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摘要：本文介绍了公路路基边坡稳定性的设计原则，通过分析路基边坡的病害防治，给出了边坡稳定性的影响因素，提出了增强路基边坡稳定性的一系列措施。
关键词：稳定性分析；病害防治；影响因素；措施
引言
公路路基支撑着整体路面结构，承受路面结构传递下来的行车荷载，路基的强度、抗变形性能、稳定性与耐久性的优劣一定程度上决定了路面性能，在工程实践中，我们经常会遇到路基边坡失稳情况，主要是由于排水不良和外界荷载的作用，常常会导致滑坡，泥石流等灾害的发生，造成经济损失和人员伤亡。对于一般路基，设计中不需要进行稳定性验算；对于高填深挖、陡坡路堤、浸水路堤和滑坡与软土等不良水文、地质条件下的路基，需要进行，需要进行路基边坡稳定性分析与验算，据此选定合理的边坡坡度和高度及相应的工程技术措施。
一、路基边坡稳定性设计原则
公路边坡沿公路分布的范围广，对自然环境的破坏范围大，如果在保障边坡稳定性的同时，能够注意保护环境和创造环境，采用适当的绿化防护方法来进行，则会使公路具有安全、舒适、美观、与环境相协调等特点，也将会产生可观的经济效益、社会效益和生态效益。因此，边坡设计应遵循“安全绿色、水土保持、恢复自然、环保之路”的设计原则。
稳定性设计原则需注意的问题：（1）边坡稳定。保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差与温度变化的影响，防止和延缓软岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程，从而保护路基的整体稳定性。（2）环境保护。使工程对环境的扰乱程度减少到最小，并谋求人工构造物与自然环境相协调。（3）综合效应。综合防光，防眩，防烟，诱导司机视线，改善景观等目的进行边坡绿化防护，充分发挥工程的综合效益。
二、路基边坡破坏形式及原因
路基边坡的滑塌是最常见的路基病害之一，根据边坡土质类别、破坏原因和规模不同，主要破坏形式为溜方、滑坡、剥落和碎落崩塌四种。溜方是由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成，即边坡上薄的表层土下溜，通常是由于降水、降雨等流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。滑坡是指一部分土体在重力作用下沿边坡的某一滑动面滑动，主要是因土体的稳定性不足引起的。路堤边坡发生滑坡的主要原因是边坡坡度过陡或坡脚被挖空，或填土层次安排不合适等；路堑边坡发生滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。
三、路基的变形、破坏及防治
3.1 路基的主要病害
路基裸露在大气中，经受着土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用，路基的各个部位将产生变形.路基的变形分为可恢复的变形和不可恢复变形，路基的不可恢复变形将引起路基标高和边坡坡度、形状的改变.严重时，造成土体位移，危及路基的整体性和稳定性，造成路基各种破坏。
路基的主要病害有以下几种：
1．路基沉陷
路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落，如图1—a）所示。路基的沉陷可以有两种情况，一是路基本身的压缩沉降；二是由于路基下部天然地面承载能力不足，在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的。
路基的沉陷是因路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，在路基堤身内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用之下，引起路基沉缩，如图1—b）所示。
地基的沉陷是指原天然地面有软土、泥沼或不密实的松土存在．承载能力极低，路基修筑前未经处理，在路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出，引起路基下陷，如图1—c）所示。
图1：a）路基沉陷；b）路基沉陷；c）地基沉陷
2.边坡滑塌
路基边坡滑塌是最常见的路基病害，根据边坡土质类别，破坏原因和规模的不同，可分为溜方与滑坡两种情况。
1）溜方：由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成。溜方通常指的是边坡上表面薄层土体下溜。主要是由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起的，如图2—a）、b）所示.
2）滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。滑坡主要是由于土体的稳定性不足所引起的，如图2—c）所示。
路堤边坡坡度过陡，或边坡坡脚被冲刷淘空，或填土层次安排不当是路堤边坡发生滑坡的主要原因.
路堑边坡滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。粘性土层和蓄水的砂石层交替分层蕴藏．特别是有倾向于路堑方向的斜坡层理存在时，就容易造成滑动。
图2 路基边坡的破坏：a），b）为溜方；c）滑坡
3．碎落和崩塌
剥落和碎落是指路堑边坡风化岩层表面，在大气温度与湿度的交替作用，以及雨水冲刷和动力作用之下．表层岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。
4．路基沿山坡滑动
在较陡的山坡填筑路基，若路基底部被水浸湿，形成滑动面，坡脚又未进行必要的支撑，在路基自重和行车荷载作用下，整个路基沿倾斜的原地面向下滑动，路基整体失去稳定。
5．不良地质和水文条件造成的路基破坏
公路通过不良地质条件（如泥石流、溶洞等）和较大白然灾害（如大暴雨）地区，均可能导致路基的大规模毁坏.
3.2 路基病害防治
为提高路基的稳定性，防治各种病害的产生，主要有以下一些措施：
1．正确设计路基横断面。
2．选择良好的路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土作稳定处理.
3．采取正确的填筑方法，充分压实路基．保证达到规定的压实度。
4．适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。
5．正确进行排水设计（包括地面排水、地下排水、路面结构排水以及地基的特殊排水）。
6．必要时设计隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积，设置砂垫层以疏干土基。
7．采取边坡加固、修筑挡土结构物、土体加筋等防护技术措施，以提高其整体稳定性.
以上各项技术措施的宗旨在于限制水分侵人路基，或使已侵入路基的水分迅速排除，保持干燥，提高路基的整体强度与稳定性。
四、影响路基边坡稳定性的主要因素
影响路基边坡稳定性的因素包括地质条件、水文条件、新构造运动、地形地貌、自然气候和人类的工程活动等。
4.1地质条件
4.1.1岩（土）体的地质性质
岩（土）体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式，如坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主，而软弱岩石则以应力控制型失稳为主。岩（土）体的工程地质性能越好，边坡稳定性越高。
4.1.2地质构造
因地质构造关系到岩（土）体结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度和充填物成分、以及结构面的产出状态对边坡稳定性的影响，因此在分析岩（土）体结构面对边坡稳定性的影响时，要充分注意岩（土）体结构面的产出状态与边坡面的相互关系，亦即结构面与边坡面的组合不同，边坡稳定性分为反倾稳定、顺倾稳定等不同形式。
4.2水文条件
通常的“十个边坡九个水”说明的就是边坡稳定性与地下水的活动关系。由于岩（土）体的力学性质受水的影响很大，地下水富集程度的提高不仅增大边体下滑力，而且降低软弱夹层和结构面的抗剪强度，导致滑动面的抗滑力减小。因此，治理边坡也往往是由于改善了水文（地质）条件而获得成功。
4.3新构造运动
新构造运动（地震）最容易引起边坡形态、产出状态及水文（地质）条件发生改变而导致边坡失稳，其原因是地震产生的水平地震附加力促使边坡的下滑力增大、滑动面的抗滑力减小。
4.4地形地貌
边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响较为明显，即不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力，并引起坡顶出现裂缝；在坡底产生剪切应力而促成剪切破坏带，这些作用均极大地降低边坡的稳定性。此外，边坡面与地质结构面的不利组合还会导致边坡结构控制型失稳。
4.5自然气候
大气降雨是地下水的主要补给源，气候类型不同时大气降雨量也不同。因此在不同的地区，由于大气降雨量不同，即使其它条件相同，边坡稳定性也不相同。例如，暴雨或长期降雨以及融雪一方面降低岩（土）体的强度、增大孔隙水的压力，使边坡滑动面的抗滑能力降低，另一方面增大边坡下滑力，两者结合起来极大地降低了边坡的稳定性。
4.6人类的工程活动
随着人类工程活动的次数频繁和规模扩大，对公路边坡稳定性的影响越来越显著，特别是不当的人类工程活动引起的边坡失稳事故经常发生。对边坡稳定性产生明显影响的人类工程活动包括削坡、坡顶加载、地下开挖等。
五、具体的防治工程措施
为保证路基的稳定，除工程中做好路基排水工作外，还需结合当地水文、地质及材料等实际情况，采取有效措施，对各类土、石边坡进行必要的防护。
对于高填深挖、陡坡路堤、浸水路堤和滑坡与软土等不良水文、地质条件下的路基，需要进行路基边坡稳定性分析与验算，具体实例如下：
[计算简图]
[控制参数]：
采用规范：通用方法
计算目标：安全系数计算
滑裂面形状：圆弧滑动法
地震烈度：8 度
水平地震系数：0.200
地震作用综合系数： 0.250
地震作用重要性系数：1.000
地震力作用位置：滑弧处
水平加速度分布类型：矩形
[土层信息]
上部土层数 3
层号层厚重度饱和重度粘结强度孔隙水压
（m）（kN/m3）（kN/m3）（kpa）力系数
14.10017.500----20.000---
22.70018.300----20.000---
30.80018.000----20.000---
层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩
（kPa）（度）力（kPa）擦角（度）
110.0007.000--------
214.0009.000--------
316.0007.500--------
下部土层数 1
层号层厚重度饱和重度粘结强度孔隙水压
（m）（kN/m3）（kN/m3）（kpa）力系数
114.00017.500----20.000---
层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩
（kPa）（度）力（kPa）擦角（度）
110.0007.000--------
层号十字板?强度增十字板羲?强度增长系
（kPa）长系数下值（kPa）数水下值
1------------
不考虑水的作用
[计算条件]
圆弧稳定分析方法： Bishop法
土条重切向分力与滑动方向反向时：当下滑力对待
稳定计算目标：自动搜索最危险滑裂面
条分法的土条宽度：3.000（m）
搜索时的圆心步长：3.000（m）
搜索时的半径步长：1.000（m）
-------------------------------------------------------
计算结果：
-------------------------------------------------------
[计算结果图]
最不利滑动面：
滑动圆心 =（6.080，16.720）（m）
滑动半径 = 19.915（m）
滑动安全系数 = 0.876
总的下滑力 = 757.203（kN）
总的抗滑力 = 663.512（kN）
土体部分下滑力 = 757.203（kN）
土体部分抗滑力 = 663.512（kN）
筋带在滑弧切向产生的抗滑力 = 0.000（kN）
筋带在滑弧法向产生的抗滑力= 0.000（kN）
可以看出土体的下滑力＞土体的抗滑力，土体不稳定，需要进行防护。
其具体的做法：
（1）植草防护。植物防护则是在边坡上种植草或植树，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济。
（2）工程防护。工程防护主要是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育不良的岩石路基边坡等，采取工程防护措施即设置人工构造物防护。
（3）干砌片石。干砌片石适用于保护边坡免受大气降水和地面径流的侵害，以及保护浸水路堤边坡免受水流冲刷。
（4）浆砌片石。浆砌片石设置在浸水路堤及可能发生坡面被冲刷的土质边坡，应做好排水与防护的结合，否则不宜采用。
（5）拱式、网格防护。这种防护方式克服了鱼鳞状砌石防护排水抗冲刷能力弱和污工量大的特点，最大限度地绿化坡面，外观较好，在高填方、长直线的护坡段，能达到美化、绿化的双重效果，是近年来公路防护常用的方法之一。
结束语
路基边坡的稳定性对公路建设的质量产生着重大的影响作用，所以加强对路基边坡稳定性建设的治理是十分必要的。因此在实际的工程项目里我们要搞好公路建设，充分保障路基的稳定性，从而在整体上提高公路建设的质量。
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论文作者:潘国生
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/17
标签：路基论文; 稳定性论文; 路堤论文; 防护论文; 地质论文; 滑坡论文; 公路论文; 《防护工程》2018年第27期论文;