水文地质勘察在高速公路边坡稳定性分析中的应用分析

关键词：水文地质勘察；高速公路边坡；稳定性分析；地下水；岩土体参数水文地质勘察通过揭示地下水赋存状态、岩土体参数及演化规律，对高速公路边坡稳定性分析具有基础作用 [1]。其关键内容包括地下水类型识别与渗透特性分析、岩土体水文参数测试、区域气候影响下的动态演化监测。勘察成果可用于定性评价边坡滑动模式及风险等级，指导排水与抗滑结构的优化设计，并通过精度控制、方法改进与反馈机制提升协同效率。

一、水文地质勘察在边坡稳定性分析中的关键内容与方法

( 一) 地下水赋存状态与渗透特性勘察

地下水赋存状态与渗透特性是影响边坡稳定性的核心水文地质要素，其勘察内容主要包括类型识别、空间分布及运动特征分析。首先，地下水类型可分为孔隙水（赋存于松散岩土体孔隙中）、裂隙水（存在于基岩裂隙内）和岩溶水（发育于可溶性岩层溶隙中），需通过地质钻探结合物探手段（如电法测井）判别其赋存介质。其次，地下水埋深与流动方向的确定，可通过钻孔水位观测、示踪剂试验（如荧光染料追踪）及区域水文地质图对比实现，以此掌握地下水在边坡体内的空间分布规律。其影响机制体现在：渗透系数较大的地层易形成集中渗流，加速岩土颗粒间胶结物质流失，导致土体抗剪强度降低；水力梯度增大则会直接提升孔隙水压力，使边坡潜在滑动力与稳定安全系数呈反向变化。

( 二) 岩土体水文地质参数测试与分析

岩土体水文地质参数的准确获取依赖现场与室内试验的协同验证，主要方法包括现场抽水试验、压水试验及室内渗透试验 [3]。其一，现场抽水试验通过在钻孔中定量抽水并观测周边水位降深，可计算含水层的渗透系数与导水率，适用于孔隙水为主的松散地层；压水试验则向钻孔内分段加压注水，通过单位吸水量反推裂隙岩体的透水性，适用于基岩边坡勘察。其二，室内渗透试验需采集原状岩土样，利用渗透仪测定饱和状态下的渗透系数（如常水头试验）及非饱和状态下的持水曲线（如压力板仪测试），以此量化不同含水量条件下岩土体的透水性差异。这些参数的核心作用在于：饱和岩土体因孔隙被水充满，渗透速率稳定但抗剪强度显著降低；非饱和岩土体则因基质吸力存在，有效应力较高，但随含水量增加（如降雨入渗），持水能力下降会导致基质吸力锐减，进而引发边坡应力重分布与失稳风险上升。

基于勘察获取的地下水分布、岩土渗透性等数据，结合工程地质类比法可系统判别边坡稳定性状态。首先，通过对比区域内已建类似工程的水文地质条件与边坡失稳案例，分析当前边坡的地下水埋深、渗透系数与历史失稳边坡的相似性，初步判断可能的滑动模式：若勘察显示边坡内存在连续软弱结构面（如泥化夹层）且地下水沿该面集中渗流，则滑动模式多为沿软弱结构面的深层滑动；若地下水主要影响表层松散岩土体（如残坡积层），则更可能发生浅层牵引式滑坡。其次，依据地下水对岩土体软化程度的量化结果（如渗透系数大于1×10^-4m/s 的地层软化速率较快），结合边坡坡度、高度等几何参数，将失稳风险划分为低（无明显软化迹象）、中（局部软化但未贯通）、高（软化带连续且孔隙水压力显著升高）三级，为后续针对性分析提供基础依据。

（四）勘察成果对边坡加固方案设计的指导作用

勘察成果是边坡加固方案设计的核心依据，不同水文地质问题需匹配差异化的工程措施。其一，针对地下水富集区（如地下水位埋深小于 3m 的区域），勘察数据显示其孔隙水压力较高、土体抗剪强度较低，此时应优先采用排水措施：通过布置盲沟（沿滑动方向延伸，间距根据渗透系数调整）或渗井（穿透软弱层至下伏隔水层）降低地下水位，减少孔隙水压力对边坡稳定的不利影响。其二，对于裂隙水发育的基岩边坡，勘察揭示的裂隙走向、连通性及渗透速率表明，单纯排水难以阻断裂隙水渗流，需结合抗滑结构设计：在裂隙密集带设置抗滑桩（桩深需穿透裂隙发育层），配合挡土墙（墙背设置排水孔，孔径与裂隙宽度匹配），既限制岩土体位移，又疏导裂隙水，提升加固效果。

二、案例分析

（一）工程概况

某高速公路项目位于山区，路线穿越多段高陡边坡区域。其中K50+200-K50+800 段为典型代表，该边坡最大高度约 65 米，由强风化砂岩与第四系残坡积土组成。工程实施前监测显示，坡体表层存在多条张拉裂缝，雨季时局部出现渗水现象，初步判断边坡稳定性受地下水活动影响显著。为确保运营安全，需通过水文地质勘察明确地下水与岩土体相互作用机制，为边坡加固设计提供依据。

（二）水文地质勘察技术的应用

勘察工作围绕“地下水 - 岩土体”耦合分析核心来开展，首先运用地质钻探并结合高密度电法物探的方式，在边坡位置布设了 12 个钻孔，钻孔的深度在 20-40 米之间并不相同，以此揭示含水层的空间分布特征情况；通过进行钻孔水位观测以及荧光示踪剂试验，发现坡脚处存在着承压裂隙水，其补给来源是上游 3 公里外的季节性溪流；现场进行的抽水试验显示，砂岩裂隙的渗透系数为 1.2×10^-4cm/s ，属于中等透水层，残坡积土层的饱和渗透系数达到5 .6×10^-5cm/s ，在雨季的时候容易形成暂态饱和区。在室内开展试验进一步获取非饱和土体渗透函数，并建立含水量与渗透系数关系曲线，基于勘察数据采用耦合渗流 - 应力模型进行数值模拟。模拟结果显示，在持续降雨条件下坡脚处孔隙水压力会上升 30% ，安全系数降至 1.15 接近失稳临界值；结合区域地质资料进行对比分析，判定该边坡存在浅层牵引式滑坡风险，风险等级评估为“中级”。

（三）应用成果

根据勘察成果制定综合治理方案：在坡脚设置两排间距 5 米的抗滑桩，桩长 18 米，嵌入中风化岩层不小于 3 米；坡面采用锚杆框架梁支护，锚杆长度12-15 米，间距 3 米 ×3 米；同步实施仰斜式排水孔群，孔径 110mm ，间距4 米，深度穿透裂隙水富集带。施工后监测表明，地下水位下降 2-4 米，坡体渗水量减少 70% ，雨季期间安全系数稳定在 1.35 以上。经两年运营考验，边坡未出现新增裂缝，原有裂缝宽度收缩至 2mm 以内，治理效果显著。

三、水文地质勘察在高速公路边坡稳定性分析中的应用发展趋势及建议

（一）发展趋势

随着信息技术不断革新，水文地质勘察在高速公路边坡稳定性分析中的应用正加速朝着信息化、智能化方向发展。在发展趋势方面，多技术融合已然成为主流趋势，具体表现为以下三点：一是大数据技术实现深度渗透，通过整合地质钻孔数据、遥感影像以及长期监测记录等多源异构数据，构建起边坡稳定性分析数据库，以此实现数据驱动的决策支持；二是人工智能算法优化分析模型，比如利用机器学习建立渗透系数预测模型，或者通过深度学习识别边坡变形前兆特征，进而提升预警精度；三是物联网技术推动实时监测，在边坡关键部位布设传感器网络，动态采集含水率、孔隙水压力等参数，结合云计算实现数据即时传输与云端分析。

（二）建议

第一，完善信息化标准体系，制定数据采集、存储、共享的技术规范，打破“数据孤岛”；第二，研发专用软件平台，集成地质建模、渗流分析、稳定性评价等功能模块，降低技术门槛；第三，加强“产学研用”协同，推动高校、科研院所与企业联合攻关，重点突破复杂地质条件下多场耦合模拟、小样本数据训练等关键技术瓶颈。

四 、结语

研究系统揭示了水文地质勘察在高速公路边坡稳定性分析中的基础作用，通过界定水文地质条件与边坡变形、失稳的关联机制，明确了地下水赋存状态、岩土体参数及动态演化规律的勘察要点，并提出基于勘察成果的稳定性评价方法与加固设计依据。

参考文献：

[1] 陈太尊 . 工程地质勘察中岩体稳定性分析与评价方法 [J]. 中国金属通报 , 2024(7):128-130.

[2] 张伟 . 岩土工程勘察在矿山边坡稳定性评价中的应用 [J]. 世界有色金属 , 2023(7):163-165.

[3] 黄泽磊 . 岩土工程勘察中高边坡稳定性分析及治理方案比选 [J].2024(25):73-76.