高速公路路基稳定性与抗震设计研究

天　布　工轻　２０１１年第２期（总第８８期）　

山区高速公路高填方路基边坡稳定性研究　

霍文财李鑫　

（天津市市政工程研究院）　

摘要：系统地论述高速公路高填方路基边坡的合理坡角。　关键词：高填方边坡；有限元；ＦＬＡＣ；稳定性；安全因数　

１概述　Ｏ－ｔ进行折减ｐ　。　

随着公路等级的提高与大量山区高等级公路　

的修建，为满足公路的较高线形标准要求，路基的　

高填深挖路段数量越来越多。在山区公路建设中，　

填土高度在２０ｍ以上的路基较为常见，高填方路基　边坡稳定性问题的研究对山区公路建设具有十分重　

要的意义。本文采用有限元数值分析方法对山区高　

填方路基边坡进行研究分析，为使边坡工程的施　

工、使用达到安全、经济的目的，确定边坡的形状、　

滑动面位置尤为重要。本文采用ＦＬＡＣ软件　结　

合有限元强度折减法通过对工程实例验证工程设　

计的合理性，为保证边坡工程的施工和运行提供　

理论指导和科学依据，并对边坡的合理形式提出　

指导建议。　

２基于ＦＬＡＣ－３Ｄ的强度折减法　

强度折减法中边坡稳定的安全系数定义为：使　

边坡刚好达到Ｉ１６界破坏状态时，对岩、土体的抗剪　

强度进行折减的程度，即定义安全系数为岩土体　

的实际抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度　的比值。强度折减法的要点是利用公式（１）和（２）　

来调整岩土体的强度指标ｃ和　（式中，Ｃ　为折减　

后的粘结力，　为折减后的摩擦角，‰为折减　系数），然后对边坡稳定性进行数值分析，不断地　

增加折减系数，反复计算，直到其达到临界破坏，　

此时得到的折减系数即为安全系数　。此时，在　ＦＬＡｃ一３Ｄ中采用强度折减法时，除折减抗剪强　度参数外，也可对界面单元强度参数和抗拉强度　

１０　ＣＦ＝ｃ／　砌ｆ　（１）　

＝ｔａｎ　（（ｔａｎ￣ｏ）／　）（２）　

基于ＦＬＡＣ一３Ｄ的强度折减法是采用软件内的　

自动查找安全系数的命令（ＳＯｌＶｅ　ｆｏｓ），它对岩土体　

材料参数（内聚力　、内摩擦角　）折减，反复迭　

代，通过内插逼近方法直到确定使边坡处于临界破　坏状态的安全系数。此方法通过内插方法来确定安　

高速公路路基设计高度探讨

摘要：首先阐述了高速公路路基设计高度的影响因素，然后分析了高速公路路基设计高度的确定原则，如与自然环境相协调，体现以人为本的设计理念，综合考虑多方因素，高速公路路基设计高度不能过低，最后提出了高速公路路基设计的合理措施，主要内容包括合理设计纵断面，设计好跨越道路标高，尽量做到主线下穿，对水利设施和道路进行合理规划，设计好构造物的净空和间距等内容。

关键词：高速公路；路基；构造物

路基高度直接影响高速公路的造价，使用性能，附属设施布置形式和密度，填方数量和占地面积，是高速公路设计中非常重要的一个综合经济技术指标。路基设计高度越低，用地越少，工程投资越少，与自然环境越协调，但路基过低，地下水、气候环境对路基填料的影响越大，路基强度衰减越快，沉降变形越大，影响路基的排水等，容易引发路基出现早期变形破坏[1]。因此确定合理的路基设计高度是一个非常值得研究和急需解决的重要问题。

1高速公路路基设计高度影响因素

1.1规范和技术要求。高速公路路基设计高度必须满足路基设计规范和路基填筑技术标准规定[2]。高速公路的最小填筑高度应根据公路途径地区的水文地质、地理气候等条件，能保证满足车辆荷载作用产生的剪应力及变形要求，路基中央分隔带横向排水要求，路基的稳定性不受地下水影响的要求。路基纵坡设计必须满足相关规定要求，高速公路纵坡的大小直接影响路基的设计高度。 1.2构造物要求。构造物形式及数量对高速公路路基设计高度有很大影响，特别是构造物的净高和形式直接影响高速公路路基设计高度。构造物的设置与高速公路沿线的气候、经济、人口等因素密切相关。经济发展水平高、道路网密集、村镇多、人口密度大的地方，农业发达的地区，多雨的地区，构造物设置数量就多，因为要满足通道净高、农田灌溉设施、水利设施等要求，路基设计高度一般要求也越高。人烟稀少的地方构造物间距大、数量少，路基设计高度一般也较低，如吐乌大高速公路，地处戈壁，人烟稀少，构造物间距较长，平均路基高度只有2.5m[3]。某高速公路平均每公里有桥涵构造物7.1座，在长44.5km范围内共有桥涵构造物315座，构造物多且密，线路高程很难降低，造成路基设计高度高。

公路工程路基稳定性及影响因素研究

摘要：经济发展建设离不开高效安全的公路交通，在公路建设过程中，公路路基施工是最主要的部分，需要严格管理，强化流程，才能确保公路路基质量。工程质量不佳不仅对路桥使用有一定的影响，严重时还会造成安全隐患，对我国社会以及经济发展都有一定的阻碍作用。路基是公路工程的基础工程，公路路基的稳定性直接影响到了公路工程的质量。本文首先对公路工程路基稳定性做了相关的分析，然后对其中存在的问题提出合理化建议。

关键词：公路路基；稳定性；影响因素

1 引言

设计道路时考虑的因素包括很多方面，其中最重要的因素就是道路路基的稳定性。在道路的建设上，保证道路有坚实而稳定的路基状态，是路基设计过程中最重要的任务，也是保证车辆行驶安全的一个重要条件，因此对于道路路基设计过程中的稳定性进行研究具有非常重要的现实意义。

2 路基的稳定性

公路建成后，公路可以保持路面的基本形态，在各种自然因素的侵蚀和破坏下，保证路面的最大变形能力。这叫做路基的稳定性。提高路基的稳定性，既保证了公路的安全稳定，又保证了公路运输的安全。因此，有必要采取有针对性的措施，确保公路路基的稳定性。一般来说，不仅要提高公路路基的施工质量监督的必要性，还要具体分析周围环境的变化情况，此外，高速公路的使用也要从外部因素控制公路的使用，如控制车辆超重。只有通过多方面的控制，才能保证公路路基的稳定性和公路的平稳运行。

3 影响公路路基稳定性的因素

3.1 地形因素

在中国，地形复杂，地形多样，有山地、高原地区和平原地区。路基是公路工程的基础工程。在路基施工过程中，地形因素是影响路基稳定性的一个重要因素。中国的地形的多样性使得公路路基工程在中国面临多年冻土，冰和其他危险，特别是在多年冻土区，冻土水文因素的影响，易受温度，使冰融化的冻土，路基沉降等。

探究公路工程路基稳定性

随着我国经济水平的不断提高，国家和政府部门对公路建设越来越重视。设计道路时考虑的因素包括很多方面，其中最重要的因素就是道路路基的稳定性。在道路的建设上，保证道路有坚实而稳定的路基状态，是路基设计过程中最重要的任务，也是保证车辆行驶安全的一个重要条件，因此对于道路路基设计过程中的稳定性进行研究具有非常重要的现实意义

1.公路工程路基的重要性

在公路工程中，路基是公路工程的基础，是道路的重要组成部份，路基承受着由路面传来的行车荷载。路基之所以重要，是因为路基的施工质量是影响路面质量的直接因素，也是影响路面使用寿命重要因素。路基的稳定性还进一步影响着交通安全事故和人身安全，于是我们必须给予路基的质量以及稳定的重视，充分认识到其对道路施工的重要性和关键性对于路基而言，最重要的便是需要保证其的强度和稳定性。纵观我国当前公路建设工程，其质量问题主要是出在路基上面，一旦路基出现质量问题，就会影响到公路工程质量，从而不利于道路的行车安全，更不利于我国经济的发展。路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的基本条件[1]。只有保证了路基的强度和稳定性，对路面结构的稳定将起到根本性的保证作用，否则尽管路面结构做的再好，也会出现早期破坏，缩短维修周期，造成经济上的浪费和社会效益上的损失。基加固处理后，可以使地基承载力满足要求，这样就可以在荷载作用下，公路地基就不会产生整体或局部剪切破坏，从而保证公路的正常使用与质量安全。

2.影响公路工程路基稳定性的因素

2.1地形因素

我国地形复杂，地形多样，有丘陵地区、高原地区、平原地区。路基是公路工程的基础工程，在进行路基施工的过程中，地形因素是影响路基稳定性的一个重要因素。我国地形的多样性使得我国公路路基工程面临着冻土、冰雪等危害，尤其是在一些多年冻土地区，冻土层容易受到水文、温度等因素的影响，从而使得冻土层的冰土融化，路基出现沉降等现象。

2.2人为因素 在我国当前公路工程路基施工过程中，施工人员以及施工现场管理对路基工程的稳定性有着决定性的作用。我国公路工程之所以会出现一些“豆腐渣”工程，其根本原因就是施工单位没有做好施工管理工作，不能做到科学的施工。一些施工人员的专业技术水平有限，不能根据施工现场进行科学指导，作业人员在缺少科学指导，作业行为就会有很大的随意性，从而使得路基的稳定性得不到保障。