某高速公路挖方边坡顺层处理分析及处治对策

某高速公路挖方边坡顺层处理分析及处治对策
作者：周曦
来源：《中国科技博览》2015年第07期
[摘要]本论文结合某高速公路挖方边坡顺层处理实例，分析了高速公路顺层挖方边坡稳定性影响因素，并提出相应的处治对策，以期对类似工程设计提供参考和借鉴。

[关键词]高速公路顺层处理分析处治对策
中图分类号：P426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0005-01
引言
公路工程中将线路走向与岩层走向夹角小于20°、层面倾向与边坡倾向接近的边坡视为顺层边坡。

顺坡结构面的存在及其特征对于边坡的变形和破坏方式及规模具有决定性的控制作用。

本文以某高速公路挖方顺层边坡为例，对顺层边坡处理进行分析，并提出相应的处治对策。

1、工程概况
某高速公路地处西南山区，全线采用四车道（双向双车道）一级公路标准设计，采用设计速度60km/h，路基宽度21m的技术标准。

一般路堑边坡坡率采用1：1～1：1.5，分级高度为6～8m。

标段内顺层挖方地段共计28段。

2、挖方段顺层边坡稳定性影响因素
高速公路顺层边坡的稳定性主要取决于岩层倾角、地层岩性、结构面、地下水作用、开挖坡角、边坡高度、爆破震动效应及地震效应等因素的影响。

（1）岩层倾角
岩层倾角是高速公路顺层边坡的稳定性及其变形破坏的重要影响因素。

边坡坡角开挖后，岩层面临空，当夹杂的软弱夹层在坡面出露，此时极易形成沿软弱夹层滑动的顺层滑坡。

当岩层倾角较小时，开挖后坡体一般比较稳定；当岩层倾角接近与边坡开挖角时，边坡具有相当下滑力和下滑空间，边坡的稳定性状态一般比较差；当岩层倾角较大时，由于没有下滑的空间，边坡一般比较稳定，但是，一旦条件适合的时候很有可能会产生顺层溃屈破坏和倾倒破坏。

（2）地层岩性及其组合特征
地层是高速公路边坡组成的物质基础。

地层岩性的差异是影响边坡稳定的主要因素。

地层岩性可以分为硬质岩和软质岩，不同岩体的力学性质和变形性能存在很大差别，组成边坡的稳定性也不一样。

一般来说，坚硬岩石可以构成高陡边坡，整体稳定性较好，不易发生大规模破坏；而软弱岩石不易形成高边坡，即使形成其稳定性也较差，滑坡灾害容易孕育和发生。

（3）结构面
岩体中一般都含有明显的或隐伏的各种结构面，由于软弱结构面的存在造成了岩体在物理上和力学上的不连续性，使得岩体的强度明显减小。

一般来说，对于缓倾和中等倾角的顺层岩质边坡，结构面的倾角越缓，边坡的稳定性就越高；倾角越陡，稳定性越差。

另外，结构面走向和边坡坡面走向（边坡走向和岩层走向）之间的关系，也决定了可能失稳边坡岩体运动的自由程度。

结构面的组数和数量、结构面的连续性、结构面的表面形态以及充填特征都会对边坡稳定性产生较大影响。

（4）地下水
边坡中的水主要以两种方式存在：一种是结合水，一种是重力水或者称为自由水。

水对边坡稳定性的影响主要包括溶蚀-潜蚀作用、侵蚀冲刷作用、软化作用、力学作用和水楔作用。

3、顺层边坡处治对策
顺层岩质路堑边坡的防治措施必须综合分析边坡的破坏模式和失稳机制，并结合边坡稳定性计算分析进行选取。

具有主动加固特性的预应力锚索，能有效改善坡体应力状态，着重控制坡体塑性区的发展，提高边坡的整体稳定性；同时，预应力锚索布置灵活，施工便利，能适应不同的施工场地条件，而且安全可靠，因此预应力锚索是边坡防护加固工程中首选措施之一。

针对顺层岩质路堑边坡的特点，再结合其破坏模式，建议采用以下相应的防护加固工程对策：
（1）近水平或缓倾角的顺层岩质路堑边坡：一般情况下，这种类型边坡破坏概率很小，可以暂时不考虑其防护加固问题；
（2）中倾角的顺层岩质路堑边坡：这种边坡在实际工程中最常见，由于层间结构面抗剪强度一般较低，所以当边坡开挖到一定高度后，往往坡体会沿某一层面发生整体顺层滑移破坏。

这种破坏具有下滑力大，破坏性强等特点。

针对其破坏模式和特点，采用如下方案：对于自然坡度较缓的边坡，上部采用系统锚杆进行浅表层防护，中下部是剪应力集中、塑性区发生和发展的部位，是坡体的薄弱环节，是防护加固的关键所在，因此我们施加预应力锚索进行坡体深层加固，对第一级可以选用系统锚杆防护加固；对于自然坡度较陡的边坡，则采用全坡面预应力锚索进行防护加固；
（3）陡倾角的顺层岩质路堑边坡：其破坏模式一般为弯曲破坏，多发生在层面是软弱层面的强风化岩层底部，并且沿坡面表层发展。

对于这种类型边坡中上部采用系统锚杆加固，下部采用预应力锚索进行坡体深层防护加固；
（4）近直立的顺层岩质路堑边坡：此类边坡一般情况较为稳定，对于有拉裂、倾倒破坏趋势的边坡，可采用上部施加系统锚杆进行防护。

某高速公路标段内顺层挖方地段共计28段。

其代表处治对策如下表所示：
4、结论
顺层岩质边坡由于受地形、地貌、工程地质、外荷载、降水以及其他不良地质条件等多方面因素的影响，力学机理比较复杂，而山区公路特别是高等级公路建设中所遇到的顺层岩质路堑边坡具有数量多，倾角变化大和层间距差异大等特点，因而，对顺层岩质边坡的当前和长期稳定性进行分析研究是一项非常重要的工作。

本论文结合某高速公路挖方边坡顺层处理实例，分析了高速公路顺层挖方边坡稳定性影响因素，并提出相应的处治对策，以期对类似工程设计提供参考和借鉴。

参考文献
[1] 王平.顺层岩体路堑边坡稳定性的有限元模拟分析[D].武汉：华中科技大学硕士学位论文，2005.
[2] JTJ013-1995，公路路基设计规范[S].
[3] 张志强.砂岩泥岩地区岩石顺层滑坡的发生机理及防治措施[J].路基工程，2002，（3）：60～63.
[4] 邓荣贵，周德培，李安洪等.顺层岩质边坡不稳定岩层临界长度分析[J].岩土工程学报，2002，24（2）：177～182.。