公路路基边坡稳定性分析和防护措施

【摘 要】本文在主要分析公路边坡稳定性破坏形式及原因以及介绍了边坡稳定性分析原理与方法，提出相对合理的公路路基边坡稳定性的防护措施。
【关键词】公路路基边坡；稳定性；破坏形式及原因；原理；防护措施

1 公路路基边坡破坏形式及原因

公路路基边坡受岩性、构造等地质条件和风化、水的渗入和冲刷等自然地质作用以及人工开挖等工程活动的影响，常出现坡面变形和整体失稳破坏两类工程灾害。

1.1 公路路基的坡面变形

坡面变形是指路堑（或路堤）边坡坡面的局部破坏，包括风化剥落和碎落、冲刷以及表面滑塌等类型。剥落是指路基边坡的表层岩体、土体在长期遭受风化、雨水 冲刷以及自身重力作用下，部分岩块、土屑逐渐沿着边坡下跌、 滚落 ， 并最终沉积在坡底的现象 。 坡面冲刷是雨水顺坡面流动时将松散的颗粒带走，而在坡面上冲刷出一条带状小纹沟。一条条顺坡面排列的细长的沟槽，将坡面分割得支离破碎。这些变形进一步发展，可以导致路堑或路堤更大规模的破坏。表层滑塌是由于边坡上有地下水出露，形成点状或者带状湿地，产生的坡面表层滑塌的现象。此类破坏由雨水浸湿、冲刷也能产生。它往往还是路基边坡更大规模变形破坏的前奏。

1.2 公路路基的整体失稳

公路路基的整体失稳是指边坡的整体溜方和滑坡。溜方是由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成，即边坡上薄的表层土下溜，通常是由于降水、降雨等流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。滑坡是指大量土体和岩体在重力作用下沿边坡的某一滑动面滑动，主要是因土体的稳定性不足引起的。路堤边坡发生滑坡的主要原因是边坡坡度过陡或坡脚被挖空，或填土层次安排不合适等；路堑边坡发生滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。

2 路基稳定性的分析方法和边坡稳定性破坏机理

2.1路基边坡稳定性分析方法可分为两类，即力学分析法和工程地质法。

2.

1.1 力学分析法

路基边坡稳定性力学分析方法主要有两种数解法和图解或表解法。数解法是指检测定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析，从中找出极限滑动面，按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此法较精确，但计算较繁，建议学生自编随机搜索计算机程序进行数值计算。图解或表解法是指在计算机和图解分析的基础上，制定成图或表，用查图或查表法进行边坡稳定性分析。此法简单，但不如数解法精确。
2.

1.2 工程地质法

工程地质法是指根据不同土类及其所处的状态，经过长期的生产实践和大量的资料调查，拟定边坡稳定值参考数据，在设计时，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值。

2.2 边坡失稳破坏的机理

边坡在发生破坏之前是稳定的，路基边坡受力平衡。随着边坡中土体的强度逐渐降低，或边坡内部的下滑力逐渐增大，而抗滑力逐渐减弱，使边坡的稳定性遭到破坏。边坡内某一部分由于抗滑力小于下滑力而开始变形，产生微小的滑动，以后变形渐渐发展，直到坡面出现断断续续的拉张缝隙、应力集中；随着边坡 变形的进一步发展，后缘拉张裂缝进一步加宽，错距不断增大，两侧剪切裂隙贯通撕开，边坡前缘土石挤进并鼓出，出现了大量的膨胀裂缝，滑坡出口附近渗水混浊，这时滑动面已全部形成，接着便开始整体向下滑动。因此，边坡失稳破坏的发生是一个长期的变化过程，通常将边坡从稳定到破坏经历的过程分为四个阶段：稳定阶段、蠕动变新阶段、部分滑动破坏阶段、路基整体破坏。

3 公路路基边坡稳定性的的防护措施

公路路基边坡的防护分为两类：一种是路基边坡的生态防护，所谓边坡生态防护是指单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相集合的固坡措施。第二种是路基边坡的工程防护，它主要是利用堆砌混凝土、砖块或其它材料对边坡进行防护，是公路边坡防护的传统方法之一。目前常用的方法包括：干砌片石、护面墙防护、水泥砼预制块防护等 。

3.1路基边坡的生态防护

生态防护即采用植被护坡的方法护坡。以林草植物为主进行生态模式配置的植被护坡，既可以像圬工防护一样起到边坡防护的作用，又可以解决边坡工程建设与生态环境破坏的矛盾，有利于固土护坡，防止水土流失，改善公路边坡景观和行车效果，使公路主体既安全又环保，并且尊重自然、正视自然、保护自然、恢复自然，适应生态学理论，兼顾生态效益、经济效益和社会效益。对于路基边坡坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面是一种简易有效的防护设施，其方法有种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可采用拉伸网草皮、固定草种布或网格固定撒种，用土工合成材料进行土质边坡防护的边坡坡度宜在 1：1.0～1：2.0 之间。植被护坡一般多采用在边坡上种植草、 植树或铺 草皮，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保 护边坡的作用。路基边坡土质、酸碱度、气候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植被的选择。在选择植被时应尽量选择成活率高，易繁殖而且根系发达，抗逆性强的物种，而且要注意要与具体的生态条件相适应。

3.2路基边坡的工程防护

3.

2.1干砌护坡

干砌片石防护适用于坡度缓于l：1．25的土（石）质路堤或路堑边坡，干砌片石防护厚度不宜小于250mm．千砌片石防护可有效的防止雨水或地面水流的冲刷，干砌片石结构，不仅为了节省费用，而且可以适应边坡有较大的变形。但干砌片石受水流冲击时，细小颗粒易被流水冲刷带走而引起大的沉陷。干砌片石应使用不易风化的坚硬岩石。干砌护坡的常见形式为干砌片石和干砌块石，可按需要砌单层或双层，单层厚度不小于25厘米干砌片石护坡垫层可采用碎石及砂砾，其厚度为10厘米至15厘米；基础选用较大石块砌筑，其埋深至侧沟底。干砌片石应使用不易风化的坚硬岩石

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。当岩石取材条件有限时，也可根据当地的实际情况，选用坚硬耐久的块状工业废料、建筑用砖等干砌护坡。
3.

2.2浆砌护坡防护。

浆砌片石护坡，一般采用等截面，其厚度视边坡高度与坡度而定，一般为0.25至0.5米；石料质量应符合公路行业砌筑要求；施工时清刷坡面松动土层、冲沟，坑洼处应分层填实避免被面沉落而引起护坡破坏；伸缩缝每隔10米设一道，缝宽2厘米，缝内填塞沥青麻筋或沥青木板泄水孔根据需要每隔2至3米上下左右交错位置，孔径0.1米，对土质边坡上的泄水孔，应在一面0.5米范围内设置反滤层，以防淤塞。
3.

2.3护面墙防护

护面墙防护适用于防护易风化或风化严重的软质岩石或较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡，边坡不宜陡于1：0.5。护面墙类型应根据边坡地质条件确定，窗孔式护面墙防护的边坡不应陡于l：0.75，拱式护面墙适用于边坡下部岩层较完整而上部需防护路段，边坡应缓于1：0.5，单级护面墙的高度不宜超过10m，并应设置伸缩缝和泄水孔。护面墙的基础应设置在稳定的地基上，埋置深度应根据地质条件确定：冰冻地区，应埋置在冰冻深度以下不小于250mm，护面墙前趾应低于边沟铺砌的地面。
参考文献：
《公路路基设计规范》（JTGD30- 2004），人民交通出版社.
申莉，陈海英，（四川交通职业技术学院道路与桥梁工程系），浅析公路路基边坡防护[J]:43-43.
[3]王旭伟，浅析公路路基边坡防护.职业技术2009（12）：95-95.
[4]《公路工程地质》（ISBN：978-7-114- 04642-1），人民交通出版社.