒變形體。根據勘測結果，在40個高邊坡中，有近一半的邊坡已經出現了傾倒變形現象，主要是受到巖體結構的影響，一些折斷面則受到巖體特征的影響。那么對于傾倒變形體的評價則要采用以下的途徑。

傾倒變形的范圍可以采用離散元法對于傾倒變形的演化過程進行模擬，根據公路現場地質實際狀況將地質模型建立起來。邊坡變形破壞模式可以采用邊坡穩定性評價方法進行研究。潛在滑動面的確定上，可以二維有限元研究方法，這主要是針對沒有發生變形的邊坡或者是變形程度較小的邊坡的內應力、變形程度進行分析。如果邊坡的變形程度很大，就要采用二維有限元法對于邊坡的分布特征進行分期，并以勘測信息以及施工的各種反饋信息作為參考，以獲得準確的滑動面位置。邊坡穩定性評價所采用的是強度理論，并在此基礎上計算出支護設計的參數。

三、重點高邊坡支護優化設計

高邊坡支護方案的選定，主要是根據變形破壞的“過程模擬”對于巖石體的演化以及變形破壞機制進行研究，以根據變形破壞的實際情況擬定設計方案。設計主要采用的是初步靜力學設計，并運用數值模擬研究巖石體與工程結構的作用，以此為依據對于高邊坡進行優化設計。不同的破壞模式的邊坡所采用的支護方案也會有所不同。針對于原設計方案，要使其得到進一步優化以符合實際需要，就要將“過程控制”技術納入其中，地質模型要表達準確并建立在高邊坡變形控制以及災害控制的指導基礎上，以形成邊坡穩定性評價的關鍵條件，采取必要的支護措施將高邊坡的變形控制在規定范圍內，并通過監測獲得反饋信息驗證其效果。高邊坡優化設計見下表。

高邊坡優化設計方案

結論：

綜上所述，本論文針對公路高邊坡的穩定性以及優化設計的思路和方法進行探討，通過變形穩定性的分析，并對于邊坡可能破壞的模式以及變形破壞的發展過程進行評價分析，以對高邊坡穩定性進一步評價，為支護優化設計提高參考。

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