公路边坡稳定性计算
摘要:随着云南省高速公路的大量建设，边坡稳定性的作用越来越重要。笔者根据多年工作经验,对公路边坡稳定性的因素作了分析,并结合工程实例，提出了边坡稳定性的计算及防治措施。
关键词：公路边坡；稳定性；影响因素；防治措施
由于受地质条件的影响，再加上人为和自然因素的影响，容易引发一些如边坡滑动、坡面坍塌等次生灾害。因此，本文通过对公路边坡稳定性因素的分析计算，并结合实例对不同因素造成的边坡失稳提出不同措施，为公路边坡治理提出一些思路。
1边坡稳定性影响因素
当边坡成型后，多会受到自然环境或人为环境的影响，导致边坡稳定性减低，造成崩塌破坏。自然环境和人为环境的因素共有地形、地质材料、地质构造、降雨、地下水、风化及侵蚀、认为影响等。
2 公路边坡稳定性实例分析
2.1 工程概况
云南省高速公路元磨线，气候特点属亚热带季风气候类型，具有冬暖，春早，夏热，雨量充沛，秋多绵雨，无霜期长，日照多，冬春有小寒潮，春夏旱频繁，兼有伏旱、暴雨、冰雹的气候特征；相对湿度85％左右。
云南省高速公路元磨线某里程有7个土质边坡，分别为：1号边坡，2号边坡，3号边坡，4号边坡，5号边坡，6号边坡，7号边坡。经勘察，土层分别为：①系列土层（①杂填土、①1植物层）：分布于表层及浅部，未经严密压实，结构疏松，未经处理不能利用，且渗透性较好，雨季易汇集丰富的地表渗水。②层粘土：可～硬塑状态，埋深0.00～6.70m，厚度1.50～8.60m，平均4.80m；②1层粘土呈硬塑状态，埋深0.00～1.20m，厚度1.10～6.00m，平均3.00m。②、②1两层粘土埋深较浅，物理力学性质较好、强度较高。③层粘土，可～硬塑状态，埋深0.00～14.50m，厚度1.50～11.30m，平均6.29m；③1粉土中密～密实状态，埋深2.20～23.0m，厚度1.30～9.90m，平均4.35m。③1层力学强度较高，埋藏深度不大。整个场地无地表水和地下水影响。
1号边坡A—A′剖面位于1号边坡中部，剖面方向南→北，剖面由钻孔BZK26、BZK22、BZ
K18、BZK48组成，坡顶钻孔为BZK26、BZK22钻孔，现状地面标高1948.81m～1949.03m；坡脚钻孔为BZK18、BZK4钻孔，现状地面标高1940.79m～1940.82m；现状边坡高度H=8.02m, 边坡坡度α=45°，坡体土层为②、②1层粘土，孔深范围内未见地下水。整平标高1950.00m～1950.30m，场平后边坡高度约h=9.18m，边坡坡度α=60°，属填土边坡。
2号边坡B—B′剖面位于2号边坡中部。剖面方向南→北，剖面由钻孔BZK43、BZK42、BZK33、组成，坡顶钻孔为BZK42、BZK43钻孔，现状地面标高1943.34m～1943.40m；坡脚钻孔为BZK33钻孔，现状地面标高1935.21m；现状边坡高度H=8.13m, 边坡坡度α=52°，坡体土层为②、②1、③层粘土，孔深范围内未见地下水。整平标高1944.00m～1944.30m，场地整平后边坡高度约h=8.79m，边坡坡度α=60°，属填土边坡。
3号边坡C—C′剖面位于3号边坡中部，剖面方向南→北，剖面由钻孔BZK56、BZK55、BZK49组成，坡顶钻孔为BZK56、BZK55钻孔，现状地面标高1942.29m～1942.85m；坡脚钻孔为BZK49钻孔，现状地面标高1932.34m，高度H=9.95，坡度α=45°，坡体土层为②、②1、③层粘土，孔深范围内未见地下水。整平标高1938.80，场地整平后边坡高度约h=6.46m,坡度α=60°，属填土边坡。
4号边坡D—D′剖面位于4号边坡中部，剖面方向西→东，剖面由钻孔BZK43、BZK53组成，两个钻孔标高分别为1943.40m、1943.37m。该边坡为拟开挖边坡，坡顶整平标高为1944.00m，坡脚为1938.80m，开挖边坡高度h=5.20，坡度值按α=60°考虑，坡体土层为②层粘土，孔深范围内未见地下水。
5号边坡E—E′剖面位于5号边坡中部，剖面方向西→东，剖面由钻孔BZK61、BZK62、BZK85-2-1组成，坡顶钻孔为BZK61、BZK62钻孔，现状地面标高1937.67m～1938.44m，整平标高为1938.80m；坡脚钻孔为BZK85-2-1钻孔，现状地面标高1931.99m，整平标高1932.00m，开挖边坡高度h=6.80m，坡度值按α=90°考虑，坡体土层为②、③层粘土，孔深范围内未见地下水。
6号边坡F—F′剖面位6号边坡中部，剖面方向西→东，剖面由钻孔BZK83、ZK56、BZK84、BZK91组成，坡顶钻孔为BZK83、ZK56钻孔，现状地面标高1929.43m～1931.89m；坡脚钻孔为BZK84、BZK91钻孔，现状地面标高1919.79m～1920.20m，高度H=9.23，坡度α=70°。坡顶整平标高1929.25m，坡脚整平标高1920.12m，边坡高度h=9.13，坡度α=60°，土体土层为②、②1层粘土，孔深范围内未见地下水。
7号边坡G—G′剖面位于7号边坡中部，剖面方向西→东，剖面由钻孔BZK74、BZK75组成，现状地面标高1918.31m～1918.47m，坡顶整平标高为1927.34m，坡脚整平标高为1920.00m，属回填土边坡，边坡高度h=7.34m，坡度α=60°，坡体土层为由拟回填土组成。
工程地质剖面图入下：
在不同土层分别采取原状土样进行室内快剪与三轴剪切试验，其试验成果平均值和抗剪强度取值见表4.2.3-1:
各土层剪切试验成果取值一览表 表4.2.3-1
*：表示经验值
在不考虑地表水作用、地震力影响和坡顶地面堆载影响等因素条件下，按土质边坡模型，土水合算，取表4.2.3-1边坡计算抗剪强度建议值，采用瑞典圆弧条分法对A—A′至G—G′剖面进行边坡稳定性计算。计算公式如下：
式中：Fs——边坡稳定系数
W——土条重量（KN）
Q——作用于边坡上地面的荷载（KN/m2）；
α——土条作用线与法向分力的夹角（°）
C、φ——据直剪试验修正后的内聚力（KPa）和内摩擦角
通过理正岩土计算软件进行计算，现将各剖面现状边坡与整平开挖后形成的边坡稳定性计算结果列入表4.2.3-2内。
边坡稳定性计算结果表 表.2.3-2
由表4.2.3-2知：现状边坡理论计算处于极限平衡～平衡状态, ≤8.0m的拟开挖边坡（包括D、E剖面）处于平衡状态，≥8.00m的开挖边坡（包括剖面F）处于极限平衡状态。场地北部、东部拟回填土边坡（包括A、B、C、G剖面）按α=60°设计坡度值时处于不稳定状态。按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002表5.3.1，安全等级为一级的边坡，稳定性系数Fs应≥1.35的要求，高度≥8.00m的开挖边坡和拟回填土边坡已不满足规范值，应采取支护措施，建议可用重力式挡墙和人工挖孔灌注桩+钢筋混凝土板墙等进行支护处理。
参考文献：
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[2]谢强. 道路岩石边坡坡度确定方法的研究[J],中国公路学报，2007.4.26-26
[3]彭德红.浅谈边坡稳定性分析方法[J].上海地质2008,(3):44-47.
