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。

当然,国标建筑边坡技术规范中通过土压力理论来确定边坡锚固措施是可行的。该方法也是解决此类瓿的一种途径,并且这种方法当然也可用在公路边坡的设计中。这与“地质八大法”也并不冲突,且属于它的一种方法。
此外,关于约束所要采用的锚固工程长度,可以通过常规的破裂角、数值模拟等结合工程经验进行确定,毕竟岩土工程是典型的概念设计,计算并不是唯一确定工程的依据,而应贯彻定性与定量相结合的岩土工程设计理念。
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