路基邊坡滑坡風險評估及治理探討

趙衛

摘要 路基邊坡滑坡嚴重威脅公路的安全運營。為有效評估滑坡風險，提高滑坡治理效果，文章以某二級公路路基邊坡滑坡為例進行風險評估及治理方案研究。首先，采用數字模擬仿真技術分析路基邊坡滑坡的發生機理、影響因素和安全系數，得出路基邊坡滑坡的發生率為21%，高于容許標準5%，安全系數為1.05。其次，根據風險評估結果，提出3種不同的治理方案，對比各方案治理效果和經濟效益，選出最優方案。最后，監測評價方案的實施效果，證明該方案可有效提高路基邊坡的穩定性，旨在為類似工程提供參考。

關鍵詞 路基工程；邊坡滑坡；數字模擬仿真；安全系數；治理方案

中圖分類號 U418.55文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0129-03

0 引言

路基邊坡滑坡會導致交通中斷、人員傷亡、財產損失，給環境造成不可逆轉的破壞。因此，對路基邊坡滑坡風險進行評估和治理是公路工程的重要內容。該文以某二級公路試驗段為例，采用數字模擬仿真技術分析路基邊坡滑坡的發生機理、影響因素、安全系數，提出3種不同的治理方案。通過對比各方案的治理效果及經濟效益，選出最優治理方案，并對其實施效果進行評價。

1 工程概況

1.1 地質分析

某二級公路位于低山丘陵區，西臨溝谷，地勢西低東高。邊坡失穩段長348 m，寬236 m，由石灰系泥巖構成，風化強度低，穩定性差。滑體土體厚12.0 m，滑動方向為SW265°。邊坡失穩過程分為兩個階段：第一階段為邊坡上部土體開裂，形成裂縫；第二階段為邊坡整體滑坡，造成災害。基于現場勘查數據分析該二級公路邊坡失穩的影響因素及發展趨勢，提出相應的治理措施[1]。

1.2 巖性分析

采用鉆孔檢測方式分析巖性，確定滑動面深度及地質條件，測點共6處，進尺共125.5 m。分析鉆孔取樣，得到巖體結構分布如表1所示。表中列出了各鉆孔的巖性、厚度、含水量等數據，可反映邊坡滑坡體的巖石組成及地質特征[2]。

2 風險評估分析

2.1 理論模型基礎

如圖1所示，基于風險評估理論模型，將邊坡滑坡風險評估分為風險分析、評估和管理3個階段。

（1）風險分析階段主要分析路基邊坡滑坡危險性及后果，確定滑坡的可能性、破壞方式和影響范圍。

（2）評估階段主要對比分析結果、風險允許標準，分析風險評價及社會經濟效益，判斷風險等級是否可接受[3]。

（3）管理階段主要制定風險調控治理方案，采取有效措施防治路基邊坡滑坡災害。

2.2 滑坡發生率分析

采用GeoStudi-2021軟件進行路基邊坡滑坡風險評估，利用蒙特卡洛試驗模組對邊坡土體的穩定性進行仿真分析。根據現場勘測數據，確定滑體土體的各項參數，如表2所示。

表2 滑體土體參數表

序號 土質分類 重度均值/

（g/cm3） 內摩擦角

均值/° 黏聚力

均值/kPa

01 雜填土 18.20 10.10 7.40

02 黏性粉質土 20.10 13.60 15.10

03 泥巖砂質土 24.10 22.40 101.20

輸入相應參數，通過軟件仿真得到邊坡土體的平均安全系數和失效概率，如圖2所示。結果表明，邊坡土體的平均安全系數為1.05，低于1.05的臨界值，說明邊坡土體處于不穩定狀態。邊坡土體的失效概率P=21%，高于5%的可接受發生率，說明邊坡土體有很高的滑坡風險[4]。由于該公路為主干道，車流量大，滑坡災害會造成嚴重的后果，因此需要采取有效的治理措施，提高邊坡土體的穩定性[5]。

3 治理方案分析

3.1 治理方案措施

根據邊坡滑坡風險評估結果，針對滑坡體的上部、中部、下部分別制定治理方案，具體見圖3～5。

3.2 治理效果分析

運用反算參數法得到路基邊坡土體的力學參數，如內摩擦角φ和黏聚力c，利用數值仿真計算，對不同的治理方案進行安全系數和失效概率評估[6]。反算結果：φ=30°，c =20.4 kPa，基于3種治理方案進行仿真計算，結果見表3，其中方案3的安全系數、失效概率均不滿足規范要求，說明該方案無法有效控制路基邊坡滑坡風險[7]。

表3 各治理方案計算結果表

治理方案 01 02 03

安全系數均值 1.14 1.17 1.09

失效率P/% 3.14 0.72 6.22

3.3 經濟效益對比分析

統計方案1、方案2的工程量、工程單價和總造價具體見表4～5。

從成本角度看，兩種治理方案總體費用分別為2 595萬元、6 212萬元，從治療效果看，治理方案2的平均安全系數大于方案1，治理效果更好，但治理成本也更高，且治理方案2施工風險高、工期長、擾動大，治理方案1的施工風險低、工期短、擾動小。因此，綜合考慮認為方案1更合適，能夠在保證邊坡安全性的同時節約資源和資金[8]。

3.4 治理效果評價

采用錨索框架梁+預應力錨索抗滑樁的方案治理邊坡后，為評價治理效果，需監測抗滑樁頂水平位移，布設多個監測點，持續監測90 d，測點布設如圖6所示[9]。監測結果表明，治理后的邊坡土體在30 d內就達到了穩定狀態，抗滑樁頂水平位移變化很小，如圖7所示。說明所選治理方案可行，可有效提高路基邊坡的穩定性[10]。

圖7 樁頂水平位移變化情況

4 結論

綜上所述，工程實踐中，可基于現場勘察檢測數據和數學仿真計算評估路基邊坡滑坡的可能性、危害后果、治理方案及治理效果，確定最合理的治理方案，保障路基邊坡的穩定性和安全性。該文主要結論如下：

（1）運用反算參數法得到路基邊坡土體的力學參數，如內摩擦角和黏聚力，并利用數值仿真計算，得出失穩后路基邊坡平均安全系數為1.05，邊坡滑坡發生率為21%。

（2）通過對比分析最終確定坡面錨索框架梁支護+預應力錨索抗滑樁支擋的綜合治理方案，可有效提高路基邊坡的抗滑能力和穩定性，降低滑坡發生率及危害程度。

（3）上述治理方案具有施工難度合理、治理效果良好、成本投入可控等優點。通過監測數據分析，該方案能使樁頂水平位移在30 d后趨于穩定，達到預期目標。

參考文獻

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