董世龍

（保定市城市設(shè)計(jì)院，河北 保定 071000）

1 邊坡穩(wěn)定性分析

土壤和巖石地層的詳細(xì)勘察對(duì)于適當(dāng)評(píng)估邊坡穩(wěn)定性至關(guān)重要，并且本身的物理力學(xué)性質(zhì)是邊坡穩(wěn)定性分析的直接輸入?yún)?shù)。重要的是要尋求存在的任何土層薄弱層及滑裂面，因?yàn)榈貙拥倪@些物理力學(xué)性質(zhì)可以推斷邊坡的穩(wěn)定性。了解現(xiàn)場(chǎng)地層的地質(zhì)性質(zhì)以及對(duì)這些地層歷史成因的了解是評(píng)估邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

在工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)不同的實(shí)際工程情況采用不同的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，邊坡結(jié)構(gòu)物短期施工較快，在短期穩(wěn)定性分析中應(yīng)獲得不排水抗剪強(qiáng)度參數(shù)；結(jié)構(gòu)施工周期長(zhǎng)，加載速度慢，在長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析中應(yīng)獲得排水剪切強(qiáng)度參數(shù)。實(shí)際邊坡工程加荷情況及巖土的情況相當(dāng)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)物在建設(shè)及使用期間會(huì)產(chǎn)生不同的沉降過(guò)程，不可單純的采用實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)數(shù)據(jù)去核算邊坡穩(wěn)定，還應(yīng)與實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)。

2 地下水狀況評(píng)估

對(duì)邊坡質(zhì)量?jī)?nèi)部和下方的地下水狀況進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估也是關(guān)鍵的一步。根據(jù)地層和地下水條件的地質(zhì)復(fù)雜性，可能需要在斜坡內(nèi)部和下方的多個(gè)位置和深處詳細(xì)的壓力測(cè)量數(shù)據(jù)。必須評(píng)估和解決坡面可能的滲漏問(wèn)題。在某些情況下，可能需要詳細(xì)的流網(wǎng)分析。

如果滲漏從坡面出來(lái)，土壤管涌的可能性也應(yīng)該被評(píng)估為邊坡穩(wěn)定性失效機(jī)制，特別是在高度可侵蝕的淤泥和沙子中。如果地下水季節(jié)變化，應(yīng)對(duì)土壤中的地下水進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。如果地下水水位往往對(duì)重大降雨事件有聯(lián)系，應(yīng)長(zhǎng)期對(duì)地下水位進(jìn)行檢測(cè)，并且還應(yīng)考慮收集整理現(xiàn)場(chǎng)降雨數(shù)據(jù)。

3 設(shè)計(jì)方法

目前研究邊坡穩(wěn)定性的方法有定性類方法與定量類方法，定性類方法主要有過(guò)程機(jī)制分析法和工程地質(zhì)類比法，定量類方法主要有極限平衡法和有限元等數(shù)值方法。目前在工程中廣為應(yīng)用的是傳統(tǒng)極限平衡法及有限原法等。道路工程的邊坡設(shè)計(jì)的極限平衡法有瑞典條分法、簡(jiǎn)化的Bishop 法、Janbu 法、Spencer 法或其他常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法。極限平衡法思路是假定邊坡的巖土體破壞是由于邊坡內(nèi)產(chǎn)生了滑動(dòng)面，坡體沿滑動(dòng)面滑動(dòng)，滑動(dòng)面是人為確定的，計(jì)算滑動(dòng)面上的隔離體的穩(wěn)定性以確定邊坡的穩(wěn)定情況。在實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)使用至少兩種極限平衡方法并相互比較，以確保準(zhǔn)確評(píng)估斜坡的安全水平。

有限單元法(FEM)在邊坡巖土體的穩(wěn)定性分析中得到應(yīng)用，也是目前最廣泛使用的一種數(shù)值分析方法。有限元法的優(yōu)點(diǎn)是適用處理非線性、非勻質(zhì)和復(fù)雜邊界等問(wèn)題，可以計(jì)算每一個(gè)單元的應(yīng)力及變形后，確定破壞區(qū)的位置，再講局部破壞與邊坡整體結(jié)合起來(lái)，求出滑動(dòng)面位置，推算得到安全系數(shù)。

快速拉格朗日法(FLAC 法)基本原理與離散單元法相似，適用非勻質(zhì)和復(fù)雜邊界條件邊坡問(wèn)題求解，不但可以處理大變形邊坡，還能模擬巖體沿某一軟弱面滑動(dòng)。FLAC 法還可以計(jì)算錨桿、擋墻、抗滑樁等防護(hù)加固措施的穩(wěn)定性。

4 邊坡實(shí)例設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)邊坡位于阜東新區(qū)道路兩側(cè)邊坡。阜東新區(qū)建設(shè)用地面積約5.1 平方公里，位于河北省保定市西部，太行山東麓，北緯38 度9 分-39 度7 分，東經(jīng)113 度45 分-114 度31 分之間。

氣象屬于大陸性氣候。年平均氣溫12.6℃，極端最高氣溫41.2℃，極端最低氣溫-19℃。平均霜期242 天。最大凍土深度為53 厘米。全縣多年平均年降水量在581mm 左右，平均蒸發(fā)量為2213mm。

項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)地貌為土石山區(qū)，屬于脊嶺地貌，地形極為復(fù)雜，境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地形復(fù)雜多樣。地勢(shì)自北向南降低，山地坡度一般大于25 度。地表下30m 深度范圍內(nèi)按其成因年代、巖性、土體工程地質(zhì)性質(zhì)可將地基土分為人工堆積土(Qhml)、新近沉積土(Qh )、基巖層(Ar2)。

本次設(shè)計(jì)邊坡為山區(qū)地塊平整后的填方區(qū)邊坡，邊坡高度5～30 米。邊坡填土為勻質(zhì)碎石土，根據(jù)規(guī)范要求分層碾壓，碾壓厚度按30cm 一層，道路部分采用強(qiáng)夯處理。

填土為碎石土重度19KN/m3，內(nèi)摩擦角為40°，粘聚力為3Kpa，邊坡采用分級(jí)放坡，每級(jí)8 米，設(shè)2 米寬邊坡平臺(tái)，坡度取1：1.75。

邊坡計(jì)算采用Bishop 法，采用理正巖土進(jìn)行計(jì)算，僅計(jì)算最不利的最高邊坡穩(wěn)定性，經(jīng)計(jì)算得到總的下滑力為160.160KN，總的抗滑力為304.324kN，滑動(dòng)安全系數(shù)為1.900，邊坡穩(wěn)定。

因此邊坡采用分級(jí)放坡，坡度1：1.75，為防止雨水沖刷邊坡，邊坡采用拱形骨架植物護(hù)坡，無(wú)需加設(shè)其他邊坡防護(hù)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

邊坡作為道路工程施工過(guò)程中的重要內(nèi)容，極大地影響著道路的功能和應(yīng)用。加強(qiáng)邊坡設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性可以從根本上保證邊坡施工的質(zhì)量。本文對(duì)邊坡設(shè)計(jì)的內(nèi)容、要點(diǎn)及方法進(jìn)行了總結(jié)與分析，以期進(jìn)一步改善邊坡防護(hù)質(zhì)量。