高速公路岩质高边坡普遍存在着岩体破碎、风化严重、不利结构面发育、边坡覆盖层稳定性差等问题，运营期受气象、地质水文条件、施工期遗留工程缺陷等因素影响，常常发生掉块落石、崩塌、滑坡以及支护结构变形破坏等病害。如何科学地辨识岩质高边坡运营安全风险源指标，合理确定风险分级标准，已成为边坡运营安全风险管理亟待解决的问题。

关于高边坡运营安全风险的研究，学术界和工程界总体可分为对边坡病害分析的研究^[1-2]、边坡稳定性评价^[3-4]及风险控制方法及边坡处置^[5]等。其中，高边坡运营安全风险辨识方法总体上可分为两类，即定性分析与定量分析，前者主要包括事件树^[6](ETA)分析、安全检查表^[7](SCL)分析、风险传递路径^[8]分析等方法，后者主要包括事故树^[9](FTA)分析、作业条件风险分析^[10](LEC)、贝叶斯网络^[11-13](Bayesian Networks, BN)分析等。然而，岩质高边坡运营安全风险源辨识尚缺乏系统有效的方法，风险源指标普遍存在判定依据不充分、风险分级不科学、参数阈值界定不准确等问题。因此，基于运营期岩质高边坡的特点，提出一种系统辨识风险源的方法，利用统计分析理论界定风险源分级指标阈值，使辨识结果更具有科学性和实用性。

运营期岩质高边坡病害以崩塌、滑坡、错落及坍塌等较为突出，运用BN^[11]技术建立高边坡风险源BN结构图，见图 1。BN是一种有向图模型，原因和结果变量都用节点表示，有向弧表示节点间的因果关系。根据病害表观现象，按照风险传递路径机理^{[8, 14]}进行原因倒推，确定影响运营安全的风险源。BN的一个重要特点在于根据观测的结果，可以很方便地对问题做出推断。

图 1 高边坡风险源BN结构图 Fig. 1 BN structure of high slope risk source

边坡基本情况调查包括现场逐坡普查和重点断面调查两种方式，据此确定岩质高边坡运营安全基础信息和动态信息。边坡基础信息^[15-16]主要包括：边坡编号、起讫桩号、线路走向、边坡走向、长度、高度、级数、坡率，地形地貌、地质构造与特征、坡体结构类型、赋存水发育状态与分布规律等。边坡动态信息^[15-17]主要包括：截排水工程、普通防护工程、支挡工程、锚固工程等，具体调查边坡结构缺损状态，坡面冲刷、风化剥落、掉块落石、坍塌崩塌、山体滑坡等边坡病害发育状态。

现有高边坡安全检查表^{[1, 7]}普遍存在检查项目覆盖不全、指标分类不清等问题，鉴于检查表存在的系统局限性问题，基于边坡基础信息与动态信息调查，提出高边坡运营安全风险源检查表(Risk Source Check List，RSCL)，具体见表 1。

边坡地质情况调查重点针对运营期边坡裸露岩体或邻近相似山体揭露岩体状况的调查^[18]，与地质勘察报告进行复核确认。通过地质情况现场复核，分析边坡破坏模式。对于被喷射混凝土、绿化植草等护面所覆盖的情形^[15]，通过现场检查与资料收集均难以判断边坡破坏模式的情形，均归于边坡破坏模式分类中。

选取边坡主要结构断面，结合现场动态信息调查，对于具备检测条件的抗滑桩，用低应变仪进行桩身完整性检测，基于抗滑桩外表面揭露情况，判断抗滑桩及桩板墙指标分级；对于锚杆/锚索框架，重点调查内容包括锚墩布设完整性、锚索外露锈蚀情况、桩锚连接牢固性等，以此确定锚杆/锚索框架指标具体分级。结合现场调查结果，根据工程竣工图、现场监测报告等资料，开展边坡支护结构现状数值模拟计算与分析，对原始设计工况条件下边坡稳定情况与支挡结构受力变化情况进行复核，综合分析判断边坡设计方案的合理性与适宜性，分析设计因素的影响。

基于边坡BN风险致因分析，通过边坡基本情况调查、地质情况调查及量化监测与计算相结合的方法辨识岩质高边坡运营安全风险源指标，具体如图 2所示。其中，由现场调查确定边坡基础信息，得出边坡断面几何特征与水的影响两个风险源指标；通过地质情况调查，确定边坡岩体结构与边坡破坏模式两个风险源指标；通过对抗滑桩及桩板墙与锚杆/锚索框架梁等支挡加固设施的现场监测与数值模拟计算，分析设计情况合理性，确定支挡加固结构设施风险源指标。

图 2 风险源辨识方法技术路线图 Fig. 2 Technology roadmap for risk sources identification method

重庆某高速公路全长59 km，地形主要为构造溶蚀地貌、剥蚀中低山灰岩及粉砂岩深切谷地斜坡地貌。线路出露地层主要为三叠系中统巴东组第1段(T₂b¹)、第2段(T₂b²)、第3段(T₂b³)、第4段(T₂b⁴)及第四系残坡积(Q^el+dl)地层，大部分边坡坡率为1:0.5和1:0.75。该高速公路于2010年建成通车，多处边坡运营过程中出现病害，其中，A05，A09，A16，A12等4个合同段19处高边坡病害尤为突出，本文以A09标段ZK1302+480~ZK1302+800上边坡(简称“0902上边坡”)为例辨识该边坡运营安全风险源。0902上边坡位于山体中部，边坡坡高约23 m，自然坡度30°~45°，出露地层上部地表残坡积物厚度变化较大，+580剖面厚度约为9~14 m，+670剖面厚度约为12~19 m，+730剖面厚度约为6~8 m；边坡下部基岩为三叠系巴东组泥灰岩，倾向坡内，倾角约为25°。本边坡施工过程中多次出现失稳，先后历经3次较大的设计变更，具体如图 3所示。

图 3 0902上边坡 Fig. 3 0902 upside slope

通过对0902上边坡进行逐段逐点的现场踏勘与调查，补充收集工程地质与水文气象资料，按RSCL完善该边坡基本信息与动态信息。经现场调查，识别出边坡断面几何特征与水的影响两个风险源指标。其中，0902上边坡水的影响为轻微渗流，见图 4。另外，动态信息中病害发育状态为抗滑桩桩间土流失，见图 5。

图 4 挡板排水孔轻微渗流 Fig. 4 Mild seepage at baffle drain hole

图 5 桩间土流失 Fig. 5 Soil loss between piles

根据现场地质调查，该斜坡主要出露地层为三叠系中统巴东组第3段(T₂b³)、第2段(T₂b²)泥灰岩夹页岩，地层产状157°∠28°，为单斜地层，路线走向与地层走向近乎平行。浅部岩石节理裂隙较发育，岩体多切割成块状。主要发育节理有3组，均呈闭合状。主要特征如下：L1产状185°∠77°，水平延伸1.60~2.30 m；L2产状355°∠63°，水平延伸0.90~2.10 m；L3产状277°∠60°，水平延伸2.50~4.20 m。据赤平投影判断，该边坡岩层与边坡成逆向坡，岩层产状对边坡稳定性影响较小；L2为外倾结构面，但节理裂隙多闭合，对边坡稳定性影响较小。该边坡覆盖层较厚，破坏模式为二元界面滑动，即边坡沿覆盖层与岩体交界面滑动。

经查阅设计资料，该边坡在原设计的基础上进行了3次补充设计。原设计方案为一级坡砼框架内码框格绿化，二、三级坡锚杆框架植草防护，二级平台处设置桩板墙，其中，ZK1302+K560~+655段与+685~+700段设置24根抗滑桩，+660~+680段设置5根抗滑桩，抗滑桩顶均设置预应力锚索并设置横梁。第1次补充设计治理范围为+705~+795段，设置15根抗滑桩，第2次补充设计治理范围为+710~+780段，在原设计的Z32~Z42号桩中部加设一排横向连体梁，并在桩之间的横梁设置12根预应力锚索，在上下两排桩之间增设竖向连体梁，在+710~+780段一级平台处设置13根抗滑桩。第3次补充设计为在+665~+715段一级平台处设置10根抗滑桩。结合现场调查及过程监测资料判断，该边坡整体处于稳定状态，但由于二级平台上的抗滑桩高出地面最大为7 m，桩后形成汇水槽，积水无法排出，长期使桩后土体强度降低，影响坡体的整体稳定性。

对该边坡3排具备检测条件的抗滑桩进行RSM低应变仪抽检，一级平台抽检4根，二级平台抽检3根，检测结果见表 2。其中，Z32桩应用RSM低应变分析软件采集波形见图 6。

图 6 Z32桩检测结果 Fig. 6 Test result of pile Z32

选取边坡ZK1302+670剖面进行数值模拟，分别计算原始设计的自重与自重+暴雨两种工况，参数来源于设计文件，模拟计算分为局部设计复核与整体设计复核。根据实际的边坡几何断面与支护方式建立数值模型，计算结果见图 7~图 10。由数值模拟结果可知，边坡位移主要集中在二级平台抗滑桩后的土体，由于上部支挡结构为桩板墙，结构整体性较好，坡体无变形破坏迹象；边坡二级平台抗滑桩后土体应变较大，由于抗滑桩的加固阻滑作用，桩前应变明显减小；结构内力图显示，二级平台抗滑桩承担了主要的滑坡推力与较大的弯矩，边坡目前整体稳定，综合分析后判定，该边坡支挡加固设计方案较适宜。

图 7 计算模型及网格划分 Fig. 7 Calculation model and meshing

图 8 位移云图 Fig. 8 Displacement nephogram

图 9 应变云图 Fig. 9 Strain nephogram

图 10 结构内力图 Fig. 10 Structure internal force diagram

经现场边坡调查，可以确定边坡断面几何特征与水的影响两个风险源指标。边坡断面几何特征指标可细分为坡高、坡度与坡顶集中荷载3个二级指标。结合本项目边坡实际情况，边坡断面几何特征分级如表 3所示。

经对全线边坡水渗流流量进行统计分析，水的影响指标中渗流流量分级可按照从单个的岩石结构面或多个的岩石结构面出现渗流现象^[15]为依据，将渗流流量＜1 m³/d划分为轻微~中等渗流，见图 11；流量≥1 m³/d为严重渗流，见图 12。

图 11 轻微~中等渗流 Fig. 11 Mild-medium seepage

图 12 严重渗流 Fig. 12 Severe seepage

经类比统计分析，可确定边坡岩体结构与边坡破坏模式两个风险源指标。其中，边坡岩体结构可细分为基岩风化特征、坡体结构与结构面特征等3个二级指标；边坡破坏模式指标可再细分崩塌脱落指标、倾倒破坏指标、平面破坏指标、楔体破坏指标、破坏模式由于喷射混凝土等护面所覆盖难以确定等5个二级指标，具体如表 4所示。

根据抗滑桩表面风化、裂缝等缺陷程度、基础沉陷情况、锚头混凝土开裂现象，桩顶位移与土拱效应变化等表观病害对抗滑桩及桩板墙风险源指标进行分级，见图 13~图 14。锚杆/锚索框架风险源指标分级方法同抗滑桩及桩板墙，不再详述。

图 13 桩外露部分破损 Fig. 13 Damaged pile exposure

图 14 桩间土滑塌 Fig. 14 Soil slip between piles

经对4个标段的具备测桩条件的高边坡现场随机抽检37根抗滑桩，结果表明，共有6根抗滑桩存在不同程度的离析现象，离析长度占桩长的比例分布情况如图 15所示。因此，支挡加固设施指标中抗滑桩及桩板墙指标分级可按照离析长度占桩长比例的5%，10%及20%进行划分。同时，结合现场调查桩身表观病害分级得到支挡加固设施分级内容；同理，得到锚杆/锚索框架分级内容，见表 5。

图 15 抗滑桩离析长度比例分布图 Fig. 15 Proportion distribution of segregation length of anti-slide pile

(1) 提出了基于现场基本情况调查、地质情况调查及量化监测与计算相结合的岩质高边坡运营安全风险源辨识方法，确定了5个风险源指标，即边坡断面几何特征、边坡岩体结构、水的影响、支挡加固设施及边坡破坏模式。

(2) 通过对重庆某运营期高速公路沿线岩质高边坡风险源辨识，得出了边坡断面几何特征的3个二级指标与水的影响渗流流量1 m³/d阈值分级标准；确定了边坡岩体结构3个二级指标，给出了边坡破坏模式5个二级指标的具体分级内容；统计得到支挡加固设施两个二级指标，并划分了5%，10%，20%共3个缺陷分级量化标准。

(3) 对运营期岩质高边坡风险源开展定性与定量相结合的系统辨识，有利于准确评估边坡稳定性与评估风险变化，也为边坡的养护治理提供了科学依据。