从岩土体性质分析填挖方边坡的坡形坡率设置机理

工程边坡分为填方和挖方两大类。填方边坡就是在原地面之上利用各类材料，按一定标准的级配、含水率、压实度、孔隙率，设置一定的坡形坡率进行填筑而成的边坡；挖方边坡就是对具有各种地形地貌的地层，依据岩土体的性质、坡体结构、地下水的分布等，设置一定的坡形坡率采用人工开挖而成的边坡。这就是说，无论是填方边坡，还是挖方边坡，都会在临空面的一侧设置一定的坡形坡率，以达到人们的有效使用的目的。

一、填方边坡的坡形坡率

填方边坡是人们利用一定规格的填料填筑而成，虽然填料的性质千差万别，但总体上填料往往多为类均质材料。因此，人们依据填料性质对应的物理力学性能进行相应的坡形坡率设置，以确保边坡的自身稳定性获得最大安全度。

因此，填方边坡的坡形坡率从上至下基本上呈现为“上陡下缓”形。这样设置填方边坡坡形坡率的目的就是让边坡自身获得更大的稳定“下盘”，从而有效支撑边坡的整体稳定性。这样，与填料性能相匹配的各级边坡坡率的设置获得局部稳定性的基础上，也就确保了边坡的整体与局部稳定性。当然，这样的 “上陡下缓”形式的 坡形坡率设置，也利于提高填方边坡在地震作用下的稳定性。

基于此，对一般情况下，对于土质、类土质、软岩或极软岩材料进行填筑的多级填方边坡，一般在压实度在0.9以上时，可自上而下设置1：1.5、1:1.75、1：2的稳定坡率;对于硬岩、较硬岩和较软岩材料进行填筑的多级边坡，则往往依据岩性，在合理的孔隙率和密实度基础上，自上而下分别设置1:1.、1：1.3、1:1.5的稳定坡率。此外，考虑到填方坡率较缓而坡脚应力集中度较低，故一般情况下边坡平台的宽度不宜大于2m。

图1 合理的填方边坡坡形坡率设置  

基于以上填料性质确定的填方边坡，不但要以确保各级边坡的局部稳定，也可有效确保多级边坡的整体稳定性。这就是说，工程中在没有外部加固支挡工程辅助的基础上，有些技术人员采用“上缓下陡”的填方坡形坡率设置形式就可能是不合理的。这样极易造成填方边坡的“下盘不稳、基本功不扎实”而稳定性欠佳。甚至在工程支挡加固时，也会造成边坡下部的应力集中或主动土压力偏大，而不得不采用更强更大的工程措施予以处治。  

图2 欠合理的填方边坡坡形坡率设置

二、挖边坡的坡率坡率

挖方边坡由于主要利用自然形成的地层开挖而成，因此，构成坡体的岩土体物理力学性质千差万别，坡体结构，也就是说开挖形成的边坡地层往往是非均匀的。但总的来说，地层整体上呈现上部风化强烈而下部风化较弱的规律。因此，在忽略坡体结构等因素的条件下，人们依据岩土体风化差异带来的物理力学差异而设置与之相应的坡形坡率，以确保边坡获得自身稳定性的最大安全度。

因此，挖方边坡的坡形坡率从上至下基本上呈现为“下陡上缓”形。这样设置挖方边坡坡形坡率的目的就是实现“按需分配”，实现与岩土体物理力学性质相适应的各级边坡局部稳定性，也利于边坡的整体稳定性。当然，这样的坡形坡率设置形式也有利于减轻地震时上部边坡的地震放大作用而有利于边坡的稳定。

基于此，在仅考虑岩土体物理力学性质的条件，一般情况下，对于松散~稍密的覆盖层边坡可取1:1.25~1:2的坡率，对于中密~密实的覆盖层边坡可取1:0.75~1.25的坡率。对于全风化边坡可取1:1.25~1:1的坡率，对于强风化边坡可取1:1~1:0.75的坡率，对于全中风化边坡可取1:0.75~1:0.5的坡率。 此外，考虑到挖方边坡的坡率较陡而坡脚应力集中度较高，故一般情况下边坡平台的宽度不宜小于2m。

基于以上岩土体性质设置的挖方边坡坡率，在有效提高各级边坡的局部稳定的基础上，通过设置“上缓下陡”就可有效提高多级边坡的整体稳定性。这就是说，工程中在没有外部加固支挡工程辅助的基础上，有些技术人员采用“上陡下缓”的挖方边坡坡形坡率形式就多是不合理的。这样极易造成填方边坡的“头重脚轻”而稳定性欠佳。

图3 合理的挖方边坡坡形坡率设置 

图4欠合理的挖方边坡坡形坡率设置

综上，填挖方边坡的坡形坡率设置形式虽然受控于各种因素，但基于岩土体物理力学性质的设置形式，仍是填挖方边坡坡形坡率合理设置的最主要因素之一。也就是说，只有有效理解了事物的存在机理，才能更好地应用事物。只有有效了解事物的基本特征，才能确保事物的健康发展。

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