| 标题 | 内蒙古地区路基边坡坡度设计分析与探讨 |
| 范文 | 岳秀梅 摘要：本文结合内蒙古地区自然状况，对不良地质地段路基填筑高度进行分析，介绍了合理路基高度确定原则，通过对已建公路路基高度调查统计，确定路基高度与路基功能关系，最终推荐路基合理高度。 关键词：路基高度 边坡坡度 1 概述 路基沉陷、路基边坡滑塌是公路路基常见病害之一，在路基设计过程中对于矮路基土质如果不超过8m路基或者石质不超过12m通常按照一般路基设计，采用规范规定坡度，不进行稳定性分析与验算，但内蒙古地区土质比较特殊，以砂性土为主，由于砂性土塑性较差，抗剪切能力比较低，该地区进行路基设计时对于高填方路基或者路基边坡比较陡时容易沿着滑动面失稳破坏，路基强度和稳定性直接影响路基结构功能和使用功能，因此本文针对内蒙古地区现有多条公路路基边坡坡度进行调查分析，同时验算风沙区路基边坡稳定性与路基高度关系，最终推荐内蒙古地区在不同条件下公路路基边坡合理坡度值范围，以供参考。 2 路基边坡坡度设计原则 路基边坡设计时应该根据当地地形地貌、风沙运动特征等因素来选择适合于本地区的边坡形式及边坡坡度及边坡防护类型。边坡防护包括路基主体防护和路基两侧占地范围内的保护带防护两部分，不同公路等级路基宽度也不同，等级越高宽度越宽，根据公路等级科学合理确定边坡主体结构及边坡防护要求，保证边坡设计的合理性及与路线沿途景观的和谐性。路基边坡设计与防护同时要考虑沿线地质特点，根据不同地质条件科学合理进行设计确保路基边坡力学性能满足规范要求。 3 已建公路路基边坡坡度调查分析 为了有效解决内蒙古地区高等级公路路基边坡坡度问题，本文对内蒙古地区工程沿线十二条不同等级公路有针对性进行调查统计分析，其中最小路基边坡坡度为S214 金塔-酒泉公路路堤0.5m，坡度为1：1.5，最大路基边坡坡度为古尔班通古特沙漠石西-彩南沙漠公路里程桩号为K37+44左边坡，路基形式路堑深为2m，坡度为1：8.3，但大部分路基边坡坡度在1：3-1：6之间，占调查统计83.4%，由此可以看出在调查路基边坡1：3-1：6占较大部分比例，说明1：3-1：6坡度在该地区已经取得广泛应用. 4 风沙区路基边坡稳定性分析 对于风沙区高填方路基，从受力方面考虑沙性土路基失稳破坏主要呈现直线型边坡失稳破坏，失稳破坏主要包括直线型边坡失稳、路堤连同地基失稳、产生凹陷推挤变形三种破坏形式。为了进一步验算风沙区高填方路堤边坡的稳定性，对于砂性土路基边坡来说，其渗水性比较强、粘性比较差，通过内摩擦力确保边坡的稳定性。对于失稳土体来说，其滑动面几乎接近直线。对于原地面为近似直线陡坡的路堤来说，如果接触面摩擦力不足，在这种情况下容易导致路堤沿原地面成直线形下滑，对直线型边坡失稳进行建模，计算模型分为填料为均质路基边坡稳定性分析和考虑路面材料性质及压实度分区路基边坡稳定性分析两种情况，对该地区高填方路基进行实体工程计算，验算过程中采用极限方式即认为边坡在最外侧失稳。对于砂性土路基边坡来说，由于渗水性强、粘性差，主要靠边坡的内摩擦力支承边坡的稳定性，失稳土体的滑动面近似直线形态。原地面为近似直线的陡坡路堤，如果接触面的摩擦力不足，整个路堤亦可能沿原地面成直线形态下滑，在稳定性分析时采用直线破裂面法： K=■=■ 采用上述公式进行计算，由于砂性土具有较小的粘聚力、较大内摩擦角，故在计算中可以将粘聚力忽略不计，只考虑内摩擦角作用，c=0则上式为K=tg○/ /tgω。当计算K值K=1时路基边坡处于极限平衡状态；计算K值K<1时说明路基边坡处于不稳定状态；计算K值K>1时路基边坡处于稳定状态。 在路基设计中通常风沙区砂性土内摩擦角取值范围在 35.0°-39.5°之间。为使稳定系数K具有较高安全储备，取路基土内摩擦角最低值35.0°，当边坡坡度m=1：1.5 时ω=33.69°，计算稳定系数K=1.05>1.0，路基边坡处于稳定状态。 在路基填土高度相同情况下计算不同坡度时的路基稳定系数K值，当边坡坡度m=1：2.0，ω=26.57°时K=1.40>1.0，路基边坡处于稳定状态；边坡坡度m=1：2.5，ω= 21.80°时K=1.75>1.0，路基边坡处于稳定状态；取边坡坡度m=1：3.5，ω=15.95°时K=2.45>1.0，路基边坡处于稳定状态；根据变化规律可以看出当边坡坡度继续变缓时，ω值继续变小导致稳定系数K逐渐增大，说明继续增加路基高度边坡稳定性与路基高度无关，国内学者建议稳定系数K取值较为合理的区间为1.05-1.50。同时需要对风沙区公路路基特性、自然因素的影响等进行综合考虑。因此，比较合理的m为1：1.5-1：2.5。 5 风沙区路基边坡坡度与路基高度关系 在设计风沙区路基的过程中，对于科学合理的路基边坡坡度来说，一方面能够减少路基边坡发生病害的概率，另一方面能够确保路基具有良好的稳定性能和强度，进而在一定程度上可以减小工程量，同时可以降低工程造价等。如果路基边坡比较陡，将会难以控制路基边坡的稳定性，进一步容易造成边坡发生滑塌破坏，在路基较陡时，贴地层气流容易发生明显的分离现象。对于路基横断面来说，为了适应风沙流活动特点，通常情况下，需要具备良好气流附体运动条件。所以，相互协调的路基高度和边坡坡度，在一定程度上可以有效减轻埋沙、风蚀等。 通过分析风沙区路基边坡坡度与路基高度之间的关系，同时结合实际的工程经验，在设计内蒙古东部风沙区高等级公路路基边坡坡度的过程中，提出：在1.0m以内固定、半固定沙丘区路基高度，并且将路基边坡坡度控制在1：1.5，同时适当放缓流动沙丘区路基边坡坡度，将流动沙丘地区路基高度控制在1.0-2.0m，其坡度控制在1：4-1：8。 6 路基合理边坡坡度推荐 通过对内蒙古地区多条公路进行调查统计分析，对风沙地区路基边坡稳定性及与路基高度相关关系进行验算分析，推荐适用于内蒙古地区高等级公路路基边坡坡度值范围；当路基高度小于1.0m时，缓坡式边坡坡度推荐值范围在1：4.0-1：10.0时适用于平坦或流动沙地且路侧无防护措施；一般式边坡坡度推荐值范围在1：1.5-1：2.5时适用于植被较好固定沙丘地区且路基施工后路侧植被保持完整性，适用于工程地质条件良好戈壁平原地区、冲洪积平原半干旱区、工程地区条件良好低山丘陵区。当路基高度大于1m小于2m时，缓坡式边坡坡度推荐值范围在1：4.0-1：8.0时适用于地形起伏较大流动沙丘，路侧无防护措施。一般式边坡坡度推荐值范围在1：1.5-1：2.5时适用于起伏较大流动沙地，路侧设有防护措施，适用于冲洪积平原潮湿区。 7 结论 通过调查分析多条已建公路路基边坡坡度，并验算分析风沙区路基边坡稳定性及与路基高度相关关系，推荐适用于内蒙古地区不同条件下高等级公路路基边坡合理坡度值范围，为设计人员在路基边坡设计中提供一定参数。 参考文献： [1]黄琴龙.路基工作区的确定方法研究[J].同济大学学报，2011， 39（4）：554-555. [2]袁玉卿，王选仓.风积沙压实特性试验研究[J].岩土工程学报，2007，29（3）：360-365. [3]陈忠达，张登良.塔克拉玛干风积沙工程特性[J].西安公路交通大学学报，2001，21（3）：1-4. [4]张开银，王常亮.风积沙路基干压实技术研究[J].华中科技大学学报（城市科学版），2009，26（1）：27-29. [5]彭帝.沙漠地区高速公路路基压实技术研究[D].西安：长安大学，2004. |
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