寒冷地区路堑边坡稳定性研究

王海坡

摘 要：文章对严寒地区公路工程施工中边坡稳定性问题进行了研究，介绍了边坡稳定性的分析方法，分析了寒冷地区路堑边坡不稳定的主要成因，并且提出了相应的处置措施。

关键词：边坡；稳定性

在冰冻地区挖方路段， 由于路堑边坡绝大多数没有施工压实过程， 其密实程度较低， 在春融期路堑边坡溜方现象时有发生， 溜下的土体轻则堵塞边沟， 重则阻碍交通， 影响公路的正常运营。冰冻地区路堑边坡溜方问题在路基设计中并没有受到足够的重视，以致严重时在公路竣工通车后每年春融期都有路堑边坡溜方现象出现， 给公路养护带来困难， 造成大量不必要的经济损失。

一、边坡稳定性分析方法研究

1、定性分析方法

是一种通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等分析，对已变形地质体的成因及其演化史进行分析，从而给出被评价边坡的一个稳定性状况及其可能发展趋势的定性说明和解释的方法。

2、极限平衡法

该方法是当前公路施工工程中最常用的方法。工程上假定滑动面为圆弧，该方法在没有计算机的年代能大大简化计算，是一种实用的方法。到上世纪五十年代国外工程技术人员对该法作了重要改进，提出了安全系数的定义，通过力矩平衡来确定安全系数。该方法目前在国内的应用中存在一些实际的工程问题，主要是当遇到软弱夹层时安全系数偏大。

3、极限分析法

该种方法主要是考虑了岩土体的应力和应变关系，将塑性力学的上限、下限定理引入公路工程边坡稳定性的问题分析。这一方法避免了公路工程施工中模糊的本构关系公式，概念非常的明确，计算简单，适用范围广。

4、数值分析法

改种方法首先假定公路工程施工中的岩土具有非均质的、不连续的、变形量很大的特点，在计算过程中该法不需要事先假定破坏面的形状和具体位置，也没有必要引入其他的假设条件，理论方法体系严密。但是该法在应用中需要解决岩土体本构关系和输入数据的精度问题。

5、不确定分析法

随着科技的进步和计算机应用技术的高速发展，人们逐渐将现代科学技术应用到公路工程施工中边坡稳定性问题的研究，而且人们也逐渐认识到以往的边坡稳定性问题的研究存在很多不足之处，在边坡稳定性的影响因素中存在很多不确定的因素。目前该方法主要以概率分析法、人工神经网络分析法和模糊综合评判法等为代表。

二、寒冷地区路堑边坡不稳定的主要成因分析

路堑边坡是否会产生溜方主要与下列因素有关： 边坡坡度、土质、土体的密实程度和渗透性、边坡土体中的“水线”形状、上层土体冻结前的饱和程度、冬季降雪和春融期的降水量、融化速度等等。值得注意的是， 边坡高度很低的路堑边坡也会產生溜方。众所周知， 路基边坡的稳定性与边坡的坡度密切相关， 坡度过陡容易产生滑坡。

这里所说的水线，是指在边坡一定深度内，秋季富含水分，冬季变成集冰层，春融季节融化成泥水沿边坡流出的一种寒区地质现象。其形成的原因主要是早期形成的黄土层，经过自然界的风化剥蚀，形成一个起伏不平的古剥蚀面，后期沉积形成的黄土将此剥蚀面覆盖，两种不同时期形成的黄土所夹的界面，便形成了现在的水线。其形状特征表现为局部凹形曲线，或大范围内倾斜线，或局部水平线。

由于初冬期冰雪的作用， 加之气温反复变化产生的冻融影响， 路堑边坡土体上层基本是处于饱和或过渡饱和状态下被冻结的， 冬季路堑边坡又被冰雪所覆盖， 春融期冰雪迅速融化， 边坡上层土体中的水分来不及蒸发， 又由于下部是冻结层， 水分无法继续下渗， 上面融化的土层由于粘聚力及内摩擦力的减小， 融化层的土体便沿着下面冻结土层的表面向下滑动， 造成路堑边坡溜方。冰冻地区路堑边坡产生溜方的临界坡度与产生滑坡的临界坡度有时并不完全相同。边坡土体的密实程度和渗透性对边坡是否出现溜方起着关键的作用， 水分的渗入使土体趋于饱和， 土的抗剪强度下降， 容易产生溜方。对于粘聚力较大的土来说， 在同样的边坡坡度和水文条件下不容易产生溜方； 内摩阻角亦然。溜方前土体的饱和程度和饱和层的厚度对溜方的产生也起着不同的作用。

三、加强边坡稳定性的技术措施

对水线发育的饱和土路堑边坡必须采取排水的措施来保证边坡稳定。在确定需要处治的边坡上挖设树型排渗水沟槽，在排渗水沟槽内布设排水土工材料。用透水材料将排渗水沟槽填平，然后在其上铺设网状土工格室。在土工格室内填土种植喜水根深植物马莲草。土工格栅作为一种新型的复合材料，被广泛的运用到土体边坡工程中。土工格栅被埋在土体中，由于填料土体自重及上部外加荷载的作用，土工格栅表面及格栅的四边形（有的土工格栅为六边形或其它形状）网眼就会与土体发生摩擦、机械咬合、嵌固等相互作用，来约束或减小土体发生侧向变形，从而提高边坡的稳定性，也可以是在边坡安全系数一定的情况下提高边坡的高度或是增大边坡的坡率。还可以利用道路边坡保温技术对公路工程边坡进行保温以提高边坡的稳定性。