公路高边坡的稳定性分析及优化措施

唐永革

摘要：在现代社会，公路的重要性在各个层面充分体现出来，国家对支持公路等基础设施建设的投入也在持续加大，这对于促进我国现代公路交通网络的优化完善都起到了重要作用。在边坡建设及后续运营中，容易受到降雨等因素干扰，导致了失稳情况出现的可能，增加了诱发各种交通安全事故出现的可能。根据研究，针对雨水较多的实际情况，对高液限土质边坡，截排水措施要做到综合应用，从而实现加固设计，做好坡面防护，这样才能最大限度延长边坡的使用寿命。

关键词：新形势下;公路;高边坡;稳定性;优化措施

根据国家交通部门的统计数据，2013年到2020年之间，我国公路交通基础设施建设持续加快，每年完成的新建改建及扩建施工建设任务持续增多，我国公路实际覆盖历程显著增多，实际投入到公路建设领域中的财政经费每年都保持了5.1%-6.4%的增长速度，对于加快公路网络的优化完善，对于推动交通强国建设都有着重要意义[1]。为了对公路高边坡稳定性进行深入分析，明确公路边坡失稳的原因，进而采取更好的应对措施，本篇文章以某地公路工程ZK15+243处高边坡为例，通过相关软件对其處于天然与暴雨状态下的稳定性进行了剖析，最后结合工程建设基本情况采取预应力锚索的方法进行处理，并从锚索长度、锚索垂直间距等方面设计参数切入，对边坡锚固方案进行了优化，这对于现代公路边坡稳定性建设有着非常好的指导作用。

1公路边坡失稳的原因

研究发现，边坡失稳的诱发原因非常复杂，主要是和所在地区的地质结构、地形特点等联系在一起，主要体现在以下几个方面：

1.1边坡自身的岩石在节理发育上表现过于明显，而且长时间处于被风化状态，这样伴随着时间流逝岩石强度就显著降低，相应的物理学指标也出现了不同程度的下降，如果相应的标准值降低到了边坡稳定性维持所必需的水平，这样就增加了边坡不稳定情况的出现。

1.2一些地段有非常多的滑坡区域，没有对岩土体的基本属性特点进行全面分析，设计当中选择的坡比非常大，而且在实际组织施工建设中也没有结合实际需要做好调解，在现场开挖中还是以原来的设计图为主，这样自然也无法满足边坡稳定性维系的基本需要。

1.3在完成了边坡开挖作业后，通常需要采取相应的保护措施，但是有些施工作业由于重视程度不够等，导致保护措施落实不到位，使得岩土体长时间暴露在户外环境下，增加了阳光雨水等的风化冲刷可能，岩土体自身的各项参数不断下降，这也会对边坡的稳定性带来影响。

1.4在一些地形结构较为复杂的区域，例如山坡区域，往往降雨比较多，雨水会沿着边坡表层向岩土体的内部渗透，在孔隙水的长时间作用下，会影响岩土体的强度指标，增加了边坡向周边滑动的可能，岩土体也变得更加松软[2]。

2 公路高边坡稳定性分析

2.1工程概況

某公路工程ZK15+243属于典型的岩质高边坡，所处区域的自然地质结构较为复杂。结合掌握的相关资料，边坡面的实际倾斜度为187°，在公路的右侧区域，山体的实际坡度是5°到10°。边坡的实际高度为35米，在边坡表面覆盖了不同数量的粉质黏土，基层基岩主要是由不同类型的中风化变质板岩等构成，裂隙岩石在节理表现上比较软。

2.2天然工况下边坡稳定性

通过应用ABAQUS可以对边坡的自然工况做到有效模拟，能够非常好的了解边坡塑性区，掌握位移的基本情况，在ANSYS软件的支持下，可以非常精准的计算出边坡安全系数是1.337，通过分析可以得出边坡的稳定性是比较理想的。

2.3暴雨工况下边坡稳定性

借助ABAQUS，可以对边坡处于暴雨环境下的稳定性进行模拟，所选用的参数均处于饱和状态，这样得到了边坡塑性区及位移等数据信息自然更加精准。在暴雨恶劣环境下，边坡塑性区主要还是集中在中风化、全风化岩层接触面的周围，塑性变形区最明显的是边坡中部，而且塑性变形区存在着比较明显的贯通现象，这些都说明了失稳情况还是比较严重的。在位移当中，边坡边脚是最明显的区域，明显的比自然状态下的位移要明显。在ANSYS软件支持下，可以对边坡的安全系数进行精准计算为1.05，这就需要对边坡的稳定性进行重点防护强化[3]。

2.4抗震稳定性及监测

地震，对公路高边坡稳定性有着直接影响，需要提前做好防震工作，制定完善的防震措施，确保将地震影响降到最低。同时，在公路投入运行前，需要对公路高边坡做好各项监测分析，对地震活动较为频繁的地区，设立永久观测站，对公路边坡进行稳定性监测。

3公路高边坡锚固优化设计

3.1锚杆长度的影响

通过合理计算，可以对锚杆的实际长度与岩质高边坡安全系数进行有效掌握。根据相关数据，如果锚杆的实际长度没有超过25米，这种情况下岩质边坡的安全系数与锚杆的长度会呈现正比例增加关系，两者之间表现出的线性关系非常明显。如果锚杆的长度超过了25米，锚杆长度即使出现变化，岩质边坡的安全系数也会始终处于不变的状态。为此，所以，在使用锚杆对岩质边坡进行加固的同时，有效长度控制在24米，而实际长度倘若超过了24米，锚杆对边坡的安全系数就难以再提高。锚杆长度与岩质边坡安全系数的拟合方程是F=0.04L+0.5，相关系数R为0.9974，可以非常好的满足相关精度要求。

3.2锚杆倾角的影响

通过大量的计算，可以非常好的了解锚杆长度和岩质高边坡安全系数两者之间的关系。岩质高边坡的安全系数，如果是处于锚杆倾斜角10°向35°改变的过程当中，计算出的安全系数就会先变大然后逐步变小。在锚杆20°倾斜范围当中，边坡的安全系数和锚杆的倾斜角是表现出了非常明显的正比例关系，而如果超出了这个范围，就会导致边坡的安全系数显著降低，锚杆在加固岩质高边坡时的最佳锚固角为20。

结束语：综上所述，本篇文章主要是对公路边坡失稳的原因进行了分析，明确了边坡失稳的复杂性，进而对边坡稳定性进行了介绍，从而对公路高边坡锚固优化设计进行了探索，这对于现代公路事业的高质量发展建设都有着非常好的参考作用。

参考文献：

[1]金康康，杨帆.公路路基施工中高边坡的处置[J].黑龙江科技信息，2017（14）：200-200.

[2]杨超.高速公路施工期边坡稳定性调查与防控措施[J].广东公路交通，2019（4）：81-81.