1、某公路边坡稳定性分析及治理张玉萌 倪振强摘要：在山区公路的修建过程中，往往会形成各种边坡。山区公路边坡由于地质构造、水文气象等情况比较复杂，导致这些区域容易出现滑坡等灾害。针对云南某在建公路工程形成的边坡，对其进行工程地质调查与勘测，查明了边坡区域的物质结构、地形地貌、人类工程活动、水文环境勘测等数据，从理论上分析了公路边坡的稳定性，利用不平衡推力法定量地计算了在天然、暴雨、地震状态三种工况的稳定性，得出边坡处于不稳定状态的结论。为了保证拟建公路正常运行，防止坡体滑移，结合现状对该边坡不稳定区域提出防治措施，为以后山区公路边坡的治理提供参考方案。Abstract：In the construc
2、tion process of mountain roads，various slopes areoften formed.Because of the complex geological structure，hydrometeorology and so on，the mountain highway slope is prone tolandslide and other disasters.In view of the slope formed by ahighway project under construction in Yunnan，the engineeringgeologi
3、cal survey and survey are carried out，and the data ofmaterial structure，topography and geomorphology，human engineeringactivities and hydrological environment survey in the slope area arefound out.The stability of the slope is analyzed theoretically.Inorder to ensure the normal operation of the propo
4、sed highway andprevent the slope body from slipping，combined with the presentsituation，the prevention and control measures are put forward forthe unstable area of the slope，which provides a reference schemefor the treatment of the mountain highway slope in the future.關键词：公路边坡;滑坡灾害;稳定性;工程治理Key words：
5、highway slopes;landslide disaster;stability;engineering governance中图分类号：U417.2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2020）15-0148-030引言在修建公路过程中，由于各地区地形地貌、地质构造、气候水文、人类活动的不同，再加上其他偶然因素的影响，给施工单位的修建带来一定的困难。因此，在修建公路工程中一旦处理不当易引起公路边坡出现滑坡灾害。如：深圳滑坡事件、川藏公路“102”滑坡。所以，为避免在公路建设中引起滑坡，我们必须深入了解和掌握滑坡的成因以及治理方法，在工程建设中依据滑坡的作用机理进行防治。我国疆域
6、辽阔，在地形地貌上具有西高东低，呈阶梯分布的特点，地形地貌多种多样，山区面积约占 70%，致使我国滑坡发生密度大、频率高、分布范围广，受滑坡灾害威胁和可能受到滑坡灾害威胁的地区约占全国陆地面积的 2025%，成为世界上受滑坡危害最严重的国家之一1。滑坡的发生严重危害地区生态环境与交通运输工程建设，据相关文献，自 2005 年至 2016 年，地质灾害造成平均死亡人数约为 600 人，平均失踪人数约为 130 人，平均受伤人数约为350 人，平均直接财产损失约为 40 万亿，其中滑坡灾害造成的损失占地质灾害损失的 70%2。因此，滑坡的研究已成为当前工程地质学、土力学和岩土力学研究的热点和重要课
7、题，在滑坡研究的理论、方法和综合治理技术方面取得了很多有价值的研究成果3。本文针对云南某山区公路边坡，对其进行多次的全风化页岩现场水平剪切试验与原状土样进室内试验，根据勘察场地内水文地质条件和地区经验综合确定滑动带，从滑坡区域物质结构、水文环境、人类工程活动对边坡稳定性进行了分析，提出了相应的治理方案。为此类的公路地质灾害提供了工程依据，具有较高的应用价值。1边坡区域环境条件1.1 自然地理环境条件本文所研究的边坡区域位于某山区公路改建工程段上，拟建公路与该边坡区域下缘直接相邻，边坡区域位于倾向西南的斜坡上，斜坡上原先未采取任何边坡加固措施，斜坡上存在有季节性洪水径流通道和季节性泉眼，植被覆盖
8、率约70%，位于原有公路东侧附近（如图 1），有施工通道与原有公路相联，并且本地交通不便利。该边坡区域的东侧附近有一条西北-东南走向的断裂带，断裂带形成的断层崖地势陡峭，最大宽度达到 10km，裸露的岩体常年受到来自水、风的侵蚀。1.2 气象与水文勘察场地所处区域气候温和，雨量充沛，属亚热带高原季风气候，受高山峡谷控制，局部气候变化较大，垂直分带明显。据工程地质测绘，本次勘察的滑坡体上有两个季节性下降泉（如图 2、图 3），滑坡体南邻一条走向近东西向“V”形小冲沟，为季节性洪水径流通道，冲沟内有一个季节性下降泉与滑坡体相距较近，上述三个泉眼的估测流量约 80100m3/d。1.3 地质环境条件
9、边坡勘察场地位于“断裂带”所形成的断层崖之西，河流左岸斜坡上，属构造剥蚀低山地貌。勘察场地所处斜坡倾向西南，自然坡度约 2426。坡面呈波状起伏，其上小冲沟较发育。勘察场地内高程变化在 772.00845.00m 间。因公路建设，场地西侧形成了坡高约 2.27m，坡比 1：0.75 的人工边坡，坡向与自然斜坡近于一致。根据工程地质测绘等其他技术揭露，勘察场地内上覆土层主要为第四系残坡积粘土、崩积碎、块石和滑坡堆积层，下伏基岩为二迭系上统组页岩。2边坡的稳定性分析2.1 滑坡的成因本文从边坡产生的变形裂缝与微地貌体征等方面综合分析，是由于拟建公路路基开挖形成临空面，使斜坡上覆第四系堆积层及全风化
10、基岩稳定性变差;其次正逢当地雨季，在暴雨作用下，加速了人工边坡上覆第四系堆积层和全风化基岩蠕动变形，最终导致滑坡发生。2.2 边坡稳定性分析通过地质调查，该边坡处于倾向西南的斜坡上，自然坡度角约 2426，拟建公路以路堑形式通过，据当地居民和公路施工人员介绍，该斜坡在公路施工之前其稳定性较好，未发生过滑坡。在拟建公路开挖路基过程中，正逢当地雨季，在持续降雨作用下，拟建公路左边坡上出现数条拉张裂缝（如图 4、图5），滑坡体后缘产生的裂缝较为明显，该裂缝长约 50m，裂缝最宽处达到30cm。滑坡体上产生的裂缝相对较小，甚至不易被发现，这说明滑坡体各部分的下滑速度差异不大，并且只存在一明显的滑坡面。
11、因此，可推断出该公路边坡岩体某一层面的力学性能急剧下降，局部地段发生了滑动破坏。通过对滑坡后拉张裂缝进行的简易观测，发现其仍在微量增宽，且在滑体北西侧出现了剪切裂缝。边坡体主要由残坡积粘土、崩积碎石和全风化页岩组成，其力学强度均较低。滑坡区域位于“断裂带”西侧，该断裂带规模宏伟，对区内的地区性构造发展具明显的控制作用。是由数条断裂组成的复杂断裂带，属压扭性构造。受其影响场地内下伏基岩节理裂隙发育，岩体破碎，力学强度大幅降低。据工程地质测绘表明，区内基岩有一组节理裂隙极发育结构面平直，结合性差。边坡区位于倾向西南斜坡上，坡度约 2426，自然地形横坡相对较陡。加之本次修路时拟建公路进行路基开挖形
12、成了高约 2.27m 的人工边坡，由于人工将路基开挖的土方堆放在原来公路边坡之上，使得原有公路边坡基岩在既承受原有荷载的同时又突然承受临时土方荷载，该段公路边坡的稳定性便存在不确定性，一旦当地突发暴雨或周围区域产生的大型机械震动等不利因素，该段公路边坡的稳定性将受到严重影响，为滑坡等地质灾害的发生提供了空间。该公路改建工程建设，以路堑形式通过。在勘测期间该段路堑基本成型，由此可见该段的人类工程活动较强，大型公路施工设施产生的震动以及大面积的路基开挖，对该段公路边坡的岩层造成一定破坏，使得部分边坡内部岩体的稳定性下降，对周围地区的地质环境的破坏较严重。该公路边坡地下水较丰富，主要赋存于上覆第四系
13、崩积碎、块石层和下伏基岩节理裂隙中。以大气降水补给为主，地下水动态特征严格受大气降雨控制，气候湿润，降水丰富且多暴雨。降水入渗至公路边坡中，一方面加大边坡土体重度，另一方面降低了边坡土体强度，使得该段公路边坡的稳定性急剧下降。通过对边坡勘测区域的物质结构、人类工程活动、水文环境方面的研究，本次勘察的滑坡体现仍在蠕动变形，局部已滑动破坏。勘测人员对边坡及其场地内土层取土，将其带入实验室，对土样进行抗剪强度值确定等力学试验，经过对土体力学性能的测定以及工程地质勘测资料的分析，发现边坡及周围地区土体力学性能下降，边坡处于不稳定状态。同时，在该公路边坡的稳定性分析时不平衡推力法来定量计算表征边坡稳定状
14、态的安全系数（Fs），通过进行多次的全风化页岩现场水平剪切试验与原土样进室内试验，根据勘察场地内水文地质条件和地区经验综合确定滑动带的重要计算参数，得出该段公路边坡在天然状态、暴雨状态、地震状态均处于不稳定状态。因此，通过以上分析得出该段公路边坡处于不稳定状态，存在一定的安全隐患，为保证公路建成后正常使用，必须对公路边坡进行治理。3边坡的治理根据该该公路边坡稳定性分析，可以为该公路边坡提供推荐治理方案，总体方案为：治坡先治水、上部土方刷坡、下部压方阻滑。3.1 水是引发边坡灾害的主要原因。为了保障该边坡的稳定与安全，首先在边坡的顶部修建截水沟，阻断公路边坡顶部水的流动和排除山坡上层滞水，避免引
15、起二次滑坡。在公路边坡的腰部修建明沟与渗沟相结合工程。每级边坡采取明沟与渗沟相结合的排水工程，经过导流汇入公路两旁的排水沟渠中。3.2 该公路在建设过程中，进行路基开挖导致形成 2.27m 的人工边坡，为滑坡的产生提供了条件。因此，需要对滑坡区域的公路边坡进行削方减荷。在该公路边坡的削方减荷过程中，首先进行一期抛填。一期抛填采用矿渣等废弃物作为抛填材料，采用卡车运送到滑坡坡角。对滑坡区域进行逐级开挖，开挖完成之后，完成锚索安装、注浆、放梁、锚索张拉。将滑坡上部削减的土石方回填在坡角作為二期抛填。通过降低该公路边坡高度改善边坡的安全稳定性，减少边坡不稳定岩体量的高度，进一步提高边坡的稳定性。3.
16、3 在该段公路边坡左侧坡角上挖孔设置抗滑桩，桩身嵌固在滑动带以下的稳固地层内。在进行抗滑桩桩孔施工时，隔桩开挖，开挖过程中应即时支护，避免大开挖或桩孔壁长时间暴露。挖孔深度要超过填方平台的深度，抗滑桩桩顶位于滑坡体土体表面以下，土体表面与桩顶之间的土层使用能够透水的材料进行换填，既可增强公路边坡的稳定性，又能够提高公路边坡的排水能力。3.4 在该段公路边坡设置预应力锚索对公路路基支挡和边坡进行加固。通常包括边坡面整理、钻孔位置测量、钻孔、钻孔清理、制作锚索、安装锚索、水泥浆灌注、框架梁制作、养护、锚索张拉和固定、封锚等流程4。使用钻孔钢绞线或高强度钢丝锚固于深部的稳定地层中，并在被加固边坡表面
17、通过张拉产生预应力，从而提高该段公路边坡的稳定性。4结论本文通过对滑坡区域的研究得出该段公路附近发生滑坡的原因并对该段公路边坡的稳定性进行分析与评价，提出了公路边坡治理的方案。在公路工程建设的初步设计阶段，对拟建公路沿线地质灾害的发生频率与规模进行调查，事先制定突发事件应急预案。在施工图设计阶段，针对拟建公路沿线附近常遇地质灾害实现采取一定的防治措施，避免因施工导致地质灾害的发生。公路建设应从设计、施工、管理等方面采取科学的技术措施。在边坡治理过程中，应对公路边坡的滑坡区域进行充分的地质、气候与水文、地震等进行充分调查，找到最关键的因素进行重点治理，提高滑坡区域公路边坡的稳定性。在公路边坡滑坡
18、区域建立坡体地面的变形监测系统，实时监测边坡的状况，以便及时进行治理，避免造成人力、物力、财力的进一步损失。参考文献：1高华喜.滑坡灾害风险区划与预测研究综述J.灾害学，2010，25（2）：124-128.2章诗芳，王玉芬，贾蓓，等.中国 2005-2016 年地质灾害的时空变化及影响因素分析J.地球信息科学学报，2018，19（12）：1567-1574.3谭儒蛟，胡瑞林，刘衡秋，等.滑坡稳定性评价和监测预报常用方法综述J.工程地质学报，2004，12（z1）：463-467.4吴漫.公路路基支挡及边坡加固防护工程设计与施工J.交通世界，2019（18）：50-51.5吕家云，吕焘.公路路基边坡破坏的形式及防护措施J.價值工程，2020，39（04）：158-159.基金项目：聊城大学实验技术研究（NO.LDSY2014119），聊城大学高层次人才、博士科研启动基金资助。作者简介：张玉萌（1999-），男，山东泰安人，本科生，研究方向为防灾减灾;倪振强（通讯作者）（1983-），男，山东莱芜人，副教授，博士，研究方向为岩土工程减灾。