公路邊坡穩(wěn)定性影響因素及治理工程研究

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

在公路工程中，邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題對(duì)公路的安全運(yùn)行影響重大，輕則出現(xiàn)垮塌、掉塊等現(xiàn)象，重則出現(xiàn)大規(guī)模滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。不僅會(huì)影響公路正常運(yùn)行，更會(huì)危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全，給國(guó)家造成巨大損失。因此，查明邊坡穩(wěn)定性的影響因素、保證治理工程正常工作對(duì)公路的安全運(yùn)行具有重大意義。

一、公路邊坡的類型

總的來(lái)說(shuō)，公路邊坡可以分為自然邊坡、挖方邊坡和填方邊坡3種類型。自然邊坡指的是在自然狀態(tài)下存在的邊坡；挖方邊坡指由于人類工程開(kāi)挖形成的邊坡；填方邊坡是指由于棄渣和放坡的需要堆填形成的邊坡。

二、穩(wěn)定性影響因素

(一)邊坡的工程地質(zhì)條件

影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)條件有地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性和地震等。邊坡的坡體結(jié)構(gòu)是邊坡穩(wěn)定性的控制性因素，邊坡的坡體結(jié)構(gòu)由邊坡的坡向、坡角、巖層及結(jié)構(gòu)面的傾向與傾角共同決定。一般來(lái)說(shuō)，反向邊坡穩(wěn)定性最好，橫向坡次之，順向坡穩(wěn)定性最差，尤其是當(dāng)巖層傾角小于邊坡坡角時(shí)，此類邊坡巖層被切割，臨空條件良好，最易發(fā)生滑動(dòng)破壞。對(duì)于邊坡自身而言，坡角越大，邊坡越容易發(fā)生破壞，坡角越小，邊坡越穩(wěn)定，坡高越大，對(duì)邊坡穩(wěn)定越不利；平面上呈凹形的邊坡較凸形邊坡更穩(wěn)定。

再有，邊坡的物質(zhì)組成，巖性組合也對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響重大。當(dāng)邊坡的巖性不同時(shí)，由于不同巖性，甚至是不同風(fēng)化程度、破碎程度下的同種巖性的巖體力學(xué)性能也存在較大差異，因此不同的巖性組合對(duì)邊坡穩(wěn)定性的表現(xiàn)也不同。特別是當(dāng)軟弱夾層存在的情況下，軟弱夾層的力學(xué)性能往往是控制邊坡能否發(fā)生滑動(dòng)破壞的決定因素。

此外，在地震高烈度區(qū)，地震作用也是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。地震作用一方面可以影響邊坡坡體結(jié)構(gòu)，使得邊坡與其在無(wú)地震工況下的失穩(wěn)破壞方式有所差異；另一方面，地震會(huì)使邊坡內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，這種附加應(yīng)力會(huì)加速邊坡變形，使邊坡失穩(wěn)。

(二)氣象水文條件

在諸多邊坡失穩(wěn)破壞的案例中，降雨因素是眾多滑坡發(fā)生的決定因素。在降雨條件下，由于雨水下滲，水排出坡體不及時(shí)，不僅會(huì)增大邊坡的下滑力，而且還會(huì)造成巖體力學(xué)參數(shù)降低，從而使邊坡抗滑力減小導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。此種影響對(duì)于紅層邊坡和含有其他軟弱夾層的邊坡中表現(xiàn)尤為明顯。

(三)人類工程活動(dòng)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人類工程活動(dòng)如修建公路、房屋、大型水庫(kù)等日益頻繁。這些活動(dòng)往往會(huì)使自然邊坡原有的形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，有的使自然邊坡前緣產(chǎn)生臨空面造成邊坡失穩(wěn)，有的破壞了巖層的連續(xù)性使得邊坡出現(xiàn)局部穩(wěn)定性問(wèn)題，有的由于人工堆載使得邊坡直接發(fā)生破壞。

三、常見(jiàn)的公路邊坡治理措施

(一)截排水工程

為減少降雨形成的地表水滲入坡體內(nèi)對(duì)坡體穩(wěn)定性造成影響，一般在滑坡的后緣平緩地帶設(shè)置截水工程，并根據(jù)邊坡的地形地貌特點(diǎn)在滑坡中部設(shè)置排水溝，排出地表水。據(jù)耿東陽(yáng)等[1]，地下排水的措施主要有滲溝和泄水隧洞，地下水的排出可有效降低巖土體的空隙水壓力，增大有效正應(yīng)力，防止水對(duì)巖層的軟化，尤其是對(duì)軟弱夾層的軟化作用，從而提高邊坡的抗滑力。對(duì)于許多大中型滑坡來(lái)說(shuō)，排水問(wèn)題往往首當(dāng)其沖。解決好地表水和地下水的排泄問(wèn)題，保證巖土體的力學(xué)性能不被水軟化降低，這對(duì)能否治理好滑坡起著至關(guān)重要的作用。

(二)削方減載

削方減載包括削坡減載和削頭減載兩種方式。削方減載指根據(jù)邊坡的類型按照規(guī)范要求選擇合適的坡比進(jìn)行放坡，可有效減小邊坡的下滑力，增大邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。削方治理一般在邊坡的中部及上部進(jìn)行，其目的是挖除形成不穩(wěn)定滑坡的潛在物源，減小推力，保證邊坡的局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性。削頭減載是指將邊坡上部一定范圍內(nèi)的巖土體清除，以達(dá)到降低邊坡高度，減小下滑力，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性的目的。

(三)回填反壓

為了提高滑坡整體穩(wěn)定性，根據(jù)滑坡的地形地貌特點(diǎn)和變形特征，一般人為地在邊坡的坡腳一帶實(shí)施回填反壓，增加邊坡阻滑段的土重，可有效增大邊坡抗滑力，提高邊坡自身穩(wěn)定性。

(四)支擋工程

支擋工程主要通過(guò)增設(shè)結(jié)構(gòu)物將邊坡的部分下滑力傳遞至下伏穩(wěn)定的持力層上，從而使?jié)撛诨瑒?dòng)面以上的巖土體保持整體穩(wěn)定的狀態(tài)，達(dá)到工程治理的目的。據(jù)杜瀟翔[2-3]，邊坡支擋工程多種多樣，常見(jiàn)的有抗滑樁、擋土墻、格構(gòu)、錨桿、錨索等。在選擇支擋工程之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)邊坡的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合邊坡自身特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)選取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施。一般來(lái)說(shuō)，格構(gòu)適用于推力較小的堆積層滑坡；擋土墻和抗滑樁適用于淺層滑坡；錨桿及錨索適用于深層滑坡，一般與抗滑樁、擋土墻以及格構(gòu)等組合使用可以達(dá)到更好的治理效果。

四、結(jié)論

隨著公路交通建設(shè)發(fā)展和人類工程活動(dòng)逐漸加劇，公路邊坡破壞發(fā)生的頻率也逐漸增加,為等了保證公路邊坡的穩(wěn)定性及公路的安全平穩(wěn)運(yùn)行，必須要對(duì)公路邊坡進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幹茫嵘愤吰碌姆€(wěn)定性，避免滑坡情況的發(fā)生。由于影響公路邊坡穩(wěn)定性的因素眾多，因此，應(yīng)在對(duì)公路邊坡進(jìn)行充分的調(diào)查，查明影響公路邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素后再施加合適的處置措施。這不僅可以有效保證邊坡穩(wěn)定性，還對(duì)節(jié)約造價(jià)等作出貢獻(xiàn)。