寒冷地區路塹邊坡穩定性研究

王海坡

摘 要：文章對嚴寒地區公路工程施工中邊坡穩定性問題進行了研究，介紹了邊坡穩定性的分析方法，分析了寒冷地區路塹邊坡不穩定的主要成因，并且提出了相應的處置措施。

關鍵詞：邊坡；穩定性

在冰凍地區挖方路段， 由于路塹邊坡絕大多數沒有施工壓實過程， 其密實程度較低， 在春融期路塹邊坡溜方現象時有發生， 溜下的土體輕則堵塞邊溝， 重則阻礙交通， 影響公路的正常運營。冰凍地區路塹邊坡溜方問題在路基設計中并沒有受到足夠的重視，以致嚴重時在公路竣工通車后每年春融期都有路塹邊坡溜方現象出現， 給公路養護帶來困難， 造成大量不必要的經濟損失。

一、邊坡穩定性分析方法研究

1、定性分析方法

是一種通過工程地質勘察，對影響邊坡穩定性的主要因素、可能的變形破壞方式及失穩的力學機制等分析，對已變形地質體的成因及其演化史進行分析，從而給出被評價邊坡的一個穩定性狀況及其可能發展趨勢的定性說明和解釋的方法。

2、極限平衡法

該方法是當前公路施工工程中最常用的方法。工程上假定滑動面為圓弧，該方法在沒有計算機的年代能大大簡化計算，是一種實用的方法。到上世紀五十年代國外工程技術人員對該法作了重要改進，提出了安全系數的定義，通過力矩平衡來確定安全系數。該方法目前在國內的應用中存在一些實際的工程問題，主要是當遇到軟弱夾層時安全系數偏大。

3、極限分析法

該種方法主要是考慮了巖土體的應力和應變關系，將塑性力學的上限、下限定理引入公路工程邊坡穩定性的問題分析。這一方法避免了公路工程施工中模糊的本構關系公式，概念非常的明確，計算簡單，適用范圍廣。

4、數值分析法

改種方法首先假定公路工程施工中的巖土具有非均質的、不連續的、變形量很大的特點，在計算過程中該法不需要事先假定破壞面的形狀和具體位置，也沒有必要引入其他的假設條件，理論方法體系嚴密。但是該法在應用中需要解決巖土體本構關系和輸入數據的精度問題。

5、不確定分析法

隨著科技的進步和計算機應用技術的高速發展，人們逐漸將現代科學技術應用到公路工程施工中邊坡穩定性問題的研究，而且人們也逐漸認識到以往的邊坡穩定性問題的研究存在很多不足之處，在邊坡穩定性的影響因素中存在很多不確定的因素。目前該方法主要以概率分析法、人工神經網絡分析法和模糊綜合評判法等為代表。

二、寒冷地區路塹邊坡不穩定的主要成因分析

路塹邊坡是否會產生溜方主要與下列因素有關： 邊坡坡度、土質、土體的密實程度和滲透性、邊坡土體中的“水線”形狀、上層土體凍結前的飽和程度、冬季降雪和春融期的降水量、融化速度等等。值得注意的是， 邊坡高度很低的路塹邊坡也會產生溜方。眾所周知， 路基邊坡的穩定性與邊坡的坡度密切相關， 坡度過陡容易產生滑坡。

這里所說的水線，是指在邊坡一定深度內，秋季富含水分，冬季變成集冰層，春融季節融化成泥水沿邊坡流出的一種寒區地質現象。其形成的原因主要是早期形成的黃土層，經過自然界的風化剝蝕，形成一個起伏不平的古剝蝕面，后期沉積形成的黃土將此剝蝕面覆蓋，兩種不同時期形成的黃土所夾的界面，便形成了現在的水線。其形狀特征表現為局部凹形曲線，或大范圍內傾斜線，或局部水平線。

由于初冬期冰雪的作用， 加之氣溫反復變化產生的凍融影響， 路塹邊坡土體上層基本是處于飽和或過渡飽和狀態下被凍結的， 冬季路塹邊坡又被冰雪所覆蓋， 春融期冰雪迅速融化， 邊坡上層土體中的水分來不及蒸發， 又由于下部是凍結層， 水分無法繼續下滲， 上面融化的土層由于粘聚力及內摩擦力的減小， 融化層的土體便沿著下面凍結土層的表面向下滑動， 造成路塹邊坡溜方。冰凍地區路塹邊坡產生溜方的臨界坡度與產生滑坡的臨界坡度有時并不完全相同。邊坡土體的密實程度和滲透性對邊坡是否出現溜方起著關鍵的作用， 水分的滲入使土體趨于飽和， 土的抗剪強度下降， 容易產生溜方。對于粘聚力較大的土來說， 在同樣的邊坡坡度和水文條件下不容易產生溜方； 內摩阻角亦然。溜方前土體的飽和程度和飽和層的厚度對溜方的產生也起著不同的作用。

三、加強邊坡穩定性的技術措施

對水線發育的飽和土路塹邊坡必須采取排水的措施來保證邊坡穩定。在確定需要處治的邊坡上挖設樹型排滲水溝槽，在排滲水溝槽內布設排水土工材料。用透水材料將排滲水溝槽填平，然后在其上鋪設網狀土工格室。在土工格室內填土種植喜水根深植物馬蓮草。土工格柵作為一種新型的復合材料，被廣泛的運用到土體邊坡工程中。土工格柵被埋在土體中，由于填料土體自重及上部外加荷載的作用，土工格柵表面及格柵的四邊形（有的土工格柵為六邊形或其它形狀）網眼就會與土體發生摩擦、機械咬合、嵌固等相互作用，來約束或減小土體發生側向變形，從而提高邊坡的穩定性，也可以是在邊坡安全系數一定的情況下提高邊坡的高度或是增大邊坡的坡率。還可以利用道路邊坡保溫技術對公路工程邊坡進行保溫以提高邊坡的穩定性。