市政道路高边坡设计及稳定性评价

市政道路高边坡设计及稳定性评价

董华强

四川省冶金地质勘查局601大队四川攀枝花617000

摘要：对于道路工程施工中的变形事故出现，地质比较复杂的道路高边坡施工进度较快、地质环境复杂、数量多，形成了一套有较强操作性的公路边坡优化设计。经过全面分析高边坡的稳定性，科学的判断出高边坡破坏的成都，结合所得的检测信息，及时排查边坡潜在隐患，进而获得边坡的治理设计，验证反馈信息的支护效果，进而进行优化设计，确定出最佳方案，以保证公路工程高边坡的顺利进行。本文主要结合作者实际工作经验，简要的分析市政道路工程的高边坡优化设计和稳定性的评价，希望对相关从业人员有所帮助。

关键词：市政道路；高边坡设计；稳定性

前言：高边坡主要分为土质边坡、岩质边坡，在岩质边坡高度超出30m，土质边坡高度就超出20m，这就是高边坡。因为道路路线相对较长，经过的地质条件复杂程度高，有效的增加了边坡数量。除去显性的边坡，还有着潜在失稳的边坡。在正式的施工阶段，其潜在失稳边坡会在施工作业下，出现失稳变形的问题。除此之外，公路工程边坡特殊性，使得地质灾害的预见经验不够，我们必须充分考虑提升运营期安全系数，就高边坡应该按照地质条件，落实支护优化设计的工作。下面就对其进行探讨。

1高边坡的普查分析

在道路工程施工之前，需要开展地质勘查和环境的考察工作，明确的区分出边坡岩体结构的特点，并且对已经出现变形的破坏性现象进行分析，采取有针对性的补救措施。经过普查道路高边坡，提出优化设计高边坡的方案，重点筛选出重点研究的边坡。道路工程的边坡的地质复杂、稳定性不够，边坡高度大于40米，我们必须加强对其高边坡的稳定性控制，以保证整个道路的安全。

2道路工程高边坡的支护优化设计

经过选定出高边坡的支护方案，按照变形破坏的过程模拟，就岩石体演化、变形破坏机制进行研究，结合变形破坏情况，制定出设计的方案。设计主要是采用了初步静力学的设计，应用数值模拟研究岩石体和工程结构的作用，将其为依据对高边坡实施优化设计。不同破坏模式的边坡采用的支护方案也是不同的，就原设计方案，应该进一步的优化，进一步的符合实际的需要，将其过程控制技术纳入其中。地质模型应该表达准确，并且建立高边坡变形控制、灾害控制的指导基础上，进而形成了边坡稳定性评价的关键因素，采取支护措施把高边坡变形控制在一定范围内，经过监测获取反馈信息验证其效果。

3高边坡的稳定性评价方法

在现阶段，边坡的稳定性研究已把传统边坡工程地质学、现代岩土力学、现代数学力学等学科进行结合，有效的行程边坡工程学。主要包含了系统工程论、数量理论、信息理论、突变理论、混沌理论分形理论等应用在边坡问题中，为边坡的稳定性研究提供新的方法和新的理论。

3.1定性评价

第一，地质分析方法。地质分析方法经过对边坡发育的地质环境、边坡发育中的各变形破坏迹象、基本规律、稳定性影响因素进行分析，追溯其边坡的演变过程，能够预测出边坡稳定发展趋势和破坏的方式，有效评价出边坡的稳定性。

第二，工程地质类比法。工程地质的类比方法是应用已有的边坡或是人工边坡的稳定性状态等相关设计经验，将其经验应用至边坡性状态等的设计经验，将其经验应用在边坡中。

第三，图解法。诺模图法；诺模图法主要是用一定关系曲线、诺模图进行相关参数之间的表征，在确定出边坡的稳定性系数或是已知的稳定性系数、其他参数有的一个未知情况，得出稳定坡角、极限的坡高。赤平投影图的方法，应用赤平极射投影方法，将其作图，有效的表示出边坡变形的破坏临界值。

3.2定性分析方法

第一，极限平衡方法。经过力学分析，对各载荷作用下的理论计算、抗滑强度的力学分析。

第二，数值分析的方法。经过某方法，得出边坡应力的分布、变形情况，最后研究出岩体应力、应变变形过程，比如说：有限元法、边界元法、有限差分法、离散元法。

4影响高边坡稳定性的因素分析

4.1地形地貌

边坡的地形地貌主要是指边坡高度、坡度和坡面的性质，在一般情况下，边坡越大，其坡度就越高，稳定性就越差。凸形的边坡就比凹形的边坡拥有更多的临空面，但是其凹形的边坡是已发生过滑坡和崩塌等不稳定的地段，有着软弱结构面，在平面和剖面出现凹凸不协调的形态，极易造成老滑坡遗迹，这是不稳定的阶段。凸形的边坡岩体鼓出，其两侧受拉应力，稳定性较差，凹形的边坡岩体表面是二向受压的状态，稳定性好，高陡地形的地区路基实施开挖，边坡所承受的重力载荷较大，地面地下水比较富集，极易破坏边坡，稳定性相对较差。

4.2地质条件

底层、岩性是影响边坡稳定性的因素，岩土石矿物成分对其边坡的稳定性影响通常体现在不同的矿物质构成岩土体物理性质、力学强度的差异，主要包含了长石、云母、绿泥石等泥质岩石极易风化，在浸水后，极易出现膨胀和崩解，硅质、铁质岩石通常有着较高强度、遇水的稳定性。

4.3结构面

斜坡由结构平面和多组结构平面切割，这使得整个斜坡的岩体更可能自由变形。它易于出现在切割表面，空气表面和滑动表面上，并且易于产生滑块体。

4.4水

水对岩石和土壤有明显的化学作用。水中含有较多的酸性物质，有效地提高了水的化学溶解和侵蚀能力。水的相关化学效应和温度变化相互配合，在一定程度上加剧了风化的深层发展。在这个过程中，岩体上的水流产生冲刷力，静水压力的机械效应，并有效地加速斜坡侵蚀。

5高边坡的稳定性评价和处治的应用

5.1工程地质的概述

工程边坡主要位于一定的高速，其路线主要通过开挖形式。地形的形状是溶蚀-森林峰值区域和侵蚀结构-山脉和山脉之间深脊交汇处的复杂地形。地形比较陡峻，地势比较狭窄。右侧最高海拔1300米，左侧海拔1206.69米，相对高差93.31米，地面自然坡度大于60°。表面主要是第四纪全新世的松散沉积。而三叠纪中德法郎群的上部，灰褐色泥岩，形成170°∠73°。这一段道路在一定深度内没有地下水位，水文地质条件简单。

在高速公路工程的施工阶段，由于地面狭窄，一半是积累，一半位于基岩上。左侧的斜坡是倾斜的斜坡，在凌空状态下，在表面上建造了一般的挡土墙，并且没有提供防滑桩。沉积物浸没在长期下雨，洗涤，并由大量超重车辆驱动，沿基岩层堆积沉积物，严重影响公路的安全。

5.2边坡的稳定性处理

考虑到滑坡的地质条件，结合安全，可靠，经济的治理原则，采用抗滑桩处理边坡。抗滑桩的面积主要为2m×1.5m，桩长为13.0m。锚的长度至少为5米，桩的中心距为6米，桩体的混凝土主要为C25。护壁混凝土标号采用C20。为了避免地下水的侵蚀并恶化到斜坡的稳定状态，在斜坡的外边缘上设置U形拦截沟，在实际的抗滑桩施工完成后，在连续监测滑坡的表面位移后，可以得出滑坡的表面位移不大的结论。坐标的变化量应保持在6毫米以内，这导致当前的滑坡体仍然处于蠕动状态，抗滑桩可有效满足斜坡的防滑要求。

结束语：

综上所述，本文主要分析了公路工程高边坡的稳定性和优化设计方法，进一步评价高边坡稳定性，为支护优化设计提供一定的参考。

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