山區(qū)公路巖土復(fù)合型高切坡穩(wěn)定性分析

阮 高，李本云

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

山區(qū)公路巖土復(fù)合型高切坡穩(wěn)定性分析

阮 高，李本云

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

山區(qū)路基開挖容易形成巖土復(fù)合型高切坡，在研究其破壞機(jī)制以及穩(wěn)定性時通常會將其作為單一巖質(zhì)或者是土質(zhì)邊坡進(jìn)行處理，在治理過程中分析結(jié)果不具備針對性和有效性。結(jié)合巖土復(fù)合型高切坡的特征，可以將其破壞形式劃分為上部土體內(nèi)部破壞、上部土體沿土巖界面破壞、下部巖層平面滑動、下部巖層傾倒破壞四種類型，從而制定了巖土復(fù)合型高切坡穩(wěn)定性分析方案。

山區(qū)公路；巖土；復(fù)合型高切坡；穩(wěn)定性

1 巖土復(fù)合型高切坡變形破壞模式

(1)上部土體內(nèi)部發(fā)生局部圓弧滑動。如果下部巖質(zhì)邊坡應(yīng)力平衡，處于穩(wěn)定狀態(tài)，上部土體也可能會發(fā)生破壞，具體表現(xiàn)為圓弧滑動。當(dāng)形成一定面積的互動面，其會因為坡形形成應(yīng)力面，其不會受到地質(zhì)上前期軟弱層的影響，在發(fā)生滑坡之前，坡腳的應(yīng)力會發(fā)生變化，應(yīng)力多集中在某一部位，當(dāng)剪應(yīng)力超過該位置能夠承受的最大抗剪強(qiáng)度時，則坡體的應(yīng)力就會隨之變化，尤其是蠕動應(yīng)力，坡頂也會發(fā)生拉力破壞。若滑面中的剪應(yīng)力超過土體的抗剪墻體，則就會造成滑面的整體性的位移。(2)上部土體沿土巖分界面滑移。這種破壞形式據(jù)以往工程案例來說，其多會發(fā)生在巖土體中起伏較大，垂直度較高的位置，若接觸面巖土體的整體抗剪切能力較差，則就會引發(fā)變形，嚴(yán)重時會導(dǎo)致接觸面發(fā)生移動。一般巖土工程中，堆積層底部的基巖頂面和對基層的內(nèi)部層面大多和斜坡的傾向相同，很容易造成滑動，且表現(xiàn)為邊坡順著基巖頂面以及層面方向發(fā)生整體性的滑動。(3)邊坡順著基巖內(nèi)的結(jié)構(gòu)面發(fā)生了變形等破壞形式。如果下部巖質(zhì)坡體應(yīng)力不平衡，判定為不穩(wěn)定狀態(tài)時，則邊坡會順著軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞，也會影響到周圍土體。若此類破壞發(fā)生，則會對高切坡的穩(wěn)定性造成較大影響，因為高切坡的穩(wěn)定性取決于下部巖質(zhì)邊坡，上部土體邊坡可視為一定的負(fù)荷，將其加載于下部巖質(zhì)邊坡上。破壞形式可分為順層滑動以及傾倒破壞。

2 山區(qū)公路巖土復(fù)合型高切坡穩(wěn)定性分析

2.1 計算參數(shù)取值

(1)重力密度取值

某公路改建工程于2014年9月進(jìn)行，在開挖路塹過程中發(fā)現(xiàn)斜坡土體出現(xiàn)了滑移，經(jīng)仔細(xì)勘察斜坡體的中部以及后緣出現(xiàn)了多處裂縫，大小不切，經(jīng)判斷為張拉裂縫，兩側(cè)地帶為剪切裂縫，斜坡體的穩(wěn)定性較差，須立即處理，否則會影響后續(xù)施工，甚至不能如期完工。失穩(wěn)變形高切坡的地形地貌受到地方的地質(zhì)構(gòu)造以及地層結(jié)構(gòu)的影響較大，該工程大地貌單元屬于淺中切割構(gòu)造侵蝕(剝蝕)—中低山地形地貌, 起伏較大，坡度較陡。由于該工程建設(shè)過程中需要切坡，在場地的東南側(cè)會形成一個人工高邊坡，其高度約為23.24 ～48.65 m ，高邊坡的頂部為土，高度約為5～10 m ，下部為巖。高切坡的的坡度為10°～35°，斜坡呈梯狀，自然坡度角斜坡的前緣厚度較厚，后緣的皮坡度較大，沒有發(fā)育良好的植被。

關(guān)于重力密度的具體取值，需要根據(jù)施工現(xiàn)場相關(guān)試驗工作的開展以及試驗結(jié)果進(jìn)行選擇，該工程高切坡的上部為塊石土，下部為強(qiáng)風(fēng)化頁巖。根據(jù)實施的重力密度分析來看，該工程的塊石土天壤重力密度是20.23 kN/m3，飽和重力密度為21.20 kN/m3。同時也進(jìn)行了巖石試驗，試驗結(jié)果顯示頁巖天然密度為2 589 g/cm3，由于該工程的滑體頁巖風(fēng)化嚴(yán)重，且節(jié)理裂隙發(fā)育程度高，比較破碎，因此需要對重力密度進(jìn)行折減，經(jīng)過商議和計算，最終天然重力密度為24.50 kN/m3，飽和重力密度為25.40 kN/m3。

(2)抗剪強(qiáng)度取值

抗剪強(qiáng)度取值需要基于以下原則：第一，需要將宏觀地質(zhì)作為判斷的基礎(chǔ)；第二，基礎(chǔ)為滑帶土物質(zhì)，需要就滑動面土質(zhì)、含水量、滑面粗糙程度、滑面形態(tài)等多種因素進(jìn)行綜合考量；第三，將反算值以及測試值作為基本參考值；第四，可參考類似工程的選取參數(shù)。

主滑面參考值主要如下：天然狀態(tài)黏聚力為35 kPa，內(nèi)摩擦角為17.5°，暴雨狀態(tài)黏聚力取值為34 kPa，內(nèi)摩擦角為16.2°；次滑面參考值主要如下：天然狀態(tài)黏聚力為19 kPa，內(nèi)摩擦角取值為17.5°，暴雨狀態(tài)黏聚力為18 kPa，內(nèi)摩擦角為15.5°。

2.2 穩(wěn)定性評價結(jié)果

現(xiàn)以該工程為例建立理想點(diǎn)法的高切坡穩(wěn)定評價模型。因山區(qū)高切坡為一個開放且復(fù)雜的系統(tǒng)，其中存在的影響因素較多，基于以往類似工程實踐經(jīng)驗和重要性、易測性原則，制定穩(wěn)定性評價方案。該工程將高切坡巖土評價分為四個等級，即I級、II級、III級和IV級，分別表示穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定。在建立的高切坡穩(wěn)定評價指標(biāo)體系中，正指標(biāo)主要包括黏聚力、內(nèi)摩擦角等，數(shù)值越大則表示高切坡的穩(wěn)定性越好；逆指標(biāo)主要指地形坡度、邊坡高度等，數(shù)值越大則表示高切坡的穩(wěn)定性越差。

因該工程為二級公路，依據(jù)公路設(shè)計規(guī)范，滑坡的安全系數(shù)需控制在1.15 ～ 1.20；但是由于工程所處地區(qū)降水量較大，所以了適當(dāng)降低，該工程的安全系數(shù)最終設(shè)定為0.05 ～ 0.1 。

經(jīng)過全面分析，確定該工程主要的處理措施為清方，同時需要做好坡面的排水工作。經(jīng)過施工現(xiàn)場實地考察發(fā)現(xiàn)，受到斷層的影響，滑坡地帶的巖體非常破碎，其會對公路邊坡的以及滑坡后緣清方形成的邊坡造成影響，為此，施工單位決定采用錨索框架梁技術(shù)進(jìn)行加固處理。

2.3 加固處治效果

該公路投入運(yùn)行后未發(fā)生變形、位移等破壞形式，且運(yùn)行狀況良好。由此可見，對于該高切坡失穩(wěn)的原因分析以及處理科學(xué)合理，有效防治了病害。

[1] 周志軍，梁涵，庾付磊，等.山區(qū)公路高切坡巖土的理想點(diǎn)法安全評價[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2013，39(4)：119-122.

[2] 郭志明，王明華.高陡順向巖質(zhì)人工邊坡穩(wěn)定性評價——以興山縣峽口碼頭高切坡為例[J].價值工程，2012，31(3)：85-85.

[3] 程心意，劉彬，侯炳紳，等.三峽庫區(qū)某居民點(diǎn)高切坡變形體治理方案設(shè)計實例[J].資源環(huán)境與工程，2010，24(5)：600-604.

2017-03-14

阮高(1986-)，男，湖北蘄春人，工程師，從事公路巖土工程設(shè)計。

U416.1

：C

：1008-3383(2017)06-0062-02