公路邊坡穩(wěn)定性計(jì)算
摘要:隨著云南省高速公路的大量建設(shè)，邊坡穩(wěn)定性的作用越來(lái)越重要。筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)公路邊坡穩(wěn)定性的因素作了分析,并結(jié)合工程實(shí)例，提出了邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算及防治措施。
關(guān)鍵詞：公路邊坡；穩(wěn)定性；影響因素；防治措施
由于受地質(zhì)條件的影響，再加上人為和自然因素的影響，容易引發(fā)一些如邊坡滑動(dòng)、坡面坍塌等次生災(zāi)害。因此，本文通過(guò)對(duì)公路邊坡穩(wěn)定性因素的分析計(jì)算，并結(jié)合實(shí)例對(duì)不同因素造成的邊坡失穩(wěn)提出不同措施，為公路邊坡治理提出一些思路。
1邊坡穩(wěn)定性影響因素
當(dāng)邊坡成型后，多會(huì)受到自然環(huán)境或人為環(huán)境的影響，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性減低，造成崩塌破壞。自然環(huán)境和人為環(huán)境的因素共有地形、地質(zhì)材料、地質(zhì)構(gòu)造、降雨、地下水、風(fēng)化及侵蝕、認(rèn)為影響等。
2 公路邊坡穩(wěn)定性實(shí)例分析
2.1 工程概況
云南省高速公路元磨線，氣候特點(diǎn)屬亞熱帶季風(fēng)氣候類型，具有冬暖，春早，夏熱，雨量充沛，秋多綿雨，無(wú)霜期長(zhǎng)，日照多，冬春有小寒潮，春夏旱頻繁，兼有伏旱、暴雨、冰雹的氣候特征；相對(duì)濕度85％左右。
云南省高速公路元磨線某里程有7個(gè)土質(zhì)邊坡，分別為：1號(hào)邊坡，2號(hào)邊坡，3號(hào)邊坡，4號(hào)邊坡，5號(hào)邊坡，6號(hào)邊坡，7號(hào)邊坡。經(jīng)勘察，土層分別為：①系列土層（①雜填土、①1植物層）：分布于表層及淺部，未經(jīng)嚴(yán)密壓實(shí)，結(jié)構(gòu)疏松，未經(jīng)處理不能利用，且滲透性較好，雨季易匯集豐富的地表滲水。②層粘土：可～硬塑狀態(tài)，埋深0.00～6.70m，厚度1.50～8.60m，平均4.80m；②1層粘土呈硬塑狀態(tài)，埋深0.00～1.20m，厚度1.10～6.00m，平均3.00m。②、②1兩層粘土埋深較淺，物理力學(xué)性質(zhì)較好、強(qiáng)度較高。③層粘土，可～硬塑狀態(tài)，埋深0.00～14.50m，厚度1.50～11.30m，平均6.29m；③1粉土中密～密實(shí)狀態(tài)，埋深2.20～23.0m，厚度1.30～9.90m，平均4.35m。③1層力學(xué)強(qiáng)度較高，埋藏深度不大。整個(gè)場(chǎng)地?zé)o地表水和地下水影響。
1號(hào)邊坡A—A′剖面位于1號(hào)邊坡中部，剖面方向南→北，剖面由鉆孔BZK26、BZK22、BZ
K18、BZK48組成，坡頂鉆孔為BZK26、BZK22鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1948.81m～1949.03m；坡腳鉆孔為BZK18、BZK4鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1940.79m～1940.82m；現(xiàn)狀邊坡高度H=8.02m, 邊坡坡度α=45°，坡體土層為②、②1層粘土，孔深范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水。整平標(biāo)高1950.00m～1950.30m，場(chǎng)平后邊坡高度約h=9.18m，邊坡坡度α=60°，屬填土邊坡。
2號(hào)邊坡B—B′剖面位于2號(hào)邊坡中部。剖面方向南→北，剖面由鉆孔BZK43、BZK42、BZK33、組成，坡頂鉆孔為BZK42、BZK43鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1943.34m～1943.40m；坡腳鉆孔為BZK33鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1935.21m；現(xiàn)狀邊坡高度H=8.13m, 邊坡坡度α=52°，坡體土層為②、②1、③層粘土，孔深范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水。整平標(biāo)高1944.00m～1944.30m，場(chǎng)地整平后邊坡高度約h=8.79m，邊坡坡度α=60°，屬填土邊坡。
3號(hào)邊坡C—C′剖面位于3號(hào)邊坡中部，剖面方向南→北，剖面由鉆孔BZK56、BZK55、BZK49組成，坡頂鉆孔為BZK56、BZK55鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1942.29m～1942.85m；坡腳鉆孔為BZK49鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1932.34m，高度H=9.95，坡度α=45°，坡體土層為②、②1、③層粘土，孔深范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水。整平標(biāo)高1938.80，場(chǎng)地整平后邊坡高度約h=6.46m,坡度α=60°，屬填土邊坡。
4號(hào)邊坡D—D′剖面位于4號(hào)邊坡中部，剖面方向西→東，剖面由鉆孔BZK43、BZK53組成，兩個(gè)鉆孔標(biāo)高分別為1943.40m、1943.37m。該邊坡為擬開(kāi)挖邊坡，坡頂整平標(biāo)高為1944.00m，坡腳為1938.80m，開(kāi)挖邊坡高度h=5.20，坡度值按α=60°考慮，坡體土層為②層粘土，孔深范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水。
5號(hào)邊坡E—E′剖面位于5號(hào)邊坡中部，剖面方向西→東，剖面由鉆孔BZK61、BZK62、BZK85-2-1組成，坡頂鉆孔為BZK61、BZK62鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1937.67m～1938.44m，整平標(biāo)高為1938.80m；坡腳鉆孔為BZK85-2-1鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1931.99m，整平標(biāo)高1932.00m，開(kāi)挖邊坡高度h=6.80m，坡度值按α=90°考慮，坡體土層為②、③層粘土，孔深范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水。
6號(hào)邊坡F—F′剖面位6號(hào)邊坡中部，剖面方向西→東，剖面由鉆孔BZK83、ZK56、BZK84、BZK91組成，坡頂鉆孔為BZK83、ZK56鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1929.43m～1931.89m；坡腳鉆孔為BZK84、BZK91鉆孔，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1919.79m～1920.20m，高度H=9.23，坡度α=70°。坡頂整平標(biāo)高1929.25m，坡腳整平標(biāo)高1920.12m，邊坡高度h=9.13，坡度α=60°，土體土層為②、②1層粘土，孔深范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水。
7號(hào)邊坡G—G′剖面位于7號(hào)邊坡中部，剖面方向西→東，剖面由鉆孔BZK74、BZK75組成，現(xiàn)狀地面標(biāo)高1918.31m～1918.47m，坡頂整平標(biāo)高為1927.34m，坡腳整平標(biāo)高為1920.00m，屬回填土邊坡，邊坡高度h=7.34m，坡度α=60°，坡體土層為由擬回填土組成。
工程地質(zhì)剖面圖入下：
在不同土層分別采取原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)快剪與三軸剪切試驗(yàn)，其試驗(yàn)成果平均值和抗剪強(qiáng)度取值見(jiàn)表4.2.3-1:
各土層剪切試驗(yàn)成果取值一覽表 表4.2.3-1
*：表示經(jīng)驗(yàn)值
在不考慮地表水作用、地震力影響和坡頂?shù)孛娑演d影響等因素條件下，按土質(zhì)邊坡模型，土水合算，取表4.2.3-1邊坡計(jì)算抗剪強(qiáng)度建議值，采用瑞典圓弧條分法對(duì)A—A′至G—G′剖面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)算公式如下：
式中：Fs——邊坡穩(wěn)定系數(shù)
W——土條重量（KN）
Q——作用于邊坡上地面的荷載（KN/m2）；
α——土條作用線與法向分力的夾角（°）
C、φ——據(jù)直剪試驗(yàn)修正后的內(nèi)聚力（KPa）和內(nèi)摩擦角
通過(guò)理正巖土計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)將各剖面現(xiàn)狀邊坡與整平開(kāi)挖后形成的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果列入表4.2.3-2內(nèi)。
邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表 表.2.3-2
由表4.2.3-2知：現(xiàn)狀邊坡理論計(jì)算處于極限平衡～平衡狀態(tài), ≤8.0m的擬開(kāi)挖邊坡（包括D、E剖面）處于平衡狀態(tài)，≥8.00m的開(kāi)挖邊坡（包括剖面F）處于極限平衡狀態(tài)。場(chǎng)地北部、東部擬回填土邊坡（包括A、B、C、G剖面）按α=60°設(shè)計(jì)坡度值時(shí)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002表5.3.1，安全等級(jí)為一級(jí)的邊坡，穩(wěn)定性系數(shù)Fs應(yīng)≥1.35的要求，高度≥8.00m的開(kāi)挖邊坡和擬回填土邊坡已不滿足規(guī)范值，應(yīng)采取支護(hù)措施，建議可用重力式擋墻和人工挖孔灌注樁+鋼筋混凝土板墻等進(jìn)行支護(hù)處理。
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