摘 要

随着我国经济实力的增强，为了促进边远地区的经济发展、保护有限的耕地资源，现如今我国的公路建设逐渐向山区延伸。由于山区的地形、地质条件复杂，修建公路会不可避免的形成大量的路堑边坡。在路堑边坡工程中，尤其是在边坡开挖施工过程中，仍会有边坡失稳事故发生，对国家的经济财产造成损失，甚至威胁生产人员的生命安全。根据相关技术规范的要求，对超过30米的岩质高路堑边坡需要进行单独设计。但在实际工程中，边坡开挖及支护设计多以最终成形的边坡稳定性为准进行验算设计，而对开挖过程中的边坡稳定性考虑欠缺，从而导致开挖过程中失稳事故时常发生。在各类边坡破坏事故中，以顺层路堑边坡最为明显，顺层边坡失稳在开挖过程中也是最为常见。因此，本文以顺层高路堑边坡为研究对象，对顺层高路堑边坡开挖过程中进行稳定性分析，采用预支护设计方法对开挖过程中的顺层高路堑边坡进行失稳控制。

本论文的主要内容包括以下几个方面：

（1）总结了当前顺层路堑边坡的研究现状和发展方向，指出了目前边坡设计方法中存在的问题，并因此引入预支护方法。

（2）基于现有的顺层路堑边坡分类方法，引入一种基于预支护判别的顺层路堑边坡分类方法，并在此方法上提出出预支护设计的具体流程。

（3）通过直接开挖不支护、开挖一级支护一级以及预支护开挖这三种开挖支护方式的对比，验证预支护设计方法对比其他两种支护模式的优越性。

（4）考虑了三个影响预支护设计的因素，并通过建模分析，提出预支护优化设计的建议。

（5）结合工程实例，按照预支护设计流程，提出了边坡预支护设计方案，通过采用与未采用预支护技术时边坡稳定性的对比，说明了预支护的必要性。

关键词：顺层路堑边坡，预支护，边坡稳定性，台阶开挖

Abstract

Along with the enhancement of our country's economic strength, the domestic highway construction is gradually extending to the mountain area to promote the economic development in remote areas and to protect the limited cultivated land resources. Due to the complex mountainous terrain and geological conditions, the construction of highway will inevitably form a large number of cutting slopes. The slope destruction still happen especially during the slope excavation, also will damage the state property and operating personnel’s life safety. According to the relevant standards, the rock high slope of more than 30 meters need to be designed separately.However,in practical engineering,the checking calculation of slopes’ excavation and support design always based on the stability of final slope shape.The stability in the process of excavation is not considered enough,which leads to slope failure during the construction.In all kinds of slope failure,the bedding slope stability is the worst and caused the most slope failure accidents.Thus,In this paper, use bedding high cutting slopes as the research object,to analyze the stability in the process of excavation,and also,adopting pre-support method to control the slope stability during the excavation period.

The research contents of this paper including the following aspects:

(1)Summary the current research status and the developing direction of cutting slope,and points out the problems existing in current design method of slope.Thus,this paper introduces the method of pre-support.

(2)Based on existing bedding slope classification methods,this paper introduces one new classification method based on pre-support judge,and summarizes the basic process of pre- support.

(3)Through the contrast between direct excavation without supporting, excavate one level then support one level,pre-support method these three different support patterns,to illustrate the advantages of pre-support method.

(4)This paper sums up three factors which affects the pre-support design,through modeling and analysis,to improve the design quality in these three aspects.

(5)Combined with the engineering examples and according to the pre-support’s design process,this paper put forward a slope pre-support scheme.By combining with engineering examples, illustrates the necessity of pre-support.

Key Words：bedding cutting slope;pre-support;slope stability;bench excavation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景、目的和意义 1

1.1.1 选题背景及意义 1

1.1.2边坡设计中存在的问题及其解决办法 1

1.2 国内外顺层路堑岩质边坡研究现状 2

1.2.1 边坡稳定性分析方法 2

1.2.2 边坡稳定性研究发展趋势 4

1.3 研究内容、目标及拟采用的技术方案 5

1.3.1 研究内容 5

1.3.2 研究目标 6

1.3.3 拟采用的技术方案及措施 6

1.4 本章小结 7

第二章 顺层高路堑边预支护方法与流程 8

2.1 基于预支护判别的顺层高路堑边坡分类方法 8

2.1.1 顺层路堑边坡分类 8

2.1.2顺层高路堑边坡影响因素 9

2.1.3 基于预支护判别的顺层高路堑边坡分类 9

2.2 常见预支护措施 11

2.3 顺层高路堑边坡预支护设计流程 12

2.4 本章小节 12

第三章 顺层高路堑边坡预支护效果分析 13

3.1 理正岩质边坡稳定分析软件简介 13

3.2 边坡支护方式对比 13

3.2.1 建模对比 13

3.2.2 模型结果分析 19

3.3 影响预支护设计的几个要点 20

3.3.1 锚杆角度对预支护效果的影响 20

3.3.2 边坡开挖坡率对边坡稳定性的影响 22

3.3.3 边坡开挖台阶宽度对边坡稳定性的影响 25

3.4 本章小结 27

第四章 预支护设计方法实例分析 28

4.1 工程概况 28

4.1.1 项目背景 28

4.1.2 地层岩性 28

4.1.3水文地质 29

4.2普宣高速K0 040~K0 310段顺层路堑高边坡预支护设计 29

4.2.1 边坡设计措施 29

4.2.2 边坡预支护分析 30

4.3 本章小结 32

第五章 结论与展望 34

5.1 结论 34

5.2 展望 34

参考文献 35

致 谢 37

2. 绪论

1.1 选题背景、目的和意义

1.1.1 选题背景及意义

随着我国经济社会的迅速发展，偏远山区等地的城镇化速度加快，基础建设逐渐完善，高速公路的建设面临着愈发复杂的路况，高路堑边坡的稳定性评价与设计方法也变得更加重要。在山区道路工程建设中，面临着地势崎岖、地质复杂、环境恶劣等突出问题，导致了切坡修路并形成了大量的路堑边坡。路堑边坡失稳事件仍偶有发生，尤其是高路堑边坡开挖过程中。边坡失稳带来的损失不仅仅是经济方面的，更威胁到了人们的生产生命安全，由滑坡、泥石流、崩塌这三类主要破坏形式所导致的边坡灾害已给国家带来了巨大的损失，对于边坡的研究与治理早已引起了各方的重视。

在各类岩质边坡中，由于岩体的强度、地质构造的影响和结构面发育程度的不同，使得组成边坡的岩土表现出极为不同的特征，对边坡破坏的机理产生很大的影响。因此，国内外学者按不同的岩体结构所对应的破坏形态进行分类。岩体结构主要有两大要素组成：即结构面和结构体。中科院地质研究所根据我国实际的地质情况及岩体中结构面发育的状态，提出了岩体结构的分类方法，并将岩体分成：块状结构、层状结构、镶嵌结构、层状镶嵌结构、碎裂结构、散体结构。其中，各类边坡失稳破坏以层状结构占有重大比例，当结构体中含有一组优势原状结构面时，此时便可称为层状岩体，并且此类岩体在各类边坡中普遍存在。在层状边坡中，当岩层倾角与边坡坡面的倾向相同时，即被称为顺坡向的层状边坡。顺层边坡由于岩体开挖，使得顺坡向的岩层在开挖面上出露，因此很容易引起上覆岩体沿着层面向下滑动，其稳定性在各类层状边坡中最差。因此，在工程实际中，对其稳定性研究显得格外重要。顺层边坡在我国分布广泛，因为它内部结构特殊，易因开挖卸荷而形成临空面，在外荷载作用下形成滑坡，从而导致灾害产生。本文以顺层边坡为研究对象，研究顺层路堑高边坡在开挖过程中的稳定性。