道路工程边坡设计实践分析

董世龙

（保定市城市设计院，河北 保定 071000）

1 边坡稳定性分析

土壤和岩石地层的详细勘察对于适当评估边坡稳定性至关重要，并且本身的物理力学性质是边坡稳定性分析的直接输入参数。重要的是要寻求存在的任何土层薄弱层及滑裂面，因为地层的这些物理力学性质可以推断边坡的稳定性。了解现场地层的地质性质以及对这些地层历史成因的了解是评估边坡稳定性的关键因素。

在工程实践中，应根据不同的实际工程情况采用不同的抗剪强度指标，边坡结构物短期施工较快，在短期稳定性分析中应获得不排水抗剪强度参数；结构施工周期长，加载速度慢，在长期稳定性分析中应获得排水剪切强度参数。实际边坡工程加荷情况及岩土的情况相当复杂，结构物在建设及使用期间会产生不同的沉降过程，不可单纯的采用实验室的试验数据去核算边坡稳定，还应与实际的工程经验结合起来。

2 地下水状况评估

对边坡质量内部和下方的地下水状况进行详细评估也是关键的一步。根据地层和地下水条件的地质复杂性，可能需要在斜坡内部和下方的多个位置和深处详细的压力测量数据。必须评估和解决坡面可能的渗漏问题。在某些情况下，可能需要详细的流网分析。

如果渗漏从坡面出来，土壤管涌的可能性也应该被评估为边坡稳定性失效机制，特别是在高度可侵蚀的淤泥和沙子中。如果地下水季节变化，应对土壤中的地下水进行长期监测。如果地下水水位往往对重大降雨事件有联系，应长期对地下水位进行检测，并且还应考虑收集整理现场降雨数据。

3 设计方法

目前研究边坡稳定性的方法有定性类方法与定量类方法，定性类方法主要有过程机制分析法和工程地质类比法，定量类方法主要有极限平衡法和有限元等数值方法。目前在工程中广为应用的是传统极限平衡法及有限原法等。道路工程的边坡设计的极限平衡法有瑞典条分法、简化的Bishop 法、Janbu 法、Spencer 法或其他常用的边坡稳定性分析方法。极限平衡法思路是假定边坡的岩土体破坏是由于边坡内产生了滑动面，坡体沿滑动面滑动，滑动面是人为确定的，计算滑动面上的隔离体的稳定性以确定边坡的稳定情况。在实际工程应用中应使用至少两种极限平衡方法并相互比较，以确保准确评估斜坡的安全水平。

有限单元法(FEM)在边坡岩土体的稳定性分析中得到应用，也是目前最广泛使用的一种数值分析方法。有限元法的优点是适用处理非线性、非匀质和复杂边界等问题，可以计算每一个单元的应力及变形后，确定破坏区的位置，再讲局部破坏与边坡整体结合起来，求出滑动面位置，推算得到安全系数。

快速拉格朗日法(FLAC 法)基本原理与离散单元法相似，适用非匀质和复杂边界条件边坡问题求解，不但可以处理大变形边坡，还能模拟岩体沿某一软弱面滑动。FLAC 法还可以计算锚杆、挡墙、抗滑桩等防护加固措施的稳定性。

4 边坡实例设计

本次设计边坡位于阜东新区道路两侧边坡。阜东新区建设用地面积约5.1 平方公里，位于河北省保定市西部，太行山东麓，北纬38 度9 分-39 度7 分，东经113 度45 分-114 度31 分之间。

气象属于大陆性气候。年平均气温12.6℃，极端最高气温41.2℃，极端最低气温-19℃。平均霜期242 天。最大冻土深度为53 厘米。全县多年平均年降水量在581mm 左右，平均蒸发量为2213mm。

项目区地势地貌为土石山区，属于脊岭地貌，地形极为复杂，境内山峦起伏，沟壑纵横，地形复杂多样。地势自北向南降低，山地坡度一般大于25 度。地表下30m 深度范围内按其成因年代、岩性、土体工程地质性质可将地基土分为人工堆积土(Qhml)、新近沉积土(Qh )、基岩层(Ar2)。

本次设计边坡为山区地块平整后的填方区边坡，边坡高度5～30 米。边坡填土为匀质碎石土，根据规范要求分层碾压，碾压厚度按30cm 一层，道路部分采用强夯处理。

填土为碎石土重度19KN/m3，内摩擦角为40°，粘聚力为3Kpa，边坡采用分级放坡，每级8 米，设2 米宽边坡平台，坡度取1：1.75。

边坡计算采用Bishop 法，采用理正岩土进行计算，仅计算最不利的最高边坡稳定性，经计算得到总的下滑力为160.160KN，总的抗滑力为304.324kN，滑动安全系数为1.900，边坡稳定。

因此边坡采用分级放坡，坡度1：1.75，为防止雨水冲刷边坡，边坡采用拱形骨架植物护坡，无需加设其他边坡防护措施。

5 结语

边坡作为道路工程施工过程中的重要内容，极大地影响着道路的功能和应用。加强边坡设计的科学性与合理性可以从根本上保证边坡施工的质量。本文对边坡设计的内容、要点及方法进行了总结与分析，以期进一步改善边坡防护质量。