高边坡设计论文范文
高边坡设计论文范文第1篇
Abstract： In this paper， using the strength reduction method based on finite element theory and the rigid limited equilibrium method， it analyzes the slope stability of Kunming modern square project. By using two kinds of theories to make a comparative analysis of the different slope stability， the reasonable slope will be got. The research results provide a theoretical basis for the decision making of the slope engineering.
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.
[3]侯文萃.基于强度折减法的非均质多级边坡稳定性分析[J].路基工程，2016（2）：118-123.
高边坡设计论文范文第2篇
关键词：高边坡路段；市政道路；参照数据；设计策略
中图分类号： TU997 文献标识码： A 文章编号：
高边坡路段不是一般的平坦道路，其地形地势比较陡峭，这种条件下进行市政道路设计具有一定的困难，也给建设施工带来新的挑战。而城市道路的建设更要注意交通方面的问题，不管是在设计还是实际施工过程中都要求以保障高边坡路段市政道路建设的安全性和科学性。因此在本文研究过程中会对高边坡市政道路建设设计方面存在的影响因素和需要注意的问题。
一、高边坡路段市政道路设计的影响因素分析
由于高边坡路段具有一定的复杂性，地形和地势都比较陡峭，所以要确保市政道路设计和建设安全性和可靠性，需要对设计过程中遇到的影响因素进行逐一的分析。高边坡路段道路建设稳定性比平坦路段建设要差，而且其岩层和边坡岩质结构断面层等因素都会给高边坡路段道路建设带来影响。边坡剪力面的破坏或是岩质失去稳定性都会造成市政道路出现塌陷的现象，而公路的边坡也会因岩质结构受到破坏而失去稳定，因此为了进一步提高高边坡市政道路建设科学性和稳定性就必须在设计时对当时的地形地势进行全面勘察。
高边坡市政道路设计和建设不仅受到地形地势方面的影响，同时水的作用也会使边坡失去稳定性，而且城市地下线也会影响道路的安全性。高边坡路段的岩质之间有静水，而长时间静水的压力就会消弱岩质表面的应力，这样岩质的强度就会被削弱，然后高边坡路段道路就会失去稳定性受到破坏。城市局居民用水和用电等一切相关的线路隔和管线都会影响到高边坡路段市政道路建设的稳定性，所以设计过程中这方面的因素一定要注意，不仅要维系居民的生活要道，而且y还要实现高边坡路段市政道路建设的科学性和安全性。
二、高边坡市政道路设计参照数据分析
在高边坡路段市政道路设计过程中要充分考虑到边坡的高度以及交通拥挤等的因素的考虑，所以要设置相应的作为设计的参考依据。根据建筑工程的设计的规范标准，以及地形地势等特点计算出高边坡路段道路设计的参照数据，如表1所示：
表1高边坡路段道路设计的参照数据
边坡稳定安全系数m 采用的结构模式
m﹤1.0
1.3﹥m﹥1.3
m﹥1.3 深层锚杆加格构梁
普通锚杆结合挂网喷射混凝土
浆砌石快肋式骨架护坡
三、高边坡市政道路设计策略
1、平面设计
高边坡路段在设计的过程中要考虑到高边坡的高度以及坡顶的布置，虽然高边坡地形地势比较复杂，但是在周围还会有小厂房，工业场地等，所以在设计过程中要进行全局的把握。高边坡路段在设计过程中结合实际很重要。当然还要考虑边坡建设的稳定性和安全性，对市政道路建设展开平面设计，对平面设计中出现的问题进行及时调整，这样才能为有效建设市政道路奠定基础。为了提高高边坡路段市政道理设计的合理性，因此在这里进行实例分析。如果市政道路选择在花岗岩体边坡建设，那么在设计的过程中就要对花岗岩体的坡向和地质特征以及地下环境等条件进行分析，综合考虑有可能出现的影响因素，确保边坡路段市政道路设计和建设的有效性，保证设计切实可行，提高市政道路在边坡路段建设的稳定性和可靠性以及科学性。
表2花岗岩体斜坡路段边坡高度和长度的统计
根据上述中花岗岩统计到的边坡长高数据采用线性回归方程的方法进行计算，logH=loga+blogL，对数回归方程：logH=0.256+0.761logL，幂函数回归方程：H=1.80L，线性相关系数：r=0.989。平面设计过程中可以根据线性回归方程以及相关数据计算出边坡水平方向的影长，有利于提高市政道路设计的合理性和科学性。
2、高边坡市政道路纵断面设计和路基设计以及防护设计分析
高边坡市政道路的纵断面设计同样要以安全和科学为主，而在实际设计过程中要充分利用道路设计的规范值，同时还要结合路段的实际情况进行设计，确保在建设施工过程中纵断面设计能够符合实际要求。如果高边坡路段总长为1344.80m，而K0+000- K0+200路段之间的路基宽为16m，而市政道路的路基宽为32m，K0+200- K0+814.43路段之间的路基宽为22m。经过实际计算过程中其设计与现实路段具有一定的差异，所以需要对高边坡高点的设计进行调整，确保边坡高点设计的合理性。
在路基设计过程中要确定好高边坡路段的路基标高，保证路基的高度，调整好路基压实力度。高边坡路段市政道路设计过程中要注意防护设计，尤其是边坡路段地形地势及其复杂的地方一定要设置防护栏，避免施工人员在施工过程中发生危险性事故，或是施工过程中对周边环境的破坏等。在实际施工过程中要对挖方和拆迁路段建立防护，高边坡地势起伏比较大，为了保证挖方和拆迁的范围尽量缩小，所以需要建立边坡防护，对边坡防护进行设计。如果路段是靠近居民区的情况下需要采用桩板式挡土墙的方法建立防护，如果是局部无法使用挡土墙的路段可以采用锚喷护坡和挡土墙相结合的方法建立防护措施。
3、排水设计以及高边坡路段市政道路
根据高边坡路段地形地势特征分析，在设计的过程中要充分考虑到排水系统的设计。在高边坡路段建设市政道路可以利用高边坡的渗沟进行排水，这样需要对高边坡渗沟高度进行和宽度进行设置，高度一般要大于10m,宽度控制在2-4m之间。如果边坡地下有水，也可以考虑在地下水垂直的方向设置渗沟进行排水，避免水长时间的渗透出现滑坡等的危险事故发生。同时也可以利用隧道进行排水，这种方式比较适合应用于滑坡面深层地下水，以保证高边坡路段市政道路建设的安全性。
四、结语
随着科学技术的发展，城市化建设不断扩展，因此城市交通道路的建设规模也在不断扩大。本文主要探讨的是高边坡路段市政道路设计问题，由于高边坡路段地形地势比较复杂，所以在设计过程中要进行是实际勘察，并对设计参数数据进行分析，针对施工周边的环境建立相应的防护措施。而且在设计的过程中一定要参照建筑工程设计规范标准进行设计，确保工程设计的合理性和科学性。
参考文献：
[1]金生吉,熊健民,余天庆,肖横林.多级挡土墙墙背土压力分布规律试验研究[J].筑路机械与施工机械化.2010(8).
[2]唐源江.结合实例浅析施工技术在不良地质段城市道路中的运用[J].建 材发展导向.2011(7).
[3]王东权,陈 沛,刘春荣,张清峰,谢士杰.建筑渣土在市政道路路基工程中的应用研究[J].建筑技术. 2005(2).
[4]庄泽波.试论水泥搅拌桩加固市政道路中软土地基施工质量控制[J].城市建设理论研究.2012(6).
高边坡设计论文范文第3篇
关键词：边坡；坡面形状；正交设计；非线性回归
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）01-0245-02
一、研究背景
在高速公路的建设中，边坡坡面形状优劣对工程投资的影响越来越大。本文采用正交设计法设计数值试验，以GeoStudio分析软件中刚体极限平衡法为基础进行大量计算，然后采用SPSS软件对试验结果进行分析，以获取在确保相同安全性的前提下，土方开挖量或者施工费用较低的边坡设计方案。
二、研究方法及过程
1.参数取值及模型的建立。岩土边坡是一种自然的地质体。本文将边坡工程设计中所需解决的多因素，多变量进行综合考虑，并根据数学原理和优化原理求得到边坡设计的最优解。因此，假设土体为连续、均质、各向同性的体，且只承受自重应力的作用，则主要影响因素为重度γ，粘聚力c，内摩擦角φ，坡角α，挖（填）土深度H。其一般经验数据见表1。
经过查阅资料和实践经验，本研究确定的影响边坡稳定主要参数取值范围如表2所示。
影响边坡工程的因素还很多，大部分均具有随机性、模糊性、可变性等不确定性，且影响因素之间相互作用，变量之间的关系十分复杂。本研究从最基础的模型出发，探讨一种研究合理边坡坡面形状的方法。
在表2参数作用下，保证填挖方量相等，建立如图1所示模型，这样在重度γ，粘聚力c，内摩擦角φ，坡角α，挖（填）土深度H等不变的前提下，如图1所示，将单一坡面形式①改变为下部为直立边坡，上部为斜线的折线形破面形式②（使一般边坡变为直立边坡）引起坡角α变化来研究边坡的安全系数K。
2.正交设计。正交设计的理论基础是拉丁方理论和群论，是在特定的方差模型下达到最优。它是当前效果相当好并且广为流行的一种部分因子试验设计方法，正交设计可以用来安排多因素试验。表3为正交设计的参数及相应的水平。
数值计算举例
在正交设计的88组试验中，任选两组进行计算（采用Bishop方法）给出相应的稳定系数和最危险滑动面。
第一组：γ=20.20kN/m3，c=18.50kPa，φ=37.40°，H=9.75m，h=2.05m，ΔL=3.44m，L0=12.94m，α=37.00°，稳定系数及最危险滑动面位置如图2所示。
第二组：γ=16.60kN/m3，c=9.50kPa，φ=29.80°，H=14.70m，h=4.12m，ΔL=2.73m，L0=7.01m，α=64.50°。稳定系数及最危险滑动面位置如图3所示。
三、分析与讨论
1.算例分析。从试验分组中选取2组，计算出所有对应的安全系数K值，说明K值随h的变化规律。在用土量且边坡岩土体的重度γ，粘聚力c，摩擦角φ，填土高度H不变的前提下，每组实验数据在直立坡高度h变化时，会出现最大安全系数K值，即最安全的边坡形式。因此，数据拟合以此为依据，确立h与与边坡土体和几何参数的关系，为确定最合理边坡形式提供依据。
2.数据分析。通过对所有正交设计分组计算，得到每组达到最大安全系数K，最优直立边坡h。其中第41组由于无法计算故舍去，有效数据为87组。为使实际应用拟合公式时参数含义明确，便于工程计算使用，特进行无量纲处理。
通过公式（5）得出预测值，并与实际值比较分析得出其相关系数为0.941，具有很强的线性相关性，如图4所示。
结论：（1）利用正交试验设计方法进行数值试验设计。考虑影响边坡稳定的5因素，即坡高、土体内摩擦角、粘聚力、重度、坡角，将5因素在各自的取值范围内划分为11个水平，以此确定数值试验的次数。（2）在确保开挖量一定的情况下，通过比较单一坡面和下部为直立墙上部为斜线的折线形坡面的边坡的稳定性，得出以下结论：下部为直立墙的边坡的稳定性优于单一坡面的坡体的稳定性，而且直立墙的高度有个最佳高度。（3）采用非线性回归方法拟合了直立墙最佳高度与坡高、坡角、土体的内摩擦角、粘聚力与重度的计算公式。
Study on Slope Shape based on Limit Equilibrium Method
KONG Qing-mei，WEN Sen，GU Li-hua
（College of Minsheng，School of Civil Engineering and Architecture，Henan University，Kaifeng 475004，China）
高边坡设计论文范文第4篇
关键词:桩锚支护技术;边坡失稳;加固;设计计算;施工技术
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.
[3] 李湘林. 某边坡稳定分析及加固设计[J]. 山西建筑,2006,Vol.32,No.2:122-123.
高边坡设计论文范文第5篇
关键词：高边坡；岩土工程；设计
中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A
引言
岩土工程建设是复杂的工程，重要的是岩土作为一类极其复杂的材料，复杂性使得任何一种力学模型都无法精准而又彻底地对其状态与性能做出规划，在岩土工程建设中面临的最大的问题就是如何采取科学的方法对其进行治理，以及岩土边坡的稳定程度问题，本文针对出现的问题进行阐述，并对高边坡岩土工程设计进行分析。
岩土工程设计的程序和步骤：(1根据勘察结果，拟订初步设计方案；(2)制定施工方法；(3)进行设计方案的可行性验证，确定最终设计方案；(4)制定设计文件，文件中要涵盖设计方案、施工方法、施工要求等要点。
一、高边坡可能引发的岩土工程问题
1、岩土工程师在规划设计中的作用
通常由建筑师或规划师提出对建筑方案的设计，过程是先结构、后岩土、再机电、园林，最后报批，这套模式一直在过程中被应用，适合于地质条件简单的平地或场地，同时应注意的是在丘陵地带，这套模式就存在风险。为了避免一些问题的发生，因此我们有必要打破固有模式，在规划设计前期引入岩土工程师。因为建筑师也会受到经验的限制和知识结构，完全由他们完成的规划设计，在建筑总平面布置上常常会出现一些不合理的高填方、高边坡，当岩土工程师面对已报批好的设计方案时，发现这些高填方、高边坡处理起来往往风险大、难度大、工期长、造价高，当出现这种情况的时候，解决问题就很麻烦了。
2、边坡地质、地形图测绘
（1）在方案设计阶段对沿红线的边坡进行地质测绘及地质调研，初步判断边坡的稳定性及其规模，对不良地质现象进行评价，以使合理布局建筑总平面图。
（2）地形图测绘的准确，对建筑设计的质量有深大影响，因为它是丘陵地带建设工程相当重要的设计基础资料，是地基处理设计、边坡支护设计、建筑总平面图设计的很重要的依据。当相关部门提供的航拍图且是未经修测的地形图，如果这样，植被层顶面就有可能被当成边坡坡面，当植被层较厚时，高程相差就较大，因此就需要对航拍图进行修测。在修测过程中，还应对水深进行测量，对水底下对的地形情况做到了解。
（3）在岩质边坡钻探过程中，植被层由于较密较厚，水源补给困难、钻机搬迁，效率低、施工难度大，加上岩质破碎取样困难等原因，会对勘察资料造成有误差，导致不合理的边坡支护设计，这样就会酿成在施工过程中边坡发生滑坡等事故。
3、边坡支护的作业空间要大
由于很多开发商急于经济效益，在施工中常常忽略一些问题。边坡支护就要考虑采用较为经济的格构式锚索挡墙方案，而避免采用不经济的锚杆预应力锚索抗滑桩等方案。由于在坡脚、坡顶要设置排水沟和截洪沟，并且截洪沟到坡肩要有一定的距离，用来保证坡肩土不坍滑，而且边坡需要有中间平台及一定的坡率等等，就要求建筑师在平面上要顾及这些因素，在建筑物或道路与红线之间留出足够的空间。
4、高架结构与高挡土墙对比性
由高填方形成的高边坡，应将高挡土墙与高架结构在经济上进行对比。考虑采用桩柱梁板高架结构，在架空板上填土或直接作为建筑场地使用。场地需要高填后才能利用的，一般就采用用填土方案和挡土墙结合的方式。在土质地基上挡土墙不宜修建过高，当挡土墙超过一定的高度后，工程造价将迅猛增加。高架方案在填土不高时慎用，按珠三角地区经验，超过12m时，高架方案一般较为经济；回填高度不超过8m时，挡土墙方案较为经济。
二、高边坡岩土工程设计要点
1、裂隙发育的边坡一般不宜采用喷射混凝土护面
喷射砼不美观，就会和周边的环境非常不协调。裂隙在岩体中是地下水入渗的通道，当地下水在水头作用下从砼面层下渗，带走其下细小的颗粒并出现空隙。空隙越来越多，渗进的水量也越来越多，越来越大，携带走的细小颗粒也就越来越多。最终使原坡面与砼层面脱离，丧失其对砼面层防护作用。
2、高边坡支护中大承载力预应力锚杆
在空气湿度大的地区，高应力作用下的自由段与锚头之间的杆体材料，容易锈蚀断裂。为了要控制好预加应力，因为边坡总是要发生小变形。实践工程中，如果个别边坡工程的预应力锚杆防腐措施没有做好，往往10年左右锚杆就会因锚头处锚筋锈断而失效，导致边坡坍塌。
3、岩质边坡爆破
岩质边坡进行爆破开挖时，会对格构梁、毛石以及散体状结构、碎裂结构的岩体等造成较大影响，因此需要采用对爆破工艺控制。另外，在进行边坡支护设计时，为了减少落石或崩落破坏的可能，同时减轻爆破震动的不良影响。
4、边坡支护设计的计算
在采用格构式锚杆挡土墙逆作法施工时，一般分层施工，毎层锚杆张拉后再开挖施工下一层锚杆、腰梁、下层土方等，这样做施工中往往很难做到，竖向格构梁的钢筋连接相当困难。工程实践中往往采用如下的作法：边坡按8～12m的竖向间距分为数级，施工时以级为单位，毎级之间设置平台，各级边坡成型后整级施工锚杆，锚杆完工后整级施工格构梁，然后再整级张拉锚杆。
5、边坡支护设中的现场踏勘
在设计边坡支护前，要对现场进行必要的踏勘，地形地势要仔细观察，察看凹形坡、山谷等低洼处坡积物的状态如何、有无坡积物，在勘察过程中，也要对岩芯详细观察，必须将坡积层分清，在勘察后如果有必要，还得对勘察进行补充。
6、坚持动态化设计
高陵地带地质情况变化大，有限的工程地质测绘及勘察孔难以揭露全部的岩土体特征、地层地质情况，尤其是结构面特征。这些通常要待开挖后才能明晰。但即使如此，监理人员、现场施工仍然无法明确辨别，鉴于其工程地质知识不足，因此勘察人员就要常去现场，对比原勘察揭露的地质情况与新开挖暴露出来的地质情况，如另有新情况或发现不同，及时反馈给设计人员计算复核修改。
7、岩质高边坡的坡率
顺层的岩质高边坡且地质构造发育，应考虑采用尽可能大的坡率。岩层上面的土层甚至风化岩层本身，在雨水作用下较容易沿层面滑动，当遇上强雨时容易造成滑坡，尤其是当边坡岩层为凝灰岩或凝灰质砂岩时，其层间或裂隙面的充填物在雨水作用下变成了岩层滑动的剂，饱水的岩土层在重力作用下很容易下滑。因而放坡应采取尽可能大的坡率。
三、岩土工程设计的关键要点
1、加强教育培训，提高人员队伍整体素质
(1)鼓励技术人员多参加学术活动，拓展其知识的深度和广度;
(2)加强技术人员的教育和专业培训，并制度化，更新其知识结构;
2、充分利用基础理论
岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括：工程地质理论、土力学的理论、工程力学理论等，是用岩土力学、地质学、工程地质学的理论，按照科学的勘察方法与程序，利用有效的技术和测试仪器，评价存在的与水文地质和岩土工程有关的工程地质问题，调查和水文地质条件和工程建设有关的工程地质条件，为工程建设的施工、设计等提供科学、详实、准确的地质资料。这些工程理论都是一种科学经验不太完全的理论，很多很多公式都是经验公式，理论是建立在经验的基础上的，因此，积累经验是很重要的，同时，积累经验的过程也离不开理论的支持。
结语
本文阐述的岩土工程特征表现在不同的工程建设阶段，岩土工程师应抓住各阶段的工程特征，提出相应的解决方案，提出具有前瞻性的设计方案。
参考文献
[1]韩金华、潘金伟，工程地基承载力分析与处理[J].山西建筑，2011，（8）
高边坡设计论文范文第6篇
关键词：建筑边坡；质量事故；工程技术
中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0147-02
随着经济的发展，越来越多的建筑边坡支护工程投入实际项目中。边坡工程所保护的对象，比如建筑物、隧道、道路、桥梁，对社会以及人民的利益关系密切。所以保护作为构筑物的建筑边坡，有着重要的意义。建筑边坡在使用期间出现很多质量安全问题，甚至在施工期间就有坍塌事故发生。尤其是在山地比较多的区域，建筑边坡应用十分广泛，所以对这些地区边坡工程的支护技术和质量控制的研究有着重要意义。
面临日益紧张的土地资源，在一些复杂场地建造相应的建筑满足人们生活的迫切需求。边坡支护不断发展，出现一些结构复杂的支护方式以及新颖的护坡类型。现有的一些规范已经不能满足复杂边坡的支护要求，社会的发展需要我们进一步的加快边坡理论的研究和完善建筑边坡工程相关的规范。
1 建筑边坡工程质量事故的原因
经过分析一些出现问题的边坡工程，发现建筑边坡工程在勘察设计、工程施工、使用过程都存在一些相应的问题。鉴于这些不合格的边坡工程，要求我们充分重视边坡工程的各个环节，避免再次出现质量安全不能保证的工程。
1.1 勘察设计方面的问题
①在边破工程地质勘查的过程中，选择的勘查点之间距离过大，未能准确的反应场地条件。勘察的不够深入，软弱夹层或者不利组合结构面都不能查清。防护边坡有几种破坏模式：平面滑动、圆弧滑动、折线滑动，勘查过程中未确定具体的破坏模式，对边坡的设计会造成相应影响。
②勘查人员在工作过程中，没有认真地对待，造成很多数据的模糊性。甚至会给出与现场相差很大的一些数据，计算的结果和实际状态不吻合。另外勘查报告粗糙，不能准确详细的表达现场条件，导致设计上的错误。
③边坡设计过程中，结构的受力分析与实际情况不符合，比如圆弧滑动法适用于规模比较大且有可能破碎的边坡、平面滑动法适用于平面可能会发生滑动的边坡。还有数值分析法和有限元分析法，这些方法分别适用于不同的工程情况中，做出正确的选择很重要，但往往设计过程中不能很好的完成这项重要工作。边坡的支护方案也不能合理选择，设计人员不能根据填方图的规模与高低程度应合理选择相应的挡土方式。
④设计人员不尊重实际情况，只是凭借自己的经验来进行设计，不能根据工程的实际情况作出相应的改进。往往忽视一些构造措施，不能满足工程的一些细部要求。边坡的稳定性也没有按照要来验算。
1.2 施工方面的问题
①边坡施工的过程中，一些工艺不合适。比如混凝土的浇筑不合理、挡土墙的砌筑不合理，造成混凝土表面出现蜂窝面状、墙体出现缝隙。施工的先后顺序不同，也会影响工程的质量。模板的拆除时间、锚杆的施工工艺、抗滑桩的设计与施工，基本上在实际施工中都存在或多或少的问题，这些都是影响工程质量的关键因素。
②施工的质量不能保证，首先施工材料的选择，比如石块的强度不能满足要求、水泥的强度等级不合格、钢筋的质量不能保证、砂浆的强度不能满足。另外护坡需要的锚杆、灌注桩以及锚喷技术，都不能达到设计需要的指标。
③施工组织存在问题，现场的技术人员不能很好地在施工过程中进行管理工作，由于自身理论知识的局限性，不能合理的指导工程中出现的各种问题。比如岩土地质有关的理论知识、挡土墙的稳定理论，不能很好地掌握。只能按照设计的样式照着做，不能根据实际情况作出相应的调整。
1.3 使用方面的问题
①建筑边坡的使用过程中，未能按照设计时的要求使用。比如设计时的边坡强度是承受100 MPa，而在实际中却承受150 MPa的强度，边坡支护失效就变得很正常。有时，一些防护措施的失效，比如说防水层失效会导致地表水的渗入，进一步造成边坡的毁坏。
②由于之前的设计没有考虑到后期的发展，随着时展，发现目前已支护的土地不能满足实际要求，于是便直接在挡土墙的基础上再次开挖，是的边坡的高度增加，土层的侧向力会急剧增大，造成边坡的失效和破坏。
在已有挡墙的墙脚开挖施工，会增加边坡的高
2 建筑边坡工程设计理论分析
建筑工程的快速发展，又由于人们对建筑的需求增加，在特殊场地修建的建筑物使得边坡工程也趋向多样化和复杂化。现有的许多有关边坡的一些基础理论不能满足现有的护坡工程需求，所以需要进行更深入的研究。接下来从一些理论上进行分析，希望对规范的修编有参考意义。
2.1 耐久性理论分析
建筑结构的功能要求包括安全、适用、耐久三个方面，耐久性是保证结构的一个重要方面。虽然有关建筑工程的耐久性有了很长时间的研究，但边坡工程的耐久性进来才开始有所发展。关于建筑边坡工程耐久性的研究发展不快，是因为它存在很多不确定的条件，边坡的周围环境条件、埋置深度、地下水位情况等很多方面都比较复杂。
对于处在表面的护坡结构，可以参考建筑结构的耐久性结论来满足设计需求。但对于没有与外界接触的护坡，因为地下复杂的地质条件，使得耐久性理论的发展有很大难度。结合实际的质量事故案例，可以发现很多都是由于护坡的耐久性不足亲戚的破坏。所以在以后的边坡工程研究中，关于耐久性的研究会是一个重要的方向。
2.2 稳定性理论分析
关于土体稳定性的理论，很多学者进行了大量研究，但由于其复杂性和不确定性使得研究一直不能有很大的突破。部分学者也提出很多分析方法来研究稳定性，但都是在一些特定的假设条件下，所以有其局限性。我国相关规范也没有明确指出边坡稳定理论相应的适用条件，所以选择合理的理论分析比较困难。这样就有可能选择一个不恰当的理论进行分析，结果达到一个误差较大的结果。
汶川地震以及雅安地震，都在启示我们地震作用的破坏程度不容忽视。由于地震作用的复杂性和不确定性更加强烈，对地震动的研究一直是大家关注的重要课题。边坡在地震动作用下的稳定性，是困扰很多学者的难题，但又不可拒绝研究这个问题。稳定性的理论分析需要引起更多人的关注，一起来克服稳定性理论中存在的诸项问题。
2.3 变形理论分析
建筑工程中关于变形理论的研究，非线性的分析过程存在很大的困难。边坡工程的变形分析需要考虑到很多因素，比如边坡的支护类型、护坡所承受的荷载情况、护坡的类型、护坡的高度等。目前变形理论的不成熟，所以实际工程中都是借助经验来实现设计。经验有时会存在很多的问题，因为不同的地质条件下的情况有很大差异。所以关于变形理论的研究和稳定性的研究一样，都是重要但存在很大困难的课题。
2.4 边坡与建筑物的相互作用
建筑边坡工程主要作用是保证相邻建筑物的安全，这与社会人民有着密切的关系，一旦边坡遭遇破坏，相应的建筑物就会面临重大的损失。尤其是一些重要建筑物的支护工作，边坡与建筑的修建顺序、位置关系以及所承受的荷载问题，都需要去研究和解决。虽然在目前的一些规范中，有一些原则性的设定，更多的还是需要设计者和施工者结合实际工程做出合理的解决方案。
3 建筑边坡工程应用措施
3.1 加强边坡工程监测
建筑边坡在运营期间会发生质量问题，甚至施工期间就会发生坍塌事故，所以对建筑边坡进行检测十分必要。进行检测可以很好的观察工程的动态，根据观察的结果，及时作出相应的调整，以此确保工程的安全。根据边坡出现的质量事故时间不同，应该分阶段进行监测。首先是边坡施工过程中的监测，然后是边坡运营过程中的监测。在检测过程中应根据不同的阶段作出不同的处理，对应的技术也不尽相同。
对建筑边坡的检测，可以起到很好的效果。可以根据检测得到的数据为边坡工程的研究和设计提供帮助，可以优化边坡设计，可以及时发现隐患避免人员伤亡和经济损失。
3.2 预防灾害和健康评估
建筑边坡的预防灾害和健康评估是保证边坡耐久性和稳定性的两个重要方面，虽然存在一定的差别，但是相辅相成的。灾害的预防是在边坡的整个周期内存在，贯穿始终。健康评价则是在工程投入使用之后进行的，使用过程中灾害问题不一定存在，但工程健康指标的评价存在。
边坡灾害有自然因素和人为因素引起，比如地震作用、暴风雨、新边坡建设、爆破施工等。根据不同的灾害因素影响，可以建立相应的预防体系。很多边坡破坏的原因是因为边坡运营的时间过长，而在此期间又没有加固修补。所以对边坡进行健康评估，对减少工程质量事故有着重要意义。
4 结 语
近年来，建筑边坡得到了快速的发展，运用了大量的新技术，也促进一些理论的发展。但是边坡内在因素的未知性和复杂性的限制，使得现有技术和理论不能满足要求。建筑边坡工程的发展，需要专家学者的不懈努力，去研究和创新。
参考文献：
[1] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].
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[4] 刘兴远.边坡工程设计、监测、鉴定与加固[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
高边坡设计论文范文第7篇
关键词： 高边坡设计；加固；要点分析；研究探讨；建议对策
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.
[2]张亮.陕甘地区公路黄土高边坡防护技术研究[D].长安大学，2012.
高边坡设计论文范文第8篇
论文摘要：介绍尤溪口车站路堑岩体高边坡施工过程中的动态设计。
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。
2000年3月，根据1999年9月颁布的新铁路路基设计规范，经现场设计复查，为减少大量的高边坡护墙施工的难度和护墙浆砌片石污工量，于2001年4月作了修改设计，将挡墙顶以上的护墙改为挂网喷浆轻型防护。
高边坡设计论文范文第9篇
关键词:山区;高速公路;边坡;设计
一、山区公路边坡设计的特殊性
山区公路边坡设计具有以下特点:(1)详细的地质资料是设计的前提、边坡是将地质体的一部分改造为人为工程,其稳定性受控于地质条件和人为改造程度,设计的边坡只有符合岩土体的地层岩性、结构、构造、风化程度及强度特征才能保持稳定。(2)边坡设计是预测性设计、由于线长、点多,而且变形尚未发生,因此其设计是在对开挖后可能产生的变形类型、规模、部位的预测来设计的。(3)边坡设计是风险性设计、山区地质条件的复杂多变,前期难以勘察清楚,从而使设计依据不充分,具有一定的风险性。同时,土方开挖必然改变坡体内的应力状态,造成坡体松弛变形、地表水下渗,对此该如何控制,目前在认识上还存在差距,从而也使设计具有较大的风险性。(4)边坡设计是动态的、由于开挖前对边坡的地质情况难以摸透,使设计难以完全符合实际,因此有必要把地质工作延伸到施工过程中,根据地质条件的变化,进行设计变更,即所谓的“动态设计,信息化施工”。(5)边坡设计对施工程序和方法应提出严格要求、边坡变形破坏,既有设计上的原因,也有施工程序和方法不当的原因。如雨季施工大量雨水渗入坡体软弱结构面;大药量爆破造成岩体破碎、软弱面松动甚至滑坡等。因此在设计文件中对施工程序和方法应提出严格的要求。
二、边坡设计应遵循的原则
山区公路边坡设计的上述特点决定了其设计必须遵循以下原则和思路:(1)并行设计、由于边坡工程地质条件复杂,因此严格按照岩土工程要求将滑坡治理工程明确划分为勘察、设计和施工三个阶段是不现实的,常常相互交织在一起,亦即并行设计。并行设计必须建立在非常充分的可行性研究基础上。(2)反馈设计、反馈设计又可称为监控设计、动态设计或信息设计,它建立于监测基础上。主要基于施工期逐步明朗的地质条件及监测结果,对岩体工程进行动态设计,达到优化设计结果,反馈设计的关键是根据现场施工监测资料对原设计进行正确的反分析。(3)绿色设计、绿色设计已成为现代边坡工程设计的重要组成部分。生物环境工程是公路环境治理工程的主体,其内涵是应用先进的绿化工程技术恢复与重建植被。因此在路基边坡设计时,应结合公路沿线的地形、地貌、地质和气候特征,正确设计边坡植被防护与加固工程。(4)智能性设计、智能科学应用于边坡工程领域是一个具有重要意义的研究方向,目前正处于开创性阶段。对复杂边坡工程系统,通过智能科学方法进行规划、决策和设计是21世纪的发展方向。
三、边坡稳定分析方法
边坡稳定分析方法在不断发展,由定性逐步走向定量。定性方法主要包括自然历史分析法、工程类比法及图解法,定量方法主要包括刚体极限平衡分析法及数值分析方法。
1 定性分析法
定性分析方法主要是通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素,可能的变形破坏方式及失稳的力学机制、已变形地质体的成因及其演化史等进行分析,给出被评价边坡一个稳定性状况及其可能发展趋势的定性说明和解释。其优点是能综合考虑影响边坡稳定性的多种因素,快速地对边坡的稳定状况及其发展趋势做出评价。
(1)自然(成因)历史分析法、该方法主要根据边坡发育的地质环境、边坡发育历史中的各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素等的分析,追溯边坡演变的全过程,对边坡稳定性的总体状况、趋势和区域性特征做出评价和预测,对已发生的滑坡,判断其能否复活或转化,主要用于天然边坡的稳定性评价。
(2)工程类比法、该方法实质上就是利用已有的自然边坡或人工边坡的稳定性状况及其影响因素、有关设计等方面的经验,并把这些经验应用到类似的边坡研究中。它需要对已有的边坡和目前的研究对象进行广泛的调查分析,类比分析和判断研究对象的稳定性、发展趋势、设计处理方案等。在工程实践中,既可以进行自然边坡间的类比,也可以进行人工边坡之间的类比,还可以在自然边坡和人工边坡之间进行类比。工程类比法是目前应用最为广泛的一种边坡稳定性分析方法。
(3)图解法、图解法可以分为诺模图法和投影图法。诺模图法就是利用一定的诺模图或关系曲线来表征与边坡稳定有关参数间的关系,并由此求出边坡稳定安全系数,或根据要求的安全系数及一些参数来反分析其它参数(c、φ,结构面倾角、坡角、坡高等)的方法。它目前主要用于土质或全强风化的具有弧形破坏面的边坡稳定性分析方法中;投影图法则是利用赤平极射投影的原理,通过作图来直观地表示出边坡变形破坏的边界条件。分析不连续面的组合关系,可能失稳岩土体形态及其滑动方向等,进而评价边坡的稳定性,并为力学计算提供信息,常用的有赤平极射投影图法、实体比例投影图法、Markland JJ投影图法等。
2 定量分析法
(1)刚性极限平衡分析法、假定岩土体破坏是由于边坡土体沿滑动面发生滑动而造成的。假设滑动面已知,其形状可以是平面、圆弧面、对数螺旋面或其他不规则面,通过考虑由滑动面形成的隔离体的静力平衡,确定沿这一滑动面发生滑动时的破坏荷载。有的方法考虑隔离体的整体平衡,有的方法把隔离体分成若干竖向的土条,并对土条间力作一些简化,然后考虑每一土条的静力平衡,这样可以求出一系列滑动面发生滑动时的破坏荷载。最小的破坏荷载就是要求的极限荷载,与之对应的滑动面就是最危险的滑动面。
(2)有限单元法(Finite Element Method,简称FEM法)、部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性,可以给出岩土体的应力,应变大小和分布,能近似地从岩土体的本构关系去分析边坡的变形破坏机制,分析最先和最容易发生屈服破坏的部位和需要首先进行加固的部位等。
(3)离散单元法(Distinct Element Method,简称DEM法)、将所研究的区域划分成一个个分离的多边形块体单元,块与块之间没有变形协调的约束,但需满足平衡方程,块体的运动不是自由的,它会遇到邻接块体的阻力,本构方程可以是线性的,也可以是非线性的。这种方法用于解决非连续介质大变形问题,分析被结构面切割的岩质边坡的变形和破坏过程是非常实用的。
(4)块体系统连续变形分析方法(Discontinuous Deformation Analysis,简称DDA)、基于岩体介质非连续性发展起来的一种崭新的数值分析方法。DDA法可以模拟出岩石块体的移动、转动、张开、闭合等全部过程,据此,可以判定出岩体的破坏程度、破坏范围,从而对岩体的整体和局部的稳定性做出正确的评价。
(5)流形元法(Manifo1d Element Method,简称NMM法)、20世纪90年代初由石根华,林德漳等人提出,对解决诸如动、静交叉以及连续与非连续介质耦合问题等是一种新的数值分析方法。数值流形法以拓扑流形学为基础,应用有限覆盖技术,包融并吸收了FEM和DDA两者的优点,通过在分析域各物理覆盖上建立通用的覆盖函数和以加权求和形成总移函数,从而把上述的连续和非连续变形学问题统一到这种方法之中,因此该法具有更为通用的特色。
此外,由于边坡工程是一个复杂的开放系统,影响因素多,并且带有相当的随机性、模糊性和不确定性,沿用传统力学方法进行计算分析,存在诸多问题和不足。近年来,边坡稳定分析理论研究吸收了现代科学理论中的耗散理论、协同理论、随机理论、模糊理论、灰色系统理论、突变理论等创立和发展了一批非确定性分析方法。主要有边坡稳定可靠性分析方法、随机过程方法、模糊数学法、灰色系统预测滑坡失稳分析方法、人工智能和人工神经网络方法等。
四、 边坡的形状选择和坡度确定
山区公路边坡设计的主要内容是确定边坡形状和坡度。设计应根据现场的自然条件、岩土性质、边坡高度,并参考当地稳定的自然山坡和人工边坡的坡度,结合采用的施工方法等因素确定。
1 边坡形状的选择
挖方边坡的形状,通常有直线形、折线形和台阶形3种。
(1)直线形是指从坡顶到坡脚采用单一坡度、当边坡高度不大、岩土性质相同、风化破碎(密实)程度相差很小时,宜采用此种形式,它施工简单、方便。
(2)折线形是指自上而下按岩土性质的差异而采用不同的坡度、当挖方高度范围内岩土性质及破碎或密实程度差别显著时,宜采用适应于各自稳定性要求的上陡下缓的折线形边坡。变坡点设在使上部坡度的潜力充分发挥的高度处,或者设在岩土性质的变化处。变坡点不应设置过多,一般以2~3次为宜,免得施工难以控制,而且变坡点附近容易受到坡面水的冲蚀。
(3)台阶形是指在边坡中部或岩土层分界处设置1~2m的平台,平台设置2%~4%的向外横坡以利排水、设置平台的优点是可以提高边坡的稳定性,减轻坡面水的冲刷,拦挡上方坡面剥落下坠的碎屑,便于施工。当挖方边坡较高易受雨水冲刷、软硬各层均很厚时,宜采用此形式。
2 边坡坡度的确定
(1)土质边坡 应视边坡高度、土的密实程度、地下水和地表水情况、土的成因类型及生成时代等因素确定。高速公路、一级公路因交通量大,一旦发生病害,养护、维护十分困难,经济损失较大,所以边坡坡度宜用1∶1~1∶1.75,这样既增强边坡的稳定性,防止水土流失,又便于边坡绿化。
(2)岩石边坡 岩石挖方边坡,应根据岩性、地质构造、岩石的风化破碎程度、边坡高度、地下水和地表水的情况、施工方法和地震作用等因素综合分析确定,对于易风化的岩石,泥质砂岩、泥灰岩、千枚岩等,坡度应比规范规定的取值范围适当增大一些,与相应的防护措施结合起来,并充分考虑因爆破施工而使岩石坡面松散破碎,容易滑落碎石等因素。对于受岩层构造面控制,构造破碎带和严重风化破碎带的岩石边坡,坡度应根据具体情况,适当放缓一些,并加强防护加固措施。
高边坡设计论文范文第10篇
【关键词】红粘土；稳定分析；防护对策
【 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)
[3] 王镇光. 红粘土的工程地质特征及防治措施[J]. 科协论坛(下半月), 2009,(01) .
高边坡设计论文范文第11篇
关键词：高边坡；监测；加固
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
高速公路边坡的开挖与支护，是一个破坏坡体本身力学平衡，又用支护措施重建山体力学平衡的过程。随着边坡开挖的进行，坡体会产生变形和应力重分布。如果处治措施不能使边坡变形得到收敛，则边坡就有可能产生破坏性的后果。长期以来，高边坡的安全性主要依靠合理设计来保证，但是由于岩土体本身的复杂性，在时间和空间上对边坡工程稳定情况作出准确及时的判断还存在很大的困难。边坡位移监测可以直观地了解边坡的变形情况，而且可以利用反分析方法较为可靠地反演围岩介质的弹性模量、泊松比、内聚力及内摩擦角等力学参数，在边坡稳定性评价、工程设计、施工以及滑坡预测预报中起着不可替代的作用。
1工程简介
X高速公路全线穿越地貌单元分两类：河口平原区和低丘台区。与高边坡有关的地貌单元为K9+100~K18+300的低丘台区。低丘海拔一般不超过100米，但地形起伏较大，相对高差40~90m。项目所在的四处高边坡受向斜构造影响，节理发育，岩体较破碎，边坡稳定性较差。由于高边坡均距该断层破碎带较远，故该断裂对边坡稳定影响不大。
2高边坡的监测方案
2.1监测工点概况
为探求软质岩深路塑边坡开挖支护的变形机理，选取K17+390~K17+724段路暂边坡进行监测。K17+390~K17+724边坡，长约334m，高约56.43m，边坡断面形式采用台阶式，每级边坡高度10m，边坡平台2~3m。
2.2监测手段
钻孔测斜仪可以监测岩体深部位移，而且由于其测点沿深度方向连续布置，对垂直埋设的测孔而言，可以近似地获得岩体沿深度方向上的连续的水平位移变化情况。考虑到边坡地形条件的限制，本文采用钻孔测斜仪，监测软质岩深路暂边坡开挖支护过程中，边坡岩体内部水平变形，以此分析软质岩高边坡岩体的变形机理。
2.3监测布置
根据加固结构和监测边坡地质状况，将测斜监测孔自下而上分别布置在边坡的第一、二、三、四级平台上，布置情况见图1。
图1 边坡监测布置图
3监测结果与分析
3.1监测结果
通过对边坡深部位移的长期监测，陆续读取了多次监测数据。选取第三与第四平台为例，由各监测孔获取的土体深层水平位移曲线如下图2，图3所示。
第三平台（共1孔）：
图2 孔深度与位移关系曲线
第四平台（共1孔）：
图3 孔深度与位移关系曲线
3.2监测分析
由图2，图3可知：各测点获取的深层水平位移量均小于10mm，位移方向指向坡外；随着深度的增加，位移量逐渐变小；变形区域主要集中在各级平台下l0m范围内；夏季雨期监测到的位移值略显偏大。
可以看出，边坡岩体在幵挖与支护过程中，变形区域主要分布在坡体表层范围（约10m)，坡体总体上处于稳定状态，降雨对坡体水平位移影响较大，在边坡稳定性分析和预测中应重点考虑降雨的影响。
4加固方案优化分析
4.1开挖与支妒顺序
边坡加固施工顺序主要包括两种，即分层开挖、逐层支护，以及一次性开挖、一次性支护，两种施工顺序各有优劣。为了进一步分析开挖与支护顺序对边坡稳定性的影响，本文分别采用理正和PLAXIS软件分析第二种情况，安全系数变化情况如图4所示。
图4 —次性开挖、一次性支护各工序
一次性幵挖、一次性支护的施工过程，由于开挖面大，开挖过程边坡的安全系数低；开挖暴露时间长，初始支护效果不明显；但由于其有利于施工组织，减少施工成本，如果能够提高开挖暴露期的稳定性，则可以实现成本、质量、进度的优化控制。
4.2描杆设计
采用PLAXIS软件计算时，原设计方案第一级边坡幵挖后的安全系数为1.62，支护后为1.64，支护后遇到降雨变为1.56，第一级边坡错杆增长到15m后安全系数为1.75,若遇到降雨则安全系数将降为1.70，增长到20m后安全系数为1.95,若遇到降雨则将为1.76。可以看到，增加第一级边坡描杆的长度可以大幅度地提高边坡的整体稳定性，而且有利于降低降雨的危险性。理正软件的计算结果具有类似的变化规律。同时改变边坡错杆的长度，使之分别为10m、14m、15m、18m、20m,并与开挖后未支护的情况进行对比，同时考虑降雨与未降雨的情况，由PLAXIS的计算结果可知：
(1)随着销杆长度的减小，边坡稳定性随之减小，变化较为平缓；当边坡不设锚杆时，稳定性大幅度下降；
(2)未降雨情况下，铺杆长度从14m增加到16m时，边坡安全系数有相对较大的提局幅度；
(3)降雨情况下，边坡安全系数的变化与未降雨情况类似，但变化较为平缓。
为了分析销杆埋设间距对边坡稳定性及其变形的影响，在原有数值模型和计算方案的基础上，通过改变锚杆埋设间距来计算分析铺杆间距对边坡稳定性的影响。计算时不改变错杆布置层数（3层），仅考虑d=3m和4.5m两种工况。计算结果表明，锚杆水平间距分别为d=3m和4.5m时，开挖支护后的边坡安全系数基本不变，而第三级边坡平台特征点D点的变形有较大的差异。d=3m时，D点最终水平位移为14mm左右，而当d=4.5m时，最终水平位移增大达22mm左右，说明较大的错杆埋设间距将使边坡最终水平位移明显增大。因此，在设计中，应合理布设锚固，确定合理的锚杆埋设间距，从而有效控制边坡水平位移，避免边坡发生局部失稳破坏。
此外，错杆铺固角减小也会使软岩边坡安全系数增大，但小到一定程度再小时，安全系数反而减小。
5结束语
为探讨软质岩深路壁边坡的变形机理，本研究选取了 K17+390~+724段高边坡，采用钻孔测斜仪对该边坡进行了长约1年半的监测，并获取了一系列的边坡岩体深层水平位移监测数据，并对边坡加固方案进行了优化分析。
参考文献
[1]李永红.无黏性盐渍土的溶陷性研究[A].中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C].中国科学技术出版社，2002： 232-234.
高边坡设计论文范文第12篇
关键词：隧道洞口；边坡稳定性；研究进展
0 序言
随着我国社会和经济的发展，越来越多的铁路工程修建于黄土地区。由于工程地质条件、水文地质条件及人为等因素影响，隧道施工过程中易出现各种各样的地质灾害，其中隧道洞口边坡失稳便是隧道施工中常见的地质灾害之一。由于隧道洞口的安全关系到隧道能否顺利进洞并进行安全施工，是隧道施工中的重中之重，因此，隧道洞口的边仰坡安全一直来都受到了隧道工程师们的极大关注，并采用了各种方法对隧道洞口的边仰坡进行安全评价，并作出合理的设计与施工方案。由于修筑在黄土地区的隧道有其特殊性，不象岩石那样具有较好的完整性，且易受地表水或地下水的影响，因此，洞口的坡体在隧道施工中易出现失稳等地质灾害问题，一旦发生，轻则使工期延长，造成经济上的损失，重则造成人身安全等事故。因此，在施工过程中，对洞口的仰坡和边坡，特别是高陡坡体进行专门的稳定性分析、评价、预报等具有重要的意义。这些工作有利于业主及施工单位及时采取相应措施进行处理，并对处理效果进行检验，从而保证隧道的施工安全和运营安全。
1 国内外研究现状
世界各国都很重视对隧道洞口段边坡稳定性的研究，各国规范中都有针对隧道洞口段设计、施工的专项条文，对边坡稳定的分析已有比较成熟的理论和方法。概括起来，可分为定量的理论计算方法和定性的分析评价方法两大类。
早在十九世纪中叶，西方国家就开始了对边坡稳定性的研究，形成了极限平衡理论体系。随着现代数学、岩体力学、土力学等的发展，边坡稳定性的理论计算方法也进一步完善。张悼元、王士天等对斜边坡稳定性分析的理论计算方法进行了汇总，认为主要包括刚度极限平衡计算法、弹塑性理论计算法、破坏概率计算法、变形破坏判据计算法等五大类定量的方法。近年来，随着计算机技术的发展及相关软件的开发，有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）等数值计算分析方法得到了进一步的改进和完善，分析评价的结果也更加切合工程实践。
定性分析法是一种以稳定性地质判别标志为基础的地质分析法，工程地质类比法，又称地质比拟法就是其中最常用到的定性分析方法。它在对天然边坡的稳定性及以建工程边坡的稳定性进行统计研究的基础上，与待建工程边坡的各种条件进行对比，从而确定其稳定性的方法。其主要内容有自然成因历史分析法、因素类比法、类型比较法等。除工程地质类比法以外，边坡稳定的定性分析方法还有图解法、赤平投影图法、诺模图法、边坡岩体质量评分法法、工程地质专家系统法等。随着模糊数学理论、灰色系统理论、可靠度理论等引入边坡稳定性评价，国内外对边坡稳定性的评价已不限于单一一种理论或方法的运用，而是朝着多种方法综合运用的方向发展。
1.1 隧道洞口段边坡稳定性研究
隧道洞口段一般处于受地表水侵蚀严重、风化裂隙发育的斜坡面上，加上在洞口段隧道埋深往往较浅，结构上部岩土体难以形成承载拱，所以洞口仰坡地表坡面容易受拉开裂、经地表水侵入，其稳定性就很难得到保证。隧道洞口段经常是引起坍塌、构筑物开裂破坏的地段之一。因此，洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题。
由于隧道洞口段边坡的稳定性与洞门的结构形式、位置、埋深、地层岩性及洞口段施工方法等众多因素有关，而传统的极限平衡计算方法对这些因素的模拟就显得无能为力了，所以数值模拟法将越来越多的应用于隧道洞口段的边坡稳定性研究中。从目前的发展趋势来看，三维模型、非线形并考虑动态施工工艺、地震荷载等的数值模拟法将是今后用于隧道洞口边坡稳定性研究的主要手段。目前，对于隧道洞口段边坡的稳定性研究己有了很多方法和成果，但针对于黄土边坡，最合理的洞门位置及其对洞口边坡稳定的影响程度大小的研究还很不够充分，这是亟须解决的关键性问题之一。
1.2 地震条件下边坡稳定性研究
地震荷载是一种典型的动荷载，其性状和静荷载有较大不同，因此其研究方法和静荷载的研究方法有较大不同，从工程应用的角度，可以通过一定的近似关系将地震荷载视为动荷载，这就是拟静力法。
自20世纪60年代有限元法用于土坝地震反应分析以来，特别是20世纪90年代中后期，伴随着计算机技术和计算力学的高速发展，有限元法及其它数值模拟法在边坡地震稳定性分析中获得了深入的研究和广泛的应用。目前，对边坡地震稳定性分析常采用的数值方法有有限元法、离散元法和快速拉格朗日元法；对于边坡的稳定性评价所采用的判定指标有安全系数和永久位移两种，从查阅的国内外文献来看，国内以安全系数为主，国外以永久位移为主。 我国学者也在永久位移方面作了一些探讨，并取得了一定的研究成果。全面比较各支护方式下高边坡的地震稳定性、提出提高边坡地震稳定性的措施是亟须解决的问题。
2. 问题与展望
以往对边坡稳定性的研究主要集中在各种岩石上，如风化岩等，针对黄土地区隧道洞口边坡稳定的研究甚少；以往对边坡的研究主要是集中在稳定性分析上，从边坡失稳机制分析、稳定性评价、施工关键技术等系统、综合考虑洞口边坡的稳定性研究成果较少。应具有针对性地研究黄土地区隧道洞口的边坡稳定性，并系统地通过现场实体工程，采用室内外试验和数值仿真相结合的方法，系统研究洞口段边坡失稳机制分析、评价其稳定性，并提出相应的施工关键技术，为工程实践提供理论依据。
以后研究的重点方向和总体思路可概括为以下几点：
（1）在对黄土地区铁路边坡稳定性研究现状调研的基础上，结合工程实体，通过传感技术（在工程实体埋设应力、应变传感器），辅以数值方法，采用定性与定量分析相结合的方法。
（2）对黄土地区铁路边坡，特别是隧道洞口边坡失稳机制和稳定性进行认真分析和评价后，
（3）提出黄土地区隧道洞门位置的选择原则和洞口施工工艺的控制措施，为提高施工安全性和降低工程造价提供理论依据。
（4）通过编制可操作性强的施工指南，为黄土地区铁路设计和施工提供理论依据和参考。
参考文献
高边坡设计论文范文第13篇
【关键词】岩土工程；边坡稳定性；理论分析；极限平衡法；处治技术
1 概述
随着我国公路事业的发展，公路边坡出现的越来越多，伴随着的公路边坡稳定问题也越来越严重，尤其是在山区修建公路，山区公路由于受地形条件限制，往往需要开挖山体而形成路堑边坡，由于边坡的切脚效应常常导致边坡失稳定，路堑边坡的稳定性问题已成为当前山区公路建设和运营安全的关键问题，同时也是公路勘察设计中的难点之一。
2 公路边坡稳定性的理论分析
公路边坡稳定性分析的方法大体上可分为定性分析方法和定量分析方法两大类。其中定量分析方法主要有极限平衡法、极限分析法（有限元、边界元、离散元等）及可靠度分析方法。对公路土质边坡稳定性进行分析时，利用极限平衡法对不同的潜在滑动面进行试算，从中寻找出安全系数最小的滑动面，是一种常用的方法。
2.1 极限平衡法
目前工程中用到的极限平衡稳定性分析方法有：Fellenius法、Bishop法、Janbu法、Morgenstern-Price法、Spencer法、Sarma法、楔形体法、平面破坏计算法、传递系数法以及Baker-Graber临界滑面法等。
2.2 有限差分法
目前该方法在国内已被广泛应用于公路边坡、工程地质、岩土力学分析、如矿体滑坡、煤矿开采沉陷预测、水利枢纽岩体稳定性分析、采矿巷道稳定性研究等。
3 公路边坡稳定性影响因素及其处治技术
山区公路边坡的失稳破坏主要分为滑坡、崩塌和剥落三种。主要由雨水、地震、爆破、风化等因素引发，其中地震、爆破等可以直接引发边坡滑坡，而地表水和地下水侵蚀、风化等主要依靠长期的过程导致边坡抗滑力下降引发灾害。
3.1 边坡成分及其强度参数影响
现阶段我国山区公路边坡的强度主要依靠岩石土的强度决定，而土的强度参数主要体现在粘聚力和内摩擦力上，土的颗粒大小不一样，组成边坡的土的种类不一样，边坡所能承受的抗剪强度也不相同。
3.2 边坡坡度和施工因素影响
边坡的坡度用其高度和底部宽度的比来表示，坡度越小越安全，但为了方便施工，往往造就了一个又一个的高边坡。
3.3 人类活动和工程建设影响
随着人类工程活动的频繁，出现很多违规挖填土的行为，随意开挖坡脚填土，或者在坡顶修建建筑物增大坡体下滑力，也有公路附近大工程的建设给公路边坡施加了侧压力，这些都给边坡的稳定性注入了不稳定因素，另一方面在工程施工过程中无防护无定向的爆破，都会改变边坡内部的力学性质和水文地质条件，使抗滑力减小，下滑力增大。
3.4 水文地质条件和自然环境影响
由于不同地区不同季节各地边坡的自然条件不一样，最主要是含水量不一样，地表降雨和降雪融化后都会渗透入边坡内部降低软弱夹层的摩擦力。
4 公路路基边坡稳定性预防和防治措施分析
（1）因地制宜，做好边坡防护工作
工程建设中边坡出现频繁，必须因地制宜，根据当地的气候条件，工程地质条件等，合理选择坡度，选择适合的材料对边坡进行加固，将边坡上部一定范围的覆盖土层削掉，是坡度放缓。
（2）对边坡实行喷锚加固和土石拦截措施
目前边坡支护主要的方法是喷锚支护，是土质边坡颗粒加密或与注浆成高强混合物。其次在坡面需要采取拦截措施，防止石块下落、小型崩塌等影响行车安全的情况发生，在勘察设计时就应根据落石翻滚、弹跳以及落点位置提前来确定其位置、形式和尺寸，而一般的拦截措施包括修建落石槽、拦石墙、金属网等。
（3）做好边坡生物防护和绿化，保持边坡稳定不仅需要技术防护，同时生物防护也可以起到重大作用，在边坡开挖过程中，植被遭到破坏、水土流失严重，给边坡长期稳定带来了很多安全隐患，可以通过对比挑选植物品种，把握种植时机，对沿线边坡实行生态防护，这样既可以保持水土不流失，同时对沿线绿化做出很大贡献，另一方面相对其他防护措施工程造价低，实用性高，而且耐久性强，具有很大的现实意义。
（4）正确计算分析，理论符合实际：在边坡产生之后，必须对公路边坡进行稳定性计算，现阶段的极限平衡分析法、有限元分析、数值软件分析等都可以对边坡进行安全系数的求解，以及解出滑移面和危险滑动面，进而根据危险截面来确定安全加固措施，因此，在工程建设阶段，必须理论和实际两手抓，在理论计算后进行工程加固，确保公路边坡稳定性，保证整个公路工程建设的稳定进行。
（5）做好边坡监测工作，提前预防失稳发生：随着边坡出现的越来越频繁，危害越来越大，工程上对边坡稳定的预测技术也在逐渐加强，如探地雷达、地震勘探、数字摄影和放射测量等方法；现阶段主要依靠采集边坡的变形和位移信息，研究边坡的变形机制和破坏特征，从而提前发现边坡稳定状况，及时采取相关措施对边坡进行加固，将灾害扼杀在开始状态，这样既能降低经济损耗，又能对人们生活不构成影响，是最有现实意义的方法。
5 结语
公路路基边坡的稳定性一直是公路工程人员重点关注并着重解决的问题，公路边坡的稳定与否直接关系到工程的施工进度、施工安全和今后线路的安全运营，另一方面也会给公司利益和人民生活安全带来严重影响。因此，本文对山区公路边坡稳定性理论分析和防治技术进行了分析研究，为公路边坡的施工和治理提供理论基础，希望以后在公路边坡施工中要加强公路边坡稳定性的监测和防治工作。
参考文献
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[3]张明，吴野.岩石边坡稳定性分析方法[J].西部探矿工程，2000（111）：414-415
高边坡设计论文范文第14篇
【关键词】公路路基边坡，治理技术，探讨分析
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
在公路工程施工中，路基是一个十分重要的方面，其对公路工程的质量具有十分重要的影响。通过加强对公路路基边坡防护的研究，可以有效的提高公路路基的施工质量，确保公路路基的安全性和可靠性。在对公路路基边坡防护的研究过程中，一定要考虑到影响边坡失稳的因素，从而对症下药，解决边坡的治理问题。因此，笔者根据自己的施工经验和研究，从公路路基边坡失稳的因素出发，研究边坡防护的原则以及具体的措施，希望对相关的领域的研究提供借鉴。
二、公路路基边坡失稳的因素分析
1、公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期，工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失，并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑使原有地表植被被破坏．形成大面积坡面．表土层抗蚀能力减弱．水土流失加剧．从而导致边坡失稳的机率增大。
2、设计中对滑坡路段岩士性质认识不足，设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施，堑坡仍按原设计坡率开挖，边坡过高过陡，难以保证自身稳定。边坡开挖后，未及时进行防护，长时间暴露在大气中，致使风化、冲刷严重。
三、公路路基边坡防护原则分析
1．在公路路基边坡防护过程中 ，要坚持从工程地段的地质地貌条件出发，加强对滑坡做出科学合理的定性评价，在此过中，再辅之以定量评价。
2．要坚持技术原则和经济原则的统一性。在进行边坡防护过程中，要从本地的地形地貌地质条件族从科学的分析，并对各种地质地貌做出合理的利用，因地制宜，采取有效的控制措施，如此，可以让工程治理更为稳定，且一定程度上减低了工程的成本。
3．在进行边坡防护过程中，要确保工程的安全性，实施安全作业管理。要在综合考虑地震条件，地下水位等多方面的条件下，做出科学合理的设计，并严格计算整个工程的安全系数。
四、公路路基边坡防护技术分析
1、锚固洞
在加固高边坡时，锚固洞加固技术是一种较为常见而且有效的方法，在施工时应该按照由内而外、自上而下、逐层加固的方式进行。处于同一结构面的锚固洞应该采取跳洞开挖的施工方式，从而降低由于抗滑力的减少而影响高边坡的稳定性。此外，锚固洞自身具备一定的倾斜度，从而有效的避免了混凝土与洞壁之间结合不实的现象。
2、混凝土挡墙
在高边坡加固中，混凝土挡墙是一种比较常见的施工方式，这种方法能够很好的改善滑坡体的受力失衡问题，进而使得滑坡体变形得到很好的控制。通
常这种施工方式具有结构简单易于操作且迅速起到相应的稳定高边坡结构的优点。在进行混凝土挡墙的设计时，应该充分考虑滑面的形状以及位置，从而选择适合的挡墙基础砌筑深度，此外，挡墙后面应该设计必要的泄水孔，从而有效的减少静水压力以及水的浸泡腐蚀。
3、植物防护措施
植物防护以成活的植物作为路基防护的材料，通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用，在拟保护的路基部位，形成有生命的保护层；是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式，利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用，保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素，选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植被根系能与土层密切结合，盘根错节，使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层，从而有效地稳定土层，阻挡冲刷和坍塌。
4、地下排水
（一）渗沟: 渗沟对排水路基边坡下渗水、裂隙水具有显著效果，也可降低路基两侧的地下水位。
（二）支撑式渗沟: 支撑式渗沟主要设计在路基边坡体裂隙水发育明显，且出现多个渗出点，往以带状、面状发育的坡面，由于其水富丰、分布分散，通过设置“Y”型支撑式渗沟，可有效收集边坡一定范围的渗水，并及时排出，对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用，从而保证边坡稳定。
（三）倾斜式排水管: 在多雨地区，往往边坡水在一定的深度内大范围分布，若不及时排水，长期储存在路基边坡体内，影响边坡体的岩、土强度，不利于边坡稳定，该情况下，可通过设置深层的带孔排水管，必要式可采用上下交错布设，可有克服支撑渗沟深度不足的缺点，将深层水排水。
（四）大孔径排水管( 沟) : 该种情况多用于泉眼式渗水，在多雨地区，部分泉眼雨季水量较大，采用倾斜式排水孔很难及时排除水流，往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管( 沟) 具有较为明显效果。
五、结束语
综上所述，加强对边坡稳定性的定量定性分析，加强边坡的预防治理工作，已经是整个公路建设施工，养护中的重要环节，在整个交通网络建设中得到了更多的关注。对于公路路基的边坡，一定要采取有效的处理措施，不断采用先进技术和机械设备，预防边坡的出现，提高边坡的防护水平，保证整个公路建设的质量，促进我国公路建设的健康快速发展。
参考文献：
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[4]张东晗 利用锚喷防护技术治理平铁公路路基边坡病害 [期刊论文] 《交通世界》 -2011年6期
高边坡设计论文范文第15篇
? 关键词 路基边坡 边坡病害 侵蚀机理 防护适用性 植物防护 防护区划综合防护设计
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。?
随着高等级公路的加快修建和交通量的急剧增加,环境破坏与环境污染与日俱增。自1972年联合国斯德哥尔摩环保会议以来,由于公路工程修建等因素导致水土流失和耕地占用,农民们失去了5000多亿吨的表层土;同时由于植被破坏导致温室效应的CO?2增加了10%,世界在以每年80亿吨的巨量排放CO?2和硫化物,臭氧层日益遭到破坏。自1950年以来,世界经济增长了5倍,人口从26亿上升到58亿,但这一切增长完全建立在对地球的超负荷掠夺上。地球退化、土地减少、每年对农作物和牲畜业造成的损失达430亿美元,相当于美国一年的粮食收入。1950年~1984年世界粮食产量以每年3%的速率增长,1984年以后放慢,1984~1992年增长率仅为0.7%,不及人口增长率的一半;与此同时,全世界的森林覆盖率也由工业革命前的55%降至25%左右,我国森林覆盖率由50年代的30%降至1997年的12%左右。随着 环境问题的日益严峻,为了环境的持续发展,环境会计学诞生了,国际社会第一次认真地考虑把环境和资源的损失计算到经济成本中去,经济增长必须考虑到环境的代价,即由环境问题引起了环境会计和环境审计。如何在加快公路建设和汽车工业发展的同时,减少对环境的损坏。降低噪音,吸收汽车排放物,恢复自然生态平衡已成为目前公路设计部门的当务之急。?
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?
国际上有关道路防护与加固技术的研究,多年来一直是广大道路工作者关注的焦点之一。有的研究已开始将水对边坡的侵蚀冲刷定量化。根据降水侵蚀力系数,土固有的侵蚀性参数、地形分类及侵蚀控制参数等计算边坡上的平均流失,从而更科学地选择合适的边坡防护措施。Eillison提出击溅板得出雨滴的击溅侵蚀公式:G=K·V4.22·d1.07·i0.05(G:侵蚀量;V:雨滴下降速度;d雨滴直径;i:降雨强度;K:系数),开创了植物防护定量研究的先河,以后经多人的努力,如50年代美国学者Wischmeiere.W.H和simithD.D等人利用美国35个土壤保持试验站8250个休闲小区的降雨侵蚀实测资料,进行了降雨量、降雨动能、最大时段降雨、前期降雨以及各种复合因子与土壤流失量的回归分析,最后得到一个通用土壤流失方程式,至今在国际上广泛采用。同时许多国家都针对各自国家或地区的不同情况,确定最佳参数,推导土壤流失方程式,取得了丰硕的成果。日本、美国等国家在设计规范中明确了防护设计和公路园林的设计重点、原则和具体措施,如日本《高等级公路设 计规范》(日本道路公团,1983,4)中,比较大的篇幅对护坡的方法、分类、方案设计以及公路园林设计的基本原则,不同物种在本地区的适应性均作出了详细的规定,具有很强的设计指导性。在边坡防护的系统设计中,国际上特别是发达国家尤为重视植物防护或植物与圬工防护相结合的方法,以期达到同时发挥防护与美化的作用。?
?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):?
V=K·L0.3976·cos0.3976a·sin0.3012a·n-0.6024·δ0.3976??
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?
B区内岭坡连绵,沟壑纵横、切割严重,地表多为黄土覆盖,浅层地层主要分布有第四系中新更新统黄土状粘土圾上第三系上新统杂色泥岩,局部有寒武系、石灰岩出露。同时夏季雨量集中,冲刷防护极为重要。结合上述研究结果,故推荐B区边坡综合防护方案为:填方边坡按8m、20m和大于20m分别采用边坡坡度为1∶1.5、1∶1.75和1∶2,挖方边坡根据土质不同采用不同边坡坡度。应采用集中排水方式。沿线在综合排水设施的基础上,根据路堤、边堑高度不同、淋雨坡面和地面径流冲刷程度不同,采用浆砌片石护坡,浆砌片石护脚、浆砌砌片石挡土墙(该区内片石圬工较混凝土预制块经济)、预制混凝土网格中空植草、坡面喷草等综合防护措施。?
??7.3?河南省?C区边坡综合防护推荐方案?
C区属淮河冲湖积平原和江淮丘陵区,主要以严粘土及亚砂土为主,呈软塑性。河道较为发育,水位深3~10m,多稻田和滞洪区。春旱秋雨,夏热冬寒,干湿剧差,年降雨量在794~924mm以上,气候相对多雨潮湿。因此必须采取有效的排水与防护措施,及时排除公路范围内的水,并作好路基边坡的浸水冲刷防护。推荐C区边坡综合防护方案为:沿线路基边坡除桥头路基(含锥坡)采用浆砌片石防护,局部特殊路段(水稻田、滞洪区等)采用浆砌片石或混凝土预制块防护外,一般路段均采用路基下部0.5高度用浆砌片石或混凝土预制块防护,上部采用植草或种草籽护坡。路基两侧的护坡道采用绿化或浆砌混凝土预制块,边沟采用混凝土预制块护砌(在确保质量的前提下,优先选用浆砌片石),土路肩均用厚8cm水泥混凝土预制块铺砌。?
? 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;?
(2)通过对边坡水力学特性和锓蚀机理的研究,建立了流速与降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数关系,确定了临界坡角(41°左右),经进一步推导得出公路边坡侵蚀量同样存在一临界坡角(25°左右);指出了公路边坡侵蚀的影响因素和侵蚀机理;?
(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;?
(6)提出了高等级公路边坡综合防护的设计原则;?
