降雨条件下公路路基渗流特性及边坡稳定性分析

降雨条件下公路路基渗流特性及边坡稳定性分析

沈永成林雪松

德州市公路管理局陵城区公路局253500

摘要：随着我国经济的快速发展，公路建设活动不断增多，使得高填深挖路基建设不断出现，而施工环境下持续较长时间的降雨会给公路施工及路基带来极大破坏，产生滑坡等各种灾害。基于此种状况，在降雨环境下，需要对公路路基边坡失稳现象进行深入的规律性研究，然后从定量化的分析中对降雨所造成的现象进行有效的防御，确保公路建设施工的高效性。

关键词：降雨条件；公路路基；渗流特性；边坡稳定性；分析

在公路工程的建设中，边坡稳定问题一直是研究活动的难点和热点。近年来，随着国民经济的快速发展，公路交通事业呈现快速发展的趋势，公路等级也体现出越来越高的特性，在经济发展的大环境及城市化进程不断加快的前提下，公路施工所面临的环境现象也在日益复杂，所以如果不能在复杂的环境及自然因素的影响下处理好边坡问题将严重的影响正常施工[1]。

一、降雨条件下公路路基渗流特性分析

（一）理论分析

一般而言，路基渗流体现了空间与时间的一体化动态过程，就影响因素而言，降雨时间、降雨强度、土体的初识含水率、土壤基本性能、入渗面的吸力及破土状况等都会对其产生直接的影响。所以，就实际情况进行分析时，降雨条件下的边界现象一般有两种：一种是降雨强度高于路基土体的入渗能力，这就造成了降雨不能实现完全的渗入，这就会产生一定程度的积水或者地表径流，基于此种状况可以应用定水头边界条件；另一种则是降雨强度低于路基土体的入渗能力，这样的现象会使得降雨完全渗入到路基土地当中，这时便可使用流量边界条件，且这种状态下的边界条件为流量定量化[2]。

通常来看，降雨活动有两个过程的划分。基础阶段表现为地表水势梯度较大，具有较高的雨渗度，此过程主要体现了对流量的控制，并没有自由入渗或者压力入渗的现象。随着降雨强度的加大，雨水入渗逐渐加大，而路基梯度和水势以及入渗率都在呈现出不断降低的现象，当其逐渐小于降雨强度时，会出现路基土体饱和区域前进的缓慢现象，甚至于在达到饱和顶点之后直接停滞不前，出现水头边界条件。由此可见，路基土壤的降雨强度、初始含水量、降雨入渗角、降雨历时及表面径流量等都对实际的入渗量起着决定性的作用。

（二）路基渗流场的影响参数

就实践活动而言，影响路基渗流场的参数具有一定的多样性，其中降雨类型、降雨时间、降雨强度、降雨总量、渗透性各向异性、渗透系数、行车载荷、地下水位等的影响具有一定的明显性特征。

就整体来看，需要将降雨强度和渗透性的影响相结合进行分析与考虑。比如，当路基的地下水位处于较低状态时，降雨的影响也会相对较小，但是会造成边坡浅层土体受降雨影响偏大，且雨水的入渗范围和入渗量也较大，这就会使得路基基质的吸力处于相对较快的下降状态[3]。另外，受到公路载荷的影响，路面下一定深度范围内土基孔隙水压呈现明显增大的趋势，可见公路载荷的影响力也相对偏大。

二、降雨条件下公路边坡稳定性分析

出现强降雨现象之后，需要对影响边坡稳定性的相关因素进行分析与考量，比如滑坡体重的增加，浮托力、渗透压力和裂隙静水压力作用，岩体结构面抗剪强度指标的变化等。就具体实际来看，造成边坡的滑坡失稳现象多与水有直接且密切的关系，并且是影响边坡稳定性的重要因素。在水的作用下，不仅会使覆盖层容重有所增加，而且还会使相对软弱的滑面起到润滑介质的作用，进而使得夹层强度呈现软弱化的急剧下降趋势。另外，在对层面的贯通性质、地下水的分布状况以及节理裂隙的发育情况等进行压力状况的分析，当裂隙贯通性与层面之间处于相对良好的状态，且此时的裂隙充水时，可以有效的对滑坡稳定性进行分析与研究计算。

（一）影响因素分析

依照公路路基滑坡的地质条件和地形地貌特征等因素，其基本的影响因素为斜坡所具有的陡坡相见的自然坡形以及前缘切坡作用下所形成的两侧冲沟以及临空面，以为滑坡提供了自由空间以及有利地形；上部分散土层自身的固结程度相对较差，且在浸水后有易软化的特性，岩层整体也相对缓慢，倾向坡外，这样的结构为滑坡形成提供了一定的可行性条件；受河流切割及区域构造影响所形成的两组贯通性、张性较大、倾向坡外的陡倾节理裂隙、胶结程度较差，并且在岩体裂隙化的作用下，为滑坡的形成提供了运行的边界条件。

在降雨的入渗作用影响下，会造成地下水位的上升，造成表部覆盖层的相对松散现象，以及地下水饱和带的形成，使得岩体在地下水的长期浸泡下，极易发生软化现象，进而降低抗剪强度。另外，强降雨以及前缘施工切坡对于滑坡的形成是极为主要的诱发因素。诸如此类，在实际环境及降雨条件的影响下，会为滑坡的形成提供运行条件，进而直接影响到边坡稳定性[4]。

（二）边坡稳定性评价标准

降雨条件的影响使得公路边坡稳定性进行评价时，其标准的建设及提出成为一个相对复杂的工程，需要对影响公路路基建设的诸多因素进行综合分析和考量，以确保能够准确的进行分析和评判，且有效同施工实际相联系。在实践活动中，基于降雨的基本条件，对边坡的稳定性进行评价时一般采用图解分析法、工程地质类比法、数值分析法、极限平衡法等，以实现整体分析的综合性，在此基础上再同公路路基建设环境下的实际地质综合评价方法有效结合，进而开展整体性的对比分析。

由此可见，在降雨条件下进行施工时，需要从实际的施工环境和公路路基的基本状态出发，然后对其影响边坡稳定的因素进行有效的分析，采取合理的措施和方法进行，以确保其整体的稳定性。比如沙土路基，因其自身因素在沙漠或者风沙较大的地区进行一级公路或者高速公路的路基施工，其还可以为其他等级公路施工提供有效参考，在雨季进行施工时，可以采取适当有效的措施，以有效避免积水对边坡的冲刷，基于此就需要做好周期性的路基排水作业。此外，粘土路基具有压缩性小、高强度的特点，所以其本身就有较高的含水量，所以在降雨条件下就需要采取有效的措施确保其自身的含水量处于最佳状态，在施工中最常用的处理方法有土性改良法和垫层置换法。

结束语

综上所述，对降雨条件下公路路基渗流特性及边坡稳定性进行分析，需要针对性的渗流特性和稳定性展开说明。就路基的渗流特性来看，首先要对其理论环境进行分析，以在有效的理论支撑下采取相应的管理和应对措施，确保其在实际应用中的整体有效性，进而对其基本参数进行分析。然后对边坡的稳定性进行研究与谈论时，为了确保公路建设的有效性，就需要将其影响因素进行分析与说明，以在对基本状态明确的前提下进行针对性的对策建设，基于基本发展运行，还需要进行综合性的分析，为公路建设创建一个良好的运行环境。

参考文献：

[1]路彦青.降雨条件下公路路基渗流特性及边坡稳定性分析[J].科技风，2013，16：144.

[2]刘兴旺.降雨入渗条件下路基稳定性分析[D].中南大学，2006.

[3]赵江.路基路面在降雨条件下渗流分析及边坡稳定性研究[D].昆明理工大学，2005.

[4]朱志勤，何忠明，胡庆国.降雨条件下高速公路路堤边坡渗流特性有限元分析[J].中外公路，2014，03：22-25.