公路路基边坡稳定性分析

林忠　林宇

摘要：本文介绍了公路路基边坡稳定性的分析方法，给出了边坡稳定性的影响因素，提出了增强路基边坡稳定性的一系列措施。

关键词：稳定性；影响因素；措施

0 前言

公路路基支撑着整体路面结构，承受路面结构传递下来的行车荷载，路基的强度、抗变形性能、稳定性与耐久性的优劣一定程度上决定了路面性能，在工程实践中， 我们经常会遇到路基边坡失稳情况，主要是由于排水不良和外界荷载的作用，常常会导致滑坡，泥石流等灾害的发生，造成经济损失和人员伤亡。对于一般路基，设计中不需要进行稳定性验算；对于高填深挖、陡坡路堤、浸水路堤和滑坡与软土等不良水文、地质条件下的路基，需要进行，需要进行路基边坡稳定性分析与验算，据此选定合理的边坡坡度和高度及相应的工程技术措施。

1 公路路基边坡稳定性分析方法

土體边坡滑动面形状可分为直线，曲线和折线三大类，稳定性分析方法都是以土的抗剪强度理论为基础，按力的极限平衡原理建立等式进行分析。

边坡稳定性大小是以边坡稳定系数K来衡量的，K代表下滑力与抗滑力或滑动力矩与抗滑力矩的比值。当K等于1时，边坡处于极限平衡状态；当K小于1时，边坡不稳定；当K大于1时，边坡稳定。

1.1 直线滑动面边坡稳定性分析方法

砂土或砂类土抗力以摩阻力为主，滑动面为直线。直线滑动面的坡面稳定性分析一般有两种方法试算法和解析法。试算法是在单位长度内，不计沿路线纵向滑移时土基的作用力，根据静力平衡原理，计算得到边坡稳定系数K。由于K值随着滑动面位置的变化而变化，所以我们需要得到K的最小值。如果这个值符合相关规定，路基边坡处于稳定状态。解析法是对试算法中的K的函数表达式进行求导，求得边坡稳定系最小值的表达式，用以代替试算法，计算更加简单化。

1.2 曲线滑动面的边坡稳定性分析

黏土或黏性土的滑动面多数呈现曲面形状，通常假定为圆弧滑动面的计算方法通常有瑞典条分法、有应力圆法和φ园法等。

条分法是圆弧滑动面稳定性计算中最具代表性的方法。该方法的基本原理依然是静力平衡原理。计算时假定土体均匀，不计滑动面之外土体产生的作用力，计算时取单位长度，将滑动土体划分为若干条， 分别计算各土条对滑动面圆心的滑动力矩与抗滑力矩，取两者的比值为稳定系数K，根据K 值判断路基边坡是否稳定。

2 路基边坡稳定性的主要影响因素

公路路基边坡稳定的主要影响因素包括、边坡土体成分与强度参数、水文地质条件、边坡率与施工方法，人类的工程活动和和自然环境等方面。

2.1 边坡土体成分与强度参数

公路沿线岩土的种类、岩层的构造及岩石的风化程度等，都会对路基边坡的强度与稳定性产生一定影响，土体的强度参数，主要依靠土体的内摩擦力与粘聚力，例如，粘土比砂性土的抗滑能力要大很多，且含水率越大，内摩擦力和内聚力都会减小，土的抗剪强度降低导致边坡稳定性下降。

2.2 水文地质条件

2.2.1 地质条件

地质构造关系到岩（土）体结构面的发育程度、充填程度、连通、规模和充填物成分等对边坡稳定性的影响，因此要充分注意岩（土）体结构面的产出状态与边坡面的相互关系，亦即结构面与边坡面的组合不同，边坡稳定性分为反倾稳定、顺倾稳定等不同形式。

2.2.2 水文条件

土体的力学性质受水影响较大，降雨、降雪形成的地表水会渗透到路基边坡内部，地表水与地下水形成的综合作用，会增大边坡土体的重量，同时会减小土体内部的摩擦力，导致边坡土体失稳，造成大面积滑坡。

2.3 边坡率

边坡率值主要取决于边坡土质、岩石种类与性质、边坡高度等因素。路堤边坡率可根据填料种类和边坡高度来选择。路堤边坡率一般采用1：1.5。进行路堑边坡设计时，应首先根据地形地貌判断其整体稳定性。应尽量避绕开工程地质或水文地质条件不良的地层，影响路堑边坡坡率的因素除了路堑深度和坡体土石的性质之外，地质构造特征、岩石的风化和破碎程度、地面水和地下水的影响等都会产生影响，在进行边坡设计时应综合考虑。

2.4 自然气候

主要指大气降水，例如，暴雨或长期降雨以及融雪一方面降低岩（土）体的强度、增大孔隙水的压力，使边坡滑动面的抗滑能力降低，另一方面增大边坡下滑力，两者结合起来极大地降低了边坡的稳定性。

2.5 人类的工程活动

人类的活动主要包括在坡顶或坡体附近修建大型建筑物所产生的静力荷载、动荷载的大小和作用次数，路基施工过程中采用的填筑方法、压实方法、及采用的爆破形式等。

都可能导致边坡崩塌、坡体下滑，从而造成安全事故。

3 提高路基边坡稳定的措施

3.1 为了保证路基边坡在很长时间内处于稳定状态，应根据边坡设计建造的整个过程，综合考虑。具体措施如下：

（1）工程设计阶段应对路基高度、边坡率、路基横断面形式等进行路基稳定性验算， 尤其是高填方、深挖方路基的稳定性验算。（2）尽量选用性能优异的土作为填料填筑路基，确保路基最小高度，同时注意路基地面与地下排水的设计。

（3）制定正确的压实标准，选择合理的压实机械，充分压实土基，保证达到规定的压实度。

（4）采取合理的边坡加固与防护措施，

3.2 具体的边坡加固与防护措施

工程中，常常结合实际的水文、地质及材料等情况，对各类土、石边坡进行边坡防护。其具体的做法：

（1）植物防护。植物防护是在边坡上植草或植树，利用植物根系固结边坡表层土壤以减缓水流对边坡的冲刷。植物防护不仅可以稳定边坡，还可以营造美丽的公路路域环境。

（2）干砌、浆砌片石护坡。干砌片石护坡适用于易受水流侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡、周期性浸水及受水流冲刷较轻（流速小于2—4m/s）的河岸或水库岸坡的坡面防护；浆砌片（卵）石护坡适用于防护流速较大（3～6m/s）、波浪作用较强、有流水、漂浮物等撞击的边坡。对过分潮湿或冻害严重的土质边坡应先采取排水措施再行铺筑。

（3）浆砌预制块防护。浆砌预制块防护适用于石料缺乏地区。预制块的混凝土强度不应低于C15，在严寒地区不应低于C20。由于预制块规格一致，易于施工，外观整齐，最大限度减少坡面防护对植草绿化的依赖性，即使坡面绿化效果不好，也不容易造成太严重的冲刷现象。

（4）锚杆钢丝网喷浆或喷射混凝土护坡。适用于直面为碎裂结构的硬岩或层状结构的不连续地层，以及坡面岩石与基岩分离并有可能下滑的挖方边坡。施工简便，效果较好。

4 结论

路基边坡稳定性受到水文地质条件、气候条件、人类活动等因素的影响，应综合运用力学、地质学等知识进行边坡稳定性分析，不断探索和创新设计、施工理念， 使路基边坡稳定性不断加强的同时获得更好的经济效益。

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