公路滑坡防治与实例

文章编号：1009-6825（2012）32-0170-03
公路滑坡防治与实例分析
收稿日期：2012-08-20
作者简介：李海喜（1972-），男，高级工程师李海喜
（山西省交通规划勘察设计院，山西太原030012）
摘要：通过对滑坡类型及成因的认识，采用数值模拟及相关规范规程计算，针对性的制定相应的解决措施，并通过实例来阐述治理方案的重要性，以期有效、经济、合理的解决公路上的地质灾害。

关键词：地质灾害，滑坡，数值模拟，实例分析
中图分类号：U418．56文献标识码：A
1概述
伴随着国民经济的快速发展，公路交通也迎来了前所未有的发展机遇，高速公路、干线公路犹如雨后春笋，蓬勃发展。

然而由于我省地质复杂多变，公路在建设、运营的过程中，公路的地质灾害频繁发生，给安全运营带来严峻的考验。

公路工程自身的特点是一项空间跨度很大的带状体，跨越不同的地区，不同的地质环境。

随之而来的会影响到周边的生态环境与地质环境，并形成了我们常见的几类典型公路地质灾害，如：滑坡、崩塌、泥石流等。

在公路地质灾害频繁发生的今天，如何防范地质灾害是我们公路人应该时时刻刻提醒自己的责任。

我省在经过10年的快速公路建设期，总结出公路地质灾害研究主要的指导思想是“以防为主、防治结合”。

首先从理论上分析公路地质灾害产生的原因，期间结合现场勘查，对灾害进行细致合理的分类与评估，针对性的提出解决办法，并尽可能的应用推广到其他项目中，从而减少此类事件造成的损失。

在众多公路地质灾害中，滑坡是最常见也是危害较严重的一种，本文就滑坡为研究对象，进行相应分析并提出处理措施。

2滑坡的认识及形成原因
斜坡上的岩体或土体因种种原因在重力作用下沿一定的软弱结构面发生整体顺坡下滑的现象或过程称为滑坡。

我们对滑坡可以从滑坡的体积、滑坡的滑动速度等几个方面认识。

体积上：小于10ˑ104m3为小型滑坡，10ˑ104m3 100ˑ104m3为中型滑坡，100ˑ104m3 1000ˑ104m3为大型滑坡，大于1000ˑ104m3为巨型滑坡；滑动速度上：肉眼难以看到运动，只能通过仪器观测才能发现的称蠕动型滑坡，肉眼可以观察到且每天滑动数厘米到几十厘米的称慢速滑坡，每小时滑动超过十厘米到数米的称中速滑坡，每秒滑动在数米以上的为高速滑坡。

从地质上来看，由于我省处于黄河中游峡谷和太行山之间，地层发育全面，在其地层中二叠系、石炭系的煤系底层发育全面，是主导省内频发滑坡的主要原因之一。

从地质构造来看，山西断隆属中朝准地台近中央部位，北抵内蒙地轴中部，南接秦岭褶皱系，西边是鄂尔多斯台坳，东以太行山东侧大断裂为界同华北断坳分开。

省内地层在多次构造作用下，岩浆岩分布较广泛，第三系以前的灰岩、砂岩、泥岩及煤系地层，岩层破碎，节理裂隙发育，风化程度高，区域性的第四系的黄土以及堆积土，松散，强度低，对山西省高速公路滑坡的分布具有控制性因素。

大量的降雨也会对滑坡有很大影响。

其主要表现在，大量的雨水没有及时排出，下渗到土层中，使斜坡的土石层饱和，导致增加斜坡的重量，土石层的抗剪强度降低，滑坡出现。

其次地震也会对滑坡有较大作用。

地震的剧烈震动会导致斜坡内土石结构发生变化与破坏。

原有结构由于震动发生松动、撕裂等，并且在地震过程中地下水位持续变化，这样对斜坡稳定有着极其不利的影响，并且伴随地震会有几次甚至是几十次的余震，在余震的反复冲击力下本来不稳定的斜坡体就发展成了滑坡。

3滑坡防治措施
实际中滑坡的产生并非单一因素造成的，它是多个因素共同作用的结果，只有通过现场勘察和分析计算后才能给出实际的防治结果。

3．1消除和减轻地表水和地下水的危害
为了减少因地表水造成的危害，在滑坡边界修截水沟，在滑坡区内修排水沟，在表层覆盖浆砌片石，防止地表水下渗。

为了排出地下水，应结合当地的地质结构特征和水文地质条件，排水方法有：水平钻孔疏干；垂直孔排水；竖井抽水；隧洞疏干；支撑盲沟。

3．2改善边坡岩土体的力学强度
改善岩土的力学强度，增强抗滑能力可以有效的提高滑坡的稳定性。

在实际工程中常见的措施有：1）削坡减载，用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。

削坡设计应尽量削减不稳定岩土体的高度，而阻滑部分岩土体不应削减。

此法并不总是最经济、最有效的措施，要在施工前作经济技术比较。

2）边坡人工加固，常用的方法有：修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体；钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑工程；预应力锚杆或锚索，适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡；固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度；SNS边坡柔性防护技术等。

4滑坡防治实例分析
4．1工程概况
某高速公路滑坡里程范围为K178+965 K179+180。

拟设路线横穿滑坡段工程类型为挖方路堑。

该平面上呈厚舌状，主轴长约240m，宽约140m，总面积约33600m2，滑体最大厚度约38．6m，平均厚度约20m，总体积约75万m3，属于中型牵引式滑坡。

主滑动方向59ʎ，垂直于路线走向，前缘位于路线中心。

滑坡区属于黄土丘陵区地貌。

受雨水冲刷，地表形成支离破碎的沟壑地形。

侵蚀冲沟方向为北东至南西向，宽度为20m 110m，切割深度9m 49m，呈树枝状形态。

小面积的基岩出露于沟底两侧。

滑坡位于一北西向黄土梁上，坡角17ʎ 22ʎ，平面上呈扇状，地形呈近阶地状，两侧以冲沟为界，西侧冲沟切割较深，基岩裸露，东侧冲沟深约20m，均为黄土冲沟；滑坡后缘高程990m 1001m，前缘高程921m 924m，相对高差60m 70m；滑坡中部发育有多处错台、裂缝及塌陷，错台高度0．1m 1．5m，裂缝宽
·
071
·第38卷第32期
2012年11月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol．38No．32
Nov．2012
0．1m 1．5m ，滑坡总体图见图1。

图1滑坡总体图
4．2数值及计算分析结果
1）滑坡体主轴横断面数值模拟，模型如图2所示，参数取值
见表1。

图2滑坡主轴横断面数值模拟
0.00026.25052.50078.750
105.000
表1
滑坡体主轴横断面数值模拟参数取值
名称序号
1
234普通软弱岩石次坚硬岩石坚硬岩石类型莫尔—库仑莫尔—库仑莫尔—库仑莫尔—库仑弹性模量E 500050000200000600000泊松比v 0．30．30．250．2容重Y 18232526容重（饱和）19232526粘聚力C 16．6202050摩擦角φ11．8333540抗拉强度/tonf ·m －2
222040K 0
0．5
0．7
1
1．5
计算所得位移图见图3。

平面单元应变应力图见图4。

平面单元剪应变图见图5。

图3主轴横断面位移
0.000
26.250
52.50078.750
105.000
DISPLACEMENT DXYZ ，m
2.8%4.0%4.1%4.0%4.3%
4.3%4.2%
4.3%4.0%
4.7%
4.5%
5.2%
5.1%
4.8%
12.6%
27.1%
+3.18505e-001+2.98599e-001+2.78692e-001+2.58786e-001+2.38879e-001+2.18972e-001+1.99066e-001+1.79159e-001+1.59253e-001+1.39346e-001+1.19440e-001+9.95329e-002+7.96263e-002+5.97198e-002+3.98132e-002+1.99066e-002+0.00000e+000
2）采用传递系数法折线形滑面稳定系数F s 计算公式对滑坡进行计算，计算模型见图6。

滑坡推力计算简表见表2。

表2
滑坡推力计算简表
滑坡主轴断面
计算参数c /kPa φ/（ʎ）16．611．8
剩余下滑力
kN 稳定系数409．4
0．9870
剩余下滑力/kN
K =1．205683．6
滑坡稳定性分析：通过数值模拟及传递系数法计算分析，天然状态下，其最终稳定系数为0．9870，说明滑坡目前处于不稳定状态，与野外定性评价滑坡整体稳定性结果及检测数据基本吻
合，检测数据结果见图7。

图4平面单元应变应力
0.00026.25052.50078.750
105.000
HO -PLSTRN STRESS SXX ′，tonf/m 2
5.0%13.7%13.5%１１.５%１７.０%１２.８%１２.１%９.８%３.０%０.９%０.２%０.２%０.２%０.１%０.０%０.０%+1.76332e+000
-5.16381e+000-1.20909e+001-1.90181e+001-2.59452e+001-3.28723e+001-3.97994e+001-4.67266e+001-5.36537e+001-6.05808e+001-6.75080e+001-7.44351e+001-8.13622e+001-8.82893e+001-9.52165e+001-1.02144e+002-1.09071e+002
图5平面单元剪应变图
0.000
26.250
52.50078.750
105.000
HO -PLSTRN STRAIN Max Shear ，None
0.0%0.0%0.1%0.2%0.3%0.5%2.1%
4.5%
5.9%
7.4%
8.4%
8.9%
8.8%
8.1%
10.2%
34.8%
+2.25964e-002
+2.11891e-002+1.97819e-002+1.83746e-002+1.69673e-002+1.55600e-002+1.41527e-002+1.27454e-002
+1.13381e-002
+9.93084e-003
+8.52356e-003
+7.11627e-003
+5.70898e-003
+4.30170e-003
+2.89441e-003
+1.48712e-003
+7.98367e-005
图6滑坡主轴断面计算模型（单位:m ）
2.1012.7
3.10
30.1038.583.15
55.79
18.04
81.63
1∶10.6
1∶11.2
1∶1
.0
1∶4.0
1∶9.1
1∶2.8
0.0500.000-0.050-0.100-0.150-0.200-0.250-0.300-0.350-0.400-0.450
m
L2L3L5L8L9L14L16
3.25
4.244.214.184.154.124.94.6
4.33.313.28 4.27
日期
图７滑坡监测点沉降变化折线图
4．3处治方案
方案构成：1）卸载土方；2）设置片石混凝土抗滑墙；3）设置干砌片石挡渣墙；4）完善排水构造物设置和裂缝及陷穴的回填。

图8主轴横断面处计算模型
１０kV 电杆
未卸载部分
路中心线抗滑墙
按设计方案处治后：主轴横断面处1．20的安全系数下，未卸
载部分主轴断面剩余下滑力为10644kN （对应模型见图8。

未卸
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171·第38卷第32期2012年11月
李海喜：公路滑坡防治与实例分析
文章编号：1009-6825（2012）32-0172-02
贫混凝土基层沥青路面结构力学分析
收稿日期：2012-09-03
作者简介：乔琳（1988-），女，在读硕士；
曹花丽（1988-），女，在读硕士；江磊（1988-），男，在读硕士
乔琳
曹花丽江磊
（烟台大学土木工程学院，山东烟台264005）
摘
要：在路面结构参数均不变的情况下，基于BISAR3．0程序对路面结构应力进行分析，对双圆均布竖向荷载不同作用点位的应
力进行了计算，
得出不同点位沿路面深度方向的剪应力和正应力的分布规律，并研究出了面层与基层的薄弱部位。

关键词：贫混凝土基层沥青路面，剪应力，正应力，结构中图分类号：U416．217
文献标识码：A
目前对贫混凝土基层沥青路面的研究主要是针对于高速公
路等高等级路面，
而对普通路面的研究较少。

本文主要研究针对于二级公路的贫混凝土基层沥青路面。

沥青路面力学性质属于非线性的粘—弹—塑性体。

为了简
化计算，本文将其视作线弹性层状体系，并采用BISAR3．0（Bitu-men Stress Analysis in Road ）程序对路面结构应力进行分析［1］。

1模型的建立与基本假定采用双圆均布荷载，其中x 向为道路行车方向，
y 向为道路横断面方向，
z 向为道路深度方向。

模型建立如图1所示。

2δ
2δ
δx
y
P
h 1h 2…
…
h n -1E 1E 2E n -1E 0
z
图1
路面结构模型
并作出如下假定［2］
：
1）各层都是由均质、各向同性的线弹性材料组成，采用弹性模量E 和泊松比μ表征；
2）土基在水平方向和向下的深度方向均为无限，其上的各层
厚度均为有限，
但水平方向仍为无限；3）路表作用垂直荷载，荷载与路表面的接触形状呈圆形，接
触面上的压力均匀分布，同时在下层无限深度处及水平无限远处应力和应变都是零；
4）层间接触面假定为完全连续。

2路面结构选取
选用沥青面层为3cm 的上面层+4cm 的下面层，贫混凝土
基层为20cm ，底基层为水泥稳定碎石20cm ，具体结构及参数见表1。

表1
路面结构及参数表
结构参数
上面层h 1=3cm E 1=1400MPa （2500MPa ）下面层h 2=4cm E 2=1200MPa （2300MPa ）
基层h 3=20cm E 3=18000MPa 底基层h 4=20cm
E 4=1500MPa （4000MPa ）
土基
E 0=45MPa
注：括号内为计算拉应力时所选取的材料的弯拉模量。

因为从设计指标和设计参
数统一出发，应采用弯拉模量来计算路面结构内拉应力更为符合实际
3荷载及计算点位的选取
JTG D50．2006公路沥青路面设计规范规定：路面结构设计采
用双圆均布竖向荷载作为作用荷载进行计算，轮胎压力为0．7MPa ，荷载圆半径为10．65cm 。

应力计算点位的分布如图2所示。

在XOY 水平面内，O 1櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
点载部分滑体右下侧留60m 大平台，以保证路基的安全）；抗滑墙承受推力为500kN 。

本方案的实施可保证路基的安全。

挡渣墙的设置是为防止
坡面塌落，
不具备抗滑功能。

为保证以后的安全，因此建议具体实施中按照整个滑坡范围（包含未卸载部分）征地并做绿化。

5结语
目前我们在处理地质灾害中多是处于一种被动的态势，破坏
一起处理一起，采取措施并取得的效果也是有限的。

能否从根源上有效的、经济的、合理的解决公路上的地质灾害是我们今后要努力研究的方向。

参考文献：
［1］TGD 30-2004，公路路基设计规范［
S ］．［2］何志勇．武九线K210滑坡整治［J ］．路基工程，2002（3）：48-49．
Prevention and example analysis on highway landslide
LI Hai-xi
（Shanxi Transportation Planning Survey and Design Institute ，Taiyuan 030012，China ）
Abstract ：Through the knowing to the landslide types and causes ，using numerical simulation and relevant rules calculation ，pertinency made corresponding measures ，and elaborated the importance of management scheme through examples ，in order to effective ，economic ，reasonable solve highway geological disasters．
Key words ：geological disaster ，landslide ，numerical simulation ，case analysis
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271·第38卷第32期2012年11月
山西
建筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol．38No．32Nov．2012。