盘山公路路基稳定性分析与评估
离散元法在赤山盘山公路边坡稳定性分析中的运用
离散元法在赤山盘山公路边坡稳定性分析中的运用发布时间：2022-08-19T02:43:04.087Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷4月第7期作者：杜宇[导读] 边坡稳定性分析是边坡治理的基础，为支护结构的选型和布置提供科学依据。
杜宇（江苏省地质工程有限公司·江苏南京·210000）摘要边坡稳定性分析是边坡治理的基础，为支护结构的选型和布置提供科学依据。
句容市赤山地区盘山道路沿线已经发生了多起滑坡破坏，需要对道路两侧潜在滑坡进行稳定性分析。
研究区边坡主要覆盖层为土质，位于赤山地区盘山道路两侧，赤山山体西侧下部。
论文以其中H1边坡为研究对象。
尝试通过PFC软件，以离散元法验证边坡稳定性，对边坡加固措施提供建议。
关键词：PFC，边坡，数值模拟，稳定性分析，离散元法。
1.1前言在国际上，Peter A. Cundall于1971年首次提出了离散单元法（Discrete Element Method, 简称DEM）的理论模型。
1979年Cundall& Strack 将离散单元法的核心思想和土力学有机结合，推出了第一代离散元模拟软件，为日后PFC软件的发展奠定了基石。
1988年3DEC程序诞生，拓展了二维平面力学研究的维度，使离散元数值模拟法真正进入了易用实用的阶段。
我国的王泳嘉[1]（1986）教授等率先将离散元法引入国内，从此以后国内的各学术机构纷纷跟进；郭爱民[2]（1992）在边坡稳定性分析中，考虑了裂隙水的影响，扩展了离散元法的运用范围；周健[3]（2000）对比了双轴试验在PFC数值模拟和现实情况下的差异，验证了运用离散元法模拟双轴试验是可行的；王涛[4]（2009）主要研究了离散元颗粒模型的边界条件和初始条件。
以地下洞室为工程实例，对围岩破坏过程进行了数值分析，提出了合适的初始地应力取值方法及相应的边界条件；耿丽和黄志强[5]（2011）用PFC模拟研究了粗粒土的三轴剪切试验，通过调节微观参数研究其宏观力学性能的变化，分析了二者之间的关系；张科芬等[6]（2017）采用离散元软件研究岩土材料的颗粒破碎情况，发现三维破碎颗粒模型可以很好地描介质的压缩特性。
公路路基边坡稳定性及治理措施分析
公路路基边坡稳定性及治理措施分析摘要：随着当前我国西部开发工作的顺利开展，山区公路工程建设也得到了十分显著的发展，但是这也造成了当前山区公路工程修建环节中各种地质灾害问题频繁发生，对于公路建设和交通运输工作的安全性也产生了严重的威胁作用。
不仅在一定程度上威胁了当前环境建设工作的有效开展，同时还在很大程度上威胁着人们的生命健康。
因此，公路路基边坡稳定性问题及治理措施也逐渐成为了需要应对的问题之一。
关键词：公路；边坡；治理引言路基边坡的主要内容就是路基横断面的设计，它包括边坡形状设计和坡度的确定，坡度是保证路基稳定性的必要因素。
由于我国地形条件较为复杂，每个地区的地形条件、地质条件都有所不同，公路路基高边坡往往存在多样性与复杂性的病害，倘若不能较好地处理边坡稳定性问题，将会为我国的交通安全带来较大的隐患，因此，保证公路路基边坡的稳定性是必要的。
1公路路基边坡稳定性影响因素1.1自然因素（1）地形因素。
包括坡高、坡宽、坡向以及坡度，其中坡度对边坡的影响最直接，一般坡度越大，稳定性越低，坡度越大，植物越不容易生长，也因此土壤就越松，越容易失去平衡，这种土壤很容易被侵蚀。
（2）水文条件。
地下水、地表水、大气降水对边坡稳定都有较大影响，主要表现为：软化岩石，降低其强度，同时增加边坡岩体重度；静水压力的浮托作用降低了岩体的有效抗剪强度；地下水的渗透与流动，对边坡体产生不利的渗透压力。
（3）地质因素。
一是地质构造因素。
边坡的稳定性在一定程度上，也会因其地质结构而异。
假设岩体中出现断断续续的结构面，会生成不少小面积的碎块，使其强度得以进一步减小，如果不加以控制，岩体间最终会出现滑动问题，加剧边坡的失稳问题。
其中，风化也是边坡失稳的因素之一，它不仅会影响到作业质量，也是潜在的危险因素。
二是地质材料因素。
材料对边坡稳定性的影响作用较为明显。
成岩时间、胶结情况、组织以及类型会因地质材料而异，其风化能力以及力学强度也会有所不同，为此其稳定性会受到材料优劣的直接影响。
路基稳定性分析_OK
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（一）平面滑动面法
砂性土滑坍时破裂面为 平面
（二）圆弧——条分法
粘性土滑坍时破裂面为 曲面近似为圆弧滑动面
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（二）破裂面的假定
1.松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，滑动 面近似平面，平面力学模型采用直线。
2.粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面为圆 柱形、碗形，近似于圆曲面，平面力学模型采用圆弧
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二、边坡稳定性分析方法
※力学分析法 1.数值分析法—假定几个滑动面，按照力学平衡原理分析验算， 找出极限滑动面。 2.图解或表解法—在计算机或图解的基础上，制定图或表，用查 图或查表来进行，简单不精确。
第四节 路基稳定性分析
针对问题：1.边坡失稳 2.陡坡路堤的失稳 3.地基失稳
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一、边坡稳定性分析原理——静力平衡
（一）静力平衡的基本假定
1.对边坡稳定性进行力学分析时，为简化计算，都 按平 面问题处理 2.不考虑滑动主体本身内应力的分布 3.认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体整体下滑 4.极限滑动面位置通过试算来确定
4.路基稳定性的分析与计算
设作用于分条上的水平 总合力为Qi，则： 取滑面上能提供的抗滑 力矩为Mr，与滑动力矩M0之 比为安全系数k，则有：
其中：
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瑞典法存在的问题： 滑面为圆弧面及不考虑分条间作用力的2个假设， 使分析计算得到极大的简化，但也因此出现一定误差: 1.滑动面的形状问题 现实的边坡破坏，滑动面并非真正的圆弧面。但大 量试验资料表明，均质土坡的真正临界剪切面与圆弧 面相差无几，按圆弧法进行边坡稳定性验算，所得的 安全系数其偏差约为0.04。但这一假定对非均质边坡， 则会产生较大的误差。 2.分条间的作用力问题 无论何种类型的边坡，坡内土体必然存在一定的应 力状态；边坡失稳时，还将出现一种临界应力状态。 这两种应力状态的存在，必然在分条间产生作用力， 通常包括分条间的水平压力和竖向摩擦阻力。
根据这一假定滑动面上的抗滑阻力t根据图在滑动面上沿着x轴建立平衡式这时滑动面上的下滑力s当边坡达到极限平衡状态时滑动面上的抗滑阻力与下滑力相等可根据上列两式相等的条件求得分条两侧边的土压力增值e21按竖直方向上的平衡条件可以求得滑动面上的法又根据水平方向的平衡条件可求得整个边坡的安全系数为
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边坡滑坍是工程中常见的病害之一。路基的稳定 性包括:①边坡稳定；②基底稳定；③陡坡上路堤整体 稳定。 这一讲主要介绍边坡稳定性分析方法。此外，还 将介绍浸水路堤以及地震地区路基稳定性问题。
分析时，可按单向固结理论进行计算。当边坡上的地 表不存在附加荷载或附加荷载下地基已达到完全固结， 或者是计算岩质边坡的稳定性时，则不必考虑超水压 力对边坡稳定性的影响。 地下水渗透压力的计算比较麻烦，在工程设计中， 通常有2种作法，即精确解和简化计算法。 1.精确解 通过对流线的数学分析或 根据试验，计算出各点的流速， 可得到比较精确的解。但计算 比较麻烦，工程中通常不采用。 2.简化计算法 基于任一点的渗透压力等于静水压力来进行分析， 简化计算法能满足工程设计要求，常被工程设计 18
公路工程中的路基稳定性规范要求
公路工程中的路基稳定性规范要求公路工程中的路基稳定性是指在道路建设中对路基进行稳定处理的要求和规范。
路基是指道路的基础部分，是为承载和传输交通荷载而设置的地基结构。
在公路工程中，路基的稳定性是保证道路正常使用和确保交通安全的关键因素之一。
以下是公路工程中路基稳定性的规范要求。
1. 路基设计在公路工程中，路基的设计应根据地理、气候、交通流量等因素进行合理配置。
路基的设计应符合道路工程设计规范，包括工程地质调查、地基处理、边坡设计等。
路基的设计应保证其稳定性和承载能力，以适应各种交通荷载和环境变化。
2. 路基材料选择公路工程中，路基的材料选择是确保路基稳定性的重要环节。
根据工程地质调查和地基处理情况，应选择适合的路基材料，如砾石、碎石、砂砾、黏土等。
选择路基材料时需考虑材料的承载能力、抗冻性、排水性等因素，以确保路基的稳定性和耐久性。
3. 路基坡度为确保路基的稳定性和排水性，在公路工程中，路基的坡度应根据地形地貌和交通需求进行设计。
合理的路基坡度能够降低交通事故的发生率，提高行车的安全性和舒适性。
在陡峭的路段，应采取加固措施，如设置支撑结构、加固绿化等，以增加路基的稳定性。
4. 路基排水在公路工程中，路基的排水是确保路基稳定性的重要方面。
路基的排水设计应考虑地下水位、降雨流量等因素，采用合理的排水设施，如排水沟、排水管等。
合理的路基排水能有效地排除水分，降低水分对路基稳定性的影响，减少路基冲刷和软化的风险。
5. 路基加固在公路工程中，对于土质较松软的路基，需要进行加固处理以提高其稳定性。
常用的路基加固方法包括加固土壤、设置加筋板、增加基坑深度等。
加固路基能够提高其承载能力和抗沉降能力，确保道路的正常使用。
6. 路基巡检与维护为保证公路工程中路基的稳定性，需要进行定期巡检和维护。
巡检过程中应注意观察路基的沉降、裂缝、变形等情况，并及时采取相应措施进行修复和加固。
定期维护能够延长路基的使用寿命，提高路基的稳定性和安全性。
高速公路设计服务中的路基稳定性分析与处理
高速公路设计服务中的路基稳定性分析与处理随着我国交通事业的迅速发展，高速公路的建设日益增加。
而在高速公路设计过程中，路基稳定性是一个至关重要的因素。
因此，对于高速公路设计服务中的路基稳定性分析与处理问题，需要进行深入的研究和有效的措施。
一、路基稳定性分析的重要性在高速公路的设计服务过程中，路基稳定性是非常重要的考虑因素。
路基稳定性的好坏，直接影响到道路的使用寿命和交通安全。
随着交通负荷的增大，以及气候变化等自然因素的影响，路基稳定性问题日益凸显。
路基稳定性分析的重要性主要体现在以下几个方面。
1. 保证道路的安全性：路基的稳定性能直接影响道路的安全性。
一旦路基出现不稳定情况，可能导致道路塌陷、路面开裂等问题，严重时可能会引发事故。
因此，在设计服务中进行路基稳定性分析，能够及早发现问题并采取相应的处理措施，保证道路的安全性。
2. 提高道路的使用寿命：好的路基稳定性可以提高道路的使用寿命。
合理的路基设计和优质材料的选择能够提高路基的承载能力和抗变形性能，使其能够适应不同的交通负荷和环境影响。
通过路基稳定性分析，可以发现潜在的问题，及时采取措施加以修复或加固，延长道路的使用寿命。
3. 降低维护成本：通过路基稳定性分析，能够及时发现问题，并在设计阶段采取相应的处理措施，降低后期维护成本。
如果路基稳定性不佳，道路可能需要经常性地进行修复和加固，这将增加维护成本。
而通过路基稳定性分析，可以在设计阶段选择合适的材料和施工方法，降低维护成本。
二、路基稳定性分析方法在高速公路设计服务中，进行路基稳定性分析主要采用以下几种方法：1. 室内试验和实地调查：通过室内试验和实地调查的方式，收集路基相关参数，包括土壤质地、含水量、抗剪强度等。
室内试验包括土壤试验、压缩试验等，可以获取土壤力学参数。
实地调查则包括地质勘探和钻孔取样等，能够了解路基中的地层情况和土壤性质。
2. 数值模拟仿真：利用数值模拟软件，通过建立路基模型，并输入相关参数，模拟不同荷载条件下的路基响应。
高速公路路基工程的稳定性分析
高速公路路基工程的稳定性分析高速公路的建设和安全运营对于整个交通系统的发展至关重要。
而保障道路的稳定性是确保高速公路安全的重要因素之一。
因此，对于高速公路路基工程的稳定性分析显得尤为重要。
本文将对高速公路路基工程的稳定性进行分析，并提出相应的解决方案。
一、稳定性分析的意义和目标高速公路路基工程的稳定性分析旨在评估路基结构的稳定性，预测可能出现的问题，并提出相应的改进措施，以确保路基在长期使用过程中不发生变形、破坏或失稳。
稳定性分析的目标主要包括以下几个方面：1. 评估路基结构的承载能力：通过分析路基结构的稳定性，确定其承载能力是否能够满足设计要求。
2. 预测可能的变形和失稳：根据路基的地质特征、荷载条件和环境因素等，预测可能出现的变形和失稳情况，以便及时采取相应的措施。
3. 提出改进方案：当路基结构存在稳定性问题时，需要提出相应的改进措施，包括选择适当的建筑材料、优化路基结构设计、加强施工质量控制等。
二、稳定性分析的方法和技术稳定性分析是基于力学原理和土力学理论的，常用的方法和技术包括：1. 地质勘察：通过地质勘察获取路基所在地的地质信息，包括土层结构、岩性、含水量等，并针对勘察结果进行分析和评估。
2. 荷载分析：根据高速公路的设计荷载标准，对路基上所受到的静荷载和动荷载进行计算和分析，以评估路基承载能力。
3. 数值模拟：利用计算机软件模拟和分析路基结构在静力和动力荷载下的响应和变形情况，以预测可能出现的变形和失稳问题。
4. 监测技术：通过安装合适的监测设备，对特定路段的路基进行实时监测，获取路基的变形和位移情况，并及时预警和采取措施。
三、解决方案和措施基于稳定性分析的结果，对于高速公路路基工程存在的稳定性问题，应采取相应的解决方案和措施，包括但不限于以下几个方面：1. 优化设计：通过优化路基结构的设计，包括选择合适的填料材料、确定适当的厚度和斜坡坡度等，以提高路基的稳定性。
2. 施工质量控制：在路基工程的施工过程中，严格控制施工质量，确保填料的均匀性、土方的紧实度等，以减少施工引起的变形和失稳。
新疆那拉提空中草原盘山公路滑坡类型及稳定性评价
2021年第3期新疆有色金属新疆那拉提空中草原盘山公路滑坡类型及稳定性评价马超谢志锋李明（新疆地矿局第二区域地质调查大队昌吉831100）摘要研究那拉提滑坡类型及危害等级，初步查明滑坡物质及结构因素分类表、滑坡其它因素分类表划分标准，7处小型滑坡依据隐物质组分依据来分属于黄土滑坡；以滑动面与岩层层面的关系依据划分为均质岩土滑坡；以滑体厚度为依据划分属浅层滑坡；依据滑动作用启动方式划分属于牵引式滑坡；依据发生年代划分属于现代滑坡。
那拉提滑坡整体处于稳定状态；那拉提潜在滑坡整体处于基本稳定状态，地震工况下容易失稳；盘山公路潜在滑坡整体处于稳定状态，但局部地段稳定性差；无论那拉提潜在滑坡滑动或者盘山公路附近潜在滑坡局部滑动，均有可能导致那拉提精细化调查区整体稳定性下降，进而诱发其他地质灾害，因此必须对两个潜在滑坡进行有针对性的工程治理。
关键词滑坡类型黄土滑坡滑坡隐患灾情等级危害性1滑坡类型及特征（1）滑坡规模及类型经过本次地面调查工作结合山地工程、钻探工程、物探工程，截止目前调查区调查滑坡7处，依据中国地质调查局工作标准《区域环境地质调查总则（试行）》（DD2004-02）中滑坡分类表中滑坡物质及结构因素分类表、滑坡其它因素分类表划分标准，对调查区内两处滑坡隐患进行划分：7处滑坡依据隐物质组分依据来分属于黄土滑坡；以滑动面与岩层层面的关系依据划分为均质岩土滑坡；以滑体厚度为依据划分属浅层滑坡；依据滑动作用启动方式划分属于牵引式滑坡；依据发生年代划分属于现代滑坡。
（2）滑坡形态特征新源县滑坡平面形态主要为半圆形和不规则形或成圈椅状，舌形和矩形较少，滑坡剖面形态以凹形为主，阶梯型次之。
（3）滑坡边界特征滑坡后壁是滑坡的显著特征之一，指示为滑坡依据物质组成滑动面与岩层层面的关系滑动体厚度动力成因滑动作用的起动方式发生年代分类名称土体滑坡岩体滑坡均质岩土滑坡顺层滑坡切层滑坡浅层滑坡中层滑坡深层滑坡自然滑坡工程滑坡推移式滑坡牵引式滑坡新滑坡古滑坡古滑坡复活堆积层滑坡黄土滑坡粘性土滑坡特征说明由坡积、洪积、崩滑堆积等形成的碎块石堆积体沿下伏基岩或体内滑动不同时期的黄土层内部或沿其下伏岩土层接触面发生的滑坡粘性土层内部或沿其下伏岩土层接触面滑动的滑坡发生在各类岩体中的滑坡发生在无明显层理的土层或基岩风化层中，滑动面常呈弧形沿岩层层面、不整合面及坡积体与基岩交界面等滑动滑动面与岩层层面相切，常沿倾向山外的一组断裂面发生。
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盘山公路路基稳定性分析与评估公路的路基是公路的基础，它的稳定性对于公路的使用和使用
寿命都有着决定性的影响。
而对于盘山公路，路基的稳定性更为
重要，因为盘山公路本身就处于地形崎岖、地势陡峭的山区之中，路基的稳定性更容易受到地形地貌变化的影响，在设计和建设之
初就需要对路基的稳定性进行充分的分析和评估。
一、盘山公路的特点
盘山公路是指地势崎岖、山峰起伏的山区公路。
由于盘山公路
的地形地貌特征，车辆行驶时需不断上下或穿过山岭，道路线路
主要由连续的长下坡、长上坡和大弯路组成，路面倾斜程度较大。
盘山公路在设计和建设时需要考虑到山区气候、地貌、土质特点，以及车流量等因素。
盘山公路是山区地区的重要道路，它直接关系到山区居民的生
产生活，也是山区旅游业的重要组成部分。
而盘山公路的通行能
力和安全性直接关系到其发挥作用的广度和深度。
其中，路基的
稳定性是盘山公路运行安全的重要保障，需要高度关注和重视。
二、盘山公路路基稳定性要素
盘山公路路基稳定性的影响因素有很多，其中重要的要素包括
地质条件、地震活动、气候环境、土壤类型和施工质量等。
地质条件：地质构造复杂、地震活动频繁的山区，常常出现地
质灾害，例如山体滑坡、崩塌、泥石流等。
而这些地质灾害不仅
对路基的稳定性构成威胁，而且对于行车道路设施、交通安全等
都带来了很大的危害。
地震活动：震源深浅、震级大小、地震波传播路径及这些因素
的组合将导致不同强度的地震场和不同程度的地质灾害。
此外，
由于山区构造复杂、地质条件较复杂，很多地方都处于弱地基上，因此地震活动对于路基的影响也比较大。
气候环境：盘山公路所在的山区常常遭受暴雨、雾霾的困扰，
这些天气不仅对于人体健康存在危害，而且容易导致公路水土流失，切削山体等。
土质类型：盘山公路路基土壤属于软弱的土壤类型，而且由于
地形地貌的直接影响，土壤的含水量、结构、组成都可能出现巨
大的差异，需要仔细分析和评估。
施工质量：盘山公路建设和施工的过程中，如果出现质量问题、管理不善等因素，都会对路基稳定性造成不利影响。
三、盘山公路路基稳定性分析与评估
对于盘山公路的路基稳定性，需要进行充分的分析和评估，以
最大限度地保障公路的安全和顺畅。
盘山公路路基稳定性分析可
以从以下几个方面出发：
1、地质构造分析：对盘山公路所在地区的地质构造、地质特
征进行详细的调研和分析，了解山区的地质构造、地质活动特点，为路基设计提供必要的参考。
2、气象条件分析：了解盘山公路所在地区的气象条件，分析
气候因素、降水以及洪水灾害等，为路基的设计和维护提供必要
的参考和指导。
3、土壤特性分析：对盘山公路路基土壤进行详细的分析和评估，了解土壤的含水量、结构、组成等因素，为路基建设提供指导。
4、地形地貌因素分析：了解盘山公路路线的地形地貌、道路走向、坡度等因素，为路基建设提供必要的参考和指导。
5、工程质量评估：对盘山公路建设工程的质量、管理情况进行评估，找出存在的问题并及时解决，保障路基的稳定性。
综上所述，盘山公路路基稳定性评估非常重要，需要全面考虑地质、气象、土壤、地形等因素，建立完善的评估体系和规范，做好公路的设计和维护工作，保障公路的安全和顺畅，为山区地区的发展和人民群众的生产生活创造更好的条件。