公路工程中边坡稳定性分析与加固措施

摘要：本文聚焦公路工程领域，深入探讨边坡稳定性分析的关键方法与加固措施的核心要点。剖析公路边坡在地质、水文、气象及人类活动等多因素影响下的失稳机制，阐述极限平衡法、数值分析法等边坡稳定性分析主流技术，研究从坡面防护、支挡结构设置到排水系统优化的加固措施体系，探讨基于监测预警、生态防护理念融入的动态管控策略，并对智能监测技术深化应用、新型加固材料研发等未来趋势进行展望，旨在为公路边坡工程安全保障、推动公路建设可持续发展提供理论支撑与实践指导。

关键词：公路工程；边坡稳定性；加固措施；可持续发展

一、引言

在公路工程建设中，边坡作为道路的重要组成部分，其稳定性直接关系到公路的安全运营、工程造价以及周边生态环境。由于公路穿越各类复杂地形地貌，边坡常面临诸多不稳定因素的挑战。深入开展边坡稳定性分析并实施有效的加固措施，对预防边坡坍塌、滑坡等地质灾害，保障公路畅通无阻，具有举足轻重的意义，是公路工程建设与维护的关键任务之一。

二、公路边坡失稳影响因素剖析

2.1 地质因素

岩土体类型是基础决定因素，如松散砂土、粉质黏土、破碎岩体等抗剪强度低，在受力时易发生变形滑动。地质构造中的断层、褶皱、节理裂隙破坏了岩土体完整性，为雨水渗入、风化侵蚀创造通道，降低边坡稳定性；尤其是倾向公路的不利结构面，在重力、地震力作用下，易引发岩体沿结构面滑落。

2.2 水文因素

地下水水位升降改变岩土体物理力学性质，水位上升使土体饱和、重度增加，有效应力减小，抗剪强度降低；动水压力在渗流过程中对岩土颗粒产生拖拽力，当坡体存在较大水力梯度时，可能引发流沙、管涌现象，破坏边坡结构。此外，大气降水如暴雨短期内大量入渗，使坡体含水量骤增，孔隙水压力瞬间增大，是诱发边坡失稳的常见诱因。

2.3 气象因素

强降雨不仅增加坡体自重，还通过冲刷坡面带走松散岩土，削弱边坡土体支撑；长期干旱使岩土体干裂，降低整体性，后续降雨时水分更易渗入；地震产生的地震波震动边坡岩土体，破坏原有结构平衡，增加下滑力，对于高陡边坡，地震作用下失稳风险剧增；飓风、暴雪等极端气象条件也会间接影响边坡稳定性，如积雪融化形成坡面径流、风蚀坡面等。

2.4 人类活动

不合理的开挖削坡改变边坡原有形态，增大坡高、坡度，破坏岩土体天然平衡，若未及时支护，极易引发边坡失稳；工程爆破震动冲击边坡岩体，产生裂隙，降低岩体强度；坡顶超载，如堆放建筑材料、弃土等，额外增加坡体竖向压力，促使边坡趋向不稳定状态。

三、公路边坡稳定性分析方法

3.1 极限平衡法

极限平衡法是经典分析手段，基于刚体极限平衡理论，假定边坡岩土体处于极限平衡状态，将滑动土体划分为若干条块，通过分析条块受力，建立力和力矩平衡方程求解安全系数。如瑞典条分法，计算简单、应用广泛，但忽略条块间作用力方向，精度有限；毕肖普条分法改进了前者不足，考虑条块间法向力作用点位置，计算结果更接近实际，适用于均质土坡及简单折线型边坡稳定性初步评估。

3.2 数值分析法

有限元法将边坡离散为有限单元，考虑岩土体材料非线性、几何非线性，模拟复杂应力应变关系，能精准分析边坡在不同工况下位移、应力分布，揭示潜在滑动面位置与发展过程，适用于复杂地质条件、多层岩土体边坡；离散元法基于颗粒离散介质理论，模拟岩土颗粒集合体运动、相互作用，对分析节理岩体、松散堆积体边坡大变形、崩塌过程优势突出，直观展现边坡破坏动态机制，为稳定性判断提供详细信息。

四、公路边坡加固措施体系

4.1 坡面防护

植物防护利用植被根系固土护坡，草籽喷播、铺草皮使坡面植被快速覆盖，根系深入土层，增强土体凝聚力，防止坡面风化、雨水冲刷，还能美化环境，适用于土质边坡；浆砌片石防护、混凝土防护等工程防护形式，通过在坡面砌筑防护体，形成刚性护面，抵抗坡面水流冲刷、风化剥落，常用于易风化岩石边坡、坡面破碎土质边坡，防护效果立竿见影，但生态性欠佳。

4.2 支挡结构设置

挡土墙是常见支挡结构，重力式挡土墙依靠自身重力维持稳定，材料多为砖石、混凝土，适用于高度较低、地基承载力较好边坡；悬臂式挡土墙利用墙身悬臂平衡土压力，钢筋混凝土结构，节省材料，适用于墙高较大、土质较差地段；抗滑桩深入稳定地层，通过桩身抗力阻挡坡体滑动，与土体协同作用，对深层滑坡治理效果显著，常与其他加固措施联合使用，增强边坡整体稳定性。

五、公路边坡动态管控策略

5.1 监测预警

建立边坡监测系统，在坡顶、坡面、坡脚等关键部位布置位移计、测斜仪、孔隙水压力计等传感器，实时采集边坡变形、应力、水文等数据，通过无线传输至监控中心。利用数据分析软件研判数据变化趋势，设定预警阈值，一旦监测指标接近或超过阈值，立即启动预警，如声光报警、短信通知管理人员，提前采取应急加固、交通管制等措施，防患于未然。

5.2 生态防护理念融入

秉持生态优先，将生态防护贯穿边坡加固全程。选用本地适生植物，结合工程防护构建生态护坡，植物生长适应本地气候、土壤，成活率高，后期维护成本低；在支挡结构设计上，预留生态孔洞、种植槽，为植物生长提供空间，实现工程加固与生态修复有机融合，促进边坡生态系统良性发展，增强边坡长期稳定性。

六、公路边坡工程的未来发展趋势

6.1 智能监测技术深化应用

随着物联网、大数据、人工智能发展，智能监测迈向新阶段。传感器微型化、智能化，可实现自组网、自校准，实时精准采集多源数据；利用大数据分析挖掘边坡变形与环境因素关联，建立智能预测模型，提前数天甚至数月预测边坡失稳风险；结合无人机航拍、三维激光扫描定期获取边坡宏观形态，与微观监测数据互补，全方位掌控边坡状态，为精准决策提供有力支撑。

6.2 新型加固材料研发

研发高性能、环保型加固材料是方向。纤维增强复合材料（FRP）用于抗滑桩、锚杆，质轻高强、耐腐蚀，可大幅提升构件承载能力；土工合成材料不断创新，新型土工格栅、土工格室增强土体稳定性，施工便捷、成本低；生态水泥、可降解护坡材料问世，兼顾工程加固与生态友好，减少对环境负面影响，助力公路边坡可持续发展。

七、结论

公路边坡稳定性分析与加固措施是公路工程安全保障的关键环节。通过深入剖析失稳因素，运用科学分析方法，实施系统加固措施，落实动态管控策略，并顺应智能监测、材料创新、生态加固趋势，有望筑牢公路边坡安全防线，保障公路畅通，推动公路工程在安全、生态、可持续轨道上蓬勃发展。

参考文献

[1] 毕聪. 公路高边坡稳定性分析与加固措施研究[J]. 交通世界（中旬刊），2021（2）：99-100. DOI：10.3969/j.issn.1006-8872（z）.2021.02.048.

[2] 张燎，吴银亮. 高速公路隧道边坡稳定性分析与加固措施选择[J]. 中国西部科技，2011，10（11）：52-53. DOI：10.3969/j.issn.1671-6396.2011.11.025.

[3] 曹正. 考虑流固耦合的公路高边坡稳定性分析与加固措施研究[J]. 城市道桥与防洪，2020（11）：168-171. DOI：10.16799/j.cnki.csdqyfh.2020.11.046.