贵州山区路堑边坡失稳机理与处治对策

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王 曙 光 陈 亚 洲 ：贵 州 山 区 路 堑 边 坡 失 稳 机 理 与 处 治 对 策
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２０２１ 年 第 ３ 期
施２个方面讨论边坡处治对策。 ３．１ 边 坡 防 护 ３．１．１ 圆 弧 形 滑 动
此类变形破坏模式常发生于土质边坡与土石 混合边坡中。 圆 弧 形 滑 动 滑 面 通 常 较 深，工 程 上 可 采 取 以 下 措 施 进 行 边 坡 防 护：① 放 缓 坡 率。 土 体 抗 剪 强 度 参 数 较 小 ，自 稳 性 较 差 ，应 在 工 程 允 许 范 围 内 尽 量 放 缓 坡 率 ，减 少 滑 面 上 部 土 体 容 重 ；② 格构锚杆（索）。 根 据 滑 面 深 度，可 选 择 锚 杆 （索） 进行坡面防护，长 度 应 超 出 滑 面 一 定 深 度 以 保 证 锚固 强 度；③ 路 堑 墙。 当 边 坡 受 红 线 限 制 需 要 收 坡时，可 采 用 路 堑 墙 （坡 率 １∶０．２５）进 行 支 挡 防 护 ，下 滑 力 过 大 时 可 采 用 抗 滑 桩 。 ３．１．２ 沿 层 面 平 面 滑 动
（贵 州 省 交 通 规 划 勘 察 设 计 研 究 院 股 份 有 限 公 司 贵 阳 ５５００８１）
摘 要 贵 州 山 区 地 质 条 件 复 杂，降 雨 量 大，路 堑 边 坡 的 稳 定 对 道 路 安 全 影 响 重 大。 文 中 以 贵 阳 市某道路工程为依托，分析边坡失稳破坏的主要类型，总结出 四 类 风 险 较 大 的 路 堑 边 坡，即 土 质 边 坡、顺层岩质边坡、岩土混合边坡和超高边坡，明确主要破 坏 形 式 为 圆 弧 形 滑 动、沿 层 面 平 面 滑 动、 沿 土 岩 分 界 线 折 线 滑 动 、岩 体 屈 服崩 塌 。 结 合 破 坏 机 理 及 实 际 ，明 确 边 坡 防 护 可 采 用 放 缓 坡 率 、抗 滑 桩 、格 构 锚 杆 （索 ）、挡 墙 等 形 式 ，辅 以 边 坡 截 排 水 ，以 保 证 边 坡 稳 定 。 关键词 贵州山区 路堑边坡 边坡防护 截排水系统 中 图 分 类 号 Ｕ４１６．１＋４
２．３ 土 石 混 合 边 坡
土石混合边 坡 常 指 上 部 为 土 体、下 部 为 岩 体 的 边 坡 ，在 贵 州 地 区 又 常 见 为 坡 体 前 部 为 土 体 、后 缘为岩体的 边 坡。 贵 州 地 区 灰 岩、白 云 岩 等 可 溶 岩 分 布 广 泛 ，溶 槽 发 育 且 为 黏 土 充 填 ，边 坡 开 挖 时 坡面常有溶槽揭露，如 Ｋ５＋５８０ 右 侧 边 坡。 该 边 坡高约２２．２ｍ，溶 槽 发 育，下 伏 基 岩 为 三 叠 系 下 统谷脚组灰 岩，边 坡 横 断 面 图 见 图 ３。 该 类 边 坡 的 失 稳 机 理 与 土 质 边 坡 相 似 ，可 总 结 为 ：边 坡 开 挖 后，雨 水 入 渗 至 坡 体 内 部，一 方 面 增 大 了 土 体 容 重，另一方面可 入 渗 至 土 岩 分 界 线 使 得 潜 在 滑 移 面抗剪强度参数 降 低，坡 体 达 到 临 界 状 态 后 可 能
图 ４ Ｋ１０＋５８０ 右 侧 超 高 岩 质 边 坡
该类边坡的失 稳 机 理 为：高 边 坡 开 挖 形 成 过 程 中 ，坡 体 内 部 应 力 重 分 布 较 为 明 显 ，原 有 的 平 衡 状 态 被 打 破 ，应 力 向 坡 面 集 中 ，使 得 坡 体 局 部 变 形 量 逐 渐 累 积 ，产 生 塑 性 屈 服 ；加 之 贵 州 山 区 岩 体 普 遍 较 为 破 碎 ，节 理 发 育 ，边 坡 常 被 ３ 组 甚 至 更 多 结 构面切割为大小 各 异 的 块 体，雨 水 在 裂 隙 中 汇 聚 也产生了一定的 静 水 压 力，使 得 该 类 岩 质 高 边 坡 常 发 生 屈 服崩 塌 破 坏 。
顺层岩质边坡常指岩层层面与坡面倾向相同 （或相近）且倾角 小 于 设 计 坡 率 的 岩 质 边 坡，层 面 常为软弱结构面且抗剪强度较低。贵州地区岩层 出 露 多 为 沉 积 岩 ，整 体 稳 定 性 常 受 岩 土 体 强 度 、结 构面产状与强度控制，如 Ｋ４＋０４０ 左 侧 边 坡。 该 边 坡 为 五 级 顺 层 岩 质 边 坡 ，上 覆 土 层 为 红 黏 土 ，下 伏 基 岩 为 三 叠 系 下 统 谷 脚 组 灰 岩，坡 面 走 向 为 １３５°，岩 层 产 状 为 １１５°∠１２°，结 构 面 参 数 为 黏 聚 力犮＝３０°，内摩擦角φ＝１１°，为软弱 结 构 面，其 边 坡 横 断 面 示 意 见 图 ２。
本文以贵州 省 贵 阳 市 某 市 政 道 路 为 依 托，总 结了贵州地区较为常见且风险较大的四类路堑边 坡类型，通过对 相 应 边 坡 的 变 形 破 坏 机 理 进 行 分 析 ，提 出 对 应 的 边 坡 处 治 对 策 。
１ 工 程 地 质 概 况
项 目 区 位 于 贵 州 高 原 中 部 ，地 形 起 伏 不 大 ，属 云 贵 高 原 溶 蚀侵 蚀 型 低 中 山 和 高 原 溶 丘 洼 地 地 貌 ，项 目 区 位 于 扬 子 准 地 台 黔 中 腹 地 ，贵 阳 构 造 变 形 区 ；地 层 总 体 呈 单 斜 产 出 ，倾 东 向 ，倾 角 较 缓 ，一 般在５°～２４°间，项 目 区 内 无 活 动 断 裂 通 过，场 地 整体稳定。
收 稿 日 期 ：２０２１０２０１
灰 岩 均 为 可 溶 岩 ，项 目 沿 线 主 要 不 良 地 质 为 溶 洞 ， 多处发育有溶槽。 ２ 边 坡 类 型 及 失 稳 机 理
通过对项目区 沿 线 的 路 堑 边 坡 进 行 调 研，结 合贵州省各县市 区 域 地 质 资 料，将 贵 州 山 区 存 在 的安全隐患较大 的 路 堑 边 坡 分 为 四 类，即 土 质 边 坡、顺层岩质边坡、岩 土 混 合 边 坡 （溶 槽 发 育），以 及超高边坡。 下 面 根 据 项 目 实 例，对 该 四 类 边 坡 的失稳机理进行分析。 ２．１ 土 质 边 坡
贵州山区地 质 环 境 复 杂，岩 石 出 露 以 沉 积 岩 为主，项目沿线主要出露地层有 第四系（Ｑ）、三 叠 系下 统 安 顺 组 （Ｔ１犪）、谷 脚 组 （Ｔ１犵）、大 冶 组 （Ｔ１犱）等，上 覆 土 层 主 要 为 填 土、红 黏 土，下 伏 基 岩 主 要 以 白 云 岩 、灰 岩 等 碳 酸 盐 岩 为 主 。 白 云 岩 、
擦角和黏聚力降 低，同 时 降 雨 使 得 潜 在 滑 面 上 部 土体产生增重效 应，导 致 边 坡 沿 潜 在 滑 动 面 所 受 到的抗滑力小于 下 滑 力，达 到 临 界 值 后 边 坡 沿 滑 面发 生 圆 弧 形 滑 动，自 坡 顶 后 缘 剪 入，自 坡 脚 剪出。 ２．２ 顺 层 岩 质 边 坡
此类变形 破 坏 模 式 常 发 生 于 顺 层 岩 质 边 坡 中，层面为软 弱 结 构 面。工 程 上 可 采 取 以 下 措 施 进 行 边 坡 防 护：① 沿 层 面 放 坡 开 挖。当 考 虑 道 路 全线填挖平衡或 工 程 红 线 允 许 时，可 沿 层 面 对 边 坡 进 行 放 坡 开 挖 ，清 除 潜 在 滑 体 ；② 抗 滑 桩 ＋ 格 构 锚索。当边坡 无 放 坡 空 间，应 在 坡 脚 设 抗 滑 桩 进 行 支 挡 ，上 部 设 格 构 锚 索 进 行 预 加 固 ，由 于 边 坡 可 能沿层面发生多 级 滑 动，应 根 据 分 级 下 滑 力 计 算 结果确定锚索排 数 及 预 应 力 大 小，必 要 时 可 设 双 排桩。 ３．１．３ 沿 土 岩 分 界 线 折 线 滑 动
总 第 ３０６ 期 ２０２１ 第 ３ 期
交 通 科 技 ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１７５７０．２０２１．０３．０１７
ＳｅｒｉａｌＮｏ．３０６ Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ２０２１
贵州山区路堑边坡失稳机理与处治对策
王曙光 陈亚洲
土质边坡常指 由 坡 积 土、沉 积 岩 和 变 质 岩 风 化形成的残积土组成的边坡［２］，挖高常在２０ｍ 以 下。贵州地区红 黏 土 分 布 广 泛，具 有 高 天 然 含 水 量、高 液、塑 限、高 孔 隙 比、低 密 度、干 缩 开 裂 等 特 点［３］，常为土质边坡的重要组成部分，如 Ｋ１＋２８０ 右侧边坡。该边 坡 为 二 级 土 质 边 坡，上 覆 红 黏 土 最高约１７ｍ，设计坡率按１∶１ 开挖，边坡 横断面 示 意 见 图 １。
图 １ Ｋ１＋２８０ 右 侧 土 质 边 坡
该类边坡的失 稳 机 理 为：边 坡 按 设 计 坡 率 进 行开挖后，强降雨 作 用 下 地 表 水 入 渗 使 土 体 内 摩
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发生圆弧形滑动，也 可 能 沿 土 岩 分 界 线 自 坡 体 下 部剪出。
图 ３ Ｋ５＋５８０ 右 侧 土 石 混 合 边 坡
２．４ 超 高 边 坡 超高边坡一般 为 岩 质 边 坡，本 文 指 坡 高 超 过
７０ｍ 的岩质边坡。受地形限制，贵州 地区 道路建 设中出现大量的 深 路 堑 边 坡，常 为 切 向 坡 或 反 向 坡（顺向超高边坡 一 般 按 隧 道 处 理），安 全 隐 患 较 大，如 Ｋ１０＋５８０ 段 右 侧 边 坡。 该 边 坡 高 约 ８６．０ ｍ，为反向岩质边坡，下伏基 岩为三 叠系 下 统 安 顺 组泥 质 白 云 岩，层 面 结 合 较 差，节 理 裂 隙 发 育，岩 体 破 碎 ，边 坡 横 断 面 图 见 图 ４。
此类变形 破 坏 模 式 常 发 生 于 土 石 混 合 边 坡 中 ，所 采 用 的 防 护 措 施 与 圆 弧 形 滑 动 模 式 相 似 ，可 总 结 为 ：① 土 质 部 分 。 应 尽 量 放 缓 坡 率 ，采 用 挡 墙 ＋格构锚杆（索）进 行 坡 面 防 护；② 岩 质 部 分。 坡 面较完整时可采用灌木护坡挂网进行绿化防护， 坡面较破碎时可采 用 “锚 杆 挂 网 喷 射 混 凝 土 ＋ 码 砌 植 生 袋 ”或 格 构 锚 杆 植 草 进 行 坡 面 防 护 。 ３．１．４ 岩 体 屈 服崩 塌
图 ２ Ｋ４＋０４０ 左 侧 顺 层 岩 质 边 坡
该类边坡的 失 稳 机 理 为：坡 体 中 存 在 与 设 计 开 挖 坡 面 同 向 （或 相 近 ）且 倾 角 小 于 设 计 坡 率 的 软 弱 结 构 面 ，坡 体 开 挖 导 致 软 弱 结 构 面 临 空 ，被 结 构 面切割的块体在重力作用下产生沿结构面滑动趋 势 ，块 体 与 坡 体 后 缘 产 生 拉 裂 缝 ，雨 水 沿 裂 缝 下 渗 导致结构面参数 进 一 步 降 低，块 体 沿 结 构 面 发 生 平面滑动。
贵 州 省 地 处 西 南 腹 地 ，地 质 条 件 十 分 复 杂 ，是 我国地质灾害最 为 严 重 的 地 区 之 一，随 着 近 些 年 贵州交通基础设 施 建 设 的 逐 渐 加 快，边 坡 失 稳 所 引起的道路安全问题日益突出。贵州具有山岭深 谷分布广泛的地 形 特 点，道 路 修 建 常 采 用 路 堑 挖 方 的 形 式 ，加 之 西 南 山 区 普 遍 降 雨 量 较 大 ，处 治 不 当易诱发较 严 重 的 地 质 灾 害 。 ［１］ 因 此，分 析 不 同 类型边坡破坏模 式 并 采 取 相 应 的 防 治 措 施，是 贵 州地区边坡工程设计人员的工作重点。
３ 边 坡 处 治 对 策
综 合 以 上 分 析 ，结 合 现 场 调 研 ，贵 州 山 区 道 路 建设中常出现的 边 坡 破 坏 模 式 可 总 结 为 四 类：圆 弧 形 滑 动 、沿 层 面 平 面 滑 动 、沿 土 岩 分 界 线 折 线 滑 动、岩体屈 服崩 塌。 贵 州 山 区 降 雨 量 大，雨 水 入 渗常是导致 边 坡 失 稳 的 直 接 诱 导 因 素。 因 此，结 合各类边坡的失 稳 机 理，从 边 坡 防 护 和 截 排 水 措