关于软岩边坡稳定性及加固设置的说明
近日,有朋友咨询了一个问题:岩质边坡如果没有外倾结构面,理论上这个边坡是稳定的。但是实际工程中,对一些较高的边坡或软质岩体边坡,还是会设置一些锚杆框架,这个设置锚杆框架的措施似乎没有理论基础,有一点带个人经验及主观的看法。国标建筑边坡技术规范是通过土压力理论来确定边坡锚固措施的,这一点能解释通,不知道这个土压力理论能不能用在公路边坡的设计中?
对于这个问题,首先要明确影响坡体稳定性的几个因素。而在这些因素中,坡体结构与岩土体性质是其中极为重要的两个因素。
坡体结构对坡体的稳定状态、潜在的变形特征等具有控制性的作用,这个朋友所说的外倾结构面就是坡体结构的概念。因为坡体中存在外倾结构面,就明显的加大了坡体依附这个结构面向临空面变形的趋势。换句话说,如果把坡体结构当作坡体的“思想”,那外倾结构面就是坡体具有“不良思想”,如果不对这种思想进行加以控制,就可能导致坡体向临空面发生变形,继而影响坡体的稳定性。因此,对于影响坡体稳定性的外倾结构面进行加固就是必然的结果。
而对于岩土体性质,其作为影响坡体稳定性的另一个重要因素,也直接影响了坡体的稳定性。一个具有软弱体质的边坡,怎么可能形成良好的脊梁支撑高陡边坡的稳定。换句话说,如果把构成坡体的岩土体性质当作坡体的“体质”,那软质岩体就是就是坡体具有“多病的身体”,而高陡的边坡就如同过重负担压在“多病的身体”上,导致其可能不堪重负而变形失稳。
这时候如果能卸掉一部分压在“多病的身体”上的过重负担,即卸载或放缓边坡,就可能有效提高边坡的稳定性。此外,如果能给“多病的身体”予以扶持,即通过反压、工程加固等措施,也就是通过加大边坡的横向约束,正如三轴强度高于单轴强度一样,就可能帮助“多病的身体”承担起这份重担。因此,对于影响坡体稳定性的软弱岩土体进行加固就是必然的结果,而这种加固工程就可能是锚固工程、支挡加固工程或反压工程。
而这种锚固工程的设置有没有理论基础呢?那当然是有的!也肯定不是仅仅依靠个人经验及主观的看法,而合理的定性分析与定量计算的结果。
我国滑坡奠基人徐邦栋先生提出的坡体稳定性分析中的“地质八大法”中,其中一法就是“坡脚应力与岩土强度对比法”,说的就是这个问题(在笔者《公路●工程斜坡病害防治理论与实践》一书中有详细说明)。即通过查明高陡斜坡下部岩土体强度较差的部位的地质条件,采用常规应力计算或采用有限元数值模拟,利用等值线图或应力云图与岩土体强度进行比较,判断坡体的稳定程度,并结合监测或有限元、离散元数值模拟预测坡体的发展趋势。