路基边坡滑坡风险评估及治理探讨

赵卫

摘要 路基边坡滑坡严重威胁公路的安全运营。为有效评估滑坡风险，提高滑坡治理效果，文章以某二级公路路基边坡滑坡为例进行风险评估及治理方案研究。首先，采用数字模拟仿真技术分析路基边坡滑坡的发生机理、影响因素和安全系数，得出路基边坡滑坡的发生率为21%，高于容许标准5%，安全系数为1.05。其次，根据风险评估结果，提出3种不同的治理方案，对比各方案治理效果和经济效益，选出最优方案。最后，监测评价方案的实施效果，证明该方案可有效提高路基边坡的稳定性，旨在为类似工程提供参考。

关键词 路基工程；边坡滑坡；数字模拟仿真；安全系数；治理方案

中图分类号 U418.55文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0129-03

0 引言

路基边坡滑坡会导致交通中断、人员伤亡、财产损失，给环境造成不可逆转的破坏。因此，对路基边坡滑坡风险进行评估和治理是公路工程的重要内容。该文以某二级公路试验段为例，采用数字模拟仿真技术分析路基边坡滑坡的发生机理、影响因素、安全系数，提出3种不同的治理方案。通过对比各方案的治理效果及經济效益，选出最优治理方案，并对其实施效果进行评价。

1 工程概况

1.1 地质分析

某二级公路位于低山丘陵区，西临沟谷，地势西低东高。边坡失稳段长348 m，宽236 m，由石灰系泥岩构成，风化强度低，稳定性差。滑体土体厚12.0 m，滑动方向为SW265°。边坡失稳过程分为两个阶段：第一阶段为边坡上部土体开裂，形成裂缝；第二阶段为边坡整体滑坡，造成灾害。基于现场勘查数据分析该二级公路边坡失稳的影响因素及发展趋势，提出相应的治理措施[1]。

1.2 岩性分析

采用钻孔检测方式分析岩性，确定滑动面深度及地质条件，测点共6处，进尺共125.5 m。分析钻孔取样，得到岩体结构分布如表1所示。表中列出了各钻孔的岩性、厚度、含水量等数据，可反映边坡滑坡体的岩石组成及地质特征[2]。

2 风险评估分析

2.1 理论模型基础

如图1所示，基于风险评估理论模型，将边坡滑坡风险评估分为风险分析、评估和管理3个阶段。

（1）风险分析阶段主要分析路基边坡滑坡危险性及后果，确定滑坡的可能性、破坏方式和影响范围。

（2）评估阶段主要对比分析结果、风险允许标准，分析风险评价及社会经济效益，判断风险等级是否可接受[3]。

（3）管理阶段主要制定风险调控治理方案，采取有效措施防治路基边坡滑坡灾害。

2.2 滑坡发生率分析

采用GeoStudi-2021软件进行路基边坡滑坡风险评估，利用蒙特卡洛试验模组对边坡土体的稳定性进行仿真分析。根据现场勘测数据，确定滑体土体的各项参数，如表2所示。

表2 滑体土体参数表

序号 土质分类 重度均值/

（g/cm3） 内摩擦角

均值/° 黏聚力

均值/kPa

01 杂填土 18.20 10.10 7.40

02 黏性粉质土 20.10 13.60 15.10

03 泥岩砂质土 24.10 22.40 101.20

输入相应参数，通过软件仿真得到边坡土体的平均安全系数和失效概率，如图2所示。结果表明，边坡土体的平均安全系数为1.05，低于1.05的临界值，说明边坡土体处于不稳定状态。边坡土体的失效概率P=21%，高于5%的可接受发生率，说明边坡土体有很高的滑坡风险[4]。由于该公路为主干道，车流量大，滑坡灾害会造成严重的后果，因此需要采取有效的治理措施，提高边坡土体的稳定性[5]。

3 治理方案分析

3.1 治理方案措施

根据边坡滑坡风险评估结果，针对滑坡体的上部、中部、下部分别制定治理方案，具体见图3～5。

3.2 治理效果分析

运用反算参数法得到路基边坡土体的力学参数，如内摩擦角φ和黏聚力c，利用数值仿真计算，对不同的治理方案进行安全系数和失效概率评估[6]。反算结果：φ=30°，c =20.4 kPa，基于3种治理方案进行仿真计算，结果见表3，其中方案3的安全系数、失效概率均不满足规范要求，说明该方案无法有效控制路基边坡滑坡风险[7]。

表3 各治理方案计算结果表

治理方案 01 02 03

安全系数均值 1.14 1.17 1.09

失效率P/% 3.14 0.72 6.22

3.3 经济效益对比分析

统计方案1、方案2的工程量、工程单价和总造价具体见表4～5。

从成本角度看，两种治理方案总体费用分别为2 595万元、6 212万元，从治疗效果看，治理方案2的平均安全系数大于方案1，治理效果更好，但治理成本也更高，且治理方案2施工风险高、工期长、扰动大，治理方案1的施工风险低、工期短、扰动小。因此，综合考虑认为方案1更合适，能够在保证边坡安全性的同时节约资源和资金[8]。

3.4 治理效果评价

采用锚索框架梁+预应力锚索抗滑桩的方案治理边坡后，为评价治理效果，需监测抗滑桩顶水平位移，布设多个监测点，持续监测90 d，测点布设如图6所示[9]。监测结果表明，治理后的边坡土体在30 d内就达到了稳定状态，抗滑桩顶水平位移变化很小，如图7所示。说明所选治理方案可行，可有效提高路基边坡的稳定性[10]。

图7 桩顶水平位移变化情况

4 结论

综上所述，工程实践中，可基于现场勘察检测数据和数学仿真计算评估路基边坡滑坡的可能性、危害后果、治理方案及治理效果，确定最合理的治理方案，保障路基边坡的稳定性和安全性。该文主要结论如下：

（1）运用反算参数法得到路基边坡土体的力学参数，如内摩擦角和黏聚力，并利用数值仿真计算，得出失稳后路基边坡平均安全系数为1.05，边坡滑坡发生率为21%。

（2）通过对比分析最终确定坡面锚索框架梁支护+预应力锚索抗滑桩支挡的综合治理方案，可有效提高路基边坡的抗滑能力和稳定性，降低滑坡发生率及危害程度。

（3）上述治理方案具有施工难度合理、治理效果良好、成本投入可控等优点。通过监测数据分析，该方案能使桩顶水平位移在30 d后趋于稳定，达到预期目标。

参考文献

[1]杨伟佳. 公路路基高边坡滑坡病害处置施工技术研究[J]. 工程建设与设计， 2022（21）： 183-185.

[2]骆龙飞. 二级公路路基边坡滑坡治理中预应力锚索技术研究[J]. 交通世界， 2022（21）： 120-122.

[3]莫峰， 陶晓华. 二级公路路基高边坡滑坡的病害处治方案探讨[J]. 交通世界， 2020（Z1）： 28-29.

[4]冯志刚. 斜坡路基边坡稳定性及治理措施研究[J]. 运输经理世界， 2021（5）： 5-6.

[5]郭锐. 公路路基边坡滑塌防护设计研究[C]//中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会. 2020万知科学发展论坛论文集（智慧工程一）， 2020： 294-301.

[6]鄭万里. 山区公路路基边坡稳定性分析及支护设计[J]. 交通世界， 2021（11）： 47-48.

[7]李淑敏. 基于树根桩加固的震后公路路基边坡综合修复技术[J]. 江西建材， 2022（10）： 275-276+283.

[8]郭义飞. 深挖路基边坡预应力锚索施工技术研究[C]//贵州贵黄二级公路有限公司， 《中国公路》杂志社. 贵阳至黄平二级公路项目论文集. 北京：科学技术文献出版社， 2022： 166-168.

[9]马超. 山区高等级公路高填深挖路基边坡稳定性研究[J]. 交通世界， 2022（12）： 114-115.

[10]李旭辉. 公路路基边坡防护设计探讨[C]//上海筱虞文化传播有限公司， 中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会. Proceedings of 2022 Shanghai Forum on Engineering Technology and New Materials（ETM2022）（VOL. 1）， 2022： 93-94.