凍融環境下巖土邊坡穩定性分析

莊 巖

遼能置業(沈陽)有限公司 遼寧 沈陽 110000

凍融環境主要分為高海拔多年凍土、高緯度多年凍土兩種，近些年氣候變暖，導致凍融環境的巖體發生變化，即巖土邊坡發生凍融損傷，且巖土邊坡的強度下降，影響凍融環境下公路結構的穩定性。而巖土作為天然的生產材料，如果使用的生產材料質量發生變化，則巖土內部因冰水融化，造成巖土破裂，導致公路出現塌陷，進而影響公路工程的質量[1]。下面針對凍融環境下巖土邊坡穩定性進行分析，并提出相應的邊坡保護措施。

1 凍融環境下巖土邊坡穩定性的影響因素

高原地區因氣候、自然環境等因素影響，導致公路工程在施工期間出現巖土邊坡不穩定的現象，影響了公路工程的質量[2]。高原高寒地區，影響巖土的因素主要分為內、外部兩種，內部因素主要指因巖土本身的性質以及所在地區的地下水、邊坡形態影響，外部因素主要指軟體植被、人為因素等影響。

首先，就內部因素而言，在零攝氏度及其以下溫度的低溫環境下，對于寒冷地區巖土邊坡而言，零攝氏度的巖土環境最為脆弱，對自然環境的抵抗力比較差，并影響巖土的硬度。此外，在高寒地區，如果巖土的坡度比較大，則坡頂的受力最大，也降低了坡角的穩定性。因此，在高寒地區，巖土坡角越小，則邊坡越穩定，在實際施工期間，為了防止凍融巖土發生融化，需改變巖土的坡角，給公路工程施工帶來極大難度[3]。對于巖土內部環境而言，巖土的內部水分變化，容易影響巖土內部的結構，一般情況下，如果外界溫度較高，則巖土內部的冰凍部分發生融化，導致巖土中的水分增加。因此，當高寒地區的地下水發生融化，則整體巖土的土體含水量增高，巖土的硬度下降。

其次，就外部因素而言，降雨、地震、植被保護等措施對青藏高原地區的巖土邊坡均有較大影響。在降雨過程中，隨著降雨量的增加，高寒地區的地下水增加，水位上升，地下水進行滲流，增加靜水壓力，并且高寒地區土壤中的含水量增加，縮小巖土的土壤強度，最終影響巖土邊坡的穩定性。氣溫變化是主要的影響因素之一，因氣溫無法人為干預，并且氣溫變化屬于全球性的問題，從地區角度出發進行治理，其難度比較大。針對高寒地區，因氣溫增高，土溫也增高，使得巖體的穩定性下降，土壤的粘聚力也下降，當土溫下降，土壤的粘聚力也會提高。同時，氣候溫度升高，對于含水較高的巖體，將改變巖土的性質，最終影響巖土邊坡的穩定性。植被能夠吸收巖土邊坡中的水分，并起到加固邊坡的作用，但因目前植被亂砍濫伐情況較為普遍，導致巖土邊坡的植被破壞嚴重，巖土的邊坡穩固性受到嚴重的破壞。

2 提高凍融環境下巖土邊坡穩定性的措施

2.1 科學評價凍融環境下邊坡的穩定性 對于巖土地區，因凍土層的結構比較特殊，如果對原有的巖土結構產生破壞，則影響邊坡的穩固性。為此，需要采取相應的措施，以此增加邊坡的穩定性。首先應該對凍融環境下邊坡的穩定性進行科學評價分析。邊坡穩定性的分析方法有極限平衡法、極限分析法、模糊數學分析法、灰色理論分析法、神經網絡法等，其中極限平衡法、強度折減法是常溫下邊坡穩定性的重要分析方法，在凍融環境下邊坡穩定性分析中也同樣適用。土坡極限平衡方程是建立在Mohr-Columb強度的破壞準則和安全系數k兩個方程的基礎之上的。強度折減法則按照公式“c＇=c/Fs；φ＇=arctaIl(tanφ/Fs)”計算。

2.2 要合理取土 高寒巖土地區進行工程施工期間，以填土為主，減少對巖土的使用，而是對冰融巖土地區的厚層地下冰的地方進行保護，禁止隨意取土，必要的情況下，需要對冰融環境的土壤進行填土，至少要對一米五以上的冰凍層厚進行保護[6]。如果對冰融巖土地區進行有效的填充，則能夠減少巖土邊坡結構的破壞程度，也能提高巖土邊坡的穩定性。

2.3 要主動冷卻 針對出現熱融滑塌滑坡的地段，在具體施工期間，需要將其作為主要的保護內容，對發生熱融的巖土地區，需要種植耐旱、耐寒的植物，通過植物的根系深入巖土中，對巖土結構起到一定的加固作用，并取大量的土對地下水進行保護，在確保巖土邊坡穩定的同時，也能減少地下水流失。此外，針對熱融的巖土邊坡，可以采用草袋土，或者采用粘性比較高的土壤對巖土邊坡進行覆蓋，降低冰融環境巖土土層環境溫度。如果巖土邊坡的穩固性不佳，可以選取空隙較大的拋石，當氣溫升高的情況下，拋石能夠阻擋太陽光，進而降低巖土邊坡的溫度。

2.4 做好排水工作 將巖土體中多余的水分引出來，主要將塌陷體中的水分引出來，減少塌陷體的危險程度，進而有助于提高巖土邊坡的穩定性。在具體實施期間，需要全面了解巖土邊坡的塌陷體，然后對塌陷體進行評估，針對塌陷體的排水工作提出針對性的解決措施。當然，在具體實施期間，需要結合當地的環境情況，先從小范圍嘗試，然后將具體的措施進行推廣運用，以此提高冰融環境下巖土邊坡的穩定性。

結束語

高原地區的海拔比較高，且空氣稀薄，太陽光照射時間長，晝夜溫差比較大，冰融的環境面積比較廣，在公路工程施工建設過程中，巖土邊坡穩定性成為影響公路工程施工質量的主要因素。因此在公路工程施工期間，需要加強邊坡土地的管理，減少對邊坡地區的破壞，針對降雨、植被破壞等客觀因數提出相應的解決措施，不僅要做好排水措施，同時也要加強植被覆蓋面積，通過實施種植綠色植被的方法，加強巖土邊坡的穩固性。