道路软岩边坡设计浅析

邹健

摘 要：近些年来，我国道路施工工程逐渐增多，但是目前我国在进行道路软岩边坡设计的时候，通常情况下是依靠以往的施工经验，根据不同地质条件下边坡情况，结合自身施工经验进行设计。在设计时候，没有一个合理的评价标准可以对设计方案是否合理进行评价，导致部分设计中存在较多的问题。本文主要从室内数值的角度对野外施工软岩边坡的设计情况进行分析。

关键词：道路设计；软岩边坡；边坡设计

随着我国岩体力学的发展，岩质边坡自身的特性比较复杂，会收到构造、发育程度以及抗风化能力等诸多方面的影响，而岩质边坡自身稳定性会受到许多单方面原因或者是组合原因的控制。与土层的物理学性质相比，岩石介质物流学的性质要更加复杂，难以理解。软岩属于一种比较特殊的介质，具有可塑性、流动性等诸多方面的特性，所以值得相关研究人员投入更多的精力对其进行研究。

1 软岩边坡的几何影响

本文在材料破坏模式上主要采取变软化模型，将边坡岩体切割成具有结构面的单元结合体，岩性比较单一。为了保证软岩边坡设计的参数当中岩体自身参数以及岩体力学对边坡设计过程中的影响的权重，在对力学参数进行设计的时候也要选择对边角进行移动分析，建立起坡岩体自身弹性模量和坡角位移之间的关系[1]。从相关研究中我们可以发现，坡的主高大致分布于10～50m之间，而块度方面则大致分布于10～100cm之间。软岩边坡的岩体岩性模量大致上会分布于1～11GPa上，软岩边坡自身的泊松比主要分布于0.33～0.41之内。我们通过分析顺坡、反坡以及水平层理这三种情况下的模拟结果进行计算，我们便可以计算出岩体力学和岩体坡脚位移之间的关系，三种情况下的变化规律从本质上讲具有高度的一致性，所以我们可以选取顺坡、反坡以及水平位置这三种情况下的坡角位移平均值进行计算，对其进行集中处理。经过实际研究发现，坡高和坡脚位移之间属于正向函数[2]。

2 道路边坡上破坏的主要类型

通过实际调查发现，岩石边坡主要破坏类型主要可以分为轻微破坏、重型破坏以及局部破坏这三方面。其中轻微破坏的主要特点是半坡的表面产生局部的剥落或者是存在少量碎落的情况，在坡脚的位置会堆积比较多而且比较松散的岩石，将植被覆盖。坡体方面主要呈现出干燥的情况，但是不会对边坡的形态以及平整性产生影响，所以通常情况下不会进行防护。岩石风化、软弱夹层崩解等诸多因素都会造成轻微破坏。局部破坏的情况略微严重一些，在边坡表层内部产出一些碎块，或者出现表层碎落或者是局部地区出现倾倒崩塌，可以在固定深度或者的固定的局域内改变所在边坡最原始的形态，所以要对其进行保护、喷锚，保证防护措施的稳定性。重型破坏主要是指原始的边坡形态方面不能保持自然，被破坏的块体有可能遍及全部边坡。面对这种情况，要在设计以及施工的所有阶段使用绕避、重型支当等方式来修筑明洞[3]。

3 软岩边坡的坡度设计

常见的坡形设计主要分为直线型设计、折线形设计以及台阶行设计三种，选用何种设计坡形要根据实际施工环境进行确定。从设计以及施工两个角度进行分析，直线坡是最简单的，如果坡岩体中存在不均一情况的时候，需要根据实际的变化特性来决定坡形。岩石边坡坡度设计主要会受到回弹值、回弹比以及边坡长等情况的影响。岩体当中的块度将会直接反应出岩体自身的破碎程度[4]，同时也会从侧面反映出岩体自身力学方面的性质以及强度。若边坡属于均质边坡，块度大小会直接决定边坡坡度大小。在设计过程中，弹性木梁以及泊松比属于不会发生改变的两个相对较为独立的变量，在实际的边坡设计过程中只需要选取其中一个既可以满足设计要求。经过详细的研究调查我们可以发现，对软岩边坡设计工作产生影响的因素就是弹性模量以及边坡的坡高，因为这两个因素和设计坡度之间的关系最为重要[5]，可以全面反映软岩坡度对设计的影响。在实际设计过程当中，随着坡度增加，设计中基本稳定边坡的数量将会远大于稳定边坡的总数量，实际施工过程中，稳定边坡通常情况下都会部分在55度之内的范围，动弹性模量如果发生增加，那么坡度的值也会增加，二者之间的服从对数以及拟合关系为：

α=12.15ln（Ed）-62.45R2=0.73

坡度如果发生增加，那么基本稳定的边坡数量将会明显的超过稳定边坡的数量。常规施工条件下，稳定边坡大致分布在55度之内，而且随着坡高的不断增加，坡度会直接下降，最终导致基本稳定边坡的实际数量不断增加。二者之间的服从以及拟定关系为：

α=-12.01ln（H）+90.69 R2=0.65

在设计过程中需要对坡度和弹性模量之间的关系进行计算，为保证数据在实际的定义区域内的值比较均匀，方便后续计算分析以及相应的回归分析，就必须要对弹性模量进行多元化的回归分析，并且根据实际分析情况建立起一个争取的经验公式，该公式为：

α=17.39log（Ed）-14.58log（H）

通过分析上述数据我们可以发现，在坡高度一定的情况下，弹性模量发生增加就会增加设计坡度，当弹性模量的实际数值超过了范围内制定的数值时，边坡坡度方面的增加趋势便会不断的取向平缓。坡高的增加，将会直接导致设计坡度方面变低，在坡高的数值超过了一个额定范围内的数值时，坡度便会再一次的向平缓方向发展。通过实际检验的方式我们可以发现，使用动弹性模量以及坡高这两个元素对软岩边坡进行设计是完全可行的一种设计方式。从上述分析中我们已经可以得出在设计过程中需要使用到的所有变量与公式，但是通过这些年来不断的总结自身工作经验发现，理想化的设计总是不能理想化的达到，其中主要影响因素就是地下水。地下水可以通过软化岩体的方式来影响到边坡实际的坡度，所以在进行边坡设计的时候一定要考虑到地下水对边坡产生的影响。目前我国对于地下水对边坡产生影响这一情况虽然有所了解，但是还没有一个妥善的解决方式。

4 SMR设计法

目前我国在进行软岩边坡设计的时候，经常会使用到SMR法进行设计。在实际边坡评价过程中，工作人员不可能会对每一个边坡岩石都进行详细的点荷载测量实验或者是单轴抗压方面的实验，所以可以考虑使用回弹值的方式进行测验。回弹的强度从某种程度上直接反映出岩石表面或者是岩石结构方面的抗压程度，并且可以通过使用回弹仪的方式对岩石强度进行测量。通过实际使用我们可以发现，使用RMR进行测量之后，不稳定边坡主要分布在等级较低的岩体中，从整体上进行分析，不稳定边坡自身的坡度远大于基本稳定边坡的自身坡度，而且这两项坡度都要明显的大于稳定边坡坡度。将RMR的数值当作基础，在结合了不连续结构调整值之后，我们可以对每一个边坡自身的SMR数值进行求解，并且可以将对应的数值绘制成一个分布图的形式。从图中我们可以发现，分布情况和RMR的分布情况，从大体上分析的是基本一致的，但是依然有大量不稳定的边坡在其中出现，这一情况就说明设计过程中将边坡设置的过于陡峭，稳定性还有待进一步思考。在这一基础之上，我们可以将不稳定的边坡样本进行剔除，之后再对图形进行进一步的绘制，绘制之后我们可以发现，只有少量的不稳定边坡存在，而且基本稳定边坡总数量要明显大于稳定边坡的数量[6]。通过上述分析我们可以发现，在岩体的质量一定情况下，SMR以及MSMR二者在对应边坡的坡度比较上一定会大于RMR数值，随着岩体自身质量的不断增加，这三点数值之间将不会存在显著的差异性，三者将不断的趋于同一水平线，发生这种情况的实际原因是因为这三种坡度方面的公式在建立基礎上存在一定的差异性。

5 结束语

本文主要从SMR设计法、软岩边坡的坡度设计、道路边坡上破坏的主要类型、软岩边坡的几何影响四方面对道路软岩边坡设计进行简要分析，结合当前我国先进文献以及笔者自身对道路软岩边坡设计的认识，提出相应的设计方式与设计要点，希望可以为我国未来道路软岩边坡设计工作提供一份实际经验。

参考文献

[1]何述东，瞿坦，黄心汉等.前向神经网络改进预测方法及其在滑坡稳定性预测中的应用.岩土工程学报，2011，（3）：61～63.

[2]康志强，冯夏庭，周辉.基于层次分析法的可拓学理论在地下洞室岩体质量评价中的应用[J].岩石力学与工程学报voL25SuPp.2.

[3]李邵军，冯夏庭，杨成祥，黄河，基于三维地理信息的滑坡监测及变形预测智能分析.岩石力学与工程学报，2004（24）：111～113.

[4]米海珍，牛军贤，.李如梦.红层软岩破碎软弱夹层边坡稳定性影响因素探讨[J].中国地质灾害与防治学报，2012（3）：112～114.

[5]陈昌富，秦海军等.考虑强度参数沿深度渐变软岩边坡稳定性分析方法.湖南大学学报（自然科学版），2012（11）：155～156.

[6]于少春.多因素综合判别系数法在呼一集高速公路深路堑软岩边坡稳定性评价中的应用[J].内蒙古科技与经济，2011（18）：85～87.