探讨反分析法在高速公路滑坡治理中的实施要点

【摘 要】近年来，我国社会经济发展突飞猛进，高速公路建设对促进当地经济发展、各地区之间的经济交流具有十分重要的意义。在高速公路建设中，由于工程施工需求，时常需要对现有地形进行高深挖，形成大量边坡，但是边坡在开挖过程中，会逐渐开始蠕动甚至滑坡，给高速公路的施工及正常运行埋下较大的安全隐患，给行车安全带来威胁。那么在高速公路滑坡的稳定性分析中，运用反分析法将整个滑体作为剪切试验对象，重点分析抗剪强度指标，从而有效的克服了现场试验难以进行的不足，大大提高了高速公路滑坡治理的可靠性与安全性。

【关键词】反分析法；高速公路；滑坡治理

引言

高速公路属于长线工程，不能像水电工程、建筑工程等那样对整个建设区域的岩土参数全面而准确的调查，其取样条件和试验条件都受到了限制，难以检测出符合实际情况的强度参数。若想对高速公路滑坡的稳定性进行分析，最重要的一点就是需要滑坡地带的抗剪强度参数，如果参数取值过低，往往会大大增加工程治理的费用；如果参数取值过高，那么滑坡治理工程在危险状态下运行，工程与施工人员时刻都有危险。因此采用滑坡反分析法对滑体的强度参数进行研究，科学的计算出符合滑坡实际情况的抗剪强度参数，这对全面、深入的分析高速公路滑坡稳定性奠定了可靠的基础。

1 反分析法在滑坡治理中的应用

在对高速公路滑坡稳定性的分析中，采用反分析法的具体思路为：对正处于蠕滑状态甚至滑坡的边坡，对其滑动后的坡面线进行测定，并采取相应的方式确定滑动面，假设滑动体处于极限平衡状态，且安全系数K在0.95―1.0范围内，然后采用极限平衡计算公式对滑体的抗剪强度参数c、φ进行反分析计算。

1.1 确定滑动面

在高速公路滑坡处理过程中，运用反分析法的首要条件是确定滑坡的滑动面。就目前我国滑动面确定的方法主要有三种：第一是钻孔取芯，绘制柱状图。通过专门的机械设备进行钻孔，获取岩心的具体情况，并深入分析柱状图，从而确定滑动面的具置、厚度以及形状。第二是通过埋设测斜管，对深层位移进行观测而确定滑动面。最后一种是根据已知的滑坡滑动面的出、入口，结合现场调查与实践经验，假定土质边坡的滑动面为弧形，假定石质边坡的滑动面为折线形，最后进行搜索、计算、确定滑动面。在高速公路滑坡治理过程中，往往选取第三种方法来确定滑动面。

1.2 反分析滑坡稳定性

对高速公路滑坡稳定性进行反分析，一般是将实验与工程实践相结合，根据滑坡实际情况，确定其抗剪强度参数c、φ。在反计算过程中，采用平行主滑面的实测面积，将其处于极限平衡状态，计算出c、φ值。反分析算法往往使用滑坡推力法，结合实验和滑坡实际情况确定一稳定的c、φ值，再通过极限平衡条件，获取另一φ、c值。由于边坡工程岩土体的c值受到较大的风化影响，而φ值受到的影响较小，且较为稳定。因此一般先设定φ值，再对c值进行分分析计算。

在平行于滑动方向取1.0m宽的岩体作为计算的基本断面，K为滑体所给的安全系数，忽略两侧的摩擦阻力，建立滑坡推力计算公式为：

En=KWnsinαn-Wncosαntgφ-cLn+En-1φn

其中En、Wn、Ln、αn、φn分别为第n块滑体上部传来的剩余下滑力、重量、滑面长度、滑面倾角以及滑力传递系数。当滑体处于极限平衡状态时，最终一块滑体的剩余的下滑力应该为零。同时将K设定为1，通过勘察资料与工程经验先确定φ值，然后在计算出c值。

1.3 选取相关的强度参数

上述通过反分析法计算出的c、φ值都是间接获得的，对这些试验指标的分析与选用才是最重要的问题。通常情况下，试验所得结果决定着试样本身的抗剪强度，是可以直接获得的，这样得到的数据比较有可靠性。反分析将整个滑坡看作是现场剪切试验，并将滑体作为剪切试验体，其反算结果表现了整个滑动带的强度。因此在对滑坡稳定性分析中，需要将其与滑坡推力计算方式相结合，对不同评价方法采用不同的反分析方式以及实验方法，合理地取值。即使同一滑面滑坡的前缘反倾面抗滑体的埋深也会不同，如果滑体埋藏较浅，为更容易取值，加上实验结果比较符合滑体实际，可以从工程经济角度考虑选择实验值；如果滑体埋藏较深，加上该区域滑带土的强度指标对滑坡的推力计算十分重要，在考虑工程安全的前提下，从经济角度选择反算值。

2 高速公路滑坡治理中反分析法的实施要点

2.1 工程概况

南方一高速公路某段滑坡发生在路线左侧一水库旁，原本山体自然坡度为45°左右，山脚到山顶的距离为60m，山顶东侧有几栋民房，山丘与公路夹角为25°，水库的东北方向有一片水田。在修建该条高速公路时，路基的填方占用了水库的部分面积，为确保水库边路基边坡的稳定性和安全性，又修建了一条长65m的挡土墙，同样占用了一部分水库面积。但是挡土墙与路基的修建切断了村民的道路，为恢复交通，施工单位进行挖方施工，此时就形成了滑坡。因此施工单位面临着几大问题，比如滑坡后对东侧的民房有无影响；滑坡后如何恢复原本的道路；如何治理滑坡才能避免水土流失等。

2.2 反分析法实施应用要点

2.2.1 滑体滑动面力学参数分析

在滑坡滑体选取一剖面线，并选定滑坡体岩体容重γ为22kN/m?。假定滑动面的c值为13-18kPa、φ值为20°―22°，计算确定抗滑稳定安全系数K接近1.0的滑动面，进而给出极限滑动面。根据该地区地形地貌情况，计算出滑坡前与滑坡后的安全系数，并将滑坡加固到K≥1.3所需的加固力，其计算结果如表1所示。由表1所示结果可以发现，本滑体滑动面确定为Ⅰ，计算参数c为17.8kPa，φ为20°，若想满足滑体长期稳定所需的K≥1.3，就必须将加固力增加到1240kN/m。通过单纯的加固很难满足这么大的力，必须通过削坡减载确保滑体稳定性。