公路顺层边坡设计分析

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1、公路顺层边坡设计分析摘要：顺层边坡的防治是工程建设中不可避免的问题。本文以某高速公路一处典型顺层岩质边坡为例，对公路顺层边坡进行了较全面的分析介绍，提出了解决类似问题的设计方案。1.前言路堑边坡防护是山区高等级公路建设不可避免的问题，其中顺层岩质边坡设计又一直是困扰工程设计人员的技术难题，本文通过一个具体的工程实例，结合相关文献资料，较全面的分析了边坡的变形机理、破坏模式、设计思路及对策等。2.工程概况2.1工程简介项目位于广东省东北部山岭重丘区，深路堑边坡位于桩号K105+680～K105+960右侧，路堑段长约280m，路线总体走向约99°。边坡最大挖方高度约为42.7

2、1m，坡顶线至山顶高差约为110m。2.2地质条件场地地貌属剥蚀丘陵，地表植被较为发育。场地区地形呈南西高北东低，该路堑位于山体北东方向，山体自然坡角20～30°；深路堑处基岩为泥盆系（D）泥质粉砂岩、细砂岩。第7页共7页根据路堑区工程地质调绘显示，路堑区岩层产状：7～11°∠28～32°。裂隙一组，产状为328°∠80°，贯通性较好，无充填。根据区域资料及地质调绘分析，该区未发现有断裂等不良地质现象。根据钻孔揭示及现场工程地质调查显示，该路堑岩土组成有第四系坡、残积亚粘土、泥盆系上统泥质粉砂岩，细砂岩，分述如下：1.全风化泥质粉砂岩：褐黄色，坚硬土状，岩体结构基本破坏，风

3、化很强烈，岩芯呈土柱状、岩屑状。2.强风化岩：褐灰色、灰黑色，属软质岩，稍硬，折易断，破碎，粉细粒结构，块状构造，泥质、铁质胶结，风化强烈，但不均匀，裂隙很发育，岩芯呈半岩半土状、块状。3.弱风化岩：褐灰色、灰黑色，软质岩，岩石较坚硬，粉细粒结构，块状构造，泥质胶结，裂隙较发育，岩体较完整，岩芯呈块状、柱状。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001和项目区地震安全性评价资料，场区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，相当于地震基本烈度Ⅵ度。3.边坡变形机理3.1边坡变形机理分析通过上述资料分析，路线走向99°，路线走向与岩层走向基本一致，

4、与裂隙走向交角约为41°，且裂隙贯通性较好，裂隙面无充填。从钻探岩芯特征显示，路堑边坡全风化泥质粉砂岩、强风化细砂岩厚度一般大于20m，强风化岩体多呈半岩半土状、碎块状，岩质较软。第7页共7页据此分析边坡潜在滑动方式主要为：①厚层强风化岩体，受岩土体强度控制的碎裂结构岩质边坡和类土质边坡发生圆弧滑动；②岩质边坡受结构面性质控制的顺层滑动，或受层面和裂隙面控制的折线形滑动。3.2边坡稳定性分析3.2.1指标选取岩土参数根据室内实验、手册经验结合地区经验及其它工点经验选取（如表1）。3.2.2稳定性验算1.典型断面选取选取边坡勘探资料较充足的K105+860断面（如图2），结合

5、边坡变形机理分析结果、勘察资料、边坡设计取值表中数值，进行稳定性分析。2.稳定性验算1）类土质边坡稳定性采用简化Bishop法计算，计算得到正常工况下路堑边坡稳定安全系数K=1.31，非正常工可Ⅰ下的路堑边坡稳定安全系数K=1.15，非正常工可Ⅱ下的路堑边坡稳定安全系数K=1.06，均满足规范要求。2）岩质边坡稳定性根据路堑区工程地质资料，借助岩质边坡赤平投影分析（如图1），边坡为典型顺层边坡，推测该路堑边坡发生沿结构面顺层滑动的可能性较大。4.边坡破坏模式分析第7页共7页4.1顺层边坡常规破坏模式结合文献资料，人工顺层边坡破坏模式主要有：顺层滑移破坏、顺层滑移C拉裂破坏、

6、楔形体滑移失稳破坏、滑移C弯曲破坏、滑移C压致拉裂破坏、滑劈破坏、陡倾岩层的弯曲C拉裂倾倒破坏、沿底部软岩塑流C拉裂破坏等8种破坏模式，其中前面2种破坏模式在本地区工程建设中较为常见。4.2设计边坡破坏模式分析初步分析设计边坡发生破坏的模式为上述8中破坏模式的前面2种的可能性较大。边坡岩层倾角与山体自然坡脚接近，如边坡破坏模式为顺层滑移破坏，则边坡变形范围将超过180m，边坡防护高度将超过150m，变形范围与坡脚开挖深度比超过9。文献资料显示顺层边坡变形范围与坡脚开挖深度比一般不大于4.5，设计前期通过对项目区内大量既有人工和自然顺层边坡的变形情况进行调查发现，当边坡变形范

7、围与坡脚开挖深度比小于4时，破坏模式多为顺层滑移破坏；当边坡变形范围与坡脚开挖深度比大于4时，破坏模式基本为顺层滑移C拉裂破坏。推测该边坡破坏模式应为顺层滑移C拉裂破坏，且取边坡变形范围与坡脚开挖深度比为4，并据此进行力学计算。5.设计方案5.1公路顺层边坡的常用设计对策第7页共7页1.从地质选线的角度出发，要求路线绕开山体，避免对山体进行开挖，或最大限度优化路线平纵面设计指标，尽量降低边坡开挖高度；2.顺层清方，本方法一般适用于岩层倾角大于35°，并具备清方条件的路段；3.工程措施，包括抗滑桩、预应力锚索、锚杆、