公路邊坡穩定性分析及治理方法研究

中圖分類號 U458.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0131-03

0 引言

隨著公路運輸和交通行業的迅速發展，邊坡穩定問題成為保證行車安全的重要前提。邊坡穩定性問題直接關系到高速公路的正常運營，邊坡失穩可能引發重大的安全事故。因此，該文擬從理論和實際兩個方面開展研究，以揭示邊坡穩定機理，并提出相應的防治對策，減輕地質災害破壞程度，研究成果對于保障公路安全運營具有重要現實意義。

1公路邊坡穩定性分析方法

1.1 極限平衡法

公路邊坡穩定性分析其主要內容是確定邊坡的安全系數，此系數為危險滑裂面滑動力與土體抗滑力的比值[]。瑞典條分法假設滑裂面為圓弧，忽略了土體之間的共同作用力，其簡化分析如圖1所示，瑞典條分法將滑體分割成多個豎向土條，并對第i塊土條展開受力分析，為便于計算將土條下方弧線看作直線。

o 一滑動圓弧的圓心； R 一 一半徑（m）；""（2標注 i 塊土條的坡高 （ m） ；""—坡角（°）；"

"—土條的寬度（m）；""——標注坡高（m）；"—坡角（°）；""———有效法向力（N）；""一下條垂直力（N）；""—抗剪力（N）；""—條塊長度""："中 忽略條間力（N）；""—土條；""—土條自重（N）；"——水平條間力（N）第 i 塊土條的垂直力（N）； —土條的寬度（m）；

Ti——有效法向力（N）； —抗剪力（N）。

簡化畢肖普法基于圓弧滑動面，以圓弧形滑移面為基礎，假設條邊有橫向土體的橫向受力，而沒有縱向的橫向抗剪，其簡化分析如圖2所示。采用簡化比肖普法求穩定系數時，需要采用迭代方法，在分析過程中需要選取各種滑動面，反復試算，直到找出最不利滑動面為止，以最不利滑動面的穩定度為其安全系數。

——標注坡高的均數（m）； —標注坡高（m）； —切向力（N）； —水平力（N）； —下條垂直力（N）； —孔隙壓力（N）。

簡布法基于靜力平衡原理，適用于任意形狀的滑動面，能夠較為準確地預測邊坡的穩定性，該方法求解安全系數需要利用力的多邊形閉合，如圖3所示，以及極限平衡條件還要綜合考慮滑坡體的水平與豎向力平衡。

摩根斯坦-普賴斯法假設滑動面為任何形式，同時兼顧全局的受力與矩均衡，通過對其進行動力與扭矩的平衡微分方程，將其橫方向上的坐標轉化為數值表達式，利用迭代方法對其進行數值求解，得到坡體的穩定度。這種算法具有嚴謹的計算原理，能充分地符合各種滑動面的受力與扭矩的均衡條件。

1.2 數值分析法

數值分析法對坡體中的應力一變形規律加以研究，可以應用于斜坡的變形、塑性區的分布及支撐構造的計算，從而實現對坡體變形的有效控制。在實際邊坡穩定性分析與計算中，FLAC法的優點在于利用混合離散的方法對材料塑性流動與破壞展開模擬，得到精確、合理的計算結果；該模式利用動力學方程進行建模，避免非穩態的數值計算難題；該方法利用顯式差分方法展開微分方程計算，具有計算量少、處理大變形邊坡現象較為便捷等優點，適合于微型計算機。

以滑坡為代表的邊坡破壞最為突出，其本質是由于土體風化、吸水飽和等因素導致剪切強度下降，與強度折減理念相對應，強度折減法不需要對邊坡滑動表面做任何假定或尋找，坡體強度參數變化將會導致其內部的應力以及位移場也發生變化，因此并不需要假設初始應力值[2]。本構模型是對土體力學性能特征的經驗化表述，結合土體材料應力-應變關系曲線以及塑性理論，最終形成數學表達式。由于土體性質多樣，力學特性也存在差異，單一模型不能滿足所有條件，因此需要建立多個能夠反映土體受力行為特征的模型，選擇模型時要充分考慮材料性能以及模型適用條件，在邊坡工程中通常可采用摩爾-庫倫模型。該模型基于摩爾-庫倫屈服準則，在主應力空間中表現如圖4所示，摩爾-庫倫模型通常適用于混凝土、巖石等松散或膠結材料。

、 、 1 主應力投影（壓應力為負）； 、 1 -主應力（壓應力為正）。

2公路邊坡穩定性分析中應用的地質監測技術

2.1測量儀器與傳感器

工程師在邊坡上設置多個控制點，利用全站儀進行定期測量，以監測邊坡的變形情況，全站儀用于高精度測量邊坡的位移和變形，發射和接收電磁波，測量兩個點之間的距離和方位角，進而計算出坐標。傳感器將感知到的位移信息轉化為電信號，通過數據傳輸系統實時傳輸至監測中心進行分析處理。裂縫計用于監測邊坡表面裂縫的發展情況，能夠高精度地記錄裂縫的寬度和長度變化，為評估邊坡穩定性提供重要數據。在邊坡適當位置安裝測斜儀，其結構如圖5所示，使用螺栓或支架將其固定在邊坡表面，也可將其埋設在邊坡內部，以便更準確地測量內部土體的傾斜變化。在使用測量儀器與傳感器時必須校準，按照指定位置和間隔進行測量，記錄每次測量數據，包括測量時間、角度等信息，為后續的加固和修復工作提供準確信息。

測量輪距 L 的角度（°）； L 1 輪距（m）。節點如圖7所示。

2.2遙感技術和衛星監測

遙感技術主要通過無人機、衛星等遙感平臺，獲取邊坡區域的遙感影像，利用專業的遙感圖像處理軟件，對獲取的影像進行校正、增強和分類，以提取邊坡的形態、結構、變形等關鍵信息。衛星監測則利用GPS、北斗等全球導航衛星系統，實現大范圍、全天候的邊坡定位監測。激光掃描技術能夠精確地形資料，可為邊坡模擬與分析研究提供重要依據，還可以結合多時相遙感影像進行對比分析，評估邊坡的穩定性變化趨勢。地質雷達技術是一種利用電磁波進行深部構造探測的新方法，可以有效地發現斜坡中隱蔽的孔洞、軟弱夾層，有助于評價邊坡內在穩定。

3公路邊坡治理方法研究

3.1地下水排出

在實際邊坡治理工程中，支撐滲溝深度通常為 1 0 m 以下，寬度為 2 ～ 5 m ，主要功能是排水、疏干巖土體中的水分，并對欠穩定的邊坡進行加固[3]。支撐滲溝有兩種形式，其中主滲溝應與滑裂面相平行，其布置地點應位于水淹區和水位露頭處。支滲溝布設應根據流域條件，通常將其與坡體滑移量保持 左右，并可略超出滑體范圍，使地下水完全截流。

邊坡滲溝是指在坡面上引水或排水濕坡，以減輕水對邊坡的沖蝕，邊坡滲溝的設置要求是沿坡面豎向嵌入，并埋于巖石底層相對干燥的地方，在坡面上形成一個斜坡，坡度約為 2 % ～ 5 % ，并在結構底部鋪設防水材料以防止滲漏。邊坡滲溝設置間距應根據地下水流量、分布和土層結構等因素來決定，在設計時可以每 5 ～ 9 m 設置1個，寬度為 1 . 1 ～ 1 . 5 m ，并根據濕潤土層厚度來確定滲溝深度。平孔孔眼布置數目及位置應根據地質及地下水的分布情況，具有施工簡單、省力、材料簡單等優勢，且孔徑可達毫米，且不受水流影響，坡度大于 1 5 % 。

集水井排水將滑坡區的基巖及其周圍的地下水進行集中收集和處理，構造深度一般在 2 0 ～ 3 0 m 之間，修建集水井時，需保證一定安全間距，并在一定的范圍內施工，集水井建設應深入基巖。

3.2土釘支護與錨固技術

土釘支護以新奧法為基本原理，用于邊坡穩定與基坑開挖，具有快速、經濟、穩定等優點，已被廣泛應用于巖土工程中。土釘與周圍土體充分接觸，二者形成土釘一土體復合體，當巖土體變形時，由于土釘與周圍土體之間的摩擦和黏結力，使土釘整體受拉，保證了土釘一土體復合體的穩定。巖土錨固技術是指在土體中嵌入錨桿，協同巖體與土體之間的能量，實現邊坡自穩與抗剪性能提高[4。應用該技術可以降低材料用量，且與土釘支護基本一致，按有無預應力錨索與預應力錨桿兩類，廣泛用于邊坡支護、邊坡加固、滑坡防治等。錨桿框架。

3.3坡面防護

坡面防護主要功能是防止雨水沖刷、溫度變化和風化等天然因素對邊坡造成破壞。植被保護的措施有植草、鋪草、綠化等，在邊坡穩定、沖刷不大的情況下可選用這種防護方法，草種選用要充分考慮當地土質、氣候等因素；鋪設草皮，可用于各類土質斜坡，尤其是沖刷嚴重、坡度陡峭的斜坡；植樹主要用于加固路基與防護河岸，可種植在路基邊坡和漫水河灘上[5。施工防護主要有抹面防護、噴漿、漿砌石防護、護面墻等，對石料開挖邊坡采用抹面保護，可防止風化；對于易風化但還沒有嚴重風化的巖質邊坡，可采用噴漿和噴混凝土技術，預防邊坡沖刷和滑坡。

4結論

邊坡穩定性是公路運輸安全的重要保障，為了保證邊坡穩定，需要結合具體工程選擇適用分析方法，并根據分析結果采取排水措施，土釘支護與錨固，以及坡面防護方法等，處置后能夠顯著提升邊坡穩定性。未來研究應進一步提高邊坡穩定性分析的準確性與便捷性，建立邊坡穩定性的長期監測與預警機制，創新邊坡治理技術與材料應用，為公路工程安全運營提供堅實保障。

參考文獻

[1侯文騰，王育奎，杜相波，等.某營運高速公路類土質邊坡的穩定性分析及加固設計[J].巖土工程技術，2024（1）：47-51.

[2]劉劍，劉成安，周彤，等.基于強度折減法的公路邊坡穩定性分析[J].公路，2024（1）：75-80.

[3]李晟，劉浪.支撐滲溝在膨脹土淺層路塹邊坡處治中的應用[J].科技資訊，2024（5）：122-124.

[4]邢浩，程勇，郭冬冬，等.格構式錨桿加固高陡路塹邊坡的力學特性[J].湖南交通科技，2024（3）：51-56.

[5]張曉燕，姬俊慧.公路工程中邊坡穩定性分析與加固技術[J].汽車周刊，2024（10）：118-120.