某高速公路高边坡稳定与变形研究

某高速公路高边坡稳定与变形研究

庞晓芸

庞晓芸中铁二院工程集团有限责任公司公路市政研究设计院四川省金牛区610031

摘要高速公路边坡的稳定与变形研究一直是高速公路施工中最需要注意的课题，它关乎到高速公路的安全。近年来，由于国家对中西部经济发展的大力支持，高速公路的建设也如火如荼的开展起来，但由于中西部的地形原因，在高速公路的建设过程中往往会遇到许多岩石边坡稳定问题。本文通过对某高速公路山体边坡的监测和研究，发现了其边坡不稳定以及变形的原因是主要是山体的水位升降影响。

关键词高速公路，边坡稳定，山体，水位升降

引言

高速公路做为一种线状构筑物，具有路线长、涉及面广的特点。自1988年我国第一条高速公路沪一嘉高速公路正式通车开始，我国的高速公路建设事业蓬勃发展，发展速度呈几何式增长。但是在加速修建高速公路的同时，出现了不少实际的困难，在路线选择、路基土质、边坡排水系以及高填方路边坡的稳定性问题等方面的忽视都对推进高质量建设高速公路的规划产生了很大的影响和危害。尤其是边坡的稳定与变形问题更是重中之重，因为各项建设首要考虑的问题就是安全问题，而边坡的安全直接关乎建设的安全问题，一旦高速公路边坡出现稳定性问题，将产生巨大的经济损害和社会影响。

高速公路边坡的稳定与变形问题一直都是修建高速公路中始终要面对的难题，不良的地质条件、较差的土壤性质、路基填土不密、排水系统不完善以及边坡防护工艺不当等因素都会造成边坡不稳。所以对高速公路边坡的稳定与变形研究极为重要，对维护人民生命财产安全以及提高社会效益都能起到举足轻重的作用。

一边坡稳定与变形基本概况

1边坡稳定理论

边坡就是具有一定倾斜角度坡面的土体。由于边坡表面倾斜，在自身重量以及外力的共同作用下，有可能会导致土体从高处向低处滑动，如果土体从高处向低处滑动的力量大于土坡自身的抵抗力时，就会发生滑坡现象。而边坡稳定性分析是确定边坡是否处于稳定状态，是否需要对其进行加固与治理，防止其发生破坏的重要决策根据。

2土体变形特性

土体的本身特性决定了土体的变形特性是很复杂的，主要有以下几点:

①土体变形有明显的非线性和非弹性特性。如下图：

二工程概况

1地形地貌

某高速公路为郑少高速公路第九标段(SK41+500～SK46+900)，该段路线通过地区为豫西山地与东部平原的过渡地带，属低山丘陵区。西北地势高、东西地势低，地形起伏比较大，相对高差30~80cm，地表多为耕地。

2地层岩性

该地段地层岩性由新至旧如下：

黄土状低液限粘土、卵石土、漂石土。

3地质构造

该段路线经过地区由于区内受到各级构造运动的影响，断裂与褶皱比较突出，中岳运动奠定了区内稳定的褶皱基底，使前震旦系地层产生紧闭的同斜线状褶皱和变质，后期还伴随有花岗岩加入。

4地下水条件

该段地下水为第四系地层中的孔隙水，地下水位约为7m左右，水分主要存储地为卵石土、漂石土层。地下水类型为近酸性水，主要补给源头为大气降水和河水，其水位受季节影响较大，雨水多集中在夏季。还有一点就是年雨水蒸发量远远大于降雨量。

5该段地质总体评价

该段路区的土质主要是低液限粘土、卵石及砾石三类，没有软弱夹层，施工程地质条件较好。由于路堤高约24～30m，属于高填方路堤，适合采用多级边坡。地下水的水位及水量虽然随季节和降雨量而存在一定程度上的变化，但是地下水位埋深在7m左右，对填方路堤影响不大。

三监测目的内容及研究分析

1监测目的：基本掌握该山体边坡的变形发展方向大小及发展趋势，了解潜在滑动体滑动面及主要滑动区域内不同部位不同岩体的变形及发展情况，通过观测分析山体滑动变形的影响因素对山体变形进行预报并为最终治理山体滑坡，从而为保证该高速公路正常运行提供依据。

2对该段高速公路边坡稳定性及变形性的监测主要包含以下三个方面

(1)表面水平位移观测通过对地表水平位移的观测，可以了解观测部位岩体表层水平位移的大小、方位及其发展趋势。

(2)岩体深部变形观测通过对岩体的深部变形观测可以了解山体内部水平和垂直两个方向各观测部位型变量的大小和为未来发展趋势的判断以及为滑体的深度及滑动面的判断提供依据。

(3)表面裂缝开合度观测对表面裂缝开合度的观测可以了解到山体表面裂缝的发展情况和发展趋势以便更好的把握路基情况。

3监测结果分析研究

(1)该段高速公路山体边坡总体均存在滑坡的危险，因此应该重视山体边坡裂缝区的稳定性和变形性研究和治理；

(2)由于边坡的稳定性和变形性会受到诸多因素的影响，所以对山体边坡失稳时间的预报具有不准确性和不及时行，但可以预见的是强降雨天气会引起形变强度和形变速率加速，影响山体边坡稳定的主要因素是山体内地下水的水位，因此应着重加强山体边坡降雨期间的巡查、监测和及时处理。

(3)对边坡局部进行加固，对平台破坏的砂浆面层进行修复；对可能出现浅层变形的坡面定期检查，，对可能存在的安全隐患及时治理。对一级挡墙既有的地下排水措施进行疏通，在富集水分的区域适当增加排水孔数目。

(4)维护山体边坡的稳定，目前应该主要以持续监控地下水水位为导向，覆盖能够影响到边坡稳定与变形的所有因素，确保高速公路持续安全运行。

四总结

1通过对高速公路第九标段SK42～SK4段高填方边坡稳定性的研究分析，系统总结了如何将高速公路边坡稳定性与变形性问题妥善处理的一般方法，并且给出了建设性的对面边坡失稳时的处理办法，为将来研究高速公路建设安全指明了方向。

2对我国高速公路边坡稳定性研究的一些展望

对高速公路高填方边坡的稳定机理研究这一课题具有重要的工程实践意义，可以为同类工程的研究提供一定的参考价值.对高速公路边坡稳定性问题的研究自我国开始第一条高速公路的建设时就以开始，但是很显然还需要进行深层次的探讨来进一步深化、量化这一研究课题，最终目的既是保证在国内的每条高速公路都能够安全运行。

【参考文献】

[1]陈永奇，昊子安，昊中如．变形监测分析与预报

[2]张雷，沈明荣，石振明．岩体边坡工程中的位移监测及分析[J]岩土力学2003(S1)

[3]夏元友，李梅.边坡稳定性评价方法研究及发展趋势[J].岩石力学与工程学报200221(7)：1087～1091