公路路基边坡稳定性分析

公路路基边坡稳定性分析
目录
1 概况 (3)
1.1 边坡工程发展研究的背景 (3)
1.2 边坡稳定分析与防护的研究进展 (3)
1．2．1 确定性分析方法的发展 (4)
1.2.2 传统分析方法的不断发展与完善 (4)
1.2.3 边坡变形破坏地质力学模型的不断补充和完善.. 4
1.3 本论文的研究内容 (4)
2 边坡稳定性分析方法 (5)
3 影响边坡失稳的因素与病害的分析 (5)
3.1 影响边坡的稳定性的因素 (5)
3.2 边坡滑动破坏的主要原因分析 (6)
3.2.1 地质构造 (6)
3.2.2 稳定性 (6)
3.2.3 水文条件 (6)
3.3 边坡病害及其防治措施 (7)
3.3.1 崩塌 (7)
3.3．2 滑坡 (7)
3.3.3 坡面冲刷 (8)
3.3.4 泥石流 (8)
3.3.5 排水措施 (8)
4 路基边坡的综合防护 (8)
4.1 公路路基边坡防护的要求 (8)
4.2 公路路基边坡防护形式及其特点 (9)
4.3 我国边坡综合设计的原则 (9)
1 概况
1.1 边坡工程发展研究的背景
路基边坡包括填方路堤边坡和挖方路堑边坡，是公路的重要组成部分。

路基边坡，由于长期以来是公路修筑中一个常见但研究程度低的课程。

80年代中期以前，我国主要以低等级公路建设为主，深挖高填较少，公路建设投资不大，因而路基边坡稳定问题较少，坡面工程不作为道路建设的主体工程，公路工程建设中对边坡的研究也因此不受重视。

进入90年代初期，边坡工程主要沿用低等级公路的边坡工程技术或借鉴有关部门的经验来实施建设，由于边坡处治时缺乏综合考虑，为工程埋下隐患。

例如，早期建成通车的沈大高速公路，通车后，由于路基边坡发生滑塌造成了较大的经济损失和不良的社会影响。

90年代后期，中国公路建设进入了前所未有的高速发展阶段，吸取前期公路建设的经验教训，高等级公路路基边坡的研究和对病害的综合治理受到重视。

各地又结合当地工程实践开展了一系列公路路基边坡病害治理和研究技术，路基边坡工程理论与实践取得了很大的进展。

高等级公路的建设，已从平原发展到山区，由于公路等级的提高，在路线设计中不可避免得要出现高路堤和深路堑。

由于填挖方的高边技术处理问题就显得很突出，有时候边坡问题制约了我们公路建设的进程、质量和投资控制，也影响到今后公路的养护和环境保护。

“黄土高坡”不仅影响美化绿化，而且造成植被破坏水土流失，遗害子孙。

1.2边坡稳定分析与防护的研究进展
边坡稳定性问题涉及矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域。

岩体边坡是一种自然地质体，一半被多组断层、节理、裂隙、软弱带切割，使边坡存在削弱面。

在边坡角变化，地下水、地震力等外因作用下，使边坡沿削弱面产生相对滑移而产生失稳，边坡稳定性问题一直是岩石力学的一个重要研究内容，随着数学方法的发展和计算机技术的进步，边坡稳定性分析方法也取得了一系列成就。

边坡稳定性分析方法研究一直是边坡稳定性问题的中药研究内容，也是边坡稳定性研究的基础，近几年来，在该领域内取得了很多新的进展，其主要表现在：
1．2．1 确定性分析方法的发展
确定性分析方法是以安全系数为基础，认为边坡所能承受的荷载值（称为抗力）与所受外力（荷载）之比大于某个值为安全。

近几年来，确定性方法的发展呈现如下趋势：极限平衡理论进一步完善；数值方法的广泛应用。

1.2.2 传统分析方法的不断发展与完善
根据地质地貌等因素，定性评价边坡稳定性的方法。

影响边坡稳定的因素十分复杂，用力学计算方法评价边坡变形的稳定性，是在对自然条件作某些简化的前提下进行的，计算结果只能作为前面评价边坡稳定的参考。

较合理的边坡稳定性评价步骤，应当全面考虑影响边坡稳定的自然因素，对其进行定性评价，在此基础上再作必要的力学计算，然后综合考虑评价其稳定性，这样可以对边坡的稳定性问题在单体上有一个把握。

1.2.3 边坡变形破坏地质力学模型的不断补充和完善
典型边坡地质模型的建立对边坡的稳定性评价及其失稳形式分类是非常有意义的，因为边坡地质模型是反映影响边坡稳定性状态的各种地质因素的综合体现，而边坡的变形破坏方式集中反映了地质模型的主要特点。

根据滑坡的地质基础，并考虑滑体及滑床形态，滑体的破坏方式等提出了滑体失稳的9种失稳类型，即：楔形体滑坡、圆弧滑面滑坡，顺层面滑动的滑坡，倾倒变性滑坡，复合型滑面滑坡，岸坡或斜坡开裂变形，堆积层滑坡，崩塌碎屑流滑坡等。

这些地质模型的提出对边坡的稳定性的研究非常有益的
1.3 本论文的研究内容
据以上边坡稳定性分析的研究进展及成果，本论文适当的进行了进一步的研究分析，首先从边坡稳定性的分析方法着手，边坡稳定性分析方法有定性分析方法、定量分析方法、不确定性分析方法等，根据不同因素系
统的阐述了不同方法的可靠性、优越性和实用性。

另外还介绍了边坡华东破坏的原因与分析，根据自然条件、地质构造、稳定性、水文条件等几个因素逐条简述了边坡华东破坏的原因以及防护的措施。

并且介绍了影响边坡稳定性的因素以及造成边坡稳定性失稳的形式、种类等，最后综合分析
了路基边坡稳定性的病害和防护措施，以及在我国边坡综合设计的原则。

2 边坡稳定性分析方法
2.1 定性分析方法
定性分析方法主要是通过工程地质勘察，分析边坡稳定性的主要影响因素，可能变形破坏方式及失稳力学机制等，对已变形的地质体的成因及演化史进行分析，从而给出被评价边坡的稳定性状况及其发展趋势定性的解释及说明，常用的方法有3种
2.1.1 自然（成因）历史分析法
该方法主要是依据边坡发育的地球环境、边坡发育历史中的各种破坏迹象及基本规律和稳定性影响因素的分析，追溯边坡演变的全过程，对边坡的总状况、趋势和区域性特性作出了评价和预测，对已发生过滑动的边坡，判断其能否复活或转化，它主要用于天然斜坡的稳定性评价。

2.1.2 工程类比法
该方法利用已有的自然边坡及人工边坡的稳定性状况及影响因素、有关设计的经验，把这些经验应用到所需要研究的滑坡中去，它是目前应用最多的定性分析方法。

3 影响边坡失稳的因素与病害的分析
3.1 影响边坡的稳定性的因素
影响边坡稳定的主要因素有：a.边坡材料力学性。

由弹性摸量，泊松比，摩擦角，粘结力，容重，抗剪强度等参数反映。

b.边破几何尺寸。

边破几何尺寸包括边破高度，坡面角和边坡边界尺寸以及坡面后方坡体的几何形状，即坡体的不连续面与开挖面的坡度及方向之间的几何关系，它将确定坡体的各个部分是否滑动或塌落。

c.边坡外部荷载。

包括地震力，重力场，地质构造地应力场等。

影响公路路基边坡稳定的因素可归结为：工程地质条件、水面条件、地面排水条件、地貌和气候等，引起路基边坡失稳破坏的原因比较复杂，是多种因素共同作用的结果，我们在进行边坡防护时，要综合考虑各种因素，重点分析边坡失稳后产生破坏的形式，根据
破坏程度，选用合理的防护方案。

对于已建好公路影响边坡的稳定的主要因素是水，尤其是暴雨引起的地表水对边坡的作用。

若暴雨强度大，时间集中，覆盖面积广，对边坡的破坏力就强。

其对边坡影响主要表现在两个方面：一是集中的地表水流对坡面的冲刷，路基边坡遭到的破坏程度按其规模和形态的不同，主要表现为，剥落，碎落与坠落；二是雨水深入土体后造成边坡滑坍，塌坍与崩塌等破坏。

因此我们在选择边坡防护方案时应尽量减少地表水对边坡的影响。

3.2 边坡滑动破坏的主要原因分析
从发生滑动破坏的过程分析，变形破坏的主要内在原因是边坡下部存在向路基方向微倾的泥岩岩层，该泥岩岩层具有遇水膨胀的特性。

通过对地质钻孔资料分析，初步确定边坡滑塌的主要原因简述主要有以下几个方面：
3.2.1 地质构造
根据钻孔资料分析，边坡自上而下主要由黄土状粉性土厚度为5—10米，砂质泥岩夹砂岩层呈黄灰色，厚度越4.2米；褐灰色泥岩，较松软；灰黄、黄褐色砂质泥岩：含碳质斑点，顶部见薄层砂岩，底部为0.3米软如破碎泥岩，厚度为4.3米，夹砂砾岩层；泥质胶结，半固结成岩，呈绿灰色、黄色。

含砾卵石中。

地层产状355°—20°滑坡前缘视倾角约为11.3°真视角为19°。

在一号孔18.6—18.9米有薄层含水层，其水位埋深约为10.7米。

由于边坡下部存在路基方向微倾的泥岩夹层，该泥岩具有遇水膨胀的特性，且在水的清润下强度急剧降低。

坡脚部位泥岩在持续降雨期间，受地表水渗入、清润、层间抗剪强度降低，在边坡土体自重作用下发生剪切破坏，尽管对边坡中上部岩土体进行了加固处理，但坡脚丧失了支撑能力，仍然导致边坡整个坡体的滑塌。

3.2.2 稳定性
从发生破坏的过程分析，边坡的稳定系数不小于0.95。

发生破坏后，土体抗剪强度从原来的峰值强度进一步降低为残余强度{其值不到峰值强度的50%}。

对高速公路路基工程，滑坡稳定安全系数不小于1.2。

因此必须采取加固措施。

3.2.3 水文条件
水对边坡的稳定性影响很大，是影响边坡不稳定的重要因素。

施工现场每次降雨后，边坡的变形破坏便加剧。

岩体中大量的高岭土都具有遇水
软化，使土的粘聚力下降，强度显著下降。

渗入坡体内的水也使干燥状态的结构层软化、润滑、也将降低岩土的抗剪强度。

促使边坡滑动和倒塌。

3.3 边坡病害及其防治措施
高等级公路的建设，已经从平原发展到山区。

由于公路的等级的提高，在路线设计中不可避免的要出现高路堤和高路堑，由此，填挖方的高边坡技术处理问题就显得很突出。

有时侯边坡问题制约了我们公路建设的进度，质量和投资控制，也影响到今后公路的养护和环境保护，因此，公路边坡问题的重要性已是公路工程建设中重要的技术问题之一。

为此，就一些边坡处理的技术问题也就是边坡病害进行探讨。

边坡病害的分类和形成原因以及防治措施.
3.3.1 崩塌
公路路堑开挖过深，边坡过陡软弱结构面暴露，都会使边坡上的岩体失去支撑，在水流冲刷或地震作用下引起崩塌。

崩塌按形式机理可划分为三类：a.滑移式崩塌。

这类崩塌的形成机理是崩塌首先沿已有的
层面或其他结构产生滑移。

一旦崩塌体重心滑出坡外，这类崩塌就会发生。

b.倾倒式崩塌。

其形成机理是岩体在失稳时绕根部一点发生转动式倾倒。

一旦岩体重心偏离至坡外，岩体就会突然性崩塌。

此外，不稳定岩体在强烈震动下或者遇有长时间大暴雨，容易失稳产生倾倒式崩塌。

c.错断式崩塌。

这类崩塌多为直立柱状或板状岩体，在失稳时不是发生倾倒，而是下部与稳定岩体没有完全断开的部分在自重作用下发生的最大剪应力一旦大于岩石的容许抗剪强度，错断式崩塌发生。

崩塌的防治措施：a. 路基上方的危石应该及时检查清除，特别在雨季前要细致检查。

如果有危胁行车安全的路段，可根据地形和岩层情况，采用嵌补，支顶的方法予以加固。

b. 在小型崩塌或落塌地段，应尽量采取全部清除的办法。

如由于基岩破坏严重，崩塌落石的物质来源丰富，宜修建落石平台，落石槽等拦截结构物。

c. 由于存在软弱结构面而易引起崩塌的高边坡，可根据情况采用支挡墙或支护墙等措施，以支撑边坡，并防止软弱结构面的张开或扩大。

d. 对边坡坡脚因受河水冲刷而易形成崩塌者，河岸要做防护工程。

e. 在可能发生的崩塌地段，必须作好地面排水措施。

3.3．2 滑坡
滑坡是斜坡部分的岩土体在自然下移动。

可分为三类：a.岩石顺层滑坡。

这类滑坡的滑动面为岩体中比较软弱的岩层面或软弱的夹层面，上部岩体沿滑动面顺坡向下滑动，岩层为二叠系岩夹炭质页岩。

b.花岗岩残积层滑超级。

花岗岩边坡风化严重，加上降雨的强烈冲刷，坡面冲物的发育，
花岗岩残积层沿原花岗岩的构造节理向下滑动产生滑坡。

c.砂页炭残坡积层滑坡。

这类滑坡大多是砂岩，炭质页岩，凝灰岩，板岩的残坡积层。

3.3.3 坡面冲刷
花岗岩残积层在高温多雨的条件下，岩石风化迅速，形成一定厚度的残积层。

残积层颗粒组成以细砂，中砂，粗砂为主，含少量粘土颗粒，从结构上看是颗粒松散的砂泥质结构，抗水性差。

雨季大量坡面冲刷物冲向公路，堵塞排水沟，严重的淤泥路面，增加养路维修投资，坡面冲刷在进一步发展可能导致边破坍塌。

3.3.4 泥石流
形成类型：a水流冲刷山坡滑落物质而形成。

这种形式中最严重的是大型滑坡堵断沟道，水流直接由滑坡体上流过，形成强大的泥石流。

b由水流冲刷河床而形成。

水流直接冲动沟底泥沙而形成泥石流。

当河床表面有粗砂层，河谷中发生洪水时，将粗砂层冲走，下部细粒泥沙将发生溃决性冲刷，形成较大规模的泥石流。

c由滑坡直接演变为泥石流。

滑坡在调整滑动过程中，土体被液化而形成泥石流。

d融冻泥流。

指高山地区山坡由于融冻作用而产生向下滑动的液化土体。

泥石流防治方法：a对流泥流沙的山坡来说，应大量进行植树造林，铺植草皮。

b在泥石流形成地区的上侧修筑截水沟，排水沟，把水引出去以减小或者消除洪水对边坡的冲击。

c在泥石流形成区，采用平整山坡，填实勾缝，修筑阶梯，土埂和支挡墙等方法阻挡水土流失，防止滑坡发展。

d 对于小量的泥石流而言，可在路肩外缘修筑拉渣挡墙，并在每次雨后及时清除淤积的泥石，勿使挡墙失去作用等。

在泥石流形成区，采用平整山坡，填实勾缝，修筑阶梯，土埂和支挡墙等方法阻挡水土流失，防止滑坡发展。

对于小量的泥石流而言，可在路肩外缘修筑拉渣挡墙，并在每次雨后及时清除淤积的泥石，勿使挡墙失去作用等。

3.3.5 排水措施
水是渗透本边坡滑动变形的主要因素，一定要切实做好边坡的防水排水工作，对滑体以外的地表水设截排水工程。

在边坡周界外侧设排水沟，防止地表水渗入岩（土）体内，引起不必要的滑塌破坏，在坡面上可用浆砌石或草皮护坡，可减少雨水渗入岩（土）体内。

4 路基边坡的综合防护
4.1 公路路基边坡防护的要求
边坡防护是防止边坡病害，保证道路畅通的重要措施，高等级公路的设计技术指标必须保证车辆在公路上安全、高速行驶，因此就要求公路路基边坡坡度合理且坡面稳定，不能出现整体性的边坡失稳的滑坡，以及局部软弱塌方现象，这就要求边坡防护设计的可靠、合理、经济、美观、便于施工。

4.2 公路路基边坡防护形式及其特点
边坡防护形式应根据公路等级，当地的气候、水文、地形、地质条件及筑路材料情况分别确定，并与周围景观协调，达到防止路基病害、保证路基稳定、改善环境景观、保持生态平衡的目的，尽量采用经济合理、技术可行、安全可靠的防护方案，同时要有正确合理的施工方法和保证施工的安全可靠性，随着高速公路及其他基础设施建设的飞速发展，大量的各种类型的坡面需要得到及时防护，一般将坡面防护技术分为三类：植物防护、工程防护和综合防护，本文主要介绍综合防护。

4.2.1 喷混凝土植草
喷混凝土植草也时类似于客土喷播的一项生态防护技术。

对于边坡稳定性不足者，首先在坡面上打设锚杆并挂镀锌编制铁丝网起到稳定坡面的作用，然后将由豁土、谷壳、锯末、水泥、复合肥以及草木种籽等通过一定配方拌合的混合物喷射在边坡上，喷射厚度一般为0.06m—0.10m，视坡率和坡面的破碎程度而定。

对于边坡比较稳定者则可以直接在原始坡面上喷射混合物。

一周之后，岩石坡面上就会逐渐形成草木结合的植被绿化。

在该技术中，混合物配方是成功实施的关键。

良好的配方能够达到陡于1：0.75的边坡上既具备一定的强度保护坡面和抵抗雨水冲刷，又具有足够的空隙率和肥力以保证植物生长。

与客土喷播相比，此项技术的缺点是保水、保肥效果较差，植物演替及隔热性能较低。

4.3 我国边坡综合设计的原则
1) 路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则，深入点差研究，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，因地制宜，就地取材，选用适当的工程类型或采取综合措施，以保证路基的稳固。

2）路基防护措施时根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择，应密切结合路面排水作综合考虑。

3）护坡方法应有限考虑采用植物防护，当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定性时，要考虑经济性、施工及效果，采用圬工防护或相应的辅助设施。

4）对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡，应综
合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难以及经济性等因素，慎重选择喷浆（混凝土）、护面墙、落石防治等方案。

总之，综合防护应遵循“实用、经济、美观”的指导思想，明确“为行车服务”的目的，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，即可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，美化环境，吸收尾气，诱导视线，还可防治暴雨对路基边坡的击溅冲刷，保证我们的行车安全。