巖土工程高填方邊坡穩(wěn)定性分析

摘要:通過(guò)對(duì)高填方邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得到了影響高邊坡穩(wěn)定性的主要因素，并以此為基礎(chǔ)，提出了巖土工程高填方邊坡科學(xué)合理的治理措施，并對(duì)治理之后的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果證明該技術(shù)方案具有合理性。

關(guān)鍵詞:巖土工程，高填方邊坡，穩(wěn)定性分析，治理措施

由于地區(qū)存在差異性，所以在對(duì)于巖土工程進(jìn)行施工的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)局部地區(qū)的高填深挖問(wèn)題，從而導(dǎo)致巖土工程出現(xiàn)高邊坡。在既有的工程建設(shè)項(xiàng)目中仍舊還存在大量的高填方邊坡，在通過(guò)處理原狀土之后，可以將其應(yīng)用到填方工程中，但是因?yàn)槠湓�裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)被損壞，所以會(huì)在工程特性方面出現(xiàn)一定區(qū)別，而土石顆粒之間具有孔隙，導(dǎo)致很難壓實(shí)。填筑質(zhì)量對(duì)于巖土工程中的高填方邊坡的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，如果無(wú)法實(shí)施有效的處理，將會(huì)導(dǎo)致邊坡存在較多的安全隱患。

1邊坡穩(wěn)定性理論

有許多方面的因素都會(huì)影響到邊坡的穩(wěn)定性，而不同的地層巖性將會(huì)導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)不同的變形破壞。而幾何形狀與表面形態(tài)等都會(huì)嚴(yán)重影響到邊坡的穩(wěn)定性。如果邊坡的坡度增加，那么坡頂與坡面的應(yīng)力范圍也會(huì)逐漸擴(kuò)大，坡腳的剪切應(yīng)力將會(huì)隨之上升［1］。所以，邊坡的穩(wěn)定性將會(huì)隨著坡度的增加而緩慢的下降，邊坡如果出現(xiàn)變形問(wèn)題的話，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的邊坡將會(huì)因?yàn)閹r層褶皺的影響，導(dǎo)致自身的穩(wěn)定性較差。另外，水也會(huì)對(duì)邊坡巖土產(chǎn)生影響，水與巖體內(nèi)的礦物質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)方面的變化，同時(shí)還會(huì)改變巖土內(nèi)的礦物質(zhì)成分，從而導(dǎo)致巖土的土體出現(xiàn)松散或是破碎等問(wèn)題。而如果巖土工程的邊坡受到地震、爆破等方面的震動(dòng)作用，同樣也會(huì)導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性受到影響。振動(dòng)作用會(huì)在瞬時(shí)改變邊坡的應(yīng)力場(chǎng)，從而導(dǎo)致土顆粒之間的聯(lián)結(jié)力受到破壞，降低巖土體的抗剪能力，并致使邊坡的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)改變，從而對(duì)于邊坡自身的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響［2］。如圖1所示為結(jié)構(gòu)圖。

2基于極限平衡法的高填方邊坡穩(wěn)定性

土坡的穩(wěn)定性在出現(xiàn)改變以后，被破壞的部分可以稱之圓弧滑動(dòng)面，在對(duì)于工程開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)的階段，將滑動(dòng)面假設(shè)為圓弧面，對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性開(kāi)展分析�；�于邊坡穩(wěn)定性分析方法中的簡(jiǎn)布法、瑞典條分法以及簡(jiǎn)化畢肖普法等進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)于高填方邊坡開(kāi)展相關(guān)的研究工作，基于圓弧滑裂面假設(shè)的方法，分析高填方邊坡自設(shè)的穩(wěn)定性。如果在分析過(guò)程中，并未實(shí)際考慮水壓力的影響，可以利用瑞典條分法對(duì)于總壓力強(qiáng)度開(kāi)展指標(biāo)分析工作，該方式得到的計(jì)算結(jié)果會(huì)具有更高的精確度。而使用簡(jiǎn)化畢肖普法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，雖然會(huì)忽略了土條之間的相互作用，但是卻并不會(huì)影響到最終的計(jì)算結(jié)果。因此，相較于實(shí)際情況之間，并無(wú)較大的差距［3］。經(jīng)過(guò)多年來(lái)對(duì)于邊坡穩(wěn)定分析方法進(jìn)行研究，同時(shí)隨著方法的不斷發(fā)展，在當(dāng)前的計(jì)算方法主要是采用極限平衡法，該方法能夠?qū)τ谶吰碌姆�(wěn)定性開(kāi)展量化分析，因此，應(yīng)用范圍十分廣泛［4］。這一計(jì)算方法能夠分析巖土體邊坡的穩(wěn)定性，而瑞典條分法則是一種基于圓弧滑裂面分析方法，該方法的分析與案例是通過(guò)選取邊坡單位長(zhǎng)度，然后將其中的空間問(wèn)題轉(zhuǎn)變成平面問(wèn)題，并處理平面問(wèn)題。例如，通過(guò)在巖土工程中選取一段可能會(huì)變形的圓弧滑裂面，采用豎直向上的土條對(duì)于滑動(dòng)土體沿著滑裂面進(jìn)行劃分，而通過(guò)分析土條的受力情況，最終可以得到安全系數(shù)在粘性巖土邊坡土體的分析中，瑞典條分法是最為適合的一種方法。簡(jiǎn)布法是邊坡穩(wěn)定性分析中極限平衡分析方法，主要是分析滑動(dòng)面非圓弧形的邊坡穩(wěn)定性。該方法是通過(guò)迭代計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行求解的，并且會(huì)通過(guò)滑動(dòng)面計(jì)算，并在其中選擇安全系數(shù)最小的滑動(dòng)面來(lái)作為邊坡危險(xiǎn)滑動(dòng)面。簡(jiǎn)布法可以滿足所有的平衡條件，因此計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性相對(duì)較高［5］。在應(yīng)用簡(jiǎn)布法的時(shí)候，需要對(duì)于土條之間的相互作用進(jìn)行考慮，并且在計(jì)算的過(guò)程中，需要滿足平衡條件的相關(guān)要求，并且需要使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。

3巖土工程高填方邊坡的治理措施

在對(duì)巖土工程施工的時(shí)候，要就邊坡地質(zhì)可能會(huì)出現(xiàn)的變形采取治理措施。由于破壞邊坡的穩(wěn)定性而導(dǎo)致的變形問(wèn)題，其原因主要就是因?yàn)閹r土體受到破壞，所以，提高巖土體的抗剪水平非常重要�？辜裟芰Φ奶岣呖梢栽鰪�(qiáng)應(yīng)力強(qiáng)度，從而增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性［6］。邊坡地層結(jié)構(gòu)中含有許多的特殊風(fēng)化礦物質(zhì)成分，而這些物質(zhì)的存在將會(huì)導(dǎo)致邊坡容易出現(xiàn)滑動(dòng)帶，從而導(dǎo)致邊坡非常容易出現(xiàn)滑動(dòng)，影響到邊坡的穩(wěn)定性。錨固工程治理措施能夠有效地預(yù)防邊坡預(yù)應(yīng)力損失，所以非常適合應(yīng)用在邊坡淺層的保護(hù)中。而抗滑樁能夠有效的控制邊坡滑動(dòng)，將抗滑樁安裝在邊坡體內(nèi)，從而使邊坡的穩(wěn)定性可以得到有效的加強(qiáng)效果。另外，在進(jìn)行抗滑樁的施工環(huán)節(jié)時(shí)，不僅需要在邊坡的坡腳固定抗滑樁，還需要與土體削坡相結(jié)合［7］。護(hù)坡工程能夠避免邊坡表面層受到破壞，對(duì)于邊坡起到良好的保護(hù)效果。在巖土工程高填方邊坡實(shí)施護(hù)坡的過(guò)程中，可以采用削方措施來(lái)保護(hù)坡面。而水會(huì)不斷地沖蝕坡面，從而導(dǎo)致巖土邊坡的穩(wěn)定性受到影響，所以，對(duì)于邊坡采取坡內(nèi)排水等相關(guān)措施，可以保障邊坡巖體保持良好的干燥效果，從而有效的避免水因素對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響［5］。如圖2所示為高邊坡計(jì)算斷面圖。本次加固后，其計(jì)算剖面如圖3所示，也就是加固之后的高邊坡計(jì)算斷面圖。在正常工況下，所得到邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)是1．358。填筑結(jié)束后，邊坡變形的繼續(xù)增長(zhǎng)還會(huì)受到連續(xù)降雨、地震等方面的因素影響。而暴雨和地震工況下，對(duì)于邊坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，分別為1．207和1．189，可以滿足規(guī)范要求。除此之外，由于填方體厚度存在差異，因此應(yīng)力分布呈現(xiàn)出非均勻性狀態(tài)，導(dǎo)致變形量存在差異性，而垂向位移呈現(xiàn)出從上至下減小的趨勢(shì)，填方厚度較大的土體會(huì)因?yàn)槌两刀�出現(xiàn)豎直向下位移較大的情況。在地下水位升高后，邊坡的最大水平位移、豎直位移會(huì)隨之升高，導(dǎo)致坡面的土體會(huì)容易剝落，邊坡沉降量增加。

4治理效果監(jiān)測(cè)

在一個(gè)監(jiān)測(cè)剖面的坡頂兩側(cè)布置W1以及W2監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將W3監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在邊坡?lián)鯄�墻頂，如圖4可以得知監(jiān)測(cè)結(jié)果。邊坡頂兩側(cè)沉降位移分別是8．6mm，8．5mm，擋墻是12．3mm，出現(xiàn)較大的位移，所以最大位移是擋墻墻頂，這意味著該邊坡具有滑移趨勢(shì)，而在結(jié)束治理后，邊坡逐漸趨于穩(wěn)定�？梢圆扇〖庸檀胧�、坡面防護(hù)等，設(shè)置鋼筋網(wǎng)種植植物等措施來(lái)提升邊坡的穩(wěn)定性。通過(guò)安裝預(yù)應(yīng)力錨索能夠使得土體應(yīng)力分散，從而降低變形量，提高整體穩(wěn)定。而從整體監(jiān)測(cè)效果上來(lái)看，這一方案技術(shù)可行，具有相對(duì)較高的合理性。

5結(jié)語(yǔ)

隨著當(dāng)前工程施工中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)模不斷的增加，而因?yàn)榈貐^(qū)特征具有較大的差異性，所以在對(duì)于巖土工程進(jìn)行施工的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)許多高邊坡，而邊坡自身的穩(wěn)定性，則會(huì)對(duì)于巖土工程的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)造成直接影響。巖土工程中對(duì)于邊坡實(shí)施加固方法可以有效的處理高填深坑的問(wèn)題，而通過(guò)加固邊坡能夠保障邊坡自身的穩(wěn)定性，從而避免邊坡出現(xiàn)變形之后對(duì)于土體造成的破壞。本文主要分析了基于極限平衡法的高填方邊坡穩(wěn)定性，然后簡(jiǎn)單地論述了邊坡穩(wěn)定性理論，最后基于高填方邊坡穩(wěn)定性提出巖土工程高填方邊坡的治理措施。

參考文獻(xiàn):

［1］紀(jì)輝．巖土工程中高填方邊坡的穩(wěn)定性分析與治理措施研究［J］．工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019(19):69-70．

［2］張冬冬，魯鵬，張娟，等．某高填方邊坡空間變形方式及治理措施分析［J］．路基工程，2019(6):180-184．

［3］謝佳能．山區(qū)高填方邊坡穩(wěn)定性分析及加固治理措施研究［J］．云南水力發(fā)電，2018，34(6):77-79．

［4］劉小強(qiáng)．高填方路基邊坡穩(wěn)定性研究與防治對(duì)策———以晉濟(jì)高速天水嶺超限檢測(cè)車站停車區(qū)邊坡工程為例［J］．城市建設(shè)理論研究(電子版)，2015(22):2729-2730．

［5］韓文喜，張日華，王昊．降雨和地震對(duì)高填方邊坡穩(wěn)定性的影響研究［J］．水力發(fā)電，2019，45(12):31-36．

［6］許峰，鄧輝，沈曼，等．西南某電廠高填方邊坡不穩(wěn)定變形的數(shù)值與物理模擬研究［J］．路基工程，2014(2):137-141．

［7］葉觀寶，饒烽瑞，張振，等．基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反演的軟土高填方地基性能分析［J］．巖土工程學(xué)報(bào)，2017，39(S2):62-66．