高边坡勘察设计原则及边坡稳定性研究

高边坡勘察设计原则及边坡稳定性研究

邱平财

广东省地质局第二地质大队

摘要：在一般的勘察过程，尤其是在山区开展勘察工作，常常会面临边坡问题，亦或是原本地形坡度大，存在潜藏滑坡的可能，和工程施工转变原本地形后出现新的边坡，也许会引起滑坡，危害工程现场安全。滑坡、坍塌等地质问题是山区比较常见的灾害，若治理不好或措施应用不当，将给人们的财产及生命安全造成巨大危害。由此，对于高边坡勘察规划现状，文章介绍了高边坡勘察规划的原则，然后从多个方面分析了边坡稳固性措施。

关键词：高边坡；勘察；设计原则；稳固性

高边坡记忆引起多种地质故障，许多的高边坡防护受到了人们的关注。当前，高边坡选择的治理方法包括放缓边坡、支护、加固与防护，但是伴随边坡高度升高，地质繁琐性加大，要注重地质灾害的干扰，隧道顶部高边坡稳固性可能会影响相邻的路桥、村庄、公路和施工现场安全。对此，需要处理高边坡变化、稳定以及治理问题。

1、高边坡勘察规划原则

1.1安全性

根据高边坡特征，勘察规划困难，需要设计师遵循安全性原则，按照工程所处区域的地质环境，编制完整的施工计划。针对高边坡勘察设计者来讲，要注重稳定性分析，提高其稳定性，避免边坡失稳问题的产生。

1.2生态复绿

边坡稳固性是指边坡土体和岩体在边坡所在地形地貌、边坡自重力、附加力和外部不利因素环境下，其本身的稳固度。经过提高边坡稳固性，能够保证边坡前缘建筑结构和车辆的安全运行，对建筑结构有良好的保护功能^[1]。在边坡加固规划过程，设计师全面考量坡体坡脚应力，涉及地下水聚集的现象，科学设置边坡支撑力，防止边坡产生失稳情况。设计师也要采取科学防护手段，注重生态复绿规划，制定科学支护计划。

1.3稳固性

边坡是保证边坡前缘建筑结构、人员的财产安全及交通可靠运转的重要载体，经过强化高边坡勘察规划，且优化边坡周边的配套设施，能明显提升该地方的文化经济建设水平。在高边坡勘察规划过程，需要设计师遵循稳定性原则，从长远发展角度展开分析，找出高边坡建设过程出现的不足，制定规范的监管计划，持续提高高边坡稳固性和安全性。

2、高边坡勘察和设计

高边坡勘察规划的基本思路与步骤是：项目地勘、稳固性分析评估、防护加固方法设计、施工过程现场核实、动态数字化追踪和设计调整、整治质量监测和评价。基于实地考察和评价，研究边坡岩体框架的变形损坏和失稳形式，全面考量天然营力、项目活动对边坡稳固所产生的影响，及其边坡失稳对生态自然、社会活动及铁路项目造成的损坏可能，才可以展开针对性整治设计。

2.1高边坡勘察

（1）特别重视对现有自然与人工边坡变化失稳损坏与治理状况调研，进行全面的挖探、钻探与物，以了解隐伏结构面等。

（2）检查层间夹层布局，岩层、节理裂纹和断层等结构面部位与产状，节理裂纹密度、断层宽度、节理裂纹和断层延展程度，节理裂纹张开度、填充状况，地下水等，研究层间夹层与结构面的力学性质及其和临空面的空间联系，明确边坡可能失稳损坏的形式、规模、部位。

（3）高边坡需要展开动态数字化勘察设计和建设，当发现施工项目地质和勘察项目地质环境产生改变时，及时进行监测与补充勘查，并调整优化工程策略。

2.2高边坡稳固性介绍

当前项目实例较常见的有定性与定量分析措施，高边坡稳固性分析受诸多因素限制，选择科学的计算方法与力学参数困难，不管何种计算模型，均有较大的局限性与不科学的一面^[2]。铁路高边坡选择了项目类比法、岩石质量法以及有限元法等诸多分析方法，整体评估边坡总体稳固性与楔体稳固性。

2.2.1稳固边坡角和临界稳固角

（1）岩石质量法运算稳固边坡角

其功能在于明确桥梁基础部位与科学埋深，需要桥梁基础底面处在稳固边坡角之内，见图1所示。

图1桥梁基础和边坡参数的关联

其运算表达式是：

α=14.7ln（γwRlogD）+13

（2）极限平衡分析法运算稳固边坡角

结合极限平衡概念推导边坡稳固安全系数是：

K={γH（cotβ-cotα）sinβcosβtanΦ+2C}/γH（cotβ-cotα）sin2β

当β=1/2×（α+Φ）时，边坡岩体平面损坏最容易出现。岩石岸坡的临界损坏面倾角能由此选择以下式子确定：

αpc=1/2×（af+Φ）

2.2.2楔体滑动分析法

楔体滑动面通过两个倾向不同，且其交线倾向和坡面倾向一样，倾角低于边坡角的软弱结构面构成，见图2所示，能经过赤平投影和实体比例投影以及用三角几何方式求出滑动面的交线倾角与滑动面法线和N的夹角θ1与θ2参值。

图2楔体滑动稳固性运算

3、处理方案

3.1削坡

陡岩质高边坡勘察最关键的是要获得断层、层次理面及其节理部分结构面的定性信息分析，获得边坡有丧失平衡性损坏的区域、坐标、形式的概率。土质滑坡岩性重点是第四系残坡积碎石体。岩质滑坡沿性重点是粘土岩、泥岩以及片岩类等。常见的经济简单边坡治理办法适合普通方量不多的土质和岩质边坡，这种边坡角度为75°，能经过削坡让坡度减小到不超过30°，完善预测预报方式，持续规范预报预测流程。积极组织滑坡、泥石流地质问题的气象报警科技探究，使其包含地质灾害多、中易发区有灾害点的自然村，执行预警与监测责任人。对引入群测群防的故障隐患点，边坡变缓后尽管能避免碎块脱离物掉落，但是不能避免税粒脱离物与碎块脱离物顺着斜坡下滑。

3.2喷浆和喷射砼

根据坡度、高度、水文地质环境、边坡危害度科学选取喷锚与立体柔性防护方法相统一，使之既提升了边坡潜藏滑移面的防剪性能，固定了危岩，而且和周边环境相融合，产生了边坡风景^[3]。岩层风化损坏明显、节理发育、损坏岩层很厚的现象，能够采取喷锚方法，其具备很高强度，良好的防裂性能，可以让坡面中一定深度中的碎化岩层得到增强，且可以承担一些碎化体所形成的侧压力。坡面过陡过高，加上边坡顶端内部岩体风化明显，极易产生塌陷、滑坡等地质问题，如果仅仅喷浆和喷射砼，无法防治这类地质问题的出现，容易产生砼大范围脱落问题。

3.3喷锚

针对软质岩石边坡和石质坚硬但可靠性很差的岩质边坡，能够选择挂网喷锚护理。挂网锚喷指在边坡表面敷设钢筋网和土工塑料网等，朝坡体中打进锚杆和锚钉把网挂牢，给网喷射适当厚度的塑砼材料，对边坡展开封闭护理。岩质高边坡岩石碎化，为碎块状，且有大量细粗土。治理原则：坡脚建立挡墙，坡面铺网喷砼封闭，坡体选择锚杆来固定，边坡顶端风化程度较大，在雨水冲击下不稳固容易产生滑坡与塌陷地质问题，且坡面露出基岩风化较大，产生了风化掉落，所以适合选择这种方法加以防护。喷锚和喷浆或喷射砼联合应用。由于喷锚防护存在很高的强度，良好的防裂能力，可以让坡面中特定深度中的碎化岩层得到增强，可以提升边坡的总体稳固性。

4. 结束语

综上所述，高边坡记忆引起多种地质灾害，许多高边坡防护受到了人们的关注。喷锚与立体防护方法相统一在高边坡方面的使用，能够处理原来边坡防护手段很难处理的困难。在符合稳固性的基础上，让边坡变成和附近环境相融合的景观，且适当考量边坡绿化，持续让治理地段边坡可靠，和周边景观相匹配，消除了安全风险，达到治理目的。

参考文献：

[1]顾先林.高边坡勘察设计原则及边坡稳定性分析[J].有色金属设计,2020,47(02):45-46+54.

[2]赵永清,张洁.谈强风化岩质高边坡勘察中的边坡稳定性问题[J].山西建筑,2020,46(06):58-60.

[3]张钟.岩土工程勘察在高边坡工程中的应用分析[J].四川水泥,2019(10):246.