引言：

 

　　土坡一般有均值坡体或者是比较相似的土质坡体特征，但是岩质高边坡稳定性完全受内部结构控制，只有通过分均值坡体来考虑楔形体稳定性。因为岩质高边坡高度比较高，开挖后容易产生变形，所以设计时必须要考虑到变形与滚石等问题，且高度决定了岩质高边坡在施工时容易出现安全事故，影响施工的正常开展。本文将以岩质高边坡实况为例，通过数值计算的方式来明确其设计要点。

 

　　1.工程概况

 

　　以某高速公路建设实况为例，阐述数值分析在岩质高边坡设计中的应用。该高速公路因为计划建设范围有废弃的采石场，所以当地的地貌出现了较明显的变化，只有通过高边坡的方式来建设路堑。在实际施工中，边坡的最大开挖高度在80m左右，碎落的太宽长度测量为10m，除了第六级以及第三级之外，其余所有的平台宽度都是2m。坡高较大并且整个边坡均属于中风化的岩体。

 

　　2.稳定性分析

 

　　控制岩质边坡稳定性的主要因素是岩体结构面，设定岩体属于均质材料，对坡体采用画面搜索的方式进行处理，将最终得出的稳定系数作为稳定性计划参考。边坡稳定性分析所用的岩体参数需要工作人员对和碎石粉质粘土、强风化灰岩以及中风化灰岩进行检测才能得出[1]。

 

　　假定坡体为均质体，采用最不利画面方法对其进行搜索，分析其稳定性，所得出的结果可以用做参考。岩质边坡稳定性受岩体内部结构面控制，且结构面产生的坡体岩块楔形体稳定性也是对岩质边坡稳定性进行分析时需要明确的一项检测内容。通常情况下，可以使用楔形体稳定的方式来分析坡体局部岩块的稳定性，结合地址的概况，明确组合对坡体稳定会产生不利的影响。不同的节理与开挖坡面会形成不稳定楔形体，工作人员必须要通过楔形体稳定来分析其稳定性[2]。

 

　　使用楔形体稳定分析方法对其分析发现，边坡开挖以后，整体稳定性比较好。从现有地质资料信息上看，可以判定该施工方式可以满足坡体的稳定性需求。

 

　　3.岩质边坡应力及变形

 

　　岩质边坡的岩体总体力学性质要比其余部分的力学性质好，且稳定性比较强。因为边坡高度比较大，所以必须对边坡开挖以后坡体的盈利分布情况以及坡体的变形情况进行分析，使用二维有限元平面应变模型即可对其应变情况进行研究。从地址概况以及地形资料的实际情况入手，构建有限元建模，而边坡的坡体则可以按照中风化凝灰岩的形式进行考虑。在开挖以后，对应力进行分析，该工程开挖后显示各级的坡体在坡脚附近均存在应力集中的情况，而且因为坡率比较缓，所以应力的集中水平比较差，坡脚位置最大应力在250左右，这一应力数值不会使坡体产生屈服性破坏[3]。从整体情况上看，根据有限元的结果来分析，秉承摩尔库伦破坏准则，该坡面附近的岩体是不会产生破坏的，可以进行施工。除了要对坡体的应力进行分析，在准备对边坡开挖以及开挖之后边坡会产生的位移也是必须要考虑到的一个要素。将开挖之前坡体产生的位移作为基础来预测开挖之后坡体的整体位移变化情况。该工程的坡面最大位移达到25mm，而且位移朝向开挖的临空面，属于回弹性位移，坡体整体显示比较稳定[4]。

 

　　4.滚石路径估算

 

　　坡面的滚石问题会影响到高边坡设计质量，因为高边坡的高度比较高，如果没有妥善的对其进行处理，很容易出现各种潜在的危害，影响工程施工质量，且对公路的危害比较大。高边坡设计必须要融入滚石路径估算，对可能产生的公路运营滚石采取一些防范措施，控制施工，将产生危险的几率控制在最低的范围内。滚石滑落路径可以通过弹射算法以及滑动算法等方式进行模拟，在满足初始计算条件的基础上，按照弹射算法计算滚石空气运动或者是在两点之间互跳斜坡的指数。按动算法来计算滚石和边坡的接触过程，模拟整体计算过程，判断滚石位置以及滚石的初始速度，控制边坡的坡面性质，通过对参数进行随机分析的方式来明确数值。模拟初始条件进行计算，首先假设边坡在开挖以后不稳块体会沿着坡面产生，且块体的初始程度拟定为0m，速度标准差控制在0，块体的质量是10KG，模拟400次块体下落轨迹，通过模拟计算的方式来明确其设计要点。轨迹模拟是可以在不同坡面下进行的，与滚石的下落轨迹进行对比，明确计算结果。坡面可以在新鲜岩石也可以是被植被覆盖的坡面[5]。

 

　　在皮面比较宽的平台上设置一些被动的防护网，控制滚石，使滚石不至于滑落到公路施工现场。滚石路径模拟结果可以按照块体下落轨迹要求及规律来明确，保证防护网设置的科学性。三级平台之下滚石因为坡高比较小，并且碎落的台上是有一些植被和小草可以缓冲其能量的，所以对弹跳高度的影响比较小，很难危害路面结构以及对来往车辆造成影响。通过对滚石路径进行模拟可发现，坡面条件对直接影响滚石路径，并且如果边坡的高度比较大，可以通过碎落台覆土以及被动防护网等方式来控制滚石，降低潜在的风险，提升施工安全性[6]。

 

　　结束语：

 

　　经济发展是我国主要发展方向之一，而公路的实用性更是影响经济发展要素。在工程设计中，岩质高边坡的设计考虑因素不同于土质边坡，岩质边坡的稳定性常为岩体内结构面的组合等因素所控制，须分析楔形体岩块的稳定性。在设计中可以用楔形体稳定方法分析坡体局部岩块的稳定性，而以岩质坡体作为均质体，用搜索最不利（优化）圆弧滑面的方法得到的稳定计算结果仅作为设计的参考。高边坡坡体内应力，开挖后坡体变形问题可以采用有限元按照不同的工况进行分析，查明坡体内的应力分布，减少因为坡体产生破坏或者是坡体的密度过大导致影响坡体稳定性的事情发生。坡面的滚石问题是岩质高边坡设计的关键方向之一，可以通过弹射算法以及滑动算法结合的方式来模拟，将模拟结果作为参考因素来完成设计。从滚石路径模拟结果入手，改变坡面形状以及坡面的性质等，将滚石对公路车辆的危害控制在最小的范围内，提升设计的科学性。

 

　　参考文献：

 

　　[1]潘亨永，何江达，张林.强度储备法在岩质高边坡稳定性分析中的应用[J].四川联合大学学报（工程科学版），2012，01：12-18+25.

 

　　[2]李宁，钱七虎.岩质高边坡稳定性分析与评价中的四个准则[J].岩石力学与工程学报，2010，09：1754-1759.

 

　　[3]姚环，秦刚，沈骅.石崆山Ⅱ号段岩质高边坡稳定性的有限单元法（FEM）分析评价[J].地球与环境，2015，S1：265-269.

 

　　[4]宋胜武，冯学敏，向柏宇，邢万波，曾勇.西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究[J].岩石力学与工程学报，2011，01：1-22.

 

　　[5]孙东亚，彭一江，王兴珍.DDA数值方法在岩质边坡倾倒破坏分析中的应用[J].岩石力学与工程学报，2012，01：39-0+40-42.

 

　　[6]周创兵.水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究综述[J].岩石力学与工程学报，2013，06：1081-1093.