本文是一篇建筑工程管理论文，本文围绕姜眉公路（汉中段）运营期沿线坡体的稳定性这一课题，首先采用现场调研获得姜眉公路（汉中段）运营期沿线坡体的几何尺寸及主要变形破坏类型；其次通过层次分析法对现场调研过程中找出的六个姜眉公路（汉中段）运营期沿线边坡稳定性因素进行排序；最后，分别采用现场测试与数值模拟对两个主要因素进行研究。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
（1）运营期路堑边坡变形破坏屡见不鲜，形成机制有待深入。
秦巴山区自然边坡经过长期的地质演化而形成自然稳定的斜坡，修建公路开挖山体，形成开挖扰动区，原岩卸荷而形成独特的边坡坡体结构，作为公路路基的一部分遭受着道路行车荷载、外部环境（水、温度、风等）的影响。随着公路建成服役时间的推移，路堑边坡岩体表现出性能劣化、老化等时效力学特征，在道路车辆长期振动作用下，边坡岩体发生损伤、裂纹扩展、甚至局部失稳，运营期公路边坡的稳定性不断下降，从而出现各种类型变形破坏现象，影响公路安全。运营期公路路堑边坡破坏的修复治理不但消耗大量的资金和人力，还常常造成交通的不畅甚至阻断。为了保障公路运营期的通畅，对于运营期公路沿线坡体的稳定性研究成为当下及今后一段时间所必须解决的问题。
（2）秦巴山区构造条件复杂，地质环境脆弱，路堑边坡的稳定性更易遭受行车荷载的影响而劣化。
汉中市地处陕西省西南部，北依秦岭山脉，南邻大巴山区，其地质构造主要为秦岭褶皱系和扬子准地台，长期的地质构造运动较多使得该地区的地质构造复杂。而姜眉公路 2000 年通车，连通汉中市与宝鸡市，穿越整个秦岭山脉，其地质条件也比较复杂。近年来沿线坡体不断出现滑坡、崩塌、落石等现象，严重危害着行人和过往车辆的安全。而滑坡、崩塌和大范围的落石也会导致交通的堵塞，严重影响着人民出行的方便。图 1.1位于姜眉公路 K985+280，在 2019 年 12 月 30 日现场测试时发现该处发生大范围滑坡，滑坡体现场堆积约 50×15×39m3，滑坡堆积体岩块主要以 20-30cm 的长度砂岩为主。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 公路路堑边坡稳定性研究现状
路堑边坡是山岭重丘区公路重要的组成部分，随着通车时间的推移，在自身蠕变以及车辆振动、降雨、温度等因素的影响下，其稳定性不断降低，当降低到一定程度，便会出现落石、崩塌甚至滑坡等病害，影响公路的行车安全。因此，边坡的稳定性问题是公路工程遇到的重要问题之一。公路路堑边坡稳定性包括建设期边坡稳定性与运营期边坡稳定性两部分，建设期边坡稳定性研究相对成熟，而运营期边坡稳定性研究相对薄弱。本文主要研究姜眉公路（汉中段）运营期边坡稳定性问题，但建设期许多研究文献又与运营期边坡稳定性有很大相通性，所以本文边坡稳定性研究现状从建设期和运营期两个方面进行阐述。
（1）建设期边坡稳定性研究现状
建设期边坡稳定性评价可分为定性分析方法、确定性分析方法和不确定性分析方法。在边坡定性分析方面，黄昌乾等[1]（1999 年）将建设期的边坡稳定性评价方法进行归纳总结为：1）定性分析法；2）定量分析法；3）物理模型法；4）现场监测法；5）不确定性法。并对这五种评价方法逐一进行分析，指出了各方法的优缺点和适用条件；李华东[2]（2010 年）通过整理建设期边坡所发生的变形破坏类型，总结了边坡和危岩体的破坏类型，找出建设期边坡稳定性的影响因素；李元松等[3]（2018 年）针对高寒、高海拔、地震烈度高的地质环境复杂地区的边坡进行研究，通过定性与定量（稳定性计算、数值模拟）结合的方式，计算了乌尉高速沿线坡体的稳定性；
边坡确定性分析可分为刚体极限平衡法、极限分析法等。刚体极限平衡法目前已经很成熟，并且写进了规范中。在边坡确定性分析方面，吕振国[4]（2010 年）通过调研发现：复杂边坡开挖后，坡体不同位置出现不同程度的变形破坏的现象。其采用理论分析与有限元模拟得出边坡不同位置出现的变形破坏，解释了现场开挖以后坡体不同部位出现不同变形量；王根龙等[5]（2013 年）采用塑性力学相关理论，系统推导了基于上限定理的边坡（滑坡）稳定性评价的计算方法，实现了岩土体边坡稳定性的定量计算；赵德乾等[6]（2013 年）通过弹塑性理论分析研究了急倾斜顺层边坡的破坏模式，研究了别斯库都克露天矿顺层急倾斜边坡的边坡破坏过程以及稳定性分析过程，验证了其理论分析的正确性；刘怀忠等[7]（2014 年）对边坡在动荷载下的稳定性问题，在弹塑性理论的基础上，提出了通过剪应变增量来确定坡体在动载作用下的滑动面的方法。
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2 姜眉公路（汉中段）运营期路堑边坡稳定性影响因素研究
2.1 姜眉公路（汉中段）地质背景
2.1.1 地形地貌
（1）地形
姜眉公路（汉中段）位于汉中市留坝县，属于秦岭山脉南侧，附近山体较多，以紫柏山、玉皇山等最为出名。该地区由于山体较多，导致地面高程差距很大。查阅相关资料可以发现：姜眉公路（汉中段）沿线区域高程最低点位于蔡家坡附近，高程大约为 585m（西安 80 坐标）；最高点位于玉皇山附近，高程约为 2610m（西安 80 坐标）。公路沿线山岭陡峭，这也导致了姜眉公路（汉中段）沿线坡体大部分坡高大于 30m，属于高边坡的特点。
（2）地貌
姜眉公路（汉中段）沿线地貌按照形态主要划分为山地和河谷。
①山地地貌
姜眉公路（汉中段）沿线山地地貌按其绝对高程是否大于 2000m 分为高中山和地中山两部分，姜眉公路（汉中段）沿线的山地地貌以低中山为主，少数几个特别高的山体属于高中山地貌。
高中山（2000～3500m）：姜眉公路（汉中段）附近紫柏山、摩天岭、玉皇山等山峰高程在 2000～2700m 之间，属于高中山地貌。该类型地貌主要由花岗岩、闪长石等组成，主要由地质构造中的地壳上升形成。
低中山（1000～2000m）：主要分布在姜眉公路（汉中段）沿线，主要由碎屑岩和碳酸岩等组成。
②河谷地貌
河谷地貌主要分布于褒河及支沟沿线，与姜眉公路（汉中段）相邻，河谷地貌按地貌形态主要分为河床、漫滩和河谷阶地。
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2.2 姜眉公路（汉中段）现场调研
姜眉公路（汉中段）沿线坡体在运营期不断出现各种变形破坏，这些变形破坏包括已经滑动、崩塌的坡体，也包括存在明显的隐患的坡体。为研究的全面性与准确性，本文通过现场全线排查的手段来研究坡体的变形量与变形破坏，并对这些变形破坏类型进行分类归纳。鉴于本文篇幅的要求，将调研得到的资料信息简化并以表格的方式在本文中展出，如表 2.1 所示。现场调研照片如图 2.2 所示。
姜眉公路（汉中段）现场调研的 29 处已经破坏或者隐患点的具体位置如图 2.3 所示。
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3 车辆振动现场测试研究........................... 25
3.1 车辆振动测试原理与仪器........................... 26
3.1.1 车辆振动测试原理............................ 26
3.1.2 振动测试仪器............................ 26
4 车辆振动引起沿线坡体的损伤分析及稳定性计算.................. 39
4.1 车辆振动引起的坡体损伤理论.................................. 39
4.1.1 损伤变量的选取................................ 39
4.1.2 车辆振动波传播波动方程....................... 40
5 姜眉公路（汉中段）典型坡体蠕变数值模拟.............................. 52
5.1 FLAC3D 介绍................................. 52
5.1.1 软件介绍........................... 52
5.1.2 软件特点.............................. 53
5 姜眉公路（汉中段）典型坡体蠕变数值模拟
5.1 FLAC3D 介绍
5.1.1 软件介绍
FLAC3D数值模拟软件通过采用有限差分方法的理论进行岩土体的稳定性计算。有限元分析方法最早由R.W.Clough在 1965 年首先使用进行分析土石坝的稳定性分析。而后，有限元分析方法在岩土领域得到广泛的使用，在岩土工程领域发挥着举足轻重的作用。20 世纪末，随着计算机的不断普及，岩土工程领域开始使用计算机进行有限元分析工程实际问题。随着计算机模拟工程的发展和革新，很多与FLAC3D类似的数值模拟软件也不断被开发出来，常见的有ANSYS、abquas、midas等软件，但FLAC3D仍然是岩土工程和采矿工程领域科研工作者使用最多的数值模拟软件之一。
FLAC3D数值模拟软件是由美国ITASCA公司开发的有限差分计算软件，它所采用的算法为拉格朗日连续介质法(Fast Lagrangian Analysis of Continua)。FLAC3D具有二维与三维两个版本，二维版本在计算边坡稳定性时主要是通过截取一个具有代表性的断面图，通过计算该断面的受力变形情况，继而得出实际工程的稳定性，该计算方法具有简化、计算方便等特点，适合工况比较简单的工程；三维版本则可以全面反应工程实际的情况，尤其是三维地质建模，可以反应出工程场地的确切情况，计算的岩土体稳定性也更加贴近实际。同时，FLAC3D也是一个良好的二次开发系统，大量岩土工作者通过VS2010 实现了FLAC3D的二次开发，
