坡率法是设置稳定坡率的万能密匙吗

所谓稳定坡形坡率,就是不需要设置加固支挡工程就可以自稳,稳定性就可以满足工程需要的边坡。当然,坡面的防冲刷、落石掉块、风化剥落等进行浅表层的防护的工程不包括在内。

路基设计规范中对边坡的坡形坡率设置有“坡率法”这种看似“有章可循”的工艺,如全风化体边坡可采用1:1~1:1.25的坡率,强风化体边坡可采用1:0.75~1:1的坡率,中风化体边坡可采用1:0.5~1:0.75的坡率等。但坡率法是在边坡高度较小,假定构成坡体的岩土体性能均匀的基础上,只考虑了岩土体强度这一个要素的近似做法。其实,这种依据坡率法设置的边坡,在工程实践中多出会出现病害,究其原因,就是这种假定构成坡体的岩土体性能均匀,而只考虑岩土体强度要素,忽略其它岩土体基本性能的假设,有时超过了合理的假定边界条件所致。

边坡分为填方和挖方两大类,其稳定坡形坡率的设置具有各自的特点,都需要构成的岩土体特点、坡高、人为工程需求等进行综合考虑。

1、填方边坡来说,由于构成坡体的填料属于“人工产品”,其工程性质相对均匀,工艺参数可以依据一定的标准受到人为控制。因此,填方边坡的稳定坡形坡率一般情况下可以按照一定的标准统一执行。如:

土质、类土质和极软岩填方边坡一般从上至下多采用1:1.5、1:1.75和1:2的稳定坡率,而填石路基则需要根据石料的性质区别设置稳定坡率。如硬岩和较硬岩填石边坡从上至下多采用1:1.1、1:1.3的稳定坡率,较软岩和软岩填石边坡采用从上至下多采用1:1.3、1:1.5的稳定坡率。

2、对于挖方边坡来说,由于构成坡体的岩土体具有“原生态”非人工的特性,故其具有天然的离散性、多相性和变异性特点,导致每个坡体都具有“独一无二”的特征。因此,挖方边坡往往不能设置“约定俗成”的固定坡形坡率,而需依据构成坡体的岩土体性质进行针对性的选用。

因此,对于挖方边坡的稳定坡率应结合岩土体的离散性、多相性、变异性,以及坡体结构等性能综合考虑设置,这也可以从岩土工程“强度、渗透、变形”三要素中得出结论。一旦设置的坡形坡率不满足岩土体的应力场(强度)和渗流场(渗透),就可能导致边坡的变形。尤其是对于包含影响边坡稳定性因素相对更多的高边坡来说,坡率法的应用是受到极大限制,并需要坡体的地质条件进行针对性考虑的。

因此,对于挖方边坡的稳定坡形坡率设置,是一个需要综合考虑构成边坡地质条件的产物,严格来说,没有统一的规律可循,而是需要逐点进行针对性设置的产物。

譬如材料性能相对均匀的,具有不同强度的岩土体就有不同的稳定坡率。君不见华山西峰相对高差几百米而直立稳定,而鄙人老家后院的粘土边坡才挖了几米,不到一年就塌坍的面目全非了。

再譬如我们常假定为类均质体的膨胀土、花岗岩等岩土体中就往往存在大量影响边坡稳定性的结构面,一旦挖方坡率陡于这些外倾的结构面就可能造成边坡失稳。从这一点来看,由结构面决定的坡体结构,往往与岩体强度一样,是控制坡体稳定性的重要因素。

又譬如同是堆积体,块石含量高的崩坡积体自然休止角和边坡稳定性,就可以把细颗粒含量相对较多的冲洪体边坡的休止角和稳定性甩出几条街去。而同样是半成岩体构成的坡体,富水的边坡稳定性连干燥无水时边坡稳定性的尾灯都看不到。

……

从以上这些情况来看,影响边坡稳定坡率的因素磬竹难书,只要其中的一个因素“调皮”,就可以“一个老鼠坏了一锅汤”。因此,那种认为构成坡体的各个要素都是听话的好孩子,都是可以忽略而只会干活,不会索取的老黄牛,指望靠一招坡率法就想通吃边坡坡形坡率这坡的做法是万万要不得的。

因此,坡率法是设置边坡稳定坡率的一把普通钥匙,但决非密匙,而真正万能密匙是对边坡的地质体的充分掌握,从而方可设置出人地谐和的稳定坡形坡率。

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