（重庆博鼎建筑设计有限公司，重庆，400013）
【摘 要】随着我国城市大规模建设，产生的地质灾害层出不穷。尤其是在地质条件较为复杂的山区，高边坡的稳定性直接关系到工程质量和生命安全，成为建设中最为棘手的问题。近年来，我国高边坡地质条件愈发复杂、高度不断增加、治理费用不断上涨，开展高边坡的稳定性分析评价和支护优化设计研究具有十分重要的意义。
本文结合相关知识对边坡分类、破坏类型和影响边坡稳定性因素进行了归纳和总结；通过稳定性分析对边坡的稳定性做出评价；并通过实案分析说明。
【关键词】高边坡；稳定性评价；支护优化设计
第一章 绪论
随着我国经济的发展，城市建设向山区挺进，形成了大量的路堑高边坡和填方边坡。我国对高边坡稳定性缺乏系统性研究，加之地势复杂，常常出现边坡的失稳，使得高边坡稳定性成为当前倍受关注的课题之一。
边坡稳定性分析是随着岩土力学的发展而发展的。在地质分析法等定性分析的基础上，由最初的圆弧滑动法、Bishop条分法到刚体极限平衡法，再发展至数值分析。任何一种分析方法都不是万能的，复杂工程中宜把多种分析方法进行综合分析。
第二章 边坡的基本特征
2.1 边坡的分类
边坡可根据性质分为以下几类：
（1）按岩性不同，分为岩质边坡和土质边坡。
（2）按地质环境与人工改造的程度，分为自然边坡和人工边坡。自然边坡是指由地质构造作用形成的，未经人工破坏改造的山坡；人工边坡是指经由从事岩体工程的人们改造所形成的边坡，如开山劈岭修建道路所形成的边坡等。人工边坡的形成改变了岩、土原有受力状态，容易失稳。
（3）按边坡高度分为：超高边坡、高边坡、中边坡、和低边坡。（表2-1）
2.2 边坡的变形破坏机理和类型
2.2.1 边坡的变形破坏机理
边坡的变形破坏分为变形和破坏两种形式，变形是指坡体内未出现贯通性的破坏面，强调变形的范围；破坏是指在坡体中已形成贯通性的破坏面，且以加速度发生位移，破坏是岩体变形的终结形态。
岩质边坡的变形主要有松动和蠕动两种形式：
（1）松动：在边坡刚形成阶段，坡体表面部分易出现一系列的与坡面近于平行的陡倾角张开裂缝隙，在这种裂隙的切割作用下岩体会向临空方向松开移动，这样的过程和现象称为松动，它是一种斜坡卸荷回弹的过程。岸坡裂隙、回弹裂隙、卸荷裂隙也是该现象的不同名称。边坡岩体的松动会使坡体强度降低，导致各种营力因素深入坡体，从而加大坡体内各种营力因素的活跃程度。因此说松动是边坡变形破坏的初始表现。
（2）蠕动：边坡岩体在自重应力为主的坡体应力下，通过长期的作用向临空方向缓慢而持续的变形称为边坡的蠕动。研究表明，蠕动可能是岩土的粒间滑动形成的塑性变形，抑或是沿岩石微裂纹的错动，再或者是山岩体中一系列裂隙扩展所致。按蠕动的发生部位可以将蠕动分为表层蠕动和深层蠕动两种。往往边坡发生滑动、崩塌破坏前，都可能经历过蠕动，因此，可以说蠕动是边坡变形最常见的一种方式。
2.2.2 边坡的变形破坏类型
边坡的破坏形式很多，主要有：崩塌、滑坡、错落、剥落等，主要介绍以下两种：
（1）崩塌：是一种局部边坡变形。它是被风化破碎的由一组或多组结构面组合的高陡边坡，将岩体切割成大小不等的块体。主变形结构面陡于边坡坡率，常常发生在结构面与边坡坡面结合部的首先破坏，后部岩体失去支撑时产生崩落、倒塌、翻滚和剪切的变形破坏现象。
（2）滑坡：在边坡中，存在着倾向临空的软弱带。该软弱带在开挖或填筑等过程中斜坡下部失去支撑，在重力作用下，岩土体整体沿该软弱带向下滑动的现象叫做滑坡。
这种破坏是边坡沿某一特定的滑面发生的滑移，范围较大。滑坡是边坡失稳破坏的主要形式，其破坏性最大。滑坡按滑动面的形态可划分为直线、折线、楔形和圆弧。
2.3 影响边坡稳定性的因素
影响岩质边坡稳定性因素有很多，如：岩性、边坡高度、地下水作用、结构面产状等。概括来说，可以边坡稳定性的影响因素归纳为内因和外因两方面：
2.3.1 内在因素
（1）岩土性质：岩土性质是决定岩质边坡稳定性的物质基础。岩土的矿物成分、成因类型、岩土强度和结构等是决定边坡稳定性的重要因素1。一般来说，构成边坡的岩体越坚硬，且不存在产生块体滑移的几何边界条件时，边坡不易被破坏，稳定性较好。
（2）岩体结构：岩体的结构类型，结构面形状以及其与坡面的关系是岩质边坡稳定的控制因素2。岩体结构在一定程度上控制边坡的破坏形式及其稳定程度；结构面的发育和其组合关系是边坡块体滑移破坏的几何边界条件。例如，顺层坡，是山区工程建设中经常遇到的一类斜坡，分布广泛，最易发生问题，危害也最大。
（3）地应力：地应力是控制边坡岩体节理裂隙发育及边坡变形特征的重要因素。边坡岩体中的地应力特别是水平方向地应力的大小，直接影响边坡拉应力及剪应力的分布范围与大小。
（4）风化作用：风化作用使岩土体的裂隙扩大，岩土体的抗剪能力减弱，影响斜坡的形状和坡度。风化作用下的岩土体透水性增加，受地面水的侵入，改沿裂隙风化时，可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌、堆积、滑移等。
2.3.2 外在因素
（1）振动作用:地震、爆破及行车振动都可能引起边坡应力的瞬时变化，从而影响边坡的稳定。振动对边坡稳定性的影响可以表现为由于振动引发的边坡岩体结构松动、破裂面错位及空隙水压上升等；亦可以表现为振动作用下边坡软弱夹层的触变液化及边坡瞬间失稳这两个方面。
（2）边坡形态：指边坡的高、长、剖面、平面形态以及边坡的临空条件等。均质岩体边坡的坡度越陡，坡高越大，其稳定性越不利。
（3）地下水的作用：水对边坡岩体的稳定性的影响是十分活跃的。大多数边坡岩体的破坏和滑动都与水的活动有关。水具有软化作用，当边坡岩体有易溶于水的矿物时，岩体浸水后易发生化学变化，使得岩石和岩体结构受到破坏，降低抗剪强度从而影响边坡稳定；或是在风化作用下，地下水向坡体深部扩散和发展，最后导致坡体失稳或破坏。
（4）降雨：暴雨是斜坡产生滑坡的重要诱发因素，滑坡的发生数量、规模与年、月雨量，特别是持续过程降水量等关系明显。
（5）人为因素：在施工工程活动中，可能由于边坡不合理的设计，开挖过程中大量施工用水的渗入及爆破等都会造成边坡失稳。
2.4 边坡的支护类型
边坡的支护类型如表2-2所示：
第三章 边坡稳定性评价及支护优化方案
本章对重庆市轨道交通三号线北延伸线工程环城北路车场高边坡（选取项目中7-7剖面右侧）的稳定性进行分析并对该边坡进行支护方案优化。
3.1 边坡工程地质概况
拟建场地位于渝北区空港，场地为构造剥蚀浅丘沟谷地貌，地形较为平坦，地面高程约274～313m，相对高差39m，地形坡角0º～40º。场地位于川东南孤形地带，华蓥山帚状褶皱束东南部——江北向斜的西翼。岩层呈单斜状产出，倾向90°，倾角6°，发育两组构造裂隙： J1：倾向260～270，倾角65～70，裂隙面平直光滑，张开1～3mm，无充填物，间距一般2～4m，延伸性好，结合较差。J2：倾向0～10，倾角70～80，裂隙面较平直，微张，无充填物，间距一般4～6m，延伸性好，结合较差。区内节理发育程度为不发育～较发育，岩体完整～较完整，呈厚层状～块状结构。
3.2 边坡特征及稳定性计算分析
根据《建筑边坡工程技术规范》本边坡安全等级为一级，安全系数为1.35，土质边坡采用圆弧滑动法、岩质边坡采用直线滑动法进行计算。
3.3 边坡支护优化设计
3.3.1 支护设计
方案一左侧桩露出底面以上9m，嵌入底面以下不少于7.5米。上部放坡采用坡率1:1.5的截水骨架护坡。右侧采用衡重式挡墙，墙底采用扩大基础，扩大基础露出地面6米，嵌入中风化岩层1米。由于桥墩位置与衡重式挡墙局部冲突，应先做桩再在桩周围搭模板浇筑混凝土挡墙。
方案二左侧边坡与方案一一致；沟渠右侧下部采用桩板挡墙进行支挡，桩悬臂段长度为4.0米，桥墩与加筋挡墙冲突区域剪断加筋挡墙。
3.3.2风险分析
衡重式挡墙：1.挡墙高度大，挡墙加扩大基础最大高度达21米；2.混凝土浇筑体积大；3.对地基承载力要求高；4.造价高。
加筋挡墙：1.挡墙高度大，挡墙最大高度超过22.8米；2.加筋带的蠕变特性，可能引起后期变形大；3.填料要求高，要求为级配良好的碎石土；4.对土工格栅的质量要求高；5.对施工质量要求高；6.和桥墩冲突处不宜处理；7.对于斜坡段容易造成后期路基不均匀沉降。
3.3.2造价对比
整个工程衡重式挡墙方案造价6609万，高于加筋土挡墙方案，但综合分析本工程地质情况和与周边建筑的相关性，本项目采用的方案一。
注释：
1 包承纲,王清友,土坡稳定性分析[J].清华大学出版社,1988.
2 陆兆漆,工程地质学[J].中国水利水电出版社,2001,9.
参考文献：
[1]陈开圣,方琴,熊岚等.路基边坡稳定性评价方法研究[J].公路,2008(1):11-15.
[2]张社荣,彭敏瑞,董绍尧.岩质边坡稳定性分析方法及工程应用[J].中国农村水利水电,2007(4):94-96.
[3]王恭先.高边坡设计与加固问题的讨论[J].甘肃科学学报,2003,15（5）:5-9.
论文作者:许悦
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：挡墙论文; 稳定性论文; 裂隙论文; 岩土论文; 应力论文; 结构论文; 因素论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;