公路边坡破坏模式与加固方法
——公路边坡加固技术推广与应用示范 项目介绍
崔建恒 中交第一公路勘察设计研究院
公路边坡破坏模式与加固方法
一、项目概况
崔建恒
项目定位：
研究与试验发展成果应用
主要任务：
整合既有技术并进行二次开发，总结适合 公路特点的边坡稳定性评价和加固方法，并 以示范工程为载体进行了推广和应用
技术检测 动态监测
养 护 补 强 加 固
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二、边坡工程特点
岩土工程三大领域
地基工程
➢不改变初始应力场 ➢压应力环境中的压缩或剪切问题
地下工程
➢改造初始应力场与渗流场 ➢应力松弛环境中的张裂和剪切问题
边坡工程
➢改造初始应力场和渗流场 ➢开放环境中的压剪和张裂问题
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≥1.30
Ⅱ级 1.30～1.20
Ⅲ级 1.15～1.10
短暂状况
1.25～
1.15
1.20～
1.15
1.10～
1.05
偶然状况
1.15～
1.10
1.10～
1.05
1.05～
1.00
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六、边坡几何设计
综合坡率——坡顶至坡脚的总体坡度
➢ 按抗滑动确定 ➢ 绘制剪切角曲线，在曲线截取与坡高对应
八、边坡安全评估
评估项目
➢ 加固工程适宜性、完好性、承载能力 ➢ 岩土作用变化及边坡变形情况 ➢ 是否经过恶劣环境条件考验 ➢ 设计荷载是否满足既定要求 ➢ 安全系数检算
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八、边坡安全评估
安全性等级
➢ 安全——正常养护 ➢ 基本安全——加强养护、重点监测 ➢ 不安全——维修加固、动态监测 ➢ 危险——补强加固
安全等级
涉及工程类型
Ⅰ级 直接危及修复困难的重点工程的边坡
Ⅱ级 Ⅲ级
高速公路和一级公路上的一般边坡 二级以下公路上的一般边坡
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五、边坡安全标准和设计工况
设计工况
设计工况
工作条件
设计作用组合
持久状态
正常使用工况 ——工后实际条件
岩土作用+结构自重+正 常孔隙压力+结构约束
结语
边坡破坏模式作为稳定计算的基础 坍塌破坏模式初步研究 公路边坡安全标准 边坡几何设计方法 边坡加固工程适宜性评价方法 边坡安全性评价方法
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谢谢！
二、边坡工程特点
边坡破坏机制（1）
➢ 蠕变——岩土体向临空方向蠕变
➢ 自坡面向深部发展的拉裂 ➢ 受最大剪应力面控制的剪切蠕变
➢ 滑移——沿结构面或软弱带的滑移
➢ 平缓顺向结构面上的滑移—压裂破坏 ➢ 倾角接近内摩擦角的结构面滑移—拉裂破坏 ➢ 顺层边坡的滑移—弯曲（溃屈）破坏
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公路边坡破坏模式与加固方法
四、坍塌研究初步
坍塌的特点
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四、坍塌研究初步
坍塌破坏机制
➢ 坍塌破坏面上部较陡，下部近于直线、 略向下凹的弧形，具有拉裂破坏的特征
➢ 斜坡松弛带内的岩土体向临空面的蠕变 自上而下递减，拉裂破坏从坡顶开始
➢ 被拉张裂缝分割的岩土体的重力超过下 部岩土体的强度，导致溃错或剪切破坏
施工期开挖、加固工 岩土作用+结构自重+非
短暂状态
程不全及工后部分加 固工程失效、短期非
正常孔隙压力（+结构约 束）
正常条件
岩土作用+结构自重+孔
偶然状态 主要是地震条件
隙压力+结构约束+ 地
震作用
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五、边坡安全标准和设计工况
边坡设计安全系数
安全等级 持久状况
Ⅰ级
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七、加固工程适宜性
适宜性评价标准
➢ 对不利因素的抑制作用 ➢ 抵抗岩土作用力的能力 ➢ 施工技术可行性 ➢ 环境效果 ➢ 工程造价
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七、加固工程适宜性
适宜性评价等级
➢ 适宜 ➢ 基本适宜 ➢ 不适宜 ➢ 禁止使用
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整体滑动
或抗滑、锚固
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四、坍塌研究初步
坍塌研究的必要性
➢ 坍塌破坏占到边坡破坏总数的一半以上 ➢ 现有斜坡稳定分析模型，无法评价坍塌破坏 ➢ Mohr—Coulomb准则，不能用来分析张剪
性破坏
坍塌的特点
➢ 从堑顶自上而下、由外向内依次坍落 ➢ 每次坍塌均产生新破坏面、形成新的松弛带 ➢ 发生在土质和类似散体的破碎岩石边坡
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四、坍塌研究初步
Mohr—Coulomb准则的局限
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四、坍塌研究初步
坍塌分析模型
由culmann临界高 度公式导出：
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五、边坡安全标准和设计工况
边坡安全等级
边坡破坏的后果：损坏相关工程和影响交通
嵌补、挂网、封闭或清 理坡面
坡面截水、三维网植草 稳固坡面
坏
碎屑泥流
过饱和土、松散碎屑 蠕动和流动
骨架或格栅结合植草稳 固坡面
深 层 破
崩塌 坍塌
倒塌、翻滚、坠落
截排水，嵌补支撑及锚 固约束或清除危岩
坡顶边缘向上逐渐产 截排水、支挡、锚固，
生拉裂缝，依次坍落 或放缓坡率
坏
滑动
沿滑动面的剪切破坏，截排地表地下水、减重，
二、边坡工程特点
边坡破坏机制（2）
➢ 弯曲——倾倒
➢ 旁溃——岩土体在上覆压力下发生向临 空面膨出的塑性变形或脆性破坏，引 发上覆岩土体的失稳破坏
➢ 复合模式——组合与转化
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三、边坡破坏分类—以工程加固为目的
分类目的
➢ 选择适当的稳定计算模型 ➢ 选择适当的加固措施，制定加固方案
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一、项目概况
技术路线
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公路边坡破坏模式与加固方法
一、项目概况
公路边坡加固技术体系
崔建恒
边坡评价预测技术
岩 土
地质类比
变 形
稳定分析
结
破
构 类
机制分析
坏 类
稳定计算
型
型
边坡加固设计技术 边坡安全评估技术
加 固 方 案 设 计
荷载计算
加 固 工 程 设 计
加 固 工 程 施 工
二、边坡工程特点
边坡应力场影响因素
➢ 临空面条件——
✓ 坡顶张应力区，坡脚剪应力集中区 ✓ 边坡高度增加不改变应力图形，但应力值增加 ✓ 坡度增减既改变应力图形，也导致应力值增减
➢ 结构面——
✓ 造成应力集中和主力迹线的改变
➢ 水的影响——
✓ 孔隙水压力（正孔隙压力、负孔隙压力）
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分类原则
➢ 分类的依据和标志相对固定 ➢ 可操作性强，适合勘察设计阶段性
设计工程师的职责不是去进行精确的计算， 而是进行正确的判断 。
——E.Hoek
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三、边坡破坏分类—以工程加固为目的
大类 二级分类
破坏特征
工程措施
表 层 破
碎落剥落 岩石块体、碎屑脱落 冲蚀 即“土壤侵蚀”
的稳定坡率：
arctan tan
c
h cos2
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六、边坡几何设计
综合坡率——坡顶至坡脚的总体坡度
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六、边坡几何设计
综合坡率——坡顶至坡脚的总体坡度
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边坡几何设计
多级边坡
➢ 单级坡率按防坍塌确定 ➢ 单级坡高不大于拉应力区高度的2倍
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九、示范工程
目的
➢ 以示范工程为载体，推广边坡加固技术； ➢ 在示范过程中验证、完善边坡加固技术。
示范工程概况
➢ 依托“干线公路灾害防治工程”，在六个省 区实施了10处示范工程
➢ 依托在建高速公路项目，实施了9处典型边 坡加固示范工程
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