山地高速公路路基边坡稳固性研析及动态构设研究

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1、山地高速公路路基边坡稳固性研析及动态构设研究第一章绪论1.1课题的提出及研究意义路基边坡是构成路基横断面几何形状必不可少的组成部分，同时更是保证路基使用功能的重要部分。对于填方路基，合理的边坡存在，构成了稳定的路基横断面几何形状，保证了路基的稳定，维持路面的平整，坚强而又稳定的填方路基为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要保证。对于挖方路基，人工开挖改变了山体的自然稳定状态，合理的边坡存在，可以维持人工开挖后的边坡长期稳定，进而保证公路的安全使用。我国高等级公路建设起步较晚，随着我国改革开放的深化

2、，全国的经济建设全面快速发展，高等级道路的需求也日益增大。高等级公路为了满足车辆快速、安全、舒适而经济的运行，就必须保证较高的平纵线形指标，较高的平纵线形指标势必对一些地形地貌较复杂的路段做出较大改变，而较大的改变原有地形地貌必然大大的增加工程数量，据不完全统计，高速公路在内蒙平原微丘区，每公里土石方数量7-14万立方米，东北重丘区每公里土石方数量约8-18万立方米，东南山岭区每公里土石方数量10-20.5万立方米，西南山岭区9.5-19万立方米，与庞大的土方工程随之而来的巨大的填挖方边坡数量也

3、是前所未有的。在上个世纪80年代中期，在当时出版的中国公路交通图中，高速公路一直是空白。全国道路网极其不健全，且以低等级道路为主，道路交通量小，工程投资小，线形指标低，高填深挖段落较少，因防护工程不到位导致道路损坏造成的损失不大，因此，本不作为道路建设主体工程的防护工程常常被忽略。1988年10月31日，我国第一条高速公路上海至嘉定高速公路建成通车。此后，我国高速公路建设突飞猛进，增长幅度之大世界罕见，至2001年末，达到1.9万公里，跃居世界第二位，2011年底，我国高速公路总里程达到8.5万

4、公里。面对如果巨大规模的高速公路，边坡加固与防护越发显得突出与重要。由于高速公路交通量大，线形指标较高，为减低建设成本而控制桥隧比例，进而增加了高填深挖的段落，这种情况在山区高速公路尤为明显，加之早期修建高速公路资金不足，以及建设理念落后等原因，许多高速公路边坡由于加固方案不合理或加固强度不足，坡面防护及排水措施不到位导致运营期出现各种病害，增加了大量养护及治理的费用。各种病害中尤其以山区高速公路边坡失稳影响最为普遍也最为严重，轻则更影响到道路的正常使用，重则造成道路使用者的财产损失及人身伤亡，

5、公路滑坡所造成的直接经济损失约占突发性地质灾害所造成经济损失的80%，滑坡灾害不仅治理费用大，而且还可能威胁人身财产的安全而引发社会问题。故路基边坡防护技术越来越受到建设单位的重视。根据2011年底交通部发布的国家高速公路网规划，在未来30年，将建成13.2万公里高速公路。其中大部分公路建设将穿过山区和丘陵地带，这就对边坡的稳定性则势必要对沿线坡体进行挖方与填方，破坏了坡体的自然平衡条件，从而引起边坡失稳。所以在未来的高速公路建设中，边坡稳定性分析与研究显得尤为重要。但是，在目前的滑坡防治过程中

6、，要么对滑坡地质勘察重视不够，而一味追求增大抗滑结构工程规模的思想来弥补对滑坡性质认识的不足，致使多数抗滑工程结构的安全系数过大，结构的抗滑能力远没有充分发挥，造成工程浪费，要么对边坡稳定性的分析不充分，导致加固方案不当，抗滑结构达不到预想效果而埋下安全隐患及潜在治理投入，甚至导致后期越治越重，久治不愈的结果。对于现阶段高等级道路里程快速增长，路基边坡损坏对公路正常使用造成的影响也日趋凸显的现况，结合工程实例，对存在失稳可能的路基边坡进行稳定性分析，并采用先进软件进行动态设计，以确定可行的、合理

7、的、有效的、经济的抗滑加固方案，并辅以合理的坡面防护措施及排水设施，形成系统的边坡治理方案，使维稳效果达到最佳。希望本研究对今后的高速公路防护工程提供有价值的参考与指导，也正为此，这将是一件意义重大的研究工作。1.2国内外研究现状回顾历史，道路边坡稳定性研究经历了由经验到理论、由定性到定量、由单一评价到综合评价、由传统理论和方法到新理论、新方法、新技术的发展过程，对确保公路边坡稳定起到巨大作用目前边坡稳定分析方法归结起来可分为两类，即确定性方法和不确定性方法。其中确定性方法是边坡稳定性研究的基本

8、方法。极限平衡法是纳入设计规程的边坡稳定分析的重要和最常用方法，从广义上来说，该方法也属于数值分析方法的一种，但由于其通用性和实用性，人们将其作为单独的一类方法列出。极限平衡法假设边坡出现滑动面且处于极限平衡状态，然后将边坡离散成有垂直边界的刚体条块，建立条块之间的静力平衡方程，通过求解静力平衡方程得到边坡的安全系数。早期的极限平衡条分法是1916年由瑞典人彼德森提出，后来Fellenius，Taylor，Bishop，Janbu，Morgenstern和Price，Spencer，Sarma，