基于高速公路岩质边坡稳定性及支护技术研究

万长发（江西有色地质探矿工程院，江西　南昌　330038）



基于高速公路岩质边坡稳定性及支护技术研究

万长发（江西有色地质探矿工程院，江西南昌330038）

对于高度公路的建设而言，通常会由于路堑的开挖而出现高边坡，受到人为削坡卸载和爆破振动等因素的影响，使得原本处于稳定状态下的自然边坡之上的临空面受到了地下水和地表水的侵蚀，再加之边坡结构其自身的特殊性，在这样的作用之下极易出现过大变形、裂缝，甚至在边坡的内部之中形成滑裂面，严重时导致滑坡等地质灾害。因此，针对以上问题，本文对基于高度公路岩质边坡稳定性和支护技术进行了研究。

高速公路；岩质边坡；稳定性；加固技术

前言

对于我国而言，其中的大部分地区都多发地质灾害，受到降雨、地震和风化等因素的长期性影响使得边坡的稳定性受到了较大的不利影响。在工程建设领域实现迅猛发展的现阶段，大量人工边坡的构建使得原本稳定的地质应力的平衡性被打破，虽然社会各个领域都已经认识到了地质灾害的危害性，但是就如何采取有效的处理措施来对其进行防治仍然还需要做进一步的努力。因此，必须要对边坡岩土体物理力学参数实现透彻的分析和合理的应用，通过有效的边坡支护技术来提高边坡的稳定性。下面以某一地区高速公路某路段处边坡为例，对岩质边坡稳定性和支护技术进行了分析。

1　高速公路岩质边坡灾害地质体基本特征

1.1滑坡体的空间形态

对于岩质边坡而言，其在稳定性方面会受到多种因素的影响，尤其是当岩体较为破碎的情况下，会使得边坡处理工作的难度出现较大程度的增加。通常情况下，山体滑坡在平面之上是扇形形状，其纵横之间的跨度较大，坡脚的位置由于相对空旷，在对坡脚进行开挖的时候会对周围的植被造成一定的破坏，使得坡脚以上的部分出现临空的现象。在边坡的纵向存在着较宽的裂隙，使得边坡出现了下滑的趋势，且滑移面沿着岩层交接面向山体内侧进行延伸。从斜坡的物质构成方面来看，其中主要包括了碎石土、强风化变质砂岩和松散土层等，再加之长期受到雨水的浸泡，使得岩土层的斜坡抗剪强度出现了较大程度的降低；在对现场进行开挖之后发现滑坡体的构成主要为强风化变质砂岩和覆盖层殘积土。

1.2地质稳定性评价

由于该地段中的地形条件较为复杂，沟谷深切使得自然边坡的高度较大，岩层为震旦系变质砂岩和少量的砂质板岩夹层，第四系和风化层的厚度较大，其构造裂隙和风化层的节理裂隙发育较为成熟；岩土体疏松的情况使得其不具有较强的抵抗滑塌的能力；同时，部分结构面的青椒与地形坡角相比较而言要小得多，使得斜坡在自然状态之下的稳定性较差，再加之长期受到地表水和地下水的冲刷和侵蚀作用，削弱了岩土体的强度，使得岩土体的分界面产生了一定的位移，最终形成滑坡。

1.3岩土工程地质评价

该切方边坡岩性，主要为变质砂岩，局部为层板岩。岩层是震旦系变质砂岩、砂质板岩夹层，构造裂隙、风化层，节理裂隙发育，岩层多样且岩土体较为松散，直接导致其抗滑塌能力不高，覆盖层是不是很厚，但是局部稍厚，表现为碎石粘土，且粉质成分较少，石质成分包括软石、次坚石、坚石；石质边坡，开挖后其覆盖层、强风化层、破碎弱风化层，一旦受雨水冲刷、下渗，风化碎落，很容易导致其沿结构面、岩土分界面，产生崩塌、滑坡。对此在进行工作时，建议分层开挖，使其边坡坡比放缓，合理设置截排水系统，同时也可以使用错杆、锚索、挂网喷锚、猫杆挡墙、抗滑柱等处理措施。同时做好植草护坡、绿化处理的工作。

2　边坡的基本特征与破坏模式分析

2.1边坡的形态特征

该研究范围内的边坡形态，主要表现为台阶状，公路左侧边坡，高 20～51m之间，边坡长度，为 120m左右，坡向约为320°，坡度约为40°，覆盖层为粉质粘土，局部漏出泥质性岩。通过钻孔了解，边坡页岩中，夹着白云岩，节理裂隙发育，并充填着方解石，一旦遇到雨水天气，坡面局部就会出现渗水情况，直接导致崩塌、局部滑移破坏等情况的出现，对此要及时的避免施工的环境。

2.2边坡破坏模式

经过钻探，以及现场的地质调查，发现其路基开挖后，上部为耕植土、残坡积粘性土层，厚度不大；下部白云岩为强-中风化性质，路堑边坡形式，是岩土组合边坡。一旦边坡开挖，山体的应力，会进行重新的分散，在坡脚处常常应力集中，遇到大气降雨，岩（土）体结构面，自身的抗剪强度，就会明显的进行降低，此时坡脚应力集中、岩土强度降低，会使其沿相对软弱面，出现坍塌滑动变形、圆弧形滑动变形的情况，使其边坡不固定。场地岩层产状，为132°∠22°，节理裂隙发育，主要包括354°∠84°，274°∠82°2组。经过赤平投影图的研究，岩层倾向、边坡呈顺向坡，使其边坡出现不稳定性的情况，常会导致顺层滑动现象出现，J1、J2节理面，会与开挖面，形成一个不固定的楔形体，使其边坡出现不稳定的情况。由于其不稳定的状态，进行边坡开挖，就会导致崩塌、局部滑坡破坏现象，对此要及时的避免暴雨工况，做到安全第一。

3　变形稳定性计算与分析

经过上文分析后，发现本边坡破坏模式是圆弧滑动，所以采用毕肖普法进行边坡稳定性计算和分析。计算前，先建立地质力学模型，如图1所示。第一层为强风化泥岩，第二层为中风化泥岩。具体的计算参数为表1所示。

图1　地质力学模模型

表1　边坡稳定性计算参数

将表1中的相关参数带入到毕肖普法的计算公式中，经计算并多次验算后，得到该边坡滑动面的最下安全系数是1.08。根据相关规定，岩质边坡最小安全系数不应低于1.3。可见，该高速公路边坡处于失稳状态，必须采取相关的边坡支护措施。

4　高速公路岩质边坡支护设计与验算

4.1支护设计

高速公路岩质边坡支护设计和一般的工程相比有较大的差异，主要是在地质条件、岩土性质和施工技术上的不同。一般来说，高速公路岩质边坡支护设计中需要保证整体的稳定性，依照各种相关设计规范来应用各种技术，保证设计的安全和在施工上的指导，而且也要保证坡面的美观性，尽可能的降低设计成本，保证边坡的安全性和实用性。

4.2防护效果验证

从高速公路岩质边坡的力学角度和变形情况来分析，防护系统的骨架一般是预应力格构梁，这一骨架结构在稳定性上较好，路堑高边坡的稳定系数为1.311，符合相关设计规定的要求。从预应力锚杆的变化范围上来看，每一次变形过程和变形趋势都会受到坡体自身变形的影响，因此在施工中应该保证锚杆的波动较小，即使是在施工初期的波动较大，也要保证经过防护体系构建之后的防护体系稳定，逐渐的减小波动。

4.3边坡支护措施

从高速公路岩质边坡的支护措施上来看，支护手段并不唯一，在具体的边坡支护工作中，常用的方法有抗滑桩、框架预应力锚杆（索）、重力式挡土墙等。其中抗滑桩的支护措施主要是用于一些颜色较为破碎的边坡，应用范围较为局限，而且成本较高。框架预应力锚杆（索）的支护措施主要用于土质边坡，本身的加固影响较好，能保证边坡的稳定性。重力式挡土墙一般都是用于边坡的护脚。从地质勘探实践工作中总结的经验来看，边坡的岩石类型较为脆弱，无论是粘聚力状况还是摩擦状况都较低，而且边坡的稳定性还会受到其岩层面的控制。边坡本身高度较高，而且斜度较大，因此需要有分级护坡，进行分级开挖和分级支护，并且做好坡面的防水工作和坡脚的排水工作。

5　总结

综上所述，在一些地质条件较为复杂的区域，地形变化无常，给告诉公路的建设提出了不小的挑战，为了保证高速公路的稳定性和安全性，经常会从山区实际的地形出发，牺牲一些线性指标，在一些特殊的地质路段采用增大纵坡或者是减小平曲线半径等方式。在极为特殊的地质结构上，由于其地形的控制，在高速公路的走向上并不能随意选择，只能保持着唯一的走向，一旦偏移，无论是在之后的设计还是施工安全上都会造成影响，高速公路岩质边坡稳定性及其支护工作研究就成为了高速公路建设过程中的重点内容。简单来说，高速公路岩质边坡稳定性需要进行分级研究，对边坡进行分级，分析其可能受到地质条件和自然条件影响而造成的对边坡稳定性的影响状况。

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2016-5-1

U416.1+4

A

2095-2066（2016）14-0047-02