探讨岩土工程中高填方边坡的稳定性分
析与治理措施
摘要：由于我们国家许多区域存在差异，在岩土工程施工过程中，局部地区会出现高填方、深挖等现象，从而导致岩土工程中出现高边坡。在现有的工程建设项目中，仍保留了相当数量的高填方边坡，可在用原地基处理后使用。但由于其原有结构已被破坏，工程特性会有一定差异，且土与石颗粒之间存在一定的孔隙，导致难以压实。在岩土工程中，高填方边坡的填筑质量对其稳定性影响很大，如果不能进行有效的治理，边坡将存在许多安全隐患。本文阐述了边坡稳定性的相关理论，分析了影响土坡稳定性的因素及其变形原因，结合我们国家众多地区施工实际，选择了科学合理的高填方边坡加固措施，并对高填方边坡的控制措施进行了研究。
关键词：岩土工程；高填方边坡；稳定性；治理措施 1高填方边坡失稳的成因 1.1雨水冲刷
边坡的工作条件一般来说是指水和外部荷载对边坡的影响。坡体后地下水位的变化以及地表水径流和季节性融雪洪水等等都是影响边坡稳定性的重要因素之一。这些因素不仅会对边坡产生严重的影响，而且对边坡的物理力学指标也有很大的影响。就目前发展而言，大部分高填方边坡在干燥环境下其自身强度可以满足工程建设的实际需要，但当边坡处于集中降雨地区或短期强降雨的时候，雨水会冲走边坡表面的石块，从而降低其稳定性。除此之外，雨水不同程度地渗入边坡当中，也会降低其内聚力，导致高填方边坡强度下降，从而造成边坡侵蚀、坡面破坏等现象。
1.2坡面剥落
在高填方边坡施工完成后较长时间内，由于风化、侵蚀和自身重力作用，边坡顶部岩体容易发生自上而下的滑动，而这种下降在短期内不会严重影响边坡的稳定性，但在长期积累的过程中，边坡高填方坡脚积累了大量的岩土工程经验，坡脚部分出现溶洞现象，从而危害到了边坡整体稳定性。
1.3滑坡
就目前而言，高填方土或粘土滑坡是一种非常常见的影响边坡稳定性的问题，主要原因是高填方边坡上的岩体在边坡表面自重的作用下，会导致边坡结构进行缓慢的下滑，沿边坡的软弱结构面发生剪切破坏，本来这种破坏会导致蠕变变形的发生，随着时间的推移，这种变形模式将逐渐发展为滑动破坏，然后发生滑坡。
1.4滑塌
目前，高填方边坡中偶尔会出现滑动问题，主要原因是高填方边坡开挖和填筑过程中桩荷载过大，容易造成边坡滑动或坍塌。
1.5泥石流
泥石流是一种破坏性大、影响范围广的高填方边坡问题。它往往与暴雨、暴雪、地震等自然灾害同时发生。泥石流过程中，泥浆中常掺入大量砂石，不仅影响边坡的稳定性，而且给工程带来很大的安全风险。
2岩土工程中提高高填方边坡稳定性的意义
进入二十一世纪以来，随着我们国家城市化步伐的不断推进和人口的不断增加，各类建筑的建筑面积不断扩大，一些地区的高填方边坡也成为了承重建筑。高填方边坡顶部常出现道路、住宅楼、机场等建筑物。高填方边坡一旦失稳，势必对人们的生产和生活造成极其不利的影响。因此，在岩土工程施工过程中，相关施工人员可根据施工现场的实际情况采取适当的处理方法，进一步提高高填方边坡的稳定性，为社会经济的稳定发展提供帮助。我们的国家是一个多山的国家。山陵占我国国土面积的三分之二，山陵地形更为复杂，导致当地地貌更加多样，这使得该地区的岩土工程建设难度大于平原地区，即高速公路以及机场等项目在建设过程中，山区丘陵区往往出现几十米甚至几百米高的填方边坡，这种情况不
仅在一定程度上增加了项目建设总量，提高了项目建设成本，而且在后续的项目管理过程中，由于高填方边坡具有断面长且宽的边坡特征，为提高边坡稳定性创造了非常重要的工作。
3 边坡稳定性理论
根据边坡地质条件的实际情况，对我国许多地区岩土工程建设中边坡的变形破坏采取了工程处理措施。在岩土工程中，侧向稳定性变形主要是由于岩体断裂所致。提高岩体的抗剪强度有利于提高岩体的应力强度，改善岩体边坡的稳定性。影响边坡稳定性的因素很多，不同的地层岩性会导致不同的边坡变形破坏。边坡的外部形状以及表面因素会在一定程度上影响边坡的稳定性。如果坡度增大，坡顶和坡脚处的应力范围将逐渐扩大，坡脚处的剪应力也将相应增大。因此，边坡稳定性将随着坡度的增加而缓慢下降。如果边缘边坡存在变形问题，会致使复杂地质边坡受力层状褶皱受到影响，导致自身稳定性较低。此外，水还会影响边坡的岩土、岩体中的水和矿物的物理化学变化，还会改变岩土中的矿物成分，造成松散或破碎的土壤等问题。如果岩土工程边坡受到地震、爆破等方面的振动影响，边坡的稳定性也会受到影响。振动会瞬间改变边坡的应力场，导致土体颗粒间连接力的破坏，降低岩土的抗剪能力，改变边坡的结构，从而对边坡本身的稳定性造成严重影响。图1显示了结构图。
图 1 高填方边坡稳定性的分析方
4 基于极限平衡法的高填方边坡稳定性分析
圆弧滑动面是黏性土边坡在稳定性变化时破坏的主要基本形式。在岩土工程设计中，假设滑移面呈弧形，从而对边坡进行了有效的稳定性分析。基于圆弧曲面的边坡稳定性分析方法主要采用瑞典条带法、简化毕肖普法和简化布法。本文以岩土工程中的高填方边坡为研究对象，基于圆弧滑动面的假设，对高填方边坡
的稳定性进行了分析。在工程建设中，如果不考虑水压的影响，瑞典条带法可以利用总压强度来分析高填方边坡的指标，从而使计算结果更加准确。
虽然简化毕肖普法在实际的应用过程中忽略了土条之间的相互作用，但计算结果不受影响，与实际情况比较接近，对边坡稳定分析的方法完成了一系列相关分析和研究。我们国家目前比较先进的方法也是极限平衡法，针对极限平衡法而言，其经常被用于工程中的定量分析，它可以针对于边坡稳定性做出较好的数据分析。不仅如此，边坡稳定分析的方法也是最为常用且实用的方法。在实际的工程过程中，极限平衡法往往可以精准的分析出边坡自身稳定性能，而其中最为常见的则是基于圆弧滑动面为基础的边坡稳定性分析方法。瑞典划分法的原理是首先选择边坡的单位长度，然后将计算和分析中的空间问题转化为一个简单的平面问题来解决。例如，选择一段可能变形的圆形滑动面，然后沿滑动面以垂直土条的形式划分滑动土壤。安全系数通过土条受力分析得出：
式中，F 为安全系数；i、j 为进行划分的土条的编号；ET为总体的下滑受力；
Ti为岩土地基内的抗滑力；Tj为高边坡填土内坑的抗滑力。
瑞典条带法适用于黏性岩石边坡的土壤分析。
简单的分布方法往往应用于边坡稳定分析极限平衡分析中的非光滑角面稳定性分析。简单分布法通过迭代计算求解。选取较多个滑动面进行相关精确计算的同时，还应当选择安全系数最小的滑动面作为边坡的危险滑动面。此时，选定的边坡安全系数最接近实际情况。简单分布法能满足所有平衡条件，计算结果相对准确。在简单分布法的应用中，考虑了土条之间的相互作用，计算中严格满足平衡条件的要求。所有的计算都是由计算机完成的，结果与实际情况很接近。采用极限平衡法对高填方边坡进行了稳定性分析。
5 岩土工程高填方边坡的治理措施
在岩土工程施工中，应采取措施控制边坡地质变形。边坡失稳引起的变形主要是由岩土失稳引起的，因此提高边坡的抗剪强度具有重要意义。抗剪强度的提
高可以提高边坡的应力强度，从而提高边坡的稳定性。边坡的土地层次中含有许多特别的风化矿物。这些材料的存在会使边坡极其容易产生一些滑移带，从而使边坡非常容易滑动，从而影响其稳定性。锚固工程控制措施能有效防止边坡预应力损失，非常适合浅层边坡防护。
抗滑桩可以有效地控制边坡的滑动，抗滑桩安装在边坡体中，可以有效地加强边坡的稳定性。此外，在抗滑桩施工中，不仅需要将抗滑桩固定在坡脚，还需要与土质边坡路堑相结合。边坡防护工程可以避免坡面表层的破坏，对边坡起到良好的防护效果。
在岩土工程高填方边坡的护坡过程中，可采用路堑措施对边坡表面进行防护。水会继续侵蚀边坡，导致岩质边坡的稳定性受到影响，因此对边坡采取内部排水等相关措施，可以确保边坡岩体保持良好的干燥效果，从而有效避免水因素对边坡稳定性的影响。图2为高边坡计算剖面图。
图 2 高边坡计算断面图
加固计算截面如图3所示，即加固高边坡的计算截面。在正常工作条件下，产生的边坡稳定系数为1366。填筑后边坡的变形将受到连续降雨、地震等因素的影响。暴雨和地震情况下，边坡稳定系数按1.194和1.179，能满足规格要求。
图3 加固后边坡治理计算断面图
此外，由于填土厚度的差异，应力分布呈现不均匀状态，导致变形的差异，而竖向位移则呈现从上到下减小的趋势，填土厚度越大的土体由于沉降将产生越大的竖向向下位移。当地下水位上升时，边坡的最大水平和垂直位移将增加，导致边坡上的土壤容易剥离，边坡沉降增加。
6治理效果监测
监测点W1、W2布置在监测剖面坡顶两侧，监测点W3布置在边坡挡土墙顶部，如图4所示。沉降位移在边坡两侧为8.7mm和8.4mm，在挡土墙处为12.2mm。因此，最大位移为挡土墙顶部，这意味着边坡有滑动趋势，在处理结束后，边坡逐渐趋于稳定。可以采取加固措施、护坡和种植植物来提高边坡的稳定性。通过设置预应力锚索，可以分散土体的应力，从而减小变形，提高整体稳定性。从整体监测效果来看，该方案技术可行，相对合理。
图 4 该边坡累计沉降随时间变化关系图
结语
综上所述，随着当前工程建设中基础设施建设规模的不断增加，由于区域特征的巨大差异，岩土工程建设过程中会出现许多高边坡，边坡本身的稳定性将直接影响岩土工程基础设施建设。在岩土工程中，边坡加固方法可以有效地处理高填方基坑问题，通过加固边坡可以保证边坡本身的稳定性，从而避免边坡变形对土体的破坏。本篇文章基于极限平衡法作为理论支持，并针对高填方边坡的稳定性完成了一系列研究，简述了边坡稳定性理论的实际内容，最后根据岩土工程中高填方边坡的稳定性提出了高填方边坡的处理措施，为后期边坡治理支挡设计提供了科学依据。
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作者简介：刘永红（1981-），男、汉族、湖北仙桃人，目前本科学历、高级工程师、主要从事岩土工程方面的工作。
