某公路边坡变形破坏分析

王小林 兰州铁道设计院有限公司,甘肃 兰州 730000

某公路边坡变形破坏分析

王小林 兰州铁道设计院有限公司,甘肃 兰州 730000

以某高速公路边坡为例，对高边坡工程地质勘察报告进行整理，结合现场地质调查，探讨高边坡的工程地质特征、高边坡岩体稳定性分析与评价，结果表明：该边坡稳定安全系数为1.361，正常工况为稳定边坡，建议在边坡开挖过程中及时进行地质调查和监测。

高速公路；边坡；变形；破坏；稳定性

引言

边坡变形破坏机理和稳定性分析是边坡设计和施工的重要内容[1-3]，本文以某高速公路边坡为例，对现有合同段高边坡工程地质勘察报告进行整理，结合现场地质调查，探讨高边坡的工程地质特征、高边坡岩体稳定性分析与评价和主要工程地质问题，拟得到相应的结果为工程实践提供参考。

1 工程地质条件

该边坡长度87米，最大挖方高度42.5m。

1.1 地形地貌

场区地貌属于构造剥蚀丘陵地貌。该路堑边坡位于山体斜坡地带，线路大致呈东南～西北方向通过，与山体等高线平行～大角度相交，坡度10°～40°，坡面倾向南东，地形起伏较大，地表植被稍发育，以林地和旱地为主。

1.2 地层岩性

该路堑高边坡因建设用地暂未交付使用，边坡尚未开挖。通过实地地质调查及对两阶段施工图勘察、设计资料的分析，认为该边坡地层自上而下依次为：上覆土层为第四系更新统覆盖层(Qel+dl)，下伏前震旦系（Ptbn2l）基岩。其中第四系土层为残坡积粉质黏土，下伏基岩为浅变质砂质板岩，岩层产状160°∠25°，节理5组：J1135°∠80°，密度6～10条/ m，J2350°∠62°，密度5～10条/ m，J30°∠42°，密度约10条/ m，J4200°∠55°，密度约10条/ m，J5220°∠70°。

参照钻孔ZK-Ⅲ08-隧道01揭露地层岩性及厚度如下：

粉质黏土（Qel+dl）：褐黄色，稍湿，硬塑，主要成分为粘粒和粉粒，土质较均匀，含少量碎石，厚约1.0m，是边坡的主要组成部分；

全风化砂质板岩（Ptbn2l）：褐黄色，岩石风化剧烈，已基本风化呈土状，原岩结构清晰，稍具残余结构强度，揭露厚度11.8 m，是边坡的主要组成部分；

强风化砂质板岩（Ptbn2l）：褐黄色，岩石风化强烈，节理裂隙特别发育，岩石破碎，岩质软，揭露厚度14.0m，是边坡的主要组成部分；

中风化砂质板岩（Ptbn2l）：褐灰色，岩质较硬，岩石变余结构，板状构造，裂隙较发育，该层未揭穿，揭露最大厚度12.5m，是边坡的主要组成部分。

1.3 水文地质条件

场区地下水由上部土层孔隙潜水和下部基岩裂隙水组成，均接受大气降水补给。上部残坡积土层和全风化层含水性及透水性均较差，为弱透水层、相对隔水层，含水量小；中下部强、中风化基岩，节理裂隙发育，为主要含水层，含水性及透水性一般。山坡底部有冲沟，场区内水力梯度大，地表排水条件较好；该段地势较高，地下水埋深较大。

1.4 岩土体物理力学性质及指标

根据地质资料并结合以往工程经验，推荐各岩土体的力学指标如下表。

表1 岩土体力学指标

2 边坡变形破坏机理及稳定性分析

2.1 边坡变形破坏机理

边坡开挖卸荷及坡形改变后，其原有平衡状态发生改变，将会导致坡脚应力集中，特别是在大气降雨（尤其是突发性暴雨）的作用下，大量雨水下渗，孔隙水压力显著增大，边坡自重增加，岩体软弱结构面抗剪强度显著降低，同时由于边坡较高，坡面开挖卸荷及坡形改变，应力调整较大，易形成较大的松弛区，有可能产生由于坡脚应力集中和岩土强度不足而产生沿类土质部分的圆弧形滑动变形或沿软弱结构面的坍塌滑动变形，过大的变形将产生边坡的破坏。

2.2 边坡稳定性评价

根据野外地质调查和两阶段施工图勘察资料显示，该路堑边坡由残坡积粉质黏土和全风化砂质板岩、强风化砂质板岩、中风化砂质板岩组成，全风化砂质板岩基本风化呈土状，应归属为Ⅲ级硬土，土石比为：普土：硬土：软石：次坚石=2：28：33：37，故边坡属于土石质边坡；

控制该边坡稳定的主要因素为粉质黏土和全风化砂质板岩的含水量，其次为强风化砂质板岩的结构面；

该边坡潜在的破坏模式：①土质层内的圆弧形滑动，剪出口为全风化砂质板岩与强风化砂质板岩的交界面；②强风化砂质板岩岩体内的软弱结构面在水动力和自身重力场作用下，岩体力学强度将显著降低，易沿其软弱结构面发生平面位移，以致引起崩塌或滑塌；

从两阶段施工图设计资料及调查得出，该边坡强风化砂质板岩岩体类型为Ⅳ类，岩层产状160°∠25°，坡向86°，坡向与岩层倾向大角度斜交，对边坡的稳定较为有利，根据岩层节理与坡向组合关系，按设计坡率、防护措施及推荐力学指标，采用理正岩土计算软件斜坡体圆弧滑动法计算最危险滑裂面的稳定安全系数为1.361，正常工况为稳定边坡。

3 结 论

该边坡稳定安全系数为1.361，正常工况为稳定边坡，建议在边坡开挖过程中及时进行地质调查和监测，对原勘察、设计资料进行复核和补充，以进行动态优化设计。

[1]林杭，曹平，宫凤强. 位移突变判据中监测点的位置和位移方式分析[J]. 岩土工程学报.2007,29(9)：1433-1438

[2]彭文祥，赵明华，袁海平，等. 基于拉格朗日差分法的全长注浆锚杆支护参数优化[J].中南大学学报.2006，37(5)：1002-1007

[3]G. Grasselli. 3D Behaviour of bolted rock joints: experimental and numerical study[J].International Journal of Rock Mechanics &Mining Sciences，2005，(42):13—24

Analysis for the Failure Deformation of Highway Slope

Wang Xiaolin Lanzhou Railway Survey and Design Institute Co., Ltd,Lanzhou 730000,China

A highway slope is taken for analysis, the geological documents are analyzed. According to the geological investigation, the geological characteristic of the high slope, and stability of the high slope are analyzed, the analysis results show that, the factor of safety of slope is 1.361, the slope is in stable state with the normal situation. It is recommended to take geological investigation and monitoring during excavation in slope.

highway; slope; deformation; failure; stability

TU457

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.038

王小林（1977-），男，工程师，主要从事铁路岩土工程勘察设计及施工技术方面的工作。