道路軟巖邊坡設計淺析

鄒健

摘 要：近些年來，我國道路施工工程逐漸增多，但是目前我國在進行道路軟巖邊坡設計的時候，通常情況下是依靠以往的施工經驗，根據不同地質條件下邊坡情況，結合自身施工經驗進行設計。在設計時候，沒有一個合理的評價標準可以對設計方案是否合理進行評價，導致部分設計中存在較多的問題。本文主要從室內數值的角度對野外施工軟巖邊坡的設計情況進行分析。

關鍵詞：道路設計；軟巖邊坡；邊坡設計

隨著我國巖體力學的發展，巖質邊坡自身的特性比較復雜，會收到構造、發育程度以及抗風化能力等諸多方面的影響，而巖質邊坡自身穩定性會受到許多單方面原因或者是組合原因的控制。與土層的物理學性質相比，巖石介質物流學的性質要更加復雜，難以理解。軟巖屬于一種比較特殊的介質，具有可塑性、流動性等諸多方面的特性，所以值得相關研究人員投入更多的精力對其進行研究。

1 軟巖邊坡的幾何影響

本文在材料破壞模式上主要采取變軟化模型，將邊坡巖體切割成具有結構面的單元結合體，巖性比較單一。為了保證軟巖邊坡設計的參數當中巖體自身參數以及巖體力學對邊坡設計過程中的影響的權重，在對力學參數進行設計的時候也要選擇對邊角進行移動分析，建立起坡巖體自身彈性模量和坡角位移之間的關系[1]。從相關研究中我們可以發現，坡的主高大致分布于10～50m之間，而塊度方面則大致分布于10～100cm之間。軟巖邊坡的巖體巖性模量大致上會分布于1～11GPa上，軟巖邊坡自身的泊松比主要分布于0.33～0.41之內。我們通過分析順坡、反坡以及水平層理這三種情況下的模擬結果進行計算，我們便可以計算出巖體力學和巖體坡腳位移之間的關系，三種情況下的變化規律從本質上講具有高度的一致性，所以我們可以選取順坡、反坡以及水平位置這三種情況下的坡角位移平均值進行計算，對其進行集中處理。經過實際研究發現，坡高和坡腳位移之間屬于正向函數[2]。

2 道路邊坡上破壞的主要類型

通過實際調查發現，巖石邊坡主要破壞類型主要可以分為輕微破壞、重型破壞以及局部破壞這三方面。其中輕微破壞的主要特點是半坡的表面產生局部的剝落或者是存在少量碎落的情況，在坡腳的位置會堆積比較多而且比較松散的巖石，將植被覆蓋。坡體方面主要呈現出干燥的情況，但是不會對邊坡的形態以及平整性產生影響，所以通常情況下不會進行防護。巖石風化、軟弱夾層崩解等諸多因素都會造成輕微破壞。局部破壞的情況略微嚴重一些，在邊坡表層內部產出一些碎塊，或者出現表層碎落或者是局部地區出現傾倒崩塌，可以在固定深度或者的固定的局域內改變所在邊坡最原始的形態，所以要對其進行保護、噴錨，保證防護措施的穩定性。重型破壞主要是指原始的邊坡形態方面不能保持自然，被破壞的塊體有可能遍及全部邊坡。面對這種情況，要在設計以及施工的所有階段使用繞避、重型支當等方式來修筑明洞[3]。

3 軟巖邊坡的坡度設計

常見的坡形設計主要分為直線型設計、折線形設計以及臺階行設計三種，選用何種設計坡形要根據實際施工環境進行確定。從設計以及施工兩個角度進行分析，直線坡是最簡單的，如果坡巖體中存在不均一情況的時候，需要根據實際的變化特性來決定坡形。巖石邊坡坡度設計主要會受到回彈值、回彈比以及邊坡長等情況的影響。巖體當中的塊度將會直接反應出巖體自身的破碎程度[4]，同時也會從側面反映出巖體自身力學方面的性質以及強度。若邊坡屬于均質邊坡，塊度大小會直接決定邊坡坡度大小。在設計過程中，彈性木梁以及泊松比屬于不會發生改變的兩個相對較為獨立的變量，在實際的邊坡設計過程中只需要選取其中一個既可以滿足設計要求。經過詳細的研究調查我們可以發現，對軟巖邊坡設計工作產生影響的因素就是彈性模量以及邊坡的坡高，因為這兩個因素和設計坡度之間的關系最為重要[5]，可以全面反映軟巖坡度對設計的影響。在實際設計過程當中，隨著坡度增加，設計中基本穩定邊坡的數量將會遠大于穩定邊坡的總數量，實際施工過程中，穩定邊坡通常情況下都會部分在55度之內的范圍，動彈性模量如果發生增加，那么坡度的值也會增加，二者之間的服從對數以及擬合關系為：

α=12.15ln（Ed）-62.45R2=0.73

坡度如果發生增加，那么基本穩定的邊坡數量將會明顯的超過穩定邊坡的數量。常規施工條件下，穩定邊坡大致分布在55度之內，而且隨著坡高的不斷增加，坡度會直接下降，最終導致基本穩定邊坡的實際數量不斷增加。二者之間的服從以及擬定關系為：

α=-12.01ln（H）+90.69 R2=0.65

在設計過程中需要對坡度和彈性模量之間的關系進行計算，為保證數據在實際的定義區域內的值比較均勻，方便后續計算分析以及相應的回歸分析，就必須要對彈性模量進行多元化的回歸分析，并且根據實際分析情況建立起一個爭取的經驗公式，該公式為：

α=17.39log（Ed）-14.58log（H）

通過分析上述數據我們可以發現，在坡高度一定的情況下，彈性模量發生增加就會增加設計坡度，當彈性模量的實際數值超過了范圍內制定的數值時，邊坡坡度方面的增加趨勢便會不斷的取向平緩。坡高的增加，將會直接導致設計坡度方面變低，在坡高的數值超過了一個額定范圍內的數值時，坡度便會再一次的向平緩方向發展。通過實際檢驗的方式我們可以發現，使用動彈性模量以及坡高這兩個元素對軟巖邊坡進行設計是完全可行的一種設計方式。從上述分析中我們已經可以得出在設計過程中需要使用到的所有變量與公式，但是通過這些年來不斷的總結自身工作經驗發現，理想化的設計總是不能理想化的達到，其中主要影響因素就是地下水。地下水可以通過軟化巖體的方式來影響到邊坡實際的坡度，所以在進行邊坡設計的時候一定要考慮到地下水對邊坡產生的影響。目前我國對于地下水對邊坡產生影響這一情況雖然有所了解，但是還沒有一個妥善的解決方式。

4 SMR設計法

目前我國在進行軟巖邊坡設計的時候，經常會使用到SMR法進行設計。在實際邊坡評價過程中，工作人員不可能會對每一個邊坡巖石都進行詳細的點荷載測量實驗或者是單軸抗壓方面的實驗，所以可以考慮使用回彈值的方式進行測驗?；貜椀膹姸葟哪撤N程度上直接反映出巖石表面或者是巖石結構方面的抗壓程度，并且可以通過使用回彈儀的方式對巖石強度進行測量。通過實際使用我們可以發現，使用RMR進行測量之后，不穩定邊坡主要分布在等級較低的巖體中，從整體上進行分析，不穩定邊坡自身的坡度遠大于基本穩定邊坡的自身坡度，而且這兩項坡度都要明顯的大于穩定邊坡坡度。將RMR的數值當作基礎，在結合了不連續結構調整值之后，我們可以對每一個邊坡自身的SMR數值進行求解，并且可以將對應的數值繪制成一個分布圖的形式。從圖中我們可以發現，分布情況和RMR的分布情況，從大體上分析的是基本一致的，但是依然有大量不穩定的邊坡在其中出現，這一情況就說明設計過程中將邊坡設置的過于陡峭，穩定性還有待進一步思考。在這一基礎之上，我們可以將不穩定的邊坡樣本進行剔除，之后再對圖形進行進一步的繪制，繪制之后我們可以發現，只有少量的不穩定邊坡存在，而且基本穩定邊坡總數量要明顯大于穩定邊坡的數量[6]。通過上述分析我們可以發現，在巖體的質量一定情況下，SMR以及MSMR二者在對應邊坡的坡度比較上一定會大于RMR數值，隨著巖體自身質量的不斷增加，這三點數值之間將不會存在顯著的差異性，三者將不斷的趨于同一水平線，發生這種情況的實際原因是因為這三種坡度方面的公式在建立基礎上存在一定的差異性。

5 結束語

本文主要從SMR設計法、軟巖邊坡的坡度設計、道路邊坡上破壞的主要類型、軟巖邊坡的幾何影響四方面對道路軟巖邊坡設計進行簡要分析，結合當前我國先進文獻以及筆者自身對道路軟巖邊坡設計的認識，提出相應的設計方式與設計要點，希望可以為我國未來道路軟巖邊坡設計工作提供一份實際經驗。

參考文獻

[1]何述東，瞿坦，黃心漢等.前向神經網絡改進預測方法及其在滑坡穩定性預測中的應用.巖土工程學報，2011，（3）：61～63.

[2]康志強，馮夏庭，周輝.基于層次分析法的可拓學理論在地下洞室巖體質量評價中的應用[J].巖石力學與工程學報voL25SuPp.2.

[3]李邵軍，馮夏庭，楊成祥，黃河，基于三維地理信息的滑坡監測及變形預測智能分析.巖石力學與工程學報，2004（24）：111～113.

[4]米海珍，牛軍賢，.李如夢.紅層軟巖破碎軟弱夾層邊坡穩定性影響因素探討[J].中國地質災害與防治學報，2012（3）：112～114.

[5]陳昌富，秦海軍等.考慮強度參數沿深度漸變軟巖邊坡穩定性分析方法.湖南大學學報（自然科學版），2012（11）：155～156.

[6]于少春.多因素綜合判別系數法在呼一集高速公路深路塹軟巖邊坡穩定性評價中的應用[J].內蒙古科技與經濟，2011（18）：85～87.