高速公路顺层岩质边坡处治研究

摘要：顺层岩质边坡为四川山区常见的边坡类型之一。顺层岩质边坡岩性主要为互层状的砂岩、泥岩等，边坡岩层倾向和坡向相同，岩层倾角小于坡度角。在四川高速公路工程中，顺层岩质边坡岩性主要是泥岩、粉砂岩、砂岩等，岩石较软。顺层岩质边坡破坏模式主要为在削坡、渗透等引发沿岩层面的滑动。以四川某高速公路一边坡为例，讨论顺层边坡的处治研究。

关键词：顺层；岩质；边坡处治；处治措施

关于顺层边坡问题，很多国内外专家进行过探讨。一般来讲，顺层边坡发生变形主要有四种形式：顺层滑动破坏型、锲形体滑动破坏型、顺层滑动—拉裂破坏型、滑动—弯曲破坏型。边坡破坏一般有以下阶段：开挖应力变化、节理裂隙逐渐发育、变形破坏。当坡角和岩层倾角相差不多时，边坡极有可能发展成滑坡。关于缓倾角顺层边坡的变形破坏机理研究还不是很深入，一般会认为其与弯曲变形破坏有关。顺层岩质边坡为四川山区常见的边坡类型之一。顺层岩质边坡岩性主要为互层状的砂岩、泥岩等，边坡岩层倾向和坡向相同，岩层倾角小于坡度角。在四川高速公路工程中，顺层岩质边坡岩性主要是泥岩、粉砂岩、砂岩等，岩石较软。顺层岩质边坡破坏模式主要为在削坡、渗透等引发沿岩层面的滑动。现以四川某高速公路一边坡为例，讨论顺层边坡的处治研究。

1地形地貌

该顺层岩质边坡位于大巴山区的南缘，地形走势从南到北逐渐变高。该区域主要为溶蚀作用、侵蚀作用形成的山地，海拔1450～1750m，为强切割地貌，地形陡峭，为带状山脉，走向北西，坡度角一般大于30°，谷底与山顶海拔相差一般在550～1050m，河谷呈V形，河流侵蚀作用以下蚀作用为主。高速公路路线走向平行于岩层走向。路线右侧一般为顺层岩质边坡。边坡高度为35m。边坡开挖分为三级，开挖边坡坡度较大，其中第一级坡率为1∶0.5，第二三级坡率为1∶0.75，开挖边坡坡度角大于岩层倾角，为比较陡峭的顺层岩质边坡。

2岩性构造

经过实地考察，该边坡地层为侏罗系的沙溪庙组，岩性为泥质粉砂岩与细砂岩互层。其中K73+310～K73+875段岩层的产状为102°∠26°，K74+050～K74+195段岩层产状为129°∠36°。边坡附近地质构造为向斜。边坡发育了两组节理，其中一组节理产状为6°∠83°，另外一组节理产状为192°∠76°。

3水文地质

该边坡所在区域地下水主要是孔隙水，地下水补给主要为大气降水，地下水水量不多，渗透性较弱，地下水主要为潜水，只有局部因为受泥页岩的阻隔承压。

4边坡处治

边坡开挖前比较稳定，但因为有构造裂隙，边坡如果长期受到风化作用和降水作用，岩层力学强度逐渐变低，有可能会沿着层面滑动，所以边坡开挖后必须对边坡进行处理。边坡开挖后主要通过框架锚索、框架锚杆以及抗滑桩进行加固。布置如下：①一级边坡按坡率1∶0.5放坡，坡面框架锚杆按4×3m设置防护，框架锚杆直径为18mm，锚杆长5m。②二级、三级边坡按坡率1∶0.75放坡，坡面用框架锚索来加固，4×3m，框架植草护坡。锚索为6φ15mm钢绞线，锚索倾角为15°，单根锚固力设计为770kN，锚固段长10m。③一级边坡与二级边坡间为3.5m平台，设置矩形抗滑桩。矩形抗滑桩为3×2m，长度20m，间距6m，每根抗滑桩的抗滑力设计为1350kN。④坡面其他没有设置加固措施的地方需要植草防护并挂铁丝网。边坡断面设计如图1所示。

5处治措施评价

该边坡的岩层倾角为26°～34°，岩石比较软弱，边坡开挖后比较容易发生滑动。边坡可能的破坏模式为沿着岩层面滑动。边坡潜在滑动面处在较深的位置，滑动面之上的滑坡体很厚，一旦发生失稳，滑坡体很可能会阻断交通，甚至毁坏公路。该边坡处治使用抗滑桩和框架锚索共同加固，抗滑力较强。现场施工时，在一二级边坡间平台设置较粗的抗滑桩来固定坡脚。抗滑桩处于滑体下方，桩脚设计为滑动面之下13m，桩间距6m，这样就保证了每根桩都能提供较强的抗滑力。同时在边坡的中上部安装框架锚索，来加固边坡腰部，从而改善边坡所受应力状态，降低边坡主动下滑力。使用EMU边坡分析软件来计算边坡稳定性，来分析该边坡处治的实施效果。计算断面如图2所示，边坡岩体参数按表1选取计算，K法计算的单根抗滑桩设计抗滑力为1350kN。计算得到几种情况下该边坡的安全系数，如表2所示。根据高速公路路基设计规范，在正常情况下，二级公路边坡经过稳定性验算，其安全系数要求不得小于1.20。根据表2数据，刚削完的边坡安全系数是1.05，这时的边坡刚好处于极限平衡的状态中，随时有可能会顺层发生滑动。而只使用抗滑桩加固，边坡安全系数就会提高到1.12，但还是没有达到规范要求的1.20。使用框架锚索支护，边坡安全系数就会达到1.37，而使用抗滑桩+锚索共同加固，边坡安全系数提高到1.43，都满足了规范中对于安全系数的要求。

6结论

顺层岩质边坡为四川山区常见的边坡类型，边坡可能的破坏模式为沿着岩层面滑动。边坡潜在滑动面处在较深的位置，滑动面之上的滑坡体很厚，一旦发生失稳，滑坡体很可能会阻断交通，甚至毁坏公路。未加固边坡的安全系数很低，边坡容易发生滑动顺层，只用抗滑桩加固，边坡安全系数还是没有达到规范要求，使用框架锚索支护，边坡安全系数就会达到要求，而使用抗滑桩+锚索共同加固，边坡就会更加安全。

参考文献：

［1］张倬元，王士天，王兰生，等.工程地质学分析原理［M］.北京：地质出版社，1994．

［2］刘才华，徐建，曹传林，等.岩质边坡水力驱动型顺层滑移破坏机制分析［J］.岩石力学与工程学报，2005，24（19）：5．

［3］程强，黄绍槟，周永江.公路深挖路堑边坡工程施工监测与动态设计［J］.岩石力学与工程学报，2005，24（8）：1335-1340.

［4］孙广忠，孙毅.地质工程学原理［M］.北京：地质出版社，2004.

［5］姜德义，王国栋．高速公路工程边坡的工程地质分类［J］.重庆大学学报（自然科学版），2003，26（11）：113-116.

［6］裴大伟，孟强，乔领新，等.边坡分类体系及其与稳定性关系［G］//全国公路生态绿化理论与技术研讨会论文集，2009．

［7］李永江，陆阳，何斌.岩质高边坡变形与稳定的综合监测［J］.路基工程，2009（2）：129-131．

［8］柏松平.山区公路地质病害机理与技术对策［M］.北京：人民交通出版社，2010．

［9］郑静，朱本珍.边坡锚索结构的失效因素与破坏类型［J］.铁道工程学报，2010，27（1）：10-13．

［10］罗强，李亮.锚索失效对边坡稳定性影响的模拟试验［J］.长安大学学报（自然科学版），2011，31（1）：69-73．

作者：赵正宝 闫宗平 邹立 牛玉珍 唐国品 单位：四川水利职业技术学院