岩土工程边坡的稳定性及其设计分析

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地基与基础第46卷第7期

2019年4月

岩土工程边坡的稳定性及其设计分析

欧 健

（江苏省地质工程勘察院，江苏南京 210000）

［摘 要］道路交通工程、水利工程、房屋建筑工程、矿山工程等施工过程中，不可避免遇到边坡问题。受到地质条件、力学作用等方面的因素，边坡可能出现变形失稳，导致滑坡现象的出现，影响到岩体工程的安全性和稳定性，甚至可能造成重大的安全事故。因此边坡失稳是岩土工程防治重点问题。本文主要分析了岩土工程边坡失稳的原因，并结合实际案例，如何加强边坡防护工程，提高边坡的稳定性。［关键词］岩土工程；边坡稳定性；边坡治理［中图分类号］TU 74；TV 223　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）07–0151–03

A Brief Talk on Stability and Design of Geotechnical Engineering Slope

Ou Jian

［Abstract］Slope problems inevitably occur in road traf?c engineering，water conservancy engineering，housing construction engineering，mining engineering and other construction processes. Due to the factors of geological conditions and mechanical action，the slope may be deformed and unstable，leading to the occurrence of landslides，affecting the safety and stability of rock mass engineering，and even possibly causing major safety accidents. Therefore，slope instability is a key problem in geotechnical engineering prevention and control. This paper mainly analyses the causes of slope instability in geotechnical engineering，and combines with practical cases，how to strengthen slope protection works and improve slope stability.［Keywords］geotechnical engineering；slope stability；slope control

1 边坡变形原理

边坡成型后，原始地质条件发生改变，边坡的状态也发生改变，在边坡岩体与土体自身重量作用下，边坡发生不同程度的变形，然后进一步出现裂缝与滑坡。边坡变形与破坏的时间有关，主要与边坡周围环境及坡体自身及抵抗变形能力有关。边坡变形分为松动和蠕动。边坡在初期，坡体和坡面倾角张开出现裂缝，从而让边坡岩体张开，这种现称为蠕动。边坡的坡体内出现松动裂隙是由于应力重新分布过程中产生，裂缝沿着原有的倾角裂缝逐渐成为宏观裂缝，但是边坡与坡面的张开面没有出现滑移现象，张开程度逐渐向山坡面深处逐渐减少。一般情况下，出现松动现象的坡体应力关系处于相对稳定阶段，这个阶段的坡体应力不会出现明显的变化，边坡不会出现较大的变形，边坡岩体相对稳定。边坡岩体在自身重力作用下，出现缓慢移动、变形现象叫做蠕动。出现蠕动现象的原因是边坡岩土粒塑性变形或者岩体裂隙不断扩展出现的现象。当边坡剪切应力大于岩体抗剪切强度的时候，边坡出现蠕动先动，如果剪切应力大于岩体抗剪切应力，这个时候边坡蠕动速度加快，导致出现边坡滑体。

2 影响边坡稳定性因素

造成边坡松动、变形、移动的因素比较多，可以概括两个方面：内在因素和外在因素。内在因素指的是岩土土体性质、边坡地质构造、边坡形态、地下水等岩土边坡自身的因素；外在因素指气候条件、风化作用、边坡植物以及人类活动等外在因素对边坡的影响。2.1 地层岩性

地层岩性直接决定了岩石的强度以及抗风化能力，岩石软弱，则抗风化能力比较弱，风力对岩石的侵蚀比较严重。岩性指的是岩石的性质，包括岩石的物理性质和化学性质，岩石的物理结构和化学性质发生改变，则可能造成边坡的滑动和变形。我国地域广阔，不同区域的地层岩性具有一定的差异。地层岩性跟当地的气候环境、水文条件等相关。

收稿日期：2018–12–17作者简介：欧健（1973—）??，男，江苏南京人，高级工程师，主要研究方

向为岩土工程设计与施工管理。

2.2 地质构造

地质构造指区域内地质构造、边坡地质褶皱形态、岩层产状、断层以及节理裂隙发育等内容，受到地质构造等方面的影响，高边坡的节理裂隙发育、岩体破碎以断层都会影响到边坡的稳定性。如我国西南横断山脉、金沙江峡谷等地方为节理裂隙发育，边坡的稳定性比较差，经常出现大型滑坡、泥石流等现象。2.3 地应力

地应力主要控制边坡岩体节理发育裂隙的发展，也是边坡变形的重要参考因素。在公路施工过程中，土方开挖过程中，可能导致基坑出现临空现象，从而导致地层应力发生变化，地应力重新调整，这个时候基坑边坡的岩体软弱夹层发生位移，从而使得岩体沿着层面发生变形。2.4 水文条件

水文地质是造成边坡失稳的重要因素，如果边坡地下水比较丰富，地下水影响到地质构造，导致岩体软化，降低地层的强度，从而增加地层的容重，产生静水压和动水压力，从而影响到边坡的稳定性。如果边坡坡体中含有地下水，导致岩体软弱，导致地层大规模的变形，出现边滑坡现象。2.5 降雨

强降雨是导致边坡滑坡的主要外因，在雨季大量的雨水注入到边坡滑体，导致岩体的含水量增加，边坡岩体容重增大，从而降低了岩体的抗剪切力。一旦边坡滑体抗剪切力超过了边坡实际剪切力，则可能导致山体滑坡。2.6 人为因素

人类长期实践活动，在开挖矿山时进行爆破，导致岩体岩性发生变化，从而导致边坡变形。在工程建设过程中，由于设计不科学或者施工不合理等行为，都可能导致边坡变形破坏，从而导致边坡失稳。

3 岩土边坡防治措施

3.1 工程概况

新建衢宁铁路工程某段前工程QNZJQ-3标2段施工段DK136+357.1~DK159+795，线路长21.837km。该施工地段沿线地形主要以山地、丘陵等地形为主，地貌特征为南北地势低、中部地势高，地势起伏比较大，地势比较复杂。沿线的铁路

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Building Technology Development隧道、桥梁工程存在大量的边坡，由于地质结构不稳定，需要加强边坡处理。3.2 自然和地质条件3.2.1 水文条件

施工区域属于亚热带季风气候，四季分明，温暖湿润，雨量充沛，无霜期长。沿线主要存在为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。其中，孔隙水主要分布在河流阶地、海积平原、丘间及山间谷地等；基岩裂隙水分布不均，富水性差异很大。3.2.2 地质构造

新建衢宁铁路工程某段前工程QNZJQ-3标2段DK136+ 357.1~DK159+795施工段主要位于浙江和福建区域，浙江、福现凹陷地方要及时填补，确保坡面平整干净，并进行人工刷坡。然后进行测量放样，根据设计图纸确定护坡的拱架，根据放样结果撒上石灰线，空心砖按照石灰线进行砌筑，从而确保空心砖砌筑质量。空心砖砌筑的砂浆强度必须符合施工质量要求和标准，现场用搅拌机进行配置砂浆，并确保以此搅拌的砂浆在2 h之内用完，以免导致砂浆出现离析现象，影响到砌筑质量。空心砖按照先中间、后两边、自上而下的方式铺设，施工采用凹缝施工，按照宽10 mm，深10 mm，两侧缝边10 mm的凹缝进行施工，施工的时候，要及时清除缝内的砂浆。空心砖存在的缝隙，用砂浆进行填塞，填充砂浆以后，用勾缝器进行压槽，勾缝的线条要流畅，不能拖沓。经过反复压建省位于东部沿海，降雨量和地下水比较丰富、地势起伏比较大。表地质构造从上至下依次为粉质粘土、砾粉质粘土、泥质粉砂岩土。粉质粘土主要以粘粒、粉粒为主，并包含大量的地表植物腐蚀根须，土层厚度在0.5~1m之间；砾粉质粘土主要成分粉粒、粘粒为主，含有少量的砂砾，厚度为0.8~2 m；泥质粉砂岩土含量的软土，泥土中的水分含量大，厚度在2~6 m。由于施工区域的山体地势陡峭，表层覆盖大量的粉质粘土，粘土具有易变性，结构不稳定。3.3 边坡加固处理3.3.1 边坡绿化

边坡绿化是一种新型的防护边坡坡面裸露的生态护坡方式，其与传统的护坡工程结合起来，可以让坡面的生态植被快速恢复，让植被和坡面连成一体，达到涵养水源、净化空气、防止水土流失和山体滑坡的发生。将一些根系比较发达、成活率比较高的灌木和树种种植在边坡坡面。种植前，必须修好天沟等排水设施，修整坡面，嵌补凹槽、坑洼。撒草籽应在浇水浸地、耙细耙平表层土后，采用种子与细土拌和撒播。3.3.2 截水骨架护坡

护坡施工前，要做好相关准备工作，根据已经填筑好的路基进行防线测量，确定骨架内培植的草土高度，并做好坡面的临时排水工作。根据测量放样的边线开挖截水骨架护坡的骨架，开挖的时候，尽量避免扰动基层地层，从而影响到土体的稳定性。机器开挖预留5~10 cm的距离由人工进行挖开，骨架挖好以后，清理基层的杂草和泥土，再安装模板，模板安装以后，还需要用挂线对模板的位置间测量，确保模板安装尺寸符合施工要求。安装后模板以后，才能浇筑混凝土。混凝土直接由生产厂家运输到施工现场，然后用泵运输导入到模板内，混凝土分层浇筑，浇筑时用振捣棒进行振捣。混凝土硬化以后，做好混凝土的养护工作。

护坡完工以后，还需要对其进行检验。截水骨架护坡各部允许误差、检验数量等符合以下规定（表1）。

表1 截水骨架护坡允许误差、检验数量规定

检验项目允许偏差/mm检验数量检验方法

平面位置±50每段护坡抽样4个点水准仪基底高程±50每段护坡50 m抽样检测2个点

水准仪坡顶高程–20，0每段护坡50 m抽样检测3个点

水准仪骨架净距

±50

钢尺骨架宽度机边槽高度≥设计值每段护坡每50 m抽样检查骨架厚度及嵌置深度≥设计值

6处（上中下各2处）

钢尺钢尺户肩、镶边、基础厚度≥设计值每段护坡每50 m抽样检查3组钢尺踏步宽度、厚度≥设计值每踏步抽样检测1处钢尺坡面平整度

≤30

每段护坡每50 m抽样检查3处

2.5 m长直尺测量

注：护坡长度不足50 m，按照50 m计算。

3.3.3 空心砖内撒草籽护坡

空心砖内撒草籽护坡施工前，要清除坡面的浮土，局部出

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实以后，将多余的沙井清除。然后在空心砖内培土，培土的含水量控制在10%，然后在培育的新土上撒上草籽或者种植根系比较发达的灌木，草籽发芽后，根据成活率适当补种，草籽生长期间用透气的薄膜覆盖，以免下雨天将草籽直接冲刷，降低草籽的成活率。3.3.4 浆砌片石护坡

片石护坡工程的主要材料是片石和砂浆，因此必须确保施工材料的质量，所有材料进入到施工现场前，必须进行抽样检查，只有符合施工要求才能进入到施工现场。砌筑的片石厚度大于150 mm，片石表面不能含有油脂、污渍等影响到砂浆粘结的有害物质，确保砌筑片石质量。砂浆骨料最大直径不能超过5 mm，砂浆的配合比根据工程的实际情况确定优化。砌筑前，必须将基面和坡面进行整理，清除坡面和基层多余的泥土，并对软弱土层进行夯实。为了确保砌筑质量，片石砌筑前，应该确保垫层湿润，然后将砂浆平铺在垫层上，在砂浆尚未完全凝固前砌筑片石，外露面的坡顶、边口应选择平整的石块进行砌筑，片石按照自下而上的方式进行砌筑。砌筑以后，做好砂浆的养护工作。3.4 混凝土挡土墙

混凝土稳定性好、坚固、不容易腐蚀等特点，因此广泛应用在边坡支护工程中。混凝土挡土墙施工前，要及时清理墙面的虚方，并对挡土墙的横断面进行放样测量，并做好相应的标识。然后才能开挖基坑，基坑开挖的时候做好临时排水工作。采用跳槽方式开挖基坑，防止基坑出现坍塌，基坑开挖到距离设计标高50 cm要立即停止开挖。为了提高混凝土挡土墙的施工质量，采用一次性浇筑而成。根据工程实际要求配置混凝土配方，混凝土运输到现场以后，必须检查混凝土的坍落度、均匀性，符合施工要求以后才能进行浇筑。在浇筑的时候，还需要用振捣棒进行振捣，确保混凝土浇筑均匀。墙身使用钢板膜，模板支撑采用50 mm的钢板，模板支撑以后，才能浇筑混凝土。混凝土挡土墙施工工艺流程如图1所示。

图纸审核施工准备测量放样备料混合料拌和抽样检验运输摊铺监理认压实可格合不密实度检测养护结束图1 施工工艺流程示意

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高速铁路路基基地注浆加固

郑 君

（中铁十九局集团第六工程有限公司，江苏无锡 214010）

［摘 要］注浆法是高速铁路路基基地加固的重要方式，其在弱化地基加固对高速铁路运行影响的基础上，实现了地基加固工艺及成本的有效控制。结合张呼高速铁路地基基地加固的实践，对注浆法的应用机理和过程进行分析，以期有利于注浆法应用的规范化，进而提升高速铁路路基基地加固质量，保证人们出行的稳定及安全。［关键词］高速铁路；路基基地加固；注浆法［中图分类号］TU 213.1　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）07–0153–02

Grouting Reinforcement of Subgrade Base of High

Speed Railway

Zheng Jun

［Abstract］Grouting method is an important way to reinforce the subgrade of high-speed railway. On the basis of weakening the in?uence of foundation reinforcement on the operation of high-speed railway，it realizes the effective control of foundation reinforcement technology and cost. Based on the practice of foundation reinforcement of Zhanghu High-speed Railway，this paper analyses the application mechanism and process of grouting method in order to standardize the application of grouting method，improve the quality of foundation reinforcement of high-speed railway，and ensure the stability and safety of people's travel.［Keywords］high-speed railway；roadbed reinforcement；grouting method

1 工程概况及路基基地加固方案选择

高速铁路路基基地的土质种类不同，其物理参数也会存在较大差异。在张呼铁路施工过程中，其施工路段的土质以粉砂土为主要成分，与其他土质相比，这种土质的承载能力较弱，一旦受到外部荷载，就容易导致地段的不均匀沉降，从而影响高速铁路运行的平顺度和稳定性；另外，其会对铁路运行的经济效益获得造成较大阻碍。基于此，进行本段高速铁路的路基基地加固势在必行。

实践过程中，该段高速铁路的地基加固方案选择需要考虑以下因素：（1）粉砂土是其最主要的基床土质，该土质的力学强度、变形模量以及抗渗能力普遍较弱；（2）在注浆过程中，该高速铁路的行车密度大，天窗时间较短，容易对路基基地的加固过程形成阻碍；（3）加固过程必须充分满足工程建设效益和社会经济效益的要求，只有这样，才能实现高速铁路路基基地加固的高效率、高质量。经系统分析，本工程采用注浆法作为路基加固的主要工法（图1）。

图1 高速铁路注浆加固施工

2 注浆法的工程应用

注浆法是高速铁路路基基地加固的重要方式，其通过静

压力作用的充分应用，使浆液在岩体或土体中得以渗入，然后在劈裂与挤压的作用下，不断提高路基基础物理学性质的过程。实践过程中，保证高速公路路基的岩体或土体不被破坏是注浆法应用的基本原则。2.1 注浆前期准备

高速铁路路基加固过程中，注浆法的应用必须进行充分的前期准备工作。具体而言，其包含了注浆法应用范围确定和注浆材料选择2个部分。在注浆范围确定过程中，其主要应用与路基渗漏、路基承载力差、铁路建筑物偏斜等方面。并且通过注浆法应用，其可以有效降低铁路地基的渗流量，从

收稿日期：2018–12–02作者简介：郑君（1977—）??，女，辽宁盘山人，工程师，主要研究方向为

路基沉降。

4 结束语

边坡是建筑工程常见的问题，边坡稳定性关系建筑工程的安全性和稳定性。边坡稳定性受到地层岩性、地质构造、地应力、水文条件、降雨等因素的影响。所以岩土工程边坡设计的时候，要从上述几方面进行分析，并通过边坡绿化、挡土墙、护坡等方式对边坡进行加固，提高边坡的稳定性。因此，必须加强边坡防治工作。在实际边坡防治过程中，必须结合实际情况，选择合适的边坡治理方式，确保岩土边坡的稳定性。

参考文献

[1] 敬伟.浅谈公路边坡稳定性分析及其治理措施[J].建筑工程技术与设计，

2017（11）：3092.

[2] 曾亮.岩土工程边坡的稳定性以及设计方案[J].城市建设理论研究（电子版），2016（13）：313.[3] 曾小宏，曾 杰.岩土工程边坡稳定性分析中的拉伸破坏问题[J].建筑工程技术与设计，2018（19）：3909–3910.[4] 杨富豪.浅谈影响边坡稳定性的几个因素[J].福建质量管理，2018（15）：275.[5] 何尽川.岩土工程中边坡治理的岩土锚固技术研究[J].四川水泥，2018，（8）：165–166.[6] 孙萍，薛涛，孙雪.非饱和下蜀土边坡稳定性数值分析研究[J].河南科学，2017，35（4）：584–589.

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