十天高速公路某高边坡坡率分析探讨

张 瑜

1 工程概况

十天高速公路甘肃段起点位于陇南市徽县大石碑村，终点位于天水市秦州区皂郊镇，路线总体走向由东南向西北，建设里程189.2 km。项目区地形起伏，沟壑纵横，岩性复杂，分布多处高边坡，工程设计时针对不同岩性特点对高边坡进行工点设计。K642+565高边坡位于十里乡佘铺村峡河左岸，路基高程1 672.8 m，最大边坡开挖高度48.7 m。

2 K642+565高边坡工程地质条件

1)地质概况。工程区属中山区，山高谷深，沟壑纵横，河谷呈“V”形，沿河岸有多级阶地零星分布，局部分布古河槽。区内岩性软硬相间，较坚硬的灰岩地层多形成条带状、刀脊状山峰，具典型横看成岭侧成峰的特点。K640+500高边坡位于峡河左岸凸向河道的孤立山梁上，梁顶平缓，山梁上分布有平行河道的古河槽，高出现河床72 m，宽约210 m，高边坡位处古河槽中。工程区新构造运动比较活跃，以差异性升降运动为主，“V”形河谷发育，河流两岸有高阶地及古河槽分布。工程区处于南北地震带的和政—武山—天水地震亚带和舟曲—武都地震亚带，地震活动频繁。工程区地震动峰值加速度为0.30g，相当于地震基本烈度8度区。工程区地表水为峡河河水及泉水，峡河多年平均流量1.743 m3/s，年径流总量0.55亿m3，实测洪峰流量100 m3/s。泉水:出露于峡河岸坡及沟道中，出露高程1 650 m～1 660 m，流量0.1 L/s～0.3 L/s，水质清澈。

2)地层岩性。根据地调及钻孔揭示，坡体岩性为第四系中晚更新统冲洪积砾砂、卵石土、碎石土、粘土层，局部呈互层状，厚度大于50 m。①层第四系晚更新统冲洪积砾砂夹角砾、粉质粘土层，以砾砂为主，土含量约占20%～30%，砾石成分以板岩、灰岩为主，多次棱角状，干燥，密实，层厚32 m。②层中更新统冲洪积粉质粘土、卵碎石土互层;粉质粘土:黄褐色、略发红，土质不均，含少量细砾及砂，干燥、坚硬，密实，具泥质弱胶结现象，层厚1.8 m～5 m不等;碎石土:青灰色，主要由卵碎石、漂块石、砾石组成，次为砂土，含泥量大，碎石成分以灰岩为主，多次棱角状、次圆状，最大块径见有80 cm～100 cm，干燥、密实，具泥质弱胶结现象，层厚3 m～5 m不等。下伏基岩为泥盆系中统砂质板、灰岩，岩体呈中厚层结构，岩性较坚硬。

3)边坡土体力学参数选取。根据高边坡地貌形态、同类地貌单元试验结果及同类工程经验，岩土体力学参数取值见表1。

3 K642+565高边坡坡率确定

根据工程经验，按1∶0.75，1∶1，1∶1.25，1∶1.5 的不同坡率，8 m为一级边坡，2 m～3 m的平台宽度组合，选取六种边坡(A，B，C，D，E，F)进行边坡稳定分析试算;采用圆弧稳定分析简化Bishop法，计算不同边坡的安全系数，从而选出工程边坡安全系数满足规范要求的合理边坡。本次应用理正岩土计算软件计算，K642+565高边坡在各种工况不同坡率下的边坡安全系数见表2。

表1 岩土体力学参数表

表2 各种工况不同坡率的边坡安全系数表

经以上不同坡率的安全系数对比分析，只有C，D两种边坡的安全系数符合规范要求。C，D两种边坡只是第一级边坡坡率不同，D边坡的整体坡率比C边坡缓，但天然状态下D边坡的安全系数却比C边坡小，主要是因为D边坡的最不利滑动面上移，在二级边坡产生了浅层滑动所致。建议选取C边坡形式，1∶0.75(1 级)，1∶1.25(2 级～4 级)，1∶1.5(5 级～6 级)的坡率，8 m 为一级边坡，平台宽3 m。

4 K642+565高边坡的工程评价

根据计算(建议边坡)，工程边坡在正常工况下最不利滑动面安全系数为1.27，地震工况下最不利滑动面安全系数为1.05，不考虑地下水作用，工程边坡满足规范要求。当考虑地下水作用时，饱水工况下最不利滑动面安全系数为0.76，边坡安全系数不满足规范要求，经电算程序分析，安全系数小于1.1的滑面多为二、三、四级边坡的表层溜滑破坏，边坡稳定性差，建议加强防排水设计，并对二、三、四级坡面进行适当防护。经钻孔和泉水出露高程判断，边坡位处地下水位以上。该边坡上部砾砂层透水性、富水性较好，雨季含水量增大，岩土体物理力学参数降低，边坡稳定性差，易产生表层溜滑破坏，建议加强防排水设计。

5 结论与建议

针对不同岩性的高边坡，选取合适的力学参数后，利用边坡稳定分析方法计算不同坡率组合的安全系数，从而确定合理坡率和边坡形式的方法是可行的。以上是个人在工作中的一点体会和看法，提出来和大家探讨交流。

［1］JTG D30-2004，公路路基设计规范［S］.

［2］GB 50021-2001，岩土工程勘察规范［S］.

［3］交通部第二公路勘察设计院.公路路基设计手册［M］.北京:人民交通出版社，1996.

［4］常士骠，张苏民.工程地质手册［M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.