高边坡设计论文例1

关键词： 强度折减法；刚体极限平衡法；直接放坡；边坡稳定

Key words： strength reduction method；the rigid limited equilibrium method；direct discharge slope；slope stability

中图分类号：U213.1+58 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0273-02

0 引言

山区城镇建设中不可避免地会遇到边坡稳定性问题。对这类边坡处理不当，极易引起地质灾害。因此，建立合理的边坡分析模型，采用多种分析方法，得到边坡稳定的数值解，对边坡工程就显得非常重要。本文以昆明某广场项目为例，应用有限单元法软件PLAXIS，采用强度折减法分析项目边坡在不同坡比下的稳定性，并结合经济性，提出边坡处理的设计方案，为边坡工程施工提供理论依据。

1 边坡稳定计算理论

边坡稳定分析理论分为两大类，一类是不考虑岩土体变形的刚体极限平衡法，该方法通过假定破坏面，计算脱离体上滑动力矩与岩土提供的抗力力矩之比来确定边坡的稳定性，代表性的分析软件有理正、启明星以及Slide软件等；另一类基于有限元法，考虑岩土体的变形，以土体内塑性区的范围及贯通判据作为边坡失稳破坏标准，从而达到求解边坡稳定系数的目的，具体方法有强度折减法和容重增加法。研究表明：容重增加法对采取加固措施的边坡稳定计算误差较大。而大量工程案例表明：强度折减法对各类边坡稳计算结果的可靠性高，且与刚体极限平衡法具有一定的可比性。

2 工程概况

昆明现代广场项目规划总用地面积58377.24m2，设计场地平标高2052.5～2072.6m，场地高程变化大，其中在场地西侧形成坡高8.2m的边坡，边坡长约32m。边坡区域属于高中山剥蚀地貌，边坡走向近SN，倾向W。通过现场勘查，边坡工程区域内各地层的岩性特征及工程地质特征见表1。

3 计算结果与分析

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），边坡工程属于安全等级为三级的永久边坡工程，根据相关工程经验，设计拟采取直接放坡措施来提高其稳定性。虽然工程区域无地下水，但是考虑到工程区域地质条件差，且建设方对边坡工程投资额有要求，因此需要采用相关理论，对边坡的稳定性进行定量分析，以确定合理的边坡坡比，达到既确保工程安全，又节约工程投资的目的。研究采用强度折减法与刚体极限平衡法对拟建边坡的稳定性进行分析。

3.1 计算模型与计算参数

根据地质勘察资料，计算选取一个典型计算剖面，进行边坡稳定性分析。边坡建模范围为高度方向28.2m，水平方向80m，坡高约8.2m，建模范围类的岩土分区也进行了充分的考虑，设计开挖边坡见图1。结合项目工程勘察报告，各底层材料参数见表2。根据工程类似经验，初步设计边坡的坡比为1：0.65、1：0.75与1：0.85三种情况。

3.2 基于有限元理论的强度折减法计算结果

基于PLAXIS软件，建立边坡模型，采用15节点单元划分模型，对分析模型施加标准边界约束条件，采用强度折减法对边坡模型进行稳定性分析。经过分析得到：坡比为1：0.65的边坡的稳定系数为1.133，坡比为1：0.75的边坡的稳定系数为1.225，坡比为1：0.85的边坡的稳定系数为1.276。图2给出了坡比为1：0.75的边坡失稳临界状态时的速度分布图。

从图2可以看出，当达到边坡失稳临界状态时，在边坡临空面部分岩土体的速度远大于边坡其他区域，边坡其他区域岩土体的速度基本为零，这表明边坡临空面部分岩土体将从边坡中滑出。从图2可以看出，滑动体呈现圆弧状，将从边坡的坡脚处滑出。

3.3 刚体极限平衡法计算结果

基于刚体极限平衡法的边坡稳定性分析采用Slide软件。考虑到简化Bishop法给出的圆弧滑动面安全系数与严格条分法的计算结果接近，因此研究采用简化的毕肖普法（Bishop）对三种坡比的边坡进行稳定性分析。对于坡比为1：0.65的边坡的稳定系数为1.154，坡比为1：0.75的边坡的稳定系数为1.234，坡比为1：0.85的边坡的稳定系数为1.301。图3给出了坡比为1：0.75的边坡的稳定计算结果。从图3可以看出，当达到边坡失稳临界状态时，滑坡体成圆弧状，边坡坡脚滑出。

3.4 计算结果分析

对比图2与图3可知，两种方法计算得到的边坡滑动体类似，稳定系数接近。总体而言，对于同一边坡，刚体极限平衡法得到的结果要大于强度折减法计算结果。这是因为强度折减法考虑了岩土体的变形所致。

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），对于安全等级为三级的永久边坡的一般工况，其稳定安全系数Fn=1.2。根据强度折减法与刚体极限平衡法的计算结果可知，坡比为1：0.75与1：0.85的边坡的稳定均满足规范要求。但是对于长度为32米的边坡工程，坡比为1：0.85的边坡的土方开挖量比坡比为1：0.75的边坡的土方开挖量将多106.3m3。因此，推荐工程采用坡比为1：0.75的边坡直接放坡施工方案。

4 结论

本文采用基于有限元理论的强度折减法与刚体极限平衡法，对昆明现代广场项目工程边坡的稳定性进行了分析。通过采用两种理论，对不同坡比的边坡的稳定性进行对比分析，得到如下结论：①基于有限元理论的强度折减法与刚体极限平衡法对同一边坡的稳定性分析结果类似，总体而言，刚体极限平衡法结果大于基于有限元理论的强度折减法的计算结果。②对于该边坡模型，设计坡比为

1：0.75的边坡既满足规范规定的稳定性要求，同时经济性也较好。研究为边坡工程的施工决策提供定性分析结果。

参考文献：

[1]GB50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]闫超，刘松玉，籍晓蕾.一种基于强度折减法的次级滑动面分析方法研究[J].岩土力学，2016，37（4）：935-942.

高边坡设计论文例2

[中图分类号] P619.22+2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-251-2

1引言

珠海市地层中以花岗岩侵入岩为主，而该区域花岗岩风化残积层一般厚度20.0～40.0m，珠海市某建筑小区由于前期的不规范削坡且施工措施不当，形成了众多的高陡边坡，并引发了多处崩塌、滑坡、水土流失等地质灾害，本文主要对某小区长度约968m，高度约15.0m～55.0m的类土质高边坡进行治理设计。

2场地地质条件

（1）砾质粘性土：褐黄色、土黄色为主，局部呈褐红色、灰白色，为花岗岩风化土，主要由粘土、石英砂砾及长石碎屑组成，石英砂砾含量为25～30，岩芯呈土柱状、散土状，稍湿，硬塑，厚度8.0～15.0m。

（2）全风化花岗岩层：褐黄色、土黄色夹灰白色为主，由花岗岩风化而成，原岩结构仍可辨，主要由石英砂砾、粘土和长石碎屑组成，长石多风化成碎屑状、粉末状，岩芯呈土柱状或散土状，风化裂隙发育，稍湿，坚硬，厚度15.0～20.0m。

（3）强风化花岗岩层：褐黄色、土黄色夹灰白色为主，局部褐红色，由花岗岩风化而成，主要由石英砂砾、粘土和长石碎屑组成，长石多风化成碎屑状，岩芯呈半岩半土状，或碎块石夹土状，风化、节理裂隙发育，厚度12.0～16.0m。该土层中分布有中风化-微风化花岗岩孤石。

3水文地质条件

根据含水介质特征和地下水赋存条件，场区地下水主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种类型，松散岩类孔隙水主要赋存于残积土层中，基岩裂隙水主要赋存于花岗岩风化带中，其富水性贫乏，透水性较好。场地内地下水主要接受大气降雨的补给，以潜流方式向场地周边较低地势处排泄和以蒸腾方式排泄。根据调查，场地内及周边无水库、水塘等地表水体分布，范围内没有揭露泉水迹象。

4设计内容

4.1设计标准

（1）边坡安全等级和设计年限：按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）第3.2条，综合考虑边坡类型、边坡高度、破坏后果等因素，该边坡安全等级为一级。

（2）因边坡使用年限应不低于受其影响相邻建筑物的使用年限，本边坡为永久性边坡，设计使用年限为50年。

（3）安全系数：目前边坡处于欠稳定状态或不稳定状态，经治理后边坡天然状态下圆弧滑动法计算稳定性时安全系数最小值不小于1.30。

4.2设计方案选择

为了有效治理边坡，保证边坡的稳定，同时兼顾边坡坡面的绿化，以改善环境、恢复植被、营造景观，达到综合整治的目的，本设计支护采用“分级放坡+深层预应力锚索（锚杆）+钢筋混凝土格构支护”方案，绿化采用“土工格室+客土喷播+灌草复合生态型树种”方案。

4.3设计内容

4.3.1边坡坡率设计

设计边坡坡率为1：0.5～1：0.75，单级台阶高度结合现成边坡综合确定，基本为8m，局部约10m，单级边坡间设置平台，平台1.5m～2.0m。

4.3.2边坡加固设计

（1）锚杆（锚索）布置：本边坡采用粘结式锚杆、预应力锚索两种锚固方式，锚杆（锚索）水平为3.1m、竖向间距基本为1.55m，锚杆（锚索）之间交替布置，所有锚杆（锚索）均设置于格构梁节点处，在预应力锚索端部设置锚杆（索）应力分散敦，敦内置一层钢筋网片。

（2）钢筋混凝土格构：坡面设置钢筋混凝土格构梁，格构呈菱形布置，间距2.2×2.2m，各级台阶顶、底部设置连梁。

（3）各平台设置地梁，各级平台设置地梁，地梁与格构梁同时浇注，地梁的顶面低于平台面。

4.3.3边坡监测设计

边坡监测主要由坡顶地面巡查、坡面监测桩监测组成。

（1）坡顶地面巡查：边坡支护过程中应对坡顶3倍边坡高度范围内进行定期调查，主要调查地表土体有无裂缝，裂缝产生时间、深度、连通性、充水状况等的发展变化情况。

（2）监测桩监测：监测桩主要监测内容为边坡水平位移、地面沉降，即利用已有固定点对各段边坡平台、坡顶、坡脚设置的监测桩进行位移、高程的测量，以了解边坡变形的发展，边坡顶部、坡面布置监测桩间距为20～30m，如发现变形连续增加应再加密。

（3）锚（索）杆内力监测：在锚（索）杆施工过程中安装监测仪，以监测锚（索）杆内力变化情况，内力检测仪安装数量为锚杆总数的5%～10%。

（4）监测时间和频率：监测桩和锚（索）杆内力监测时间为30个月，观测密度在施工期间每周三次，当发现边坡出现变化时应加密监测，竣工后观测时间为24个月，竣工后前6个月每半个月监测四次，之后每月监测四次。

（5）监测预警值与控制值：监测桩和锚（索）杆内力监测设置监测预警值与控制值，边坡监测预警值与控制值详见表1。

4.3.4边坡排水设计

边坡治理工程中，地表排水是关键，本设计边坡排水系统主要内容有：坡顶截水沟（急流槽）、平台排水沟、坡脚排水沟和跌水台阶。

（1）坡顶截水沟：沿边坡顶部修建一条沿边坡坡线延伸的截水明沟，用以拦截坡顶的雨水，截水沟位置相距坡顶边缘至少3m，在自然地形坡度大于20°区域设置急流槽，均采用片石浆砌，水泥砂浆抹面。

（2）平台排水沟：采用砂砖浆砌，采用水泥砂浆抹面，平台排水沟沿各级平台延伸，用以汇集坡面的地表水。

（3）坡脚排水沟：采用C30商品混凝土浇筑，坡脚排水沟沿边坡坡脚延伸，用以汇集坡顶截水沟、平台排水沟、跌水台阶的地表水。

（4）跌水台阶：根据山体地形和各级平台标高，于边坡坡面设置跌水台阶，跌水台阶采用C30商品混凝土浇筑。

4.3.5边坡绿化设计

土质边坡格构梁中采用土工格室结合客土喷播方式进行绿化。在边坡格构梁内展开并固定土工格室，土工格室采用柳钉固定，每个格构梁内铆钉数不少于5个，土工格室内回填培植土，厚度10～12cm，并将保水剂、粘合剂、团粒剂、植物纤维、泥炭土、腐殖土、缓释复合肥等一类材料制成客土，经过专用机械搅拌后吹附到坡面上，形成厚度2～3cm的客土层， 然后在土工格室上挂三维植被网，将选好的植物种子（草种、花种或树种）肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂、色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀，通过机械加压喷播到坡面客土层中。

本工程采用灌草复合生态型物种，即草本群落中加入灌木，形成灌草结合的稳定立体复合生态体系，灌木草本植物种子配比详见表2。

液压喷播中植物种子用量占总量的20～50%，施工过程应分层喷播，有利于提高出苗率、成苗率，缩短见绿与覆盖时间，降低生产成本和养护成本。

5总结

该设计为多手段多措施的复合型治理法，摆脱了常规单一方法的局限，达到了经济合理的效果；确保了边坡的安全，同时兼顾了边坡的绿化问题，达到综合治理的目的。该边坡施工完成后经受了台风暴雨的洗礼，未出现任何质量与安全的问题且绿化效果良好，具有一定的代表性。

参考文献

[1]国家标准《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）.

[2]行业标准《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）.

[3]国家标准《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22：90）.

[4]协会标准《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）.

高边坡设计论文例3

关键词：黄土高边坡 稳定 比较分析

0 前言

由于黄土独特的物质组成、结构及其所处的地貌和构造环境，在切割强烈、地形起伏较大的黄土沟壑和塬、梁、峁区修建高速公路，因技术要求和条件限制，不得不进行大量的开挖，形成髙陡的公路黄土边坡。

1 试验段概况

试验段地处黄河中游，位于山西西南边隅，吕梁山南端，东以石头山、金岗岭、姑射山为界与蒲县、尧都区、乡宁接壤，西临黄河与陕西宜川相望，南以下张尖为界与乡宁昌宁镇相接，北以处壑沟为界与大宁相临。

试验段边坡位于黄土低中山区，微地貌为中缓坡，陡坎，路线左侧为刘家沟，沿路线走向地势右高左低，地面总体向刘家沟倾斜。植被发育，主要为荒草灌木，分布于整个路堑范围内。

2 边坡优化理论

本文将采取“陡坡宽台”的设计理念，即在保持边坡总坡率不变的情况下，合理的减少原设计中每一级坡的高度并且增加其单级坡的的坡角。与此同时，增加其各平台的宽度并达到所要求的总坡率。对原坡型进行设计比较，以便找到更适合各区的公路黄土高边坡的合理坡型。

3 优化方案

以三种不同坡型对原坡型进行设计，其具体设计如下所示：

（1）原坡型:第一级坡高8m，坡率为1:0.5，平台宽4m；第二级坡高8m，坡率为1:0.75，平台宽2m；其余每8m高设一级，每级边坡坡率为1:0.75，并设2m宽平台。在32m和40m高处设8m和4m的宽平台（图3-1）。

（2）方案一:第一级坡高8m，坡率1:0.4，平台宽度4m；其余每4m高设一级，每级边坡坡率1:0.4，并设2m宽平台。在16m、32m和40m高处设4m、6m和6m宽平台（图3-2）。

（3）方案二:第一级坡高8m，坡率1:0.3，平台宽度4m；其余每4m高设一级，每级边坡坡率1:0.3，并设2m宽平台。在16m、24m、32m和40m高处设4m、4m、8m和6m宽平台（图3-3）。

（4）方案三:第一级坡高8m，坡率1:0.5，平台宽度3m；其余每4m高设一级，每级边坡坡率1:0.5，并设2m宽平台。在32m和40m高处设6m和6m宽平台（图3-4）。

3-1 山西省原公路边坡设计 图3-2 1:0.4坡型设计

图3-3 1:0.3坡型设计 图3-4 1:0.5坡型设计

4 优化经济对比

由于坡率和坡高的不同会引起坡型的改变，从而导致土石方的削方量不同，使其工程预算也随之改变。然而，预算的不同往往能影响投资者和施工者对该工程的期望和施工。因此，设计一个结构上稳定、经济上合理、外观上美观的边坡是至关重要的，本文对不同坡率的设计坡型与原坡型在其削方量上进行对比，其对比结果如表4.1所示。

表4.1 不同坡率的设计坡型与原坡型在削方量上对比

根据山西省工程预算定额的规定，按要求根据上述的汇总数据对以上四种不同坡型的土坡进行工程预算，其中包括直接工程费、施工技术措施费、施工组织措施费、综合费用、规费、税金及总价等一系列的资费。其总预算如表4.2所示。

5 结论

在坡体稳定的基础上，对原设计和优化设计的四种不同的坡型经过经济比对可知，坡率为1:0.3的坡型所需的预算最少，原设计方案所需的预算最高，坡率为1:0.4和1:0.5的坡型所需的预算居中，达到对坡体进行优化的效果。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范（JTJ013-95）.人民交通出版社，1995.11

[2]交通部第二公路勘察设计院.路基（第二版）.人民交通出版社，1995.11

高边坡设计论文例4

中图分类号:TU94+2

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2010)08-0185-02

1前言

天然存在的土质边坡一旦失稳,将引起不良后果,其后果通常还是灾难性的。滑坡的孕育、发生和发展,是由于多种因素造成的,地质与地形条件、水文和水文地质条件、气候条件等因素都与之有关。在人类的工程活动中,由于设计、施工以及使用不当,导致边坡失稳而出现滑坡,更是经常发生。

滑坡治理必须密切结合生态环境以及城镇规划建设,充分利用国土资源,采用先进的技术和方法,做到安全可靠、经济合理、技术可行、美观实用,在施工过程中不产生安全事故。目前,常用的边坡支护类型有:重力式挡墙支护、锚喷支护、悬臂桩支护、桩锚支护、锚杆挡墙支护等。桩锚支护是深基坑支护体系最常用的形式之一,其土压力分布按库伦(或朗肯)理论确定,护壁桩采用等值梁法进行计算,桩锚支护的设计要点,包括土压力的计算、悬臂桩的计算、单层锚杆护壁桩的计算、多层锚杆护壁桩的计算等内容。本文基于国内外学者试验研究的成果,通过工程实例,介绍了桩锚支护在边坡稳定加固中的应用。

2工程概况

某边坡位于住宅楼西侧,为土质边坡,坡顶边缘至住宅楼西边山墙最近距离约为3.7m,边坡高度约为7.1~10.4m。该土质边坡高度范围内的土层分别为素填土、粉质粘土。边坡西侧为正在开挖的某建筑基坑,基坑开挖时未作有效支护,沿原边坡毛石挡土墙墙趾处垂直开挖,开挖深度为3~5m。

在基坑开挖工程中,边坡约41m长度范围内已整体坍塌破坏,原挡土墙及上部围墙倒塌,其中部分挡土墙向前滑移了一段距离;边坡坡顶、坡顶建筑物地(路)面和边坡土体有明显的滑移变形,出现了大量的剪切和拉张裂缝。地面裂缝的宽度较大。

因边坡发生坍塌破坏,其稳定性不满足相关规范的要求;而且边坡坍塌使房屋地基土严重变形,造成局部基础与地基脱离、墙体严重开裂,影响了房屋的安全使用。所以,需对边坡失稳的原因进行分析并作出加固处理。

3边坡失稳原因分析

边坡为土质边坡,高度约为7.1~10.4m,边坡高度范围内的土层分别为素填土、粉质粘土,采用毛石挡土墙支护。现边坡西侧某拟建建筑正在开挖基坑,沿原边坡毛石挡土墙墙趾处垂直开挖,开挖深度为3~5m,未作有效支护。边坡现状如图1所示。

根据现场调查分析,边坡坍塌原因如下:

(1)该边坡排水不畅,使大量雨水浸入边坡的土体。雨水进入填土较厚的边坡土体内,将增加土的重度和起软化作用,降低边坡土体的抗剪强度,产生静水压力,增加渗流力作用,使边坡的侧压力加大。

(2)未对边坡采取有效支护的情况下,在边坡外侧进行基坑开挖,当边坡土体侧压力增加时,原挡土墙不能有效抵抗,破坏了边坡的平衡条件,以致边坡发生滑动和坍塌破坏。

4 边坡加固处理措施

4.1方案选择

根据场地工程地质条件、工程性质、边坡周边环境的实际情况,经过多个方案从技术、安全、经济、工期等多方面比较,确定边坡加固采用桩锚支护的形式,新增护坡桩平面布置见图2。

边坡加固处理设计用护坡桩加锚杆作为支护结构,由于护坡桩自身刚度大,能承受的下滑力大;桩间土由于桩的作用可以形成土拱,增加了桩间土的自稳性;桩前的被动土压和插入一侧凌空土体的锚杆的抗拔共同抵抗倾覆力矩,其抗倾覆能力强;且其具有适应性强、安全度高、施工方便等多种优点。

4.2 桩锚支护设计

4.2.1 设计参数

基坑深度h=10.0m,超载取q=15KN/m2,取γ=20KN/m3,等效内摩擦角φ=25o,距桩顶连梁3.5m处设置一道锚杆,锚杆入射角为15o,间距为2m。桩、连梁混凝土采用C25。

4.2.1 计算分析

采用相当梁法计算,计算简图如图3所示。

计算结果表明,护坡桩直径为1m,间距2m,桩入土深度为5m,桩长13m~15m,桩身主筋为22Φ25,箍筋φ10@200,加劲箍Φ14@200;锚杆采用2 28钢筋,开孔孔径为150mm,长度为18m,自由段为4m,锚杆拉力设计值为302kN,锁定在桩间腰梁上。

桩顶设联系梁,梁截面为1100mmx

500mm,主筋为8Φ20,箍筋φ8@200;距桩顶连梁3.5m处设置一道腰梁,梁截面为700mmx500mm,主筋为8Φ25,箍筋φ8@200;桩间采用红砖砌筑240mm厚砖拱。

桩锚支护剖面见图4,桩间砌砖拱平面见图5。

5施工技术要求

5.1 护坡桩、锚杆施工工艺流程

测量定桩位人工挖至设计深度(挖孔时错开施工,即不同时开挖相邻两个桩)验孔钢筋笼吊放就位浇灌混凝土振捣成桩剔凿桩头挖土方至连梁底标高锚杆放线定位钻机就位校正位置及角度钻至设计深度放置锚杆钢筋压力注水泥浆连梁、腰梁施工安装锚具张拉锁定。

5.2 排水

施工时应做好排水系统,防止积水,避免水软化地基的不利影响。基坑底设排水沟,沟底坡度1%,沟宽300mm,最浅处深度200mm。边坡上采用PVC管做泄水管,泄水管直径为1000mm,外倾坡度为5%,间距2m,梅花状布置。墙后设滤水层及隔水层。

6结论

6.1工程实践表明,桩锚支护在边坡稳定加固方面取得了较好的效果。在桩上增设锚杆后,明显减小了护坡桩的自由长度,同时由于锚杆可承受较大的拉拔力,从而减小了桩身和基础的荷载,可大幅度减小桩的断面,降低了边坡支护的造价。

6.2本工程桩锚支护具有安全稳定性高,施工界面美观及施工简便可行的特点。

6.3桩锚支护不仅适用于边坡稳定加固处理,还可用于深基坑支护,码头、堤坝、桥梁、山体滑坡的支护,具有广阔的应用前景。

6.4通过上述对桩锚支护的分析研究,为桩锚支护的设计计算及施工技术要求提供了参考,为类似工程的加固奠定了理论基础。

参考文献:

[1]黄求顺,张四平,胡岱文.边坡工程[S].重庆:重庆大学出版设,2002.

[2] 茅均标,周旭荣,茅军念,朱晓琼.北京创世纪大厦工程深基坑边坡支护设计与施工[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程),2006,No.5: 1-4.

高边坡设计论文例5

中图分类号：TD164 文献标识码：A

0.引言

海州露天矿位于阜新市区中心，经过50多年大规模开采，形成了东西长3.9km，南北宽1.8km，深约350m的城市“伤疤”，南帮边坡原始设计坡角38°38′，由于边坡表层残煤自燃、边坡深部采空区及巷道塌陷、坡脚残煤采取等多方面因素影响，多处边坡角已超过设计值，使原边坡无法满足整体稳定性要求。

本文基于Autobank软件对海州矿南帮边坡进行稳定性计算，并提出治理措施。

1.边坡地层及物理力学参数

边坡地层主要由素填土、第四系全新统坡洪积粉质黏土及白垩系砂岩、砂质页岩、炭质页岩、砾岩等组成。依据岩土工程勘察报告，对边坡地层进行合理简化，保证计算过程快速可靠。提取尾矿库岩土体物理力学参数见表1。

2.现状边坡稳定性计算

选取南帮两个典型断面进行计算，如图1和图2所示。

详细计算结果见表2。

由计算结果可见：两个断面安全系数均处于1.1左右，与安全系数限值差距较大。在其他因素影响下极易诱发滑坡。

3.治理措施及稳定性计算

对治理边坡进行削坡平盘，平盘高度8m，小平盘宽3m～6m，大平盘宽15m。各级边坡角控制在55°以内，总体帮坡角不超过38°，经计算结果如图3～图4所示。

详细计算结果见表3。

由计算结果可见，削坡后各剖面的安全系稻有所提高，最小安全系数均大于1.3，满足南帮设计要求。

结论

经过计算得出如下结论：

（1）边坡角对边坡的稳定性起决定作用。

（2）如果现场条件允许，削坡平盘是很好的边坡稳定治理措施。

（3）每个平盘的高度、宽度及坡角的不同组合会对边坡整体稳定性产生一定影响，有待进一步计算及结合工程实际进行论证。

参考文献

[1]张维正，郝哲，李宇男，等.露天矿高边坡稳定性加固方案优化研究[J].煤炭工程，2014（6）：12-15.

高边坡设计论文例6

Stuedy on Side Slope Protection System of Expressway

AbstractThis paper analyses the types of side slope damages，reasons and principles of the damages.This paperalso explain the types，characters and selecting principles of protection methods.

Key wordsSubgrade side slopeSide slope damageDamage principle Protection availability Plant protectionProtection district Compr ehensive protection design

1前言

随着我国公路建设的飞速 发展 ，高等级公路边坡综合防护系统 研究 日渐引起公路部门的重视。边坡综合防护设计是高等级公路设计的重要 内容 之一，需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、 经济 、美观的工程措施，确保高等级公路的稳定和高速行车安全，同时达到与周围环境的协调，保持生态环境的相对平衡，美化高等级公路的效果。

长期以来，路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我国在80年代中期以前，主要以低等级公路建设为主，由于 交通 量小，深挖高填较少，投资不大，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，由此引起的损失亦不大，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门 应用 ，因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，从而为工程埋下隐患，造成了巨大的经济损失和不良的 社会 影响 ，有的甚至中断交通，如沈大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段，后期的工程防治费用占整个工程防治费的80％、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后，很多路段出现路基垮塌，路面悬空的现象，再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计，仅1991年因水毁冲毁路基1577km，冲毁路面43733km，冲毁桥梁3606座、涵洞40343道，塌方4171万方，直接经济损失16.86亿元，因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。 与此同时，防护技术在 理论 方面尚需进一步研究，如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等等，以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。

因此，为降低工程造价，减少或防止道路病害，保持生态环境的相对平衡，确保道路的安全与稳定，急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究。

2国内外研究概况 随着我国公路等级和人们生活水平的提高，路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中，积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体，公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀流为研究对象，如曼宁流速公式等，利用这些公式进行排水构造物的设计取得了较满意的效果，但如果以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国《公路排水设计规范》(JTJ018-97)中推荐的沟管近似流速公式V＝20·i1／2，即流速与坡角的平方根成正比，而在公路边坡中，随边坡坡角的增大，径流流速确有增大的趋势，但坡角增大导致汇水面积减小，必然使流速减小，所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数；在圬工防护理论计算方面，库伦理论，朗金理论被广泛应用。随着 科技 的发展，各种新型支档结构和防护型式及CAD程序相继而生，但在设计时，仅从边坡的稳定性等因素出发，很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保因素，如：可否利用工程经济学研究某路段采用集中排水或分散排水?可否用混凝土预制块或网格代替费工费时的浆砌片石?可否用植被防护或综合防护替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别，上述问题在规范中仅定性地作了限制，很少给出具体比选方法进行量化计算分析，由此设计出的结果可能一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资金的浪费，另一方面是防护不当或方案错误导致防护失败，造成巨大资金重复投入，形成不良的社会影响。

高等级公路由于线形标准较高、设计人员素质低、比选方案少等因素，造成路基高填深挖现象普遍存在，同时大交通量给沿线造成的交通污染不但威胁沿线居民的身体健康，而且影响区域的生态平衡。由于诸多原因，我国公路的环保技术研究远远不能适应当今高速公路发展的道路建设要求，同时关于边坡冲刷防护、交通环境美化进行的综合设计也鲜为报道。

在国内植物防护方面，随着人们环保意识的增强和生活质量的提高，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，既可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，美化环境、吸收尾气、诱导视线，还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。西北水保所对此进行了大量的研究，并在引用美国通用土壤流失方程式方面取得了一系列成果。贵州毕节公路段做过公路绿化效应及山区公路水毁防治的研究，北京市公路管理处作了一系列公路绿化设计研究，河南省交通厅与天津大学联合完成了"土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究"，交通部科技信息所环保部分别在昆(明)-曲(靖)路，楚(雄)-大(理)路实施了"生物防护与景观再造工程"等等，取得了较好的防护效果，但水对边坡侵蚀冲刷的量化研究仍鲜为报道，理论上缺乏必要的支持。同时由于各处工程项目的地理气候差异性，以及公路植物防护与园林专业的交叉相容，导致了防护物种和设计方案的千差万别，所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究定量化，确定护坡方法的选择原则，划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性，从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。

如前所述，由于理论研究上的不足和设计上的随意性，同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异，决定了不同地区综合防护方案的差异性，所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上，对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究，提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。 反思我省的高等级公路边坡防护现状，虽然做了许多实验性尝试，采用了多种防护型式，基本达到了预期防护效果，但仍有许多沉痛的教训值得认真 总结 ，如郑洛路九标1996年边坡水毁，开郑路边坡水毁索赔、安新路个别路段大面积边坡混凝土预制块坍滑等等，归纳起来存在的 问题 有：

(1)缺乏系统的防护方案、措施 研究 和综合设计；

(2)在防护方案、防护型式选择方面缺乏技术、工程 经济 比较 分析 ；

(3)植物物种选择方面，随意性过大，缺乏和园林部门的探讨研究；

(4)由于各地区的差异，缺乏各分区最佳防护典型型式，致使设计人员难以操作。

总之，上述问题的存在，使我省边坡防护设计可能一方面是工程达到了防护效果却浪费了大量的工程投资，另一方面是防护不当导致了路基边坡的早期病害。

3边坡侵蚀机理研究

通过对边坡力学特性研究，可得以下结论：

公路边坡由降雨产生的坡面流与明渠流具有不同的水力学特点，它应该是产流降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数。由于坡角增大一方面使势能向动能的转化加快，另一方面却使单位坡长所接受的降雨减少，因此边坡的流速应该存在一个临界坡角，从Muzik的边坡径流平衡时间关系式出发，推导出了一个公路边坡坡面径流流速的关系式(紊流)： 式中，K为系数，L为坡长，a为边坡坡角，n为边坡坡面粗糙系数，δ为产流降雨强度。通过对此式的数学处理得到边坡坡面流速的临界坡角为41°左右；考虑到边坡土壤侵蚀量是流量与流速的函数，进一步推导出公路边坡土壤侵蚀量同样存在一个临界坡角，这个坡角大约在25°左右，这与公路边坡常采用1∶1.5坡率很是接近，因此对边坡的防护应引起足够重视 。

边坡在 自然 界降雨情况下不断经受降雨的袭击，其中一部分下渗，一部分在边坡汇集，形成径流，径流在土颗粒表面产生剪切力，当这种力大到能抵消土的抗侵蚀能力时，土颗粒被径流带走，从而发生侵蚀，这种径流的剪切力与土壤粒抵抗力之间的相互作用不同相可引起溅蚀、溶蚀、片蚀、沟蚀等不同的侵蚀现象。

 4边坡防护类型及公路植物特性研究

作者按照材料将路基防护分为3类：植物防护、圬工防护和综合防护。防护分类如图1。

通过对公路植物的特性研究，可得以下结论：

(1)路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是 影响 公路植物的主要因素，由于路基边坡防护的特殊性，故草种、树种的选择有别于园林绿化；

(2)应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷，易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护；

(3)尽量选用本地的物种，其适应性远远优于引进物种。

5边坡综合防护设计原则与注意事项

(1)“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则；

(2)路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则，深入调查研究，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，因地制宜，就地取材，选用适当的工程类型或采取综合措施，以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施，而给养护遗留繁重的工作量；

(3)路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择，应密切结合路面排水作综合考虑；

(4)护坡 方法 应优先考虑采用植物防护，当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时，要考虑经济性、施工及效果，采用圬工防护或相应的辅助设施；

(5)在防护方案设计时，应参照上述设计原则，初步选出护坡方法。在施工阶段，要对每个边坡的排水、土质等调查，根据调查结果变更原设计；

(6)在不良的气候和水文条件下，对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡，以及黄土和黄土类边坡，均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护；

(7)对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实； (8)对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡，应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素，慎重选择喷浆(混凝土)、护面墙，落石防治等方案；

(9)混凝土网格中空植草护坡的目的，是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽，及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造价高于植物护坡，使用时须充分分析；

(10)对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的，均应设置防护工程。在冲刷防护设计中，可综合考虑河道整治，使防护工程收到更好的效果；

(11)对于冲刷防护，一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段，可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等，以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率，以降低流速、减缓冲刷作用时，可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区)，可采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.5～1.0m，水上部分采用轻型防护即可；

(12)综合防护应遵循"实用、经济、美观"的指导思想，明确"为行车服务"的目的，在实用、经济的前提下，力求边坡绿化三季有花。

 6高等级公路防护区划的思想

为了区分地理区域自然条件对公路防护影响的差异性，并在高速公路边坡设计中对施工防护型式、植物物种选择时有章可依，确保路基边坡的稳定并节约投资，同时按照《公路自然区划标准》(JTJ003-86)中关于"三级自然区划由各地按有关规定自行划分"的指导思想，有必要划分不同地区植物防护主要类型。

我省植物防护主要类型区划以公路自然区划标准为基础，结合高等级公路边坡防护的特点和我省已建高速公路的建设经验，按照气象、地质、地形、物种分布等因素的差异性，将全省划分为A、B、C三个防护类型区(如河南省公路防护类型区划图)。

 7河南省高等级公路边坡综合防护推荐方案

7.1河南省A区边坡综合防护推荐方案

主要为黄河冲积所成的低液限粘土和低液限粉土，同时雨量集中，但年降雨量不大，四季分明，所以防护要求不高。间有盐碱地，同时石料缺乏。结合上述研究结果，故推荐A区边护综合防护方案为：沿线路基边坡除桥头路基、水稻田等局部特殊路段采用浆砌混凝土预制块防护外，一般采用植草或种草籽护坡，喷播更佳。

7.2河南省B区边坡综合防护推荐方案 7.3河南省C区边坡综合防护推荐方案  8主要结论

通过对高等级公路边坡防护系统的综合研究，得到以下主要结论和研究成果：

(1)剖析了路基边坡的病害类型和原因，提出了在边坡防护方面 理论 上的欠缺和在工程中缺乏综合设计的观点； (3)通过对各种边坡防护类型的分析及其特点研究，提出了防护类型选择的原则；

(4)通过对公路植物的特性研究及适应分析，推荐了公路常用植物的外观特征、气候、土壤适应性及建植、管理特点，使植物防护的选择有据可循；

(5)根据公路自然区划和地质特点，首次提出了公路防护区划的思想，并建立了河南省公路 防护类型区划；

高边坡设计论文例7

中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）04-0124-02

1 高边坡的稳定性评价方法

1.1 高边坡稳定性的影响因素

1.1.1 土质边坡的影响因素 ①土坡的原有状态发生了变化，受外界作用力的影响，如在坡顶堆放建筑材料，或者在坡顶上承载构筑物的压力等打破了原有土层结构的平衡，也可能由于地质灾害、地震爆破等因素产生了结构变化；②静水力或者含水量等因素的影响，导致土坡结构的抗剪强度发生了变化，同时土坡会受到测压应力，导致土体发生变动；③地下基坑或者水坝对边坡中的渗流力影响，导致边坡出现失稳现象。

1.1.2 岩质边坡稳定性的影响因素 ①原有地形构造对坡体的影响，特别是山区的构造；②夹层顺向坡由于失稳出现滑移，导致坡体的崩落和熔隙，整体结构就会发生扭曲和压裂等现象。另外会受砂泥岩和膨润土的作用，主要是由于砂泥岩被风化或者出现严重的腐蚀现象，导致岩体滑落，如果是受膨润土的影响，就会由于蒙脱石的作用而使坡体产生失稳变形等现象。

1.1.3 地质构造 ①顺向坡，当坡体的层面结构倾向于河流或者湖泊时，就会产生顺层失稳和变形情况；②反向坡，如果此时地层的层面跟山体接近，倾向于山体方向，则会导致坡体失稳、变形，出现裂隙层面，一般在砂泥岩的互层中体现为坠溃型失稳状态。③切向破，在坡体同层产状之间的构造关系影响着坡体的变形和失稳形式，一般滑动面会出现在节理面、层面、断层面和不整合接触面的软弱面上。

1.1.4 自然环境因素 ①地下水的影响，过多的雨水渗入到裂隙中，水进入坡体和岩土空隙中，不仅增加了单位体积的重量，还会增大剪应力，潜水面升高，空隙的水压力也会不断增加，破裂面上的正应力也就不断的减小，所以抗剪强度会降低。②气候因素，降雨量的增加会导致坡体重量增加，坡体失稳和冻融现象。③地震和其他因素，地震会使坡体结构变得松动，导致弱面错位或者破裂面的出现，稳定性降低，同时也会受其他人为因素的影响，开挖等。

1.2 高边坡的稳定性评价

稳定等级的划分：通常将高边坡的稳定等级划分为基本稳定边坡、稳定边坡、欠稳定和不稳定边坡等类型。①稳定边坡。没有地下水和不利结构面的影响，符合整体坡面的强度要求，局部和整体系数达到设计标准等。②基本稳定边坡。边坡的坡率符合土体的强度标准，存在少量地下水，没有不利结构面，整体和局部较为稳定，坡面存在落石、冲沟等现象，稳定系数1.05以上。③欠稳定边坡和不稳定边坡。欠稳定边坡整体较稳定，但受到地下水的强烈作用，导致岩石的强度大大降低，局部有坍塌、变形现象，稳定系数在1.0-1.05，而不稳定的边坡坡率基本不符合标准，开挖和堆载现象严重，结构面发育不良，出现了地下水侵袭和岩体破碎现象，稳定系数小于1.0。

2 高边坡设计中的问题分析

2.1 稳定系数跟安全系数分析 稳定系数主要能够反映边坡的稳定状态，是理论破裂面或者危险破坏面中的抗滑力跟下滑力的比值。在进行稳定系数确定时需要根据《岩土工程勘察规范》进行确定，一般对于重要工程则选择1.30-1.50，普通工程选择1.15-1.30，其他工程则采用1.05-1.15即可。

①安全系数KS，边坡对安全性的要求，通常来说安全系数小于等于稳定性系数。在边坡工程的稳定性验算时一般会将安全系数设置为1.20-1.35，若超出要求需要对其进行处理。②按照《建筑地基基础设计规范》GB50330—2002规定，滑坡的安全系数需要根据工程的影响因素确定，甲级建筑采用安全系数为1.25，乙级为1.15，丙级则为1.05。边坡安全系数对其他因素的影响：

对于短暂时期比较稳定的边坡安全系数设定为1.3，永久性的则设置为1.5。

2.2 理论破裂角

2.2.1 土质边坡理论破裂角θ ①圆弧形滑动图纸边坡，主要是计算划分水平线跟圆弧切线的夹角；②沿岩土界面呈折线形图纸滑动边坡，计算出划分条块处于岩土界面的坡角的平均值；③预估塌滑区，一般破裂角取为（45°+？准）/2，其中？准表示为土体的摩擦角。

2.2.2 岩质边坡的理论破裂角θ 无外倾结构面的岩质边坡采用45°+？准/2的方式来确定破裂角，通常I类岩体设置为75°。有外倾硬性结构时选择45°+？准/2和外倾结构倾角中的最大值。软弱结构面的岩质边坡采用45°+？准/2分外倾结构倾角中的最小值。另外对于超高岩质边坡破裂角会在计算的基础上乘以小于1.0的折减系数。

2.3 力学参数的选择 ①结构面参数，根据原位试验来确定抗剪强度的指标。②岩体内摩擦角，采用标准的内摩擦角乘以裂隙发育程度中的折减系数。③土质边坡的强度指标，按照水土合算需要考虑土的自重固结抗剪强度；若不按水土合算，地下水位之下的需要采取有效抗剪强度。④钢筋、钢绞线和砂浆之间的粘结强度，该强度可以根据锚杆的性能试验进行确定。⑤等效内摩擦角分为土质边坡和岩体边坡的内摩擦角，岩体可以采用下面公式进行计算：？准D=arctg（tg？准+cL/（Wcosθ）），其中岩体边坡的等效内摩擦角如表2所示。

3 结束语

高边坡加固和处理在建筑工程中主要是起到保证边坡结构的稳定性作用，由于高边坡的稳定性受地质构造、地层岩性、破体结构、岩体结构和水文地质条件等因素的影响，再加上施工工艺和施工条件的复杂性，所以要想保证高边坡的稳定，就需要加大对高边坡稳定性特征的研究和探讨，制定有效的技术方案。

参考文献：

[1]刘源.山区高速公路挖方路基边坡稳定性分析及动态设计研究[D].吉林大学，2012.

高边坡设计论文例8

1概述 2地质概况 片理产状:800一95“乙29“一450

线路走向边坡倾向2020

由边坡与岩体结构面的关系可知，不利于边坡稳定的结构面主要有三组，即:2400乙650; 1700

乙630;195乙35一5800

路堑挖方深度内无地下水，但降雨时，由于岩体节理发育，开挖裸露后，成为雨水人渗的路径，降雨期会出现临时性裂隙含水现象，因而影响边坡岩体的稳定。

高边坡设计论文例9

1概述

尤溪口车站是外洋至福州铁路电气化工程的一个新建车站，2000年开工建设，2001年竣工。车站位于尤溪口水库北岸山坡，线路右临水库，左侧穿越山坡，山体自然坡度35“左右，相对高差160m。车站的重点工程是三段高边坡的开挖和边坡支护，长度分别为238. 00 m， 227. 00 m和227. 14 m，边坡最大高度60 m，挖方数量大，支挡防护工程艰巨。车站施工图设计于1999年8月完成。在施工过程中，针对岩体高边坡工程的特点，根据实际开挖揭示的地质情况，进行动态设计，及时修改设计和施工方案，确保了工程的安全稳定和车站的竣工通车。

2地质概况

地面植被较茂密，表层有厚度约3m的坡残积粘性土，基岩主要为古生代变质岩—石英云母片岩。岩体受构造影响强烈，构造节理发育，有的节理面可见擦痕和硅化面，岩块上可见强烈的小褶皱和节理切割错断迹象，岩体风化带和风化节理很发育，全风化带厚5一10 m左右，下部为中等风化带。边坡岩体被结构面切割成碎石状和块状。岩体主要节理有5组，节理产状:1200乙450一600;3300乙650; 1950乙35“一580; 2400乙650;1700乙630。

片理产状:800一95“乙29“一450

线路走向边坡倾向2020

由边坡与岩体结构面的关系可知，不利于边坡稳定的结构面主要有三组，即:2400乙650; 1700

乙630;195乙35一5800

路堑挖方深度内无地下水，但降雨时，由于岩体节理发育，开挖裸露后，成为雨水人渗的路径，降雨期会出现临时性裂隙含水现象，因而影响边坡岩体的稳定。

3施工过程中的动态设计

(1)车站路堑高边坡地段的施工图设计，是1999年8月完成的，设计方案为15 m高挡墙，上接1一3级(1520m)的高护墙，护墙坡率为1:0.5，1:0. 75和1:1。

高边坡设计论文例10

【 abstract 】 this paper based on HengGui hunan province freeway on the red clay cut slope stability analysis and protective measures are discussed.

【 key words 】 the red clay; Stability analysis; Protective measures

中图分类号：Q938.1+3文献标识码：A 文章编号：

红粘土是一种较为复杂的工程性质土壤，主要分布在我国的南方，又以西南、华南、中南地区较为集中，其形成过程非常复杂，是一种物理和化学共同作用下形成的产物。由于各种基本单元的作用使得红粘土非常的松软，致使路堑边坡的不稳定，这无疑给高速公路的建设带来了一定程度的危害，因此，对红粘土路堑边坡进行稳定分析及防护对策有着相当重要的意义。本文主要以湖南省衡桂高速公路为依托进行研究，该工程地处湘南境内，由于长期受到潮湿多雨气候的影响，该区域分布着较多地红粘土，液限范围50%-80%，塑性范围25%-45%，土质上硬下软，边坡开挖后易失稳，且具有弱膨胀性，给路基施工尤其是路堑边坡的有效防护带来不利影响。

1基于强度折减法的红粘土边坡稳定分析

1.1影响边坡稳定性的因素

影响边坡稳定性的因素有多种情况，主要分为内部和外部两大因素，内部因素主要包含了组成边坡岩体的结构和类型以及物理力学等方面；而外部因素主要包含了边坡的地理位置及土质等方面原因，其中人为也可能造成边坡出现不稳定情况。

1.2强度折减法基本原理

在边坡的稳定分析中强度折减法已成为了较为广泛的方法。在对边坡的稳定性进行极限平衡分析时，对其滑裂面的安全系数进行定义，通过降低其抗剪强度，有效控制了滑裂面的极限平衡，并将其强度的数据作为该工程的安全数据[1]。

1.3模型参数

经由地质勘测得出结论，该工程K24+800～K53+800地段表层所覆盖土层均为红粘土，主要分布在丘坡等位置，由于红粘土的土质较为松软，随着下伏基岩面的变化其厚度也相应地变化，该工程的局部范围还存在较多的溶洞。

1.3.1网格划分和约束条件该工程的网格划分如图所示。约束条件则主要是通过将模型的左右两侧进行水平移动，而对其底部进行水平运动以及竖直位移，其他则主要是进行自由约束。

1.3.2本构模型的选择对该工程的路堑边坡进行分析时，主要采用摩尔库仑模型开展。在摩尔库仑模型中R1、R2、R3为其主要应力。通过将主应力与主方向结合起来计算，对其应力的张量及引起的分量进行核算，其中压应力应当为负值。在获得主应变的增量后，

再对其弹性及塑性进行关联，最后通过胡克定律获得所需要的信息。

1.4红粘土路堑边坡影响因素计算与分析

1.4.1考虑地下水位及路堑边坡坡率的影响由于红粘土非常容易受到的水的影响，因此，其水位的高低对路堑边坡有着非常大的影响。而该工程主要考虑两种情况，如下图。

在确定了粘聚力、内摩擦角及坡率后，通过强度折减法对其安全系数进行计算，通过对获得的数据进行分析得出，其中地下水位若越低，则该工程的安全系数也随之增高。当红粘土和高液限土路堑边坡处在6米或6米以下情况时，路基边坡设计时应当将坡率控制在1.25到1.5范围内，本文主要对三种坡率情况进行了相应的计算，在选取基本参数时应当结合粘聚力、内摩擦角及侵润线的具置，并通过强度折减法获得所需的安全系数。

从以上数据中可以得出，当坡率越大时其安全系数也随之降低，若坡率越小则其安全系数也随之升高。

1.4.2考虑粘聚力及摩擦角的影响通过室内验证得到相应的结论，若红粘土含水量不同时，其粘聚力及摩擦角也随之出现一定的变化，本文罗列了三种情况进行了分析，充分说明了其中的变化。

从以上数据中可以分析得出，不同的粘聚力、摩擦角，其安全系数也不同，并且结合数据非常明显的看出，粘聚力和摩擦角越小其安全系数也就越小，而相反地粘聚力和摩擦角越大其安全系数也就随之变大[2]。简而言之，红粘土的粘聚力和摩擦角越小即可能会因暴雨等方面的原因给工程带来不可估量的危险，因此，边坡开挖后应尽早做好排水工程，防止红粘土的粘聚力和摩擦角下降而导致高速公路路基出现问题。

2红粘土路堑边坡防护对策

2.1边坡高度及坡率在衡桂高速K24+800～K53+800段红粘土挖方边坡失稳破坏通常是由于边坡过高、坡度太陡及红粘土本身具有的膨胀性所致,因此红粘土边坡高度及坡率应满足规范要求，并根据实际地质情况进行调整。挖方边坡高度一般不宜超过20m，超过8m时设台阶，边坡坡率为1：1.5～1：1.75，路堑边坡设计应遵循“缓坡率、宽平台、固坡脚”的原则。

2.2圬工及生态防护由于红粘土在出现失水现象时，非常容易出现土地硬化的情况，而若侵水过久则会使土壤过分软化[4] ，其粘聚力和内摩擦角也将随之变化，稳定性必然随之降低。因此，在旱季或雨季，红粘土非常容易出现边坡失稳。为此该工程在对其进行防护时，主要针对地表水的冲刷及下渗进行防护[3]。在该工程中，红粘土多具有膨胀性，这使得其路堑边坡防护还需要考虑到膨胀问题：

2.2.1 边坡高度H≤3m，采用草皮护坡，并种植当地灌木；边坡高度H>3m，采用拱型骨架内草皮护坡并在主骨架下设干砌片石支撑渗沟，再种植当地灌木；坡脚处视情况设置挡土墙。

2.2.2 本工程采用综合排水体系，使危害路基性能及稳定的地表水、地下水能顺畅排走，防止积水浸泡路基、地下水侵蚀路基。

2.2.2.1 路堑顶部设置截水沟，防止水流冲蚀坡面、侵蚀坡体。

2.2.2.2 较一般路段适当加深边沟，边沟深度不小于80cm，并采用浆砌片石固化。

2.2.2.3台阶式高边坡，应在每一级平台内侧设截水沟，截取上部坡面水，并与边坡浆砌片石拱型骨架护坡主骨架连通，并入切方区边沟，形成有效的边坡三维立体排水体系。

2.3 红粘土塌方边坡处治

2.3.1放缓边坡是边坡处治的最常用措施之一，通过削坡，削掉一部分边坡不稳定岩土体，提高边坡的稳定性；

2.3.2 对部分不稳定的边坡设大型挡土墙稳固坡脚，并严格按规范做好其台背排水工作，防止雨季坡体积水导致红粘土膨胀而引发病害。挡墙基础宜采取分段间隔开挖至设计标高，经检测满足要求后应及时砌筑，以免边坡失稳及基底承载力降低[4]。

3结论

3.1 影响红粘土路堑边坡稳定的外因主要有地下及地表水、坡率；内因主要有粘聚力、摩擦角、自由膨胀率等；

3.2红粘土路堑边坡设计应遵循“缓坡率、宽平台、固坡脚”的原则。其挖方边坡高度不宜超过20m，超过8m时设台阶，边坡坡率不宜陡于1：1.5；

3.3 采用坡面设置拱型骨架内草皮护坡及干砌片石支撑渗沟并种植当地灌木、坡脚设挡土墙、优化综合排水体系等一系列方法，能有效排除坡面地表水，起到分割并稳固坡体的作用。

【参考文献】

[1] 姜洪涛.红粘土的成因及其对工程性质的影响[J]. 水文地质工程地质, 2000,(03) .

[2] 李海光. 红粘土铁路路堑边坡的防护[J]. 路基工程, 1994,(05)