路基邊坡工程設計與穩定性分析

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一、邊坡設計時要注意其特征

1.設計時非標準

對于類型不同的邊坡而言，都具有自身不同的特征，即便是同一種類的邊坡，也會因為成因機制、形成條件以及穩定狀態的不同而具備自身的特點，在對邊坡治理工程進行設計時，所使用的方案、措施、范圍以及治理部位都是大不一樣的。由此可以明顯看出，在對邊坡進行工程設計時，屬于非標準設計，而在設計過程中應該根據邊坡的實際情況，進行有針對性的設計。

2.邊坡設計中存在風險性

在不良的復雜地質體中存在不穩定邊坡；對于治理工程而言，會受到外界以及邊坡體等各種荷載力，這就要求治理工程自身不但要具備抗破壞能力以及抗變形能力，同時還應當使地質體具備相當優良的性質；對于我國而言，在邊坡工程治理技術上，還存在很多缺陷，可以說是一項尚不完善、不嚴謹的科學技術。所以，在路基邊坡工程治理中依然存在很多風險性。

3.路基邊坡的應急設計

路基邊坡在形成時，通常都會耗費較長時間，是一個漫長的過程，可其中經常會出現很多突發性不確定因素。為了可以有效降低或者減少邊坡地質災害帶來的危害程度，一定要在邊坡災害發生之前做好防治工程設計，而在設計過程中都應當具有應急設計特點。通常包括了邊設計、邊勘查、邊監理以及邊施工等等。

4.在邊坡設計時要注意綜合防治

如果對路基邊坡實行單一的治理工程，有些時候往往很難承受來自外界以及邊坡自身的荷載力，從而使邊坡失效。所以，在對路基邊坡進行設計過程中，要使用綜合防治，根據不同邊坡的自身特點，在邊坡不同的部位使用不同的治理措施。即便是路基邊坡工程投資不能一次到位，也要注意在治理方案上合理設計，使用分步、分期的辦法進行綜合治理。

二、影響邊坡穩定性的各種因素

對于路基邊坡而言，失穩情況通常可以分為兩種，如下所述。（1）在修建鐵路、公路等工程時，施工人員對邊坡進行切割，使邊坡應力重分布的人為因素，當邊坡的應力在調整過程中，由于某條滑移線上的應力達不到新的平衡，邊坡巖土體會發生破壞或屈服，使路基邊坡出現失穩情況；如果在調整過程中，應力可以達到新的平衡，路基邊坡便可以處于穩定狀態。（2）路基邊坡受到外界因素或自然因素而產生的變形，當這些變形有了一定界限后，發生大規模的邊坡變形而導致的非人為因素造成的邊坡失穩。除此之外，地下水同樣可以對路基邊坡造成直接影響。當地下水滲入進巖土之后，巖土的自身質量會逐漸變大，由于受到軟化作用，其抗剪能力大大降低，巖土體質的孔隙水壓力逐漸升高，因此逐漸加大了邊坡失穩概率。外部環境的變化也會直接影響到路基邊坡的穩定性，例如人為開挖、切割、地震引起的邊坡破壞或洪水因素造成的邊坡破壞等等。小部分的邊坡會在外界環境因素的作用下對平衡力進行重新分配。

三、路基邊坡變形和破壞的防治措施

1.出現變形的原因

路基邊坡巖體出現變形的原因通常可以有三種情況，首先是因為壓裂、壓碎以及跟踵的相互促進，使路基邊坡整體破裂。其次路基邊坡上層為硬脆性坡體二元結構邊坡，下部基座相對較軟。由于這種邊坡的下部基座流變性能強，軟基座的力學強度小，而且抗風化能力極差，再加上屬于受力最大處，讓整個坡體處于薄弱部位。所以，當這種邊坡出現變形情況時，通常都會先以軟弱基座為突破口，讓這種變形在上部坡體相繼發展，從而讓軟弱基座出現整體失穩。最后一種變形情況是由于風化、卸荷以及坡體應力的長期作用，導致軟弱基座巖體產生粘性流動變形的壓縮變流而導致的變形。

2.路基邊坡的損壞和變形的機理分析

當路基邊坡出現變形或損害時，通常是由于內部因素和外部因素構成的，其中內部因素主要有：其邊坡應力會發生較強變化，出現應力重分布以及應力集中等情況。邊坡為了可以適應這種變化，會產生不同形式、不同范圍的變形破壞。而外部因素則有：自然因素或人類工程活動使邊坡外部以及內部結構出現的變形，在自然因素或人類工程每一次活動中，都會對邊坡產生一定應力，這些應力同樣會讓邊坡出現外部變形，通常情況有地震、降雨以及人工卸載等。

3.對可能失穩邊坡的分析

當我們在判定可能失穩邊坡時，可以通過以下幾種方式。（1）邊坡自身并未出現失穩現象，可邊坡周圍和邊坡相類似的土質出現了滑動、坍塌等不同地質災害，通過這方面可以判斷出該邊坡可能出現失穩情況。（2）在邊坡上部，曾經出現過開裂以及坍塌情況，通過使邊坡坡度放緩以及對排水設施的不斷改進，雖然沒有徹底排除問題，但邊坡的失穩情況基本消失，在對路基邊坡進行加固保護之前，邊坡上坍塌、破裂以及滑動等情況基本消失，并未出現失穩情況。（3）邊坡自身沒有太過明顯的失穩現象，可周邊的地質情況較差，經過充分的調查和分析，天然邊坡早已處于平衡狀態極限或者在降雨影響下可能讓邊坡出現失穩狀態。（4）由于地下水的滲入，或者巖體的風化以及降低邊坡穩定性的各種因素出現之后，路基邊坡極有可能出現滑動、垮塌以及掉落等不同情況地質災害，使其邊坡失穩。

4.防護措施

為了盡可能避免上述原因的出現，要排除邊坡巖層的地下水，確保邊坡不會受到軟化以及腐蝕；同時還應當設置一套良好的排水系統，對地表裂縫進行封堵，確保雨水不會滲入；使用錨固方法對整體的邊坡進行加固，對強卸荷巖體減載。

四、結語

由于路基邊坡特別容易出現失穩災害，所以在對其進行加固處理的同時，要根據實際情況對失穩機理做出正確分析，對下滑力以及穩定性做出合理計算。在對路基邊坡進行設計過程中，一定要掌握好當地地質、氣候以及水文等各方面資料，避免過多的高填深挖，最好使用隧道或橋梁代替，這樣可以有效減少對自然環境造成的損壞，減輕邊坡防護問題。

本文作者:劉勇工作單位:中國中鐵二院工程集團有限責任公司