坡外水对路堤边坡稳定性影响分析
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摘要 本文主要提出对路堤边坡稳定性分析中的不确定因素，并对边坡稳定性的计算方式及处理方案进行分析与阐述。
中图分类号U416 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0030-02
影响路堤边坡稳定性的因素有很多，基本可以分为两大类：一是边坡的自身结构因素，由于边坡土体的力学特性等产生影响，如岩土体的软弱结构面等；二是边坡形成的各种地质环境因素，如地质应力、地下水等。在自然界中，大多数存在临水边坡的位置，都可能由坡外水位的变化而造成坡内地下水的改变，并对边坡稳定性产生影响。
1 路堤边坡稳定性分析中的不确定性
1.1 模型的不稳定性
模型的不确定性主要反映在试验设计过程中采用的分析方法不同，对模拟的实际情况有所差距。所有数学模型在模拟岩土材料时，都会存在特性的近似，而在建立或者应用安全系数（K）的计算模型中，可能造成误差的不确定，这些不确定性主要由于：
1）计算模型的选择差距。由于分析坡外水对路堤边坡稳定性影响的计算模型有很多，而且不同的模型建立在不同的假定基础上，应用于不同地质对象。选择的模型不同，注定会引起误差，即使选择的是恰当模型，其基本假定的参数与内容，也与具体工程条件存在差距，因此由其引发的误差具有不确定性；
2）力学分析误差。在极限平衡法计算中，一般不会考虑到滑体自身的力学作用，即使有些工程中加以考虑，也十分粗糙；在数值分析法中，对岩土介质的本构关系及破坏准则等都以假设形式存在，在力学分析中的简化处理，也会产生一定误差，并具有不确定性；
3）影响因素的简化。由于安全系数（K）的计算较为复杂，需要考虑多方面因素，但是单纯从模型中无法全部表达，只好选择一些主要因素，而适当放弃一些次要因素。仅此，影响因素的简化，也将带来误差的不确定性。
1.2 参数的不确定性
参数的不确定性主要指在计算模型中，考虑到的各方面因素具有不确定性。参数的不确定性主要包括外界的分布不确定性、荷载力的大小区别以及岩土介质物理学的不确定性等。具体内容分析如下：
1）样本不足或调查差距。岩土介质物理学的参数“真值”是未知的，需要通过一系列试验样本等结果进行估算。但是由于受到试验条件或样本条件的限制，试验不可能完全彻底，或者由于样品不足也会形成误差。另外，对于不同样本的估算，也会获得不同结果，它们可能与“真值”之间存在一定差距；
2）试验或者勘测的误差；
3）岩土性质的可变性。由于天然岩土介并不是均质材料，受到长期的复杂物理学、地质学、化学等作用，其物理学性质会随着时间空间而呈现随机分布。对于同一个工程来说，不同位置的物理学性能指标差距1个~2个数量级，而且这种岩土介质特性的不断变化，是其自身固有的性质，无法通过人为因素控制。岩土介质的物理学特性多需要借助某种试验或者勘测方法而直接获得。但是由于受到科学技术的限制，有些试验仪器难以达到试验需要的精度，再加上试验方法的不确定性，都可能为最终试验数据带来干扰。因此，各种因素都有可能带来试验结果的误差，且这种误差具有不确定性，但是也可以通过人为因素尽量降到最低。
2 坡外水对路堤边坡稳定性的影响计算
2.1 计算模型的搭建
以某鱼塘区的路基为例，需先将底部淤泥清理到硬底部位，换填厚度约为2m的亚粘土，再继续进行堆载、路基和路堤的施工。路堤的高度应以填筑压实后的高度为准，而无需考虑施工堆载过程中产生的超载高度。断面模型如图1所示：
图1 路基和路堤断面模型
2.2 参数计算
在施工设计阶段，一般不会涉及岩土的参数资料，因此需要计算岩土参数。根据土工试验报告，获得各岩土层中的参数值。由于堆载施工与路堤填筑的速度比较快，再加上需要进行地基打设袋装砂井的处理工作，因此对软土应该考虑到参数计算、排水固结等，使用固结不排水的试验值。
2.3 沥青面层厚度变化
早期修建的高速公路面层结构：国道主干线一般为4cm细粒式AC+5cm中粒式（粗粒式）AC+7cm粗粒式AC，沥青面层总厚度为16cm；山东地方高速公路为4cm细粒式AC+5cm中粒式（粗粒式）AC+6cm粗粒式AC ；新世纪中期山东省高速公路一般为 4cm细粒式AC+6cm中粒式（粗粒式）AC+8cm粗粒式AC；近期路面结构一般根据交通量来确定，4cm~6cm细粒式（中粒式）AC+6~8cm中粒式（粗粒式）AC +8~12cmATB。沥青面层厚度变化如图2所示。
图2 沥青面层厚度变化
2.4 工况的计算
参照路堤两侧是否存在蓄水并作用在路堤坡脚位置，应考虑将模型两侧的水深2m处及水抽干两种情况下，进行路堤稳定性计算。当存在坡外水时，应将坡外的静水压力附在坡面上方，以饱和重度考虑水位以下的土体状况。
2.5 计算结果分析
经测量结果，通过对抽水前与抽干水后的路堤稳定情况比较，路堤边的稳定性主要由软基强度来决定，一般路堤失稳多由软基整体失稳造成。
3 提高边坡稳定性的措施
3.1 截排水处理工程
截排水工程主要包括地下排水工程与地面排水工程。一方面，地下排水工程中大多采取盲沟形式，可有效改善路堤边坡的失稳问题或者其它类型的路基病害都可获得较好效果；另一方面，地面排水工程则是通过拦截边坡的形式，将地面水或者边坡范围中的地表水排除。通过边坡渗沟方式也可有效排除边坡的地表渗水或者层间水。
3.2 边坡防护工程
通过在坡面终止植被的方式，也可有效改善坡面土体的固着力，并避免形成表面冲刷。铺设草皮应尽量选择其容易成活的季节。如果是在满铺浆砌片石或者浆砌片石的构筑物时，需要在骨架中铺设草皮以保护坡体，或者选用其他骨架护坡形式夯实骨架中的填土，避免边坡出现冲刷或者渗漏。
3.3 支挡处理
如果边坡内部或者坡脚位置产生坍塌，且坍塌体较厚的情况下，清理较困难，甚至可能造成更大面积的坍塌，可根据滑体推力的大小等，选用浆砌片石挡土墙、锚索、锚杆、锚管注浆等形式，加快实现边坡平衡，避免更大范围的坍塌。
4 结论
边坡排水系统是一种网格系统,纵、横向排水沟槽的功能有很大区别。地区降雨量大,降雨入渗边坡后无法排出,聚集在混凝土防护层下,土体吸水软化,强度降低,导致坡面附近安全系数降低,边坡失稳。环境与交通的变化，对公路边坡原材料有较大影响，采用沥青路面结构从半刚性基层的一统天下到多元化的路面结构，主要体现在面层厚度的变化，混合料类型的变化，基层类型的变化以及原材的变化等等。
参考文献
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