岩土工程中高填方边坡稳定性探析

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摘要：在实际应用过程中，高填方边坡容易发生边坡高陡、滑坡、泥石流等安全事故。因此，在岩土工程施工中，如何妥善解决高填方边坡的稳定性、提高边坡施工安全度是目前岩土工程施工中不可忽视的关键性问题。文章介绍了高填方边坡失稳的成因、岩土工程中提高高填方边坡稳定性的意义与方法，从而通过对边坡进行科学加固，避免安全隐患的存在。

关键词：岩土工程；高填方边坡；稳定性；治理措施

1高填方边坡失稳的成因

1.1雨水冲刷

目前，大多数高填方边坡在干燥环境下的自身强度能满足工程建设的实际需要，但当边坡所在地区出现集中降雨或短时强降雨时，雨水的冲刷会带走边坡表面的土石，同时，雨水渗入边坡内部，会使其内部黏聚力降低，导致高填方边坡的强度下降，从而造成边坡侵蚀、坡面破坏。

1.2坡面剥落

在高填方边坡施工完成较长时间后，由于风化侵蚀和自身重力作用，边坡上方的岩土体容易发生自上而下的滑动，虽然短期内滑落不会严重影响边坡的稳定，但在日积月累的过程中，大量岩土体会被堆积到高填方边坡的坡脚处，使坡脚部分出现凹陷现象，进而影响边坡整体的稳定性。

1.3滑坡

对于目前高填方土质或泥质边坡，滑坡是一种极为常见的影响边坡稳定性的问题，其主要原因是高填方边坡斜坡面上的岩土体在自重的作用下，会沿边坡软弱结构面缓慢下滑，造成剪切破坏，最初这种破坏会导致蠕动形变的出现，随着时间的推移，这种形变方式将逐渐发展为滑动破坏，进而出现滑坡问题。

1.4滑塌

目前，高填方边坡中偶尔会出现滑塌问题，主要是由于高填方边坡开挖填筑时存在过度堆载问题，极易造成斜坡滑移或塌落现象。

1.5泥石流

泥石流是一种具有较大破坏性、影响范围较广的高填方边坡问题，它多与强降雨、强降雪、地震等自然灾害同时出现。在泥石流发生过程中，泥浆中往往夹杂着大量的泥沙、石块，不仅影响边坡的稳定性，而且对人们的生命财产安全构成了严重威胁。

2岩土工程中提高高填方边坡稳定性的意义

近年来，随着城市化进程的不断推进和人口数量的不断增加，各种建筑的建筑面积不断扩大，一些地区的高填方坡也同样成为了承载建筑的土地。高填方边坡的坡顶位置往往会出现道路、民居、机场等建筑，一旦高填方边坡的稳定性下降，必然会对人们的生产和生活造成极其不利的影响。因此，在开展岩土工程施工过程中，有关施工人员可根据施工地点实际情况，采取适宜的治理方式，进一步提高高填方边坡的稳定性，从而为社会经济的稳定发展提供帮助。我国是一个多山的国家，山地丘陵地区占我国国土面积的2/3，而山地丘陵地区的地形起伏较大，导致当地的地形、地貌较为多样，这种情况使得在该地区进行岩土工程施工的难度要远大于平原地区，即在进行公路、机场等工程施工过程中，山地丘陵地区常出现几十米甚至上百米高的高填方边坡，这种情况不仅在一定程度上增加了工程施工总量，提高了工程的施工成本，而且在后续工程管理过程中，由于高填方边坡具有纵断面长、横断面宽、坡高极高等特点，使得提高边坡稳定性成为了一项非常重要的工作。

3岩土工程中提高高填方边坡稳定性的方法

岩土工程施工过程中，受地形、地貌的影响，局部地区有可能出现高填深挖问题，进而产生高边坡。虽然在实际施工过程中，可以在原状土处理后将其应用于填方施工中，但由于土石颗粒的原有结构状态被破坏，在后续施工中往往会出现难以压实的问题，对高填方边坡的稳定性造成不利影响。因此，需要采取合理方法处理，避免高填方边坡存在安全隐患。

3.1确定边坡稳定性的影响因素

影响边坡稳定性的因素有很多，不同地形岩性会使边坡呈现不同的变形破坏形式，边坡的表面形态和几何形状都会对边坡的稳定性产生影响。（1）当边坡的表面坡度增大时，坡面与坡顶的应力范围和坡脚的剪切力都会增大，这将使回收边坡的稳定性大大降低。（2）边坡的变形状况会在一定程度上受到岩层褶皱形态的影响，如果边坡所处地区的地质形态比较复杂，那么边坡的稳定性就很差。（3）在岩土工程施工中，当水沿着边坡岩土间的缝隙进入边坡内部时，会与边坡岩土中的矿物质发生物理或化学反应，导致边坡岩土中的矿物成分发生变化，岩土结构出现松散破碎的情况，从而降低边坡结构的稳定性。（4）如地震、爆破等可能引起剧烈振动的情形，同样会导致边坡的稳定性下降。爆破产生的振动波在瞬间改变了边坡的应力场，破坏土石之间的结构应力，降低边坡岩土体的抗剪应力，导致边坡的几何结构应力发生变化，进而使边坡的稳定性降低。

3.2基于极限平衡法的高填方边坡稳定性分析

当边坡发生稳定性变化后，其受破坏的部分可称为圆弧滑动面，开展岩土工程前，为进一步提高边坡结构的稳定性，有关工作人员可根据边坡的实际情况，对圆弧滑动面进行分析，并可将圆弧滑动面近似视为圆弧面，从而进一步降低分析难度。高填方边坡稳定性分析的具体方法如图1所示。在进行边坡稳定性分析过程中，有关工作人员可合理使用瑞典条分析法、简化毕肖普法或简布法对圆弧面进行分析。（1）瑞典条分析法。如果有关工作人员在分析时忽略水压对边坡画面的影响，那么，就可以采用瑞典条分析法，它是一种基于圆弧滑裂面的分析方法。在实际分析过程中，通过选取边坡的单位长度，将空间问题转化为平面问题，从而降低处理难度，这种分析方法所得到的结果具有较高的精确度。例如，在岩土工程中选取一段可能发生变形的圆弧滑裂面，以竖直向上的土条作为划分单位，沿着滑裂面划分土体，分析土条的受力情况，了解该边坡的安全系数F=ET∑+iiTT。其中，F指边坡的安全系数；Ti指岩土第几种的抗滑力；Tj指填土内坑的抗滑力；i、j是划分土条的编号；ET指总体的下滑受力。目前，瑞典条分析法被广泛应用于黏性岩土边坡土体稳定性的分析。（2）简化毕肖普法。在实际计算过程中，虽然简化毕肖普法忽略了土条间的相互作用，但对最终的计算结果没有明显影响，因此，可以应用简化毕肖普法计算边坡的稳定性。（3）简布法。在边坡稳定性分析过程中，简布法是一种极限平衡分析方法，主要用于对滑动面非圆弧形边坡稳定性进行分析，采用迭代法求解，通过计算滑动面，将其中安全系数最小的滑动面作为该边坡的危险滑动面，在实际应用中，由于简布法满足全部平衡条件，因此，得到的计算结果准确度较高。

3.3岩土工程高填方边坡治理措施

3.3.1治理措施。岩土工程施工时，应根据施工地点、地形、地貌情况，制定有针对性的变形治理措施。例如，在施工过程中因工程施工导致边坡被破坏，使边坡稳定性降低，在这种情况下，当岩土体的抗剪能力提高时，岩土体的应力强度增大，边坡稳定性增强，则可从提高岩土体的抗剪力强度入手，切实解决上述问题。具体而言，当前边坡地区的地层结构中常常含有大量特殊的风化矿物质成分，这些物质的存在会在一定程度上增加边坡出现滑动带的概率，影响边坡的稳定，为了有效解决这一问题，针对边坡浅层的保护工作，有关工作人员可运用锚固工程治理措施，防止边坡预应力损失。同时，可使用抗滑桩避免边坡出现滑动现象，强化边坡加固效果，进一步提高边坡的稳定性。需要注意的是，在抗滑桩施工过程中，可将抗滑桩施工与土体削坡工作结合起来。3.3.2治理实例。岩土工程施工过程中进行护坡施工，不仅可以避免边坡表层受到严重破坏，而且可以对边坡起到整体保护作用。高填方边坡护坡施工中，如果只采用削方措施来保护坡面，随着时间的推移，水不断冲蚀坡面会严重影响岩土边坡的稳定，因此，在进行边坡保护工作时，不仅要选择合理的边坡保护措施，以保证边坡的稳定，而且要在边坡范围内采取合理的排水、防水措施，保证边坡岩体保持相对干燥的状态，提高边坡的稳定性。例如，在对某高边坡进行稳定性分析时，先根据边坡的实际情况绘制图2-1所示的断面图，为进一步提高该边坡的稳定性，经有关工作人员计算得出图2-2所示的加固图，供后续加固工作参考。在正常工况下，边坡经加固后的稳定系数为1.358，边坡填筑完成后，受连续降雨、地震等因素的影响，边坡的稳定系数有所降低，分别为1.207和1.189，但这两个数据仍能满足相关规范要求，因此，本次加固取得了较好效果。需要注意的是，以上两项数据仅为计算数据，在后续应用中，由于边坡填方体厚度存在一定的差异，使边坡表面的应力分布呈现非均匀性状态，变形量也会有所变化，从垂直位移方向看，其变形量从上到下呈逐渐减小的趋势，经过一段时间后，填方厚度较大的土体将会因沉降出现大幅度的向下位移。同时，当该区域地下水位升高时，边坡的最大水平位移和最大垂直位移都随之增加，边坡坡面土体出现剥落的可能性增大，从而增加了边坡的沉降量。3.3.3治理效果监测。为了更好地了解边坡的稳定性，在一个监测坡面的坡顶两侧分别设置了W1、W2监测点，然后将W3监测点置于边坡挡墙的顶端，监测情况如图3所示。从图3中可以看出，随着时间的推移，边坡顶端两侧的沉降量分别为8.6mm和8.5mm，挡墙的沉降量为12.3mm，通过三个数据的对比可以知道，当前部位的沉降位移最大，这种情况说明该边坡存在滑移趋势，防护治理工作结束后，滑移趋势将趋于平稳。可通过加固、坡面防护、设置钢筋网、种植植物等措施，减少边坡滑移的可能性，进一步提高边坡的稳定性。同时，通过为该边坡安装预应力锚索的方式，分散边坡土体的应力，减小其变形量，提高边坡整体稳定性，从检测结果来看，这种加固方法具有较高的合理性和可行性。

4结语

综上所述，我国地域辽阔，不同地区的地形有一定差异，在进行基础设施建设时，如果施工地点属于山地、丘陵地貌，那么，高填方边坡就成为工程施工过程中比较常见的问题。为切实解决这一问题，在岩土工程施工中要采取合适的方法对边坡进行加固，确保工程稳定性，避免发生塌陷事故。

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作者:张劲松 单位:重庆市勘测院