我国西南地区山高谷深，地形地貌复杂，山谷之间的盆地常有黏性土分布。由于地区气候多雨潮湿，导致黏性土天然含水率高，多为流塑-可塑状态的高液限黏土，并具有压缩性高、强度较低、厚度分布极不均匀的特点。西南地区的高速公路常沿山谷布线，工程建设不可避免地在一些斜坡软弱地基上填筑路基。大量工程案例表明，斜坡软基路堤的稳定性差，施工过程中常发生整体失稳，一些通车后的路段仍可能发生整体失稳现象，这对公路工程建设带来了极大的挑战^[1]。国内对此也进行了许多研究与实践，并采取多种技术措施如清除换填、碎石桩等方式处理^[2-3]，也有部分工程直接填筑。在软基路堤的破坏机理方面，魏小楠、魏永幸、刘金龙^[4-6]等人对山区斜坡软基上填方路基的成因、工程特性、变形特性、滑坡机理进行了分析与研究。王亚鹏^[7]通过室内模型试验、现场压填试验和数值模拟计算相结合的方法，对压填片石处理软基的结构设计与工作性状进行了研究，针对不同填土高度，提出了相应的压填复合体深度。王希宝^[8]以高填方软弱地基失稳处治方案为案例，探讨了CFG桩对剪出口与填方区范围地基软弱土进行加固的机理，为复合地基处治软基提供了经验。陈紫云^[9]对软弱地基高填方路堤发生的多次滑移失稳进行了深刻研究，剖析了各个阶段滑移失稳后处治方案的失误和原因，强调了准确掌握具体问题失稳机制的重要性，才能做到有的放矢，进而采用针对性强、效果显著的处治措施。

从已建工程看，软基路段发生路基整体失稳的概率比较高^[10-12]，本研究以贵州某高速公路某整体失稳路基为案例，对深厚斜坡软基路堤的稳定性及处治技术进行了分析研究。运用数值模拟分析了处治后的路基稳定性，计算了路基沉降和位移，结果表明计算结果与工程实测数据基本相符。

该路段的路基横断面与地质状况如图 1所示。路堤处于斜坡地形上，原地面坡度约10°，坡脚为冲沟。路基填土高度约16 m，两级边坡，坡率依次为1∶1.5, 1∶1.75，衬砌拱护坡。左侧坡脚处设置26根1.8 m×2.4 m×20 m抗滑桩。

图 1 路基横断面与地质状况 Fig. 1 Subgrade cross-section and geological condition

地基土为第四系残坡积层，主要为粉质黏土，处于软塑状态，强度较低。路基填筑体及其所处山坡岩土体从上到下依次为：填土，由人工填筑碎石土和黏性土构成，主要由粉质黏土回填，夹少量砾石；粉质黏土，土质较均匀，局部岩芯相对较软，强度相对较低；黏土，土质较均匀，未揭穿；圆砾土，钻探揭示该层最大厚度0.60 m。

该段填方路基于2018年1月开始进行填筑，采用天然混合土石填料进行填筑，2018年9月基本填筑完成，2018年11月路基顶面发生了开裂，裂缝宽度约10~15 cm，垂直高差约5 cm，长度约60 m，路基一级边坡平台位置和坡脚位置均出现了鼓胀变形，而坡脚抗滑桩未发生位移，抗滑桩处于稳定状态，即抗滑桩桩顶上部的路基填土发生了越顶变形。

根据类似工程经验，路堤自身的沉降量一般不会导致如此大的沉降与开裂。路基整体失稳后，对该路段进行了补充地质勘察。该处的地基为深厚粉质黏土和黏土(地质勘察至深25 m未揭穿)，土体抗剪强度低，且处于斜坡上，稳定性差。因此，可以判断地基土体抗剪强度低和稳定性差是该段路基失稳的主要因素。

采用应用广泛的Geo Slope岩土软件进行稳定性分析^[13]。土层计算参数根据地质资料确定，见表 1。利用软件自动搜索最危险滑动面，采用简化Bishop法计算得出边坡稳定性安全系数为0.831(如图 2所示)，不满足规范^[2]稳定性要求。

图 2 处治前失稳时边坡稳定性计算 Fig. 2 Calculated unstable slope stability before treatment

针对路基失稳的成因机理分析，提出了相应的处治技术措施方案。(1)自上而下分层清除原路基填筑体，路基右侧进行边沟顺接；(2)基底分台阶超挖5 m后，基底浇筑0.5 m厚的素混凝土后采用石渣进行换填；(3)路堤采用石渣进行重新填筑。处治设计横断面如图 3所示。处治后的Bishop法边坡稳定性安全系数为1.452(如图 4所示)，满足规范要求。

图 3 处治后路基横断面 Fig. 3 Cross-section of subgrade after treatment

图 4 处治后边坡稳定性计算 Fig. 4 Calculated slope stability after treatment

采用FLAC3D有限差分数值软件对破坏时和处治后的路基地基稳定性、位移、沉降进行对比分析^[14-15]，由于地基圆砾土分布很薄，故模拟的地基土层以粉质黏土层和黏土层为主。

计算模型中，路基的第1级边坡高8 m，坡率1∶1.5，平台宽2 m，第2级坡高8 m，坡率1∶1.75，坡脚处设置1.8×2.4 m抗滑桩，桩长20 m。土层划分从上至下为粉质黏土、黏土。桩体为Elastic弹性模型，土层和其他各种岩土材料单元均设置为Mohr-Coulomb模型，桩体和土体之间设置接触面Interface单元。计算时，模型底部为固定边界，四周为滚支边界约束，顶部为自由边界。处治前和处治后的模型示意如图 5所示，各岩土材料的物理力学性质指标见表 1。

图 5 模型示意图 Fig. 5 Schematic diagrams of model

由图 6可知，处治前路基基底的最大水平位移在左幅，且达到9.7 cm，并逐渐向路基坡脚处延伸，坡脚处的水平位移约为8 cm，路基和地基粉质黏土层有逐步向外侧滑移，直至失稳的风险。处治后，原有路基体清除后采用石渣进行了重新填筑，提高了路基本身的自稳性，且地基进行了换填处理。处治后的路基基底最大水平位移较处治前明显减小，仅为3.5 cm。且最大水平位移值的位置由处治前地基往上2 m的位置降至了处治后地基以下6 m的位置，最大水平位移值的范围也明显下降。处治后的路基和深0~2 m范围的地基，其水平位移仅约0~1 cm，稳定性得到了大幅度提高。

图 6 水平位移云图(单位: ×10-2 m) Fig. 6 Nephograms of horizontal displacement(unit: ×10-2 m)

对比沉降云图，由图 7可知，沉降最大值发生在路基顶面。处治前，路基顶面最大沉降值约17.7 cm，路基左幅坡脚沉降接近0 cm。处治后，路基顶面最大沉降值约为3.3 cm，且路基左幅路肩处沉降约为2.5 cm，左幅坡脚沉降接近0 cm，地基换填和路基重填后，路基沉降明显减小，处理效果显著，也说明了路基稳定性得到了大幅度改善。

图 7 沉降云图(单位: ×10-2 m) Fig. 7 Nephograms of settlement(unit: ×10-2 m)

监测内容主要包括地表与支护结构破坏情况、路基的沉降与位移等^[16-18]，在沉降开裂路段、上下边坡外侧、抗滑桩顶附近设置沉降、水平观测点。路基滑坡工点的监测断面沿滑坡主滑动方向布设，如图 8所示。横向监测断面分别为滑坡后缘以外的坡体W0-1~W0-2测点、路基左侧坡脚抗滑桩顶附近C/W1-1~C/W1-4测点、路基左侧平台C/W2-1~C/W2-4测点、左侧路肩位置C/W3-1~C/W3-4测点、滑坡前缘以外的坡体W0-3~W0-4测点，水平位移监测点共16个，沉降监测点共12个。

图 8 监测点布置 Fig. 8 Layout of monitoring points

路基处治施工期和运营期不同测点的位移变化如图 9所示。在路基填筑和路面结构层施工期间，受施工扰动的影响，图 9(b), 9(c)中路基的位移变形波动较大，月位移量在0~27 mm之间波动。然而，路基位移并没有随时间的增长而持续增加。因此，路基位移变化波动可解释为主要是路基施工时压路机碾压和坡面防护施工对临近测点扰动影响所致。且图 9(a)滑坡前、后缘以外的坡体在施工期间的位移变形波动范围仅为0~10 mm，可解释为距离路基有一定距离，受施工时的影响较小。3.2节中处治后的路基和深0~2 m范围地基的水平位移约为0~1 cm，与W0-1、W0-2测点水平位移数据0~10 mm基本吻合。在道路运营期间，路基位移逐渐趋于稳定，数据曲线波动幅度非常小，单点的变化量均在5 mm以内。

图 9 水平位移与时间变化关系曲线 Fig. 9 Curves of relationship between horizontal displacement and time

路基的沉降变化如图 10所示。路基经历了一个雨季的考验，路基的沉降值在12~30 mm范围内。当监测至2020年7月份时，图 10(a)、10(b)的沉降曲线均开始逐渐收敛，图 10(c)的沉降变化趋势也逐渐变缓，但收敛不明显，路基左侧路肩的填筑时间晚于路基坡脚和平台处，收敛滞后也是正常的。当观测至2020年10月份时，路基左侧坡脚、左侧平台处的最大沉降值均为30 mm左右，大小相当，也与沉降模拟计算结果2.5~3.3 cm基本吻合。而路肩处的沉降暂时相对较小，为22 mm左右，预计再经历3~4个月之后路肩沉降达到30 mm也会开始逐渐收敛。

图 10 路基沉降与时间变化关系曲线 Fig. 10 Curves of relationship between subgrade settlement and time

从路基沉降和水平位移监测结果分析可知，本段路基的沉降和位移均已趋于稳定，目前路基的沉降和稳定性(整体稳定和局部稳定)均得到了保证。监测结果也复核了数值模拟计算的准确性。谨慎起见，应继续加强道路运营期间尤其是在雨季的沉降和位移监测，及时分析与预判路基稳定状况；并加强雨季道路运营期间的巡查和养护，确保雨季路基右侧边坡汇水能顺利通过排水系统排出。

本研究结合某具体工程案例，分析了山区斜坡软基路堤的失稳机理，得到如下主要结论：

(1) 路堤坡脚处设置的抗滑桩虽可增强稳定性，但基底处理不好，仍可能发生地基的越顶滑移变形。应充分论证换填的必要性和换填深度，确保路基与地基的整体稳定。

(2) 通过数值模拟软件对处治前后地基和路基的水平位移、沉降进行了计算对比分析，处治后地基和路基的沉降和水平位移均明显减小，地基和路基的稳定性得到了保证。处治后，数值模拟结果与现场工程实测结果基本吻合。

(3) 针对具体的斜坡软基路堤工程问题，应准确认识失稳机理，才能采用有效的处治措施。