第２０卷第３期 ２０１０年９月 安徽地质 Ｇｅｏｌｏｇｙ ｏｆＡｎｈｕｉ Ｖｂ１．２０ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１０ 文章￣：１００５－－６１５７（２０１Ｏ）Ｏ３—０２３４—４ 区高速公路路堑高速坡稳定性分析评价 刘长平 （安徽省交通规划设计研究院，安徽合肥２３００８８） 摘要：山区地形地质条件复杂，深路堑高边坡多，切坡引发工程滑坡对公路工程的安全稳定影响巨大。结合铜 汤路工程实践，阐述山区高速公路高边坡稳定性勘察评价方法，并建议采取综合防护措施，特别是以植物防护为 主，结合工程防护的设计理念，确保边坡安全稳定，还大大改善了山区公路景观。 关键词：高边坡；结构类型划分；稳定性评价方法 中图分类号：Ｕ４１６．１４ 文献标志码：Ａ ｌ工程概况 大地构造位置为扬子准地台、下扬子台褶带。 属地质构造复杂区，发育褶皱构造和断裂构造。区 铜陵一汤口高速公路全长１１６．１４６ｋｉｎ，是国道主 内断裂主要发育北西、北东、近南北、近东西向四 干线天津一汕尾公路的重要组成部分，又是安徽省 组，其中以北东向最为发育。 公路主骨架中的“一纵”，位于皖南山区。设计标 准为全封闭、全立交、山岭重丘区高速公路。项目 由于受区域构造应力的作用，岩层（体）产生了一 系列破裂面，如节理、次级断层、劈理、花岗岩岩 区地质构造复杂，地层岩性多样，受构造影响，岩 体中的“似层面”以及由于层间错动产生的破碎带 石节理裂隙发育，风化程度不均，水文地质、工程 等。这些构造结构面广泛分布，是控制岩质高边坡 地质条件复杂。全线高填深挖路段较多，挖方段落 病害类型及破坏的主要因素，特别是边坡开挖后， １５０多处，高边坡８５处（其中４７处为不稳定、欠稳定高 破坏了岩体的自然平衡，沿着结构面将产生崩塌、 边坡），滑坡４处。 错落、坍塌及规模大小不等的滑坡。 ２工程地质条件 ２．１地形地貌 ２．４地下水 区内各类地层出露较为齐全，由于构造、风化 等作用，基岩裂隙发育，根据含水介质的储水性能 项目区西部及南部多山，为九华山及黄山山脉 和地下水的水力性质，将区内地下水类型划分为侵 的主体部分。铜陵至陵阳段为微丘区，陵阳至汤口 人岩类裂隙水、碎屑岩裂隙孔隙水、碳酸盐岩类岩 段为山岭重丘区，其中太平附近为山问盆地，地面 溶水、变质岩类裂隙水、松散岩类孔隙水等五种类 高差大，公路建设切坡及不良地质段主要集中在南 型。地下水一般不丰富，主要受大气降水补给，并 段。 沿地形向低洼处渗流排泄，局部断裂裂隙带富水， ２＿２地层岩性 多属ＨＣＯ 一Ｃａ、ＨＣＯ３一Ｃａ．Ｍｇ型水，无腐蚀性。 项目区属扬子地层区，以七都断裂为界，西北 属下扬子地层分区，东南属江南地层分区。区内主 ３边坡稳定性评价 边坡稳定受内部结构及外部因素影响控制，而 边坡岩体工程地质特征是判定边坡稳定与否的主要 内因。其中地层岩性是构成高边坡的物质基础，决 定岩石的强度、抗风化能力、岩体结构及所能保 持稳定边坡的坡度及高度；地质构造决定岩层的产 要发育有震旦、寒武、奥陶、志留、二叠、三叠纪 地层。路线区岩浆岩非常发育，为印支期浅红色、 灰白色细一中粒花岗闪长岩，燕山中晚期花岗岩、 斑状花岗岩。 ２．３地质构造 收稿日期：２０１０－－０１—１５ 作者简介：刘长平（１９６６一），男，安徽肥西人，工程师，长期从事公路工程地质勘察工作。 第２Ｏ卷第３期 刘长平：山区高速公路路堑高边坡稳定性分析评价 ２３５ 状、节理裂隙的性质及发育程度、断层破碎带的性 坡体的工程地质条件差异，结合相邻场区既有边坡 质等，这些因素又决定了路堑边坡的岩体结构和破 的稳定性状，找出相应的设计参数。针对路堑边坡 碎程度。岩体风化一方面破坏了岩体的完整性，另 的岩性、结构及工程措施的相似性来进行稳定性分 方面使岩石物质成分发生变化，导致岩石物理力 析与判断。（２）地质力学法一结构面配套分析法 学性质的改变，直接影响岩体的强度及结构特征， 一结构面配套分析法是应用地质力学原理，从调 诱因；人工开挖改变坡体自然平衡，在应力调整下 查构造形迹人手，找出形成当地岩体的构造应力 进一步卸荷松弛，在其它不利条件下引起人工边坡 场，推测应力场作用下的主要结构面和配套要素及 进而影响路堑边坡的稳定，是造成边坡失稳的重要 失稳。 对于每一具体高边坡工点稳定性分析，首先分 析边坡工程地质条件、地形地貌、水文地质、降水 及开挖施工等众多稳定性影响因素，确定控制边坡 稳定主要因素；然后对边坡结构分类分析，预测可 能破坏模式，根据不同破坏模式及机理选用不同的 稳定性分析评价方法，进行定性与定量综合分析评 价，确保边坡稳定性分析结果的可靠性。 ３．１边坡类型划分 全线边坡根据组成物质成分可分为岩质边坡、 类土质边坡、二元结构边坡三大类。 （１）岩质边坡 岩质边坡是指组成坡体的物质主体为中风化岩 体（如花岗岩、砂岩、页岩、灰岩、凝灰质砂岩 等），呈块状结构及层状结构，边坡开挖后表面残 坡积层或强风化岩层厚度小于５ ｍ的边坡。根据岩 体结构与边坡开挖临空面之问的关系，又将岩质边 坡细分为：近水平层状结构边坡、顺倾层状结构边 坡、反倾层状结构边坡、斜交层状结构边坡、碎裂 状结构边坡及块状结构边坡。共有岩质高边坡５８ 处。 （２）类土质边坡 组成坡体的岩层为全一强风化花岗岩、花岗闪 长岩、砂岩和泥、页岩，岩石已大部分破碎呈砂土 状、碎石状，但原岩结构清楚，岩石手捏可碎成土 状的边坡。这类边坡破坏受岩土强度、风化裂隙面 和构造结构面的控制。共有此类高边坡２３处。 （３）二元结构边坡 主要指上覆为残坡积层或全一强风化基岩，下 伏为中一微风化岩体的边坡，上覆岩土层介于边坡 高度的１／３￣１／２之间的边坡为二元结构边坡。本段共 有二元结构高边坡４处。 ３．２边坡稳定性评价方法 （１）工程地质类比法 工程地质类比法是通过对比自然坡体与不稳定 其被后期改造的过程，特别是它们与临空面形成与 作用过程间的相互关系，据此推测岩体及其斜坡的 演变过程和趋势，从而判断其稳定性。 （３）定量计算 针对具代表性路堑高边坡的典型工点，采用极 限平衡法和数值分析法对其进行定量计算。数值分 析法可解决极限平衡法难以解决的复杂边坡稳定性 分析问题，如采用快速拉格朗日有限元差分法计算 岩质边坡在开挖过程中坡体内应力、位移的变化， 对其开挖过程中的稳定性进行预测。 极限平衡法是在定性分析与评价的基础上，确 定边坡基本的变形类型、范围和破坏模式，再结合 工程地质勘察资料以及有关岩土力学试验指标与经 验参数，运用极限平衡原理，计算边坡的稳定系 数。主要分析计算类土质边坡、二元结构边坡、破 碎岩石边坡和不利结构面贯通发育的岩石边坡等几 种主要路堑边坡结构类型。 ４典型实例分析 铜汤高速公路Ｋ１２２＋７９０～Ｋ１２２＋９３０段高边坡 位于皖南剥蚀低山丘陵区，地层岩性为燕山期花岗 闪长岩，抗风化能力差，受风化剥蚀，山体呈馒头 状，无山脊，一般顶部较平缓，自然坡面与设计公 路路线方向基本正交。设计路线右侧开挖边坡最大 高度２９ｍ，分级开挖，设计坡率１：０．７５，每级坡高 ８ｍ。 布置２条代表性断面勘探，根据勘察资料，边坡 区地层工程特性如下： 表层覆盖层一般０．３—０．５ｍ，稍密，夹植物根 系； ②全风化花岗闪长岩厚８．０～２７．０ｍ，前部坡 脚处相对较薄，坡体中后部较厚，岩石风化成灰白 色、灰黑色中粗砂状，原岩结构构造已基本破坏， 成散体状结构； ③强风化花岗闪长岩厚度大于７．０ｍ，灰白色、 ２３６ 安徽地质 ２０１０伍 肉红色，块状构造，节理裂隙发育，节理面上见黄 方案一：放缓边坡植物防护 褐色风化膜，岩芯呈碎块石状，局部呈密实砂砾石 设计开挖边坡放缓坡率至１：１—１：１．２５，并加 状。 宽每级过坡平台宽度至３ｍ，使边坡整体坡率达到稳 边坡体主要为全风化花岗闪长岩，呈散体状结 定边坡，并对坡面进行植物防护和截排水，防止坡 构，为类土质边坡，边坡稳定性主要受岩土抗剪强 面冲刷引起局部滑塌。 度控制，边坡破坏形式可近似为圆弧滑动，边坡稳 方案二：锚杆格构加固 定性分析可采用极限平衡圆弧滑动法分析计算。 按原设计坡形坡率开挖，即分级开挖，每级坡 根据室内试验及邻近工点勘探资料，全风化花 高８ｍ，坡率１：Ｏ．７５，每两级坡之间设２ｍ宽过坡平 岗闪长岩的内摩擦角一般为２８。～３０ｏ，粘聚力一 台，边坡开挖后应及时加固防护，对边坡坡面采用 般为５～１ ＯｋＰａ。根据试验指标，结合工程经验及反 锚杆格构加固，锚杆长度应穿过潜在滑面以下稳定 算，计算参数推荐值见表１，分析计算结果见图１。 地层，并有足够的锚固拉力，格构内坡面挂网植物 根据分析计算，边坡开挖后稳定系数为 防护。 １．０４１～１．１８０，按相关规范评价为欠稳定边坡。结合 设计考虑节约土地及该段弃方较大等因素，最终 表１稳定性计算参数表 采用锚杆格构加固，铜汤路建成通车已数年，该坡体 Ｔａｂｌｅ １ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 稳定。 容重 粘聚力 内摩擦角 （ ） （ｃ） （寸）） ５结语 （ｋＮ／ｍ３）（ｋＰａ） （。） 全风化花岗闪长岩 １９．０ ５．０ ２９．０ （１）边坡稳定性影响因素众多，稳定性评价应分 析主要控制因素，预测可能破坏模式机理，选取合 边坡体工程地质特征及地形地貌等条件，建议优化 适的稳定性评价方法。 设计方案： （２）山区高速公路路堑高边坡数量众多，工程地 Ｊａｎｂｕ＇￣搜索到的最危险滑动面（Ｋｓ＝１．１８０）（２—２断面）积 条块受力与力多边形 图１稳定性计算剖面图 Ｆｉｇ．１ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｅｃｔｉｏｎ 质条件复杂，结构类型、破坏模式多样，稳定性分 山区公路景观。 析评价总体上应坚持定性分析与定量评价相结合的 参考文献： 综合评价方法，才能取得事半功倍的效果。 【１］ＪＴＧＤ３０—２００４，公路路基设计规范【ｓ】． （３１边坡工程是一项地质工程，由于天然地层本 身的复杂性、不均匀性、变异性等特点，使勘察设 ［２】赵明阶，何春光等．边坡工程处治技术【Ｍ】．北京：人民交通出 计阶段难于完全弄清其物质材料性能，必须坚持动 版社，２００６． 态设计原则，在边坡开挖后根据进一步揭露地质条 ［３］马惠民，王恭先，周德培．山区高速公路高边坡病害防治实例 件不断修正完善设计方案。 【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００６． （４）公路边坡防护设计，尽量选取合理稳定的坡 【４］公路设计手册一路基（第二版）【Ｍ】．北京：人民交通出版 率，采用植物防护或植物防护与工程防护相结合的 社，２００４． 综合防护方案，在确保边坡安全稳定的前提下改善 （下转第２４０页） ２４０ 安徽地质 ２０１０正 ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ ｏＦ ＰＨＣ ＰＩＰＥ ＰＩＬＥ ＩＮ ＴＨＥ ＨＵＡＩＮＡＮ ＡＲＥＡ ＬＩ Ｆａｎｇ－Ｙｕａｎ （Ｈｕａｉｎａｎ ｃｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕａｉｎａｎ，Ａｎｈｕｉ ２３２００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅＳ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｉｌｅｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ Ｈｕａｉｎａｎ ａｒｅａ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＰＨＣ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ．Ｗｉｔｈ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＨＣ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｈｕａｉｎａｎ ａｒｅａ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＨＣ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ （上接第２２５页） ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ ｏＦ ＳＥＩＳＭＩＣ ＥＸＰＬｏＲＡＴＩｏＮ ＩＮ ＴＨＥ ＤｏＮＧＸＩＮＧ ＳＡＬＴ ＭＩＮＥ ＳＨＡｏ Ａｉ．ｗｎ．ＹＡＮＧ Ｓｎ （ｎｓｔｉｔｉｕｔｅ ｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆＡｎｈｕｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ ２３００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅ ｗｉｔｈ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｉｎ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｏｎｇｘｉｎｇ ｓａｌｔ ｍｉｎｅ ｆｕｌｌｙ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ ｉｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｇｙｐｓｕｍ，ｓａｌｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ｉｎ Ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｉｓｍｉｃ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ；ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ （上接第２３６页） ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＡＮＤ ＡＰＰＲＡＩＳＡＬ ＯＦ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＯＦ ＨＩＧＨ ＳＬＯＰＥＳ ＯＦ ＦＲＥＥＷＡＹ ＣＵＴＴＩＮＧＳ ＩＮ ＭＯＵＮＴＡＩＮＯＵＳ ＡＲＥＡＳ ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ－ｐｉｎｇ （Ｉｎ ｔｉｔ”ｔｅ ｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆＡｎｈｕｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ ２３００８８ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔｓ：Ｌａｎｄｆｏｒｍｓ ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ ａｒｅａｓ ｗｈｅｒｅ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｄｅｅｐ ｃｕｔｔｉｎｇｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｌｏｐｅｓ Ｓｌｏｐｅ ｃｕｔｔｉｎｇｓ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｌａｎｄｓｌｉｄｅｓ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｉｇｈｗ Ｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｗｉｔｈ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｔｏｎｇ．Ｔａｎｇ ｈｉｇｈｗａｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ａｐｐｒａ ｓｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｖ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｌｏｐｅｓ ｏｆ ｆｒｅｅｗａｙ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｂｙ ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｌａｎｔｓ．ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｓｌｏｐｅ ｓａｆｅｔｙ “ｄ ｉｍＰｒ。 ｅ ｔｈｅ ｓｉｇｈｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｓｌｏｐｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｐｐｒａｉｓａｌ ｍｅｔｈｏｄ
