淺析巖土邊坡安全問題及處理措施

1、 淺析巖土邊坡安全問題及處理措施 摘 要 ：我國(guó)的巖土工程發(fā)展迅速，交通、水利、礦山等相關(guān)部門都會(huì)涉及很多邊坡問題，特別是山區(qū)的邊坡，由于各種地質(zhì)環(huán)境的影響，處于山區(qū)地段的邊坡穩(wěn)定性直接影響著山區(qū)老百姓的人身安全，滑坡災(zāi)害嚴(yán)重危及到國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)，所以對(duì)巖土工程邊坡的穩(wěn)定性研究十分必要。在對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析和討論的基礎(chǔ)上，介紹了邊坡的破壞形式和影響因素，概述了邊坡的穩(wěn)定性分析方法，并通過實(shí)例闡述了邊坡穩(wěn)定性分析方法的具體應(yīng)用，最后對(duì)邊坡穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞 ：邊坡；巖土；不確定性；分析；措施Analysis on safety problems and treatment mea

2、sures of rock slope Abstract: The geotechnical engineering of our country is developing rapidly. The related departments such as traffic, water conservancy, mine and so on will involve a lot of slope problems, especially the slope of mountainous area. Because of the influence of various geological e

3、nvironment, the stability of slope in mountainous area directly influences With the safety of the people in the mountainous area and the landslide disaster seriously endangering the national infrastructure, it is necessary to study the stability of geotechnical slope. Based on the analysis and discu

4、ssion of the stability of the slope, the failure forms and influencing factors of the slope are introduced, and the stability analysis method of the slope is summarized. The concrete application of the slope stability analysis method is illustrated by an example, Finally, the design method of slope

5、stability is discussed.Key words: slope; rock and soil; uncertainty; analysis; measure前 言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加大，我國(guó)迎來了大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高潮，這必然會(huì)產(chǎn)生大量的邊坡、高填土，這種高邊坡、高填土?xí)饛?fù)雜的嚴(yán)重的巖土工程問題，給建設(shè)工程的安全帶來危害和隱患，給后期治理甚至反復(fù)治理帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。但如對(duì)之認(rèn)識(shí)清晰、高度重視，由高邊坡、高填土引發(fā)的巖土工程問題，將得到有效解決，可以杜絕安全隱患，可以節(jié)約工程開支。在小區(qū)建設(shè)中，在不同的工程階段，會(huì)遇到不同的巖土工程問題，所有這些問題，都應(yīng)找到合適

6、的有效的解決方案。1 邊坡穩(wěn)定性影響因素原因分析 深入理解破壞機(jī)理才能準(zhǔn)確有效的理解工程中常用的邊坡處理方法。巖土體變形破壞機(jī)理可分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)斜坡。巖質(zhì)邊坡破壞類型可分為：1、滑移壓致拉裂，即在平緩層體坡中河谷下切或邊坡開挖引起的坡體沿平緩結(jié)構(gòu)面向坡前臨空方向產(chǎn)生的蠕變滑移。2、滑移拉裂，在中緩?fù)鈱訝钇禄蝽樒孪蚪Y(jié)構(gòu)面較發(fā)育的塊狀斜坡中，斜坡巖體沿下扶軟弱面向坡前滑移動(dòng)。3、滑移彎曲，由于前緣滑移面未臨空，使下滑受阻，以致坡腳附近順層梁承受壓應(yīng)力，使之彎曲變形。此外還會(huì)有，彎曲-拉裂和拉裂剪出的情況。而巖土體變形特點(diǎn)可以歸為張裂變形、滑移變形、蠕動(dòng)變形等。從巖土體最終破壞方式上講，不外乎崩

7、和滑。高度飽和土坡有事會(huì)出現(xiàn)石流破壞。 邊坡在形成的過程中，其內(nèi)部原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，引起了應(yīng)力集中和應(yīng)力重分布等。為適應(yīng)這種應(yīng)力狀態(tài)的變化，邊坡出現(xiàn)了不同形式和不同規(guī)模的變形與破壞，這是推動(dòng)邊坡演變的內(nèi)在原因；各種自然條件和人類的工程活動(dòng)等也使邊坡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了相應(yīng)的變化，這些條件是推動(dòng)邊坡演變的外部因素。1.1 巖土層的地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造因素主要是指邊坡地段的褶皺形態(tài)、巖層產(chǎn)狀、斷層和節(jié)理裂隙的發(fā)育程度以及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)等。通常在區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜、褶皺強(qiáng)烈、斷層眾多、巖體裂隙發(fā)育、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較活躍的地區(qū)，往往巖體破碎、溝谷深切，較大規(guī)模的崩塌、滑坡極易發(fā)生。 勘察區(qū)內(nèi)的邊坡淺部主要由

8、可塑狀硬塑狀坡、殘積土及全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化混合巖等構(gòu)成，這些巖土層的力學(xué)性能一般，抗剪強(qiáng)度不高，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性不利，是邊坡失穩(wěn)的主要內(nèi)在因素。1.2 巖土體的水理性能 坡體構(gòu)成為坡殘積土以及全、強(qiáng)風(fēng)化巖，均具有遇水易軟化、崩解的特點(diǎn)，其水理性能較差，因此在旱季期間，邊坡的穩(wěn)定性通常較好，而雨季期，坡體長(zhǎng)時(shí)間受水浸潤(rùn)將導(dǎo)致重度增大、抗剪強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)明顯降低，從而導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性減弱。水理性質(zhì)較差是本區(qū)邊坡失穩(wěn)的重要因素。1.3 氣象因素極端的氣候條件和全球氣候變化構(gòu)成滑坡發(fā)生的主要觸發(fā)和誘發(fā)條件，中國(guó)南方天氣系統(tǒng)主要受印度洋暖濕氣流的控制，夏季多局部強(qiáng)降雨過程；而我國(guó)的西北地區(qū)，主要受季風(fēng)氣候影響。

9、連續(xù)暴雨是邊坡失穩(wěn)的主要外部因素。1.4 水文地質(zhì)條件 邊坡處于丘陵區(qū)中，開挖后坡腳較為開闊，為巖土體內(nèi)地下水形成流動(dòng)條件，地下水動(dòng)態(tài)變化，主要表現(xiàn)為旱季地下水位埋深較大，潛水面較平緩且接近坡腳，水力坡度較小。雨季潛水面則明顯抬升，坡體飽和區(qū)范圍增大，水力坡度也增大。這一條件使得邊坡巖土體受到水作用下不斷膨脹收縮，從而較大程度上減弱了巖土體的力學(xué)性質(zhì)，明顯降低了邊坡的穩(wěn)定性。1.5 人類活動(dòng) 人類因工程切坡而使坡腳減載，從而破壞邊坡自然的穩(wěn)定狀態(tài)而引起滑坡或崩塌，是邊坡失穩(wěn)的誘發(fā)因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，50%以上的滑坡事件與人類活動(dòng)有著直接或間接的關(guān)系。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自20世紀(jì)中期以來，人類活動(dòng)的

10、力量日益劇增，并表現(xiàn)出逐漸取代自然營(yíng)力。在土木、水利、交通、礦山等大型土工活動(dòng)中，由于開挖斜坡、填土、棄土和堆積礦渣等，使邊坡中的土體內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，或由于開挖使土體的抗剪強(qiáng)度降低，或因填土增加荷重而增大滑動(dòng)力等，有些地方出現(xiàn)了缺乏論證的修路、開礦和不合理的切坡、用水及亂砍濫伐植被的現(xiàn)象、對(duì)自然環(huán)境的改變或破壞等，都成為滑坡事件頻頻發(fā)生的主要因素。2 邊坡的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) 穩(wěn)定邊坡：邊坡的形狀以及傾斜度都適合巖土的強(qiáng)度，沒有臨近的空洞結(jié)構(gòu)，坡體沒有地下水，無論從全局還是從部分來看，穩(wěn)定性都相對(duì)合理，穩(wěn)定系數(shù)要比工程安全等級(jí)系數(shù)更高。 基本穩(wěn)定邊坡：這一穩(wěn)定等級(jí)下，在基本達(dá)到上述穩(wěn)定邊坡的標(biāo)準(zhǔn)后，在

11、一些坡體中有沖溝或者碎石隕落的現(xiàn)象。 欠穩(wěn)定邊坡：從大的方向看，處于穩(wěn)定狀態(tài)，然而一些部分地區(qū)比較陡峭，要比巖土穩(wěn)定角更加陡峭，由于受到不利因素影響，巖質(zhì)不具備很高的強(qiáng)度，有臨空結(jié)構(gòu)，部分地區(qū)有坍塌現(xiàn)象。 不穩(wěn)定邊坡：邊坡的形狀或者傾斜度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度要求，有時(shí)在一些舊的滑坡上挖土，堆載中導(dǎo)致坡體復(fù)活，出現(xiàn)明顯的臨空結(jié)構(gòu)，巖體有嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象，在挖土過程中從整體上看已經(jīng)失去了平衡，而且穩(wěn)定系數(shù)小于1.00。3 邊坡治理中的防護(hù)技術(shù)及措施病害邊坡治理方法，按所起作用可分為兩種：一種是邊坡整體穩(wěn)定，僅對(duì)表部或局部出現(xiàn)的變形破壞采取的防護(hù)措施；另一種是邊坡整體不穩(wěn)定，為消除或減少不穩(wěn)定因素，增強(qiáng)

12、邊坡穩(wěn)定而采取的整治工程措施。3.1改變邊坡的幾何形態(tài) 對(duì)于滑動(dòng)變形邊坡，破壞的基本原因是力學(xué)平衡條件被破壞，滑動(dòng)力大于抗滑力。因此，增加抗滑力，減少滑動(dòng)力，使二力平衡是防止破壞的關(guān)鍵。這種方法主要是通過削坡、減重、反壓、設(shè)置抗滑擋墻和抗滑樁等措施，消減推動(dòng)滑坡產(chǎn)生區(qū)的物質(zhì)和增加阻止滑坡產(chǎn)生區(qū)的物質(zhì)，即通常所謂的砍頭壓腳，或減緩邊坡的總坡度，即通稱的“削方減載”。此種方法技術(shù)上簡(jiǎn)單易行且加固效果好，特別適用于滑面深埋的滑坡。（1）抗滑樁技術(shù) 邊坡處置工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側(cè)向土體或巖體，依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力，從而使得邊坡保持平衡或穩(wěn)定?？够瑯?/p>

13、與一般樁基類似，但主要承受的是水平荷載。鋼筋混凝土樁是目前邊坡處治工程廣泛采用的樁材，樁斷面剛度大，抗彎能力高，施工方式多樣，其缺點(diǎn)是混凝土抗拉能力有限。抗滑樁施工最常用的方法是就地灌注樁，機(jī)械鉆孔速度快，樁徑可大可小，適用于各種地質(zhì)條件；但對(duì)地形較陡的邊坡工程，機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大。鉆孔時(shí)的水對(duì)邊坡的穩(wěn)定也有影響。人工成孔的特點(diǎn)是方便、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，遇不良地層(如流沙)時(shí)處理相當(dāng)困難。另外，樁徑較小時(shí)人工作業(yè)面困難。（2）注漿加固技術(shù) 注漿加固技術(shù)是用液壓或氣壓把能凝固的漿液注入物體的裂縫或孔隙，以改變注漿對(duì)象的物理力學(xué)性質(zhì)，從而滿足各類土木建筑工程的需要；注漿加固技術(shù)

14、的成敗與工程問題、地質(zhì)問題、注漿材料和壓漿技術(shù)等直接相關(guān)，如果忽略其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)，都可能造成注漿工程的失敗。工程問題、地質(zhì)特征是灌漿取得成功的前提，注漿材料和壓漿技術(shù)是注漿加固技術(shù)的關(guān)鍵。3.2 消除和減輕水的破壞 病害邊坡的發(fā)生發(fā)展常與水的作用密切相關(guān)，有時(shí)水是導(dǎo)致破壞的主要因素。因此在治理病害邊坡時(shí)，應(yīng)采取措施消除或減輕水對(duì)邊坡的危害，起到減少滲透水壓力，減輕水對(duì)巖土體的軟化和溶蝕分解，消除或減小水的沖刷等作用。常用排水工程措施包括將地表水引出滑動(dòng)區(qū)外的地表排水和降低地下水位的地下排水。地表排水工程的設(shè)計(jì)要求：填平坑洼、夯實(shí)裂縫。坡面產(chǎn)生坑洼和裂縫，往往是滑坡的先兆，也是導(dǎo)致嚴(yán)重滑坡的

15、主要原因。大氣降雨、地表水就會(huì)匯集在坑洼處或沿著裂縫滲入土層，使土的抗剪強(qiáng)度降低，造成坡體滑動(dòng)。因此，對(duì)坑洼和裂縫應(yīng)仔細(xì)查找，認(rèn)真夯填。合理確定截水溝的平面位置。截水溝的平面布置，應(yīng)盡量順直，并垂直于徑流方向。如遇到山坡有凹地或小溝時(shí)，應(yīng)將凹地填平或與外側(cè)擋土墻相連，內(nèi)側(cè)與水溝聯(lián)結(jié)，避免水溝內(nèi)的水流越出或滲入截水溝溝底，導(dǎo)致水溝破壞。應(yīng)該結(jié)合邊坡的區(qū)域地貌、地形特點(diǎn)，充分利用自然溝谷，在邊坡體內(nèi)外修筑截水溝、平臺(tái)截水溝、集水溝、排水溝、邊溝、急流槽等，形成樹杈狀、網(wǎng)狀排水系統(tǒng)，以迅速引走坡面雨水。3.3 支擋構(gòu)筑物 采用支擋結(jié)構(gòu)物如擋墻、被動(dòng)樁、沉井或斜坡內(nèi)部加強(qiáng)措施如錨固、土錨釘、加筋土等來

16、防止或控制斜坡巖土體的運(yùn)動(dòng)。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)這類措施可用于穩(wěn)定大多數(shù)體積不大的滑坡或沒有足夠空間而不能用改變斜坡幾何形態(tài)治理的滑坡。重力式擋墻是使用最廣的支擋結(jié)構(gòu)物。（1）錨固技術(shù) 巖土錨固技術(shù)是把一種受拉桿件埋入地層中，以提高巖土自身的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的一門工程技術(shù)。由于這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重，節(jié)約了工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，因而目前在工程中得到極其廣泛的應(yīng)用。錨桿在邊坡加固中通常與其他只當(dāng)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用，例如以下幾種情況：錨桿與鋼筋混凝土樁聯(lián)合使用，構(gòu)成鋼筋混凝土排樁式錨桿擋墻。排樁可以是鉆孔樁、挖孔樁或預(yù)置樁；錨桿可以是預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力錨桿，預(yù)應(yīng)力錨桿材料

17、多采用鋼絞線(預(yù)應(yīng)力錨索)、四級(jí)精軋螺紋鋼(預(yù)應(yīng)力錨桿)。錨桿的數(shù)量根據(jù)邊坡的高度及推力荷載可采用樁頂單錨點(diǎn)作法和樁身多錨點(diǎn)作法。錨桿與鋼筋混凝土格架聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土格架式錨桿擋墻。錨桿錨點(diǎn)設(shè)在格架節(jié)點(diǎn)上，錨桿可以是預(yù)應(yīng)力錨桿(索)或非預(yù)應(yīng)力錨桿(索)。這種支擋結(jié)構(gòu)主要用于高陡巖石邊坡或直立巖石切坡，以阻止巖石邊坡因卸荷而失穩(wěn)。錨桿與鋼筋混凝土板肋聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土板肋式錨桿擋墻，這種結(jié)構(gòu)主要用于直立開挖的，類巖石邊坡或土質(zhì)邊坡支護(hù)，一般采用自上而下的逆作法施工。錨桿與鋼筋混凝土板肋、錨定板聯(lián)合使用形成錨定板擋墻。這種結(jié)構(gòu)主要用于填方形成的直立土質(zhì)邊坡。（2）加筋土和加筋擋土墻技術(shù)

18、加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復(fù)合土。在土中加入加筋材料可以提高土的強(qiáng)度，增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整個(gè)土工系統(tǒng)的力學(xué)性能得到改善和提高的土工加固方法均稱為土工加筋技術(shù)，形成的結(jié)構(gòu)亦稱為加筋土結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)相比，加筋邊坡和加筋擋土墻的特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、技術(shù)簡(jiǎn)單、施工方便、要求較低、節(jié)省材料、施工速度快、工期短、造價(jià)低廉、效益明顯、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等。由于加筋邊坡和加筋擋土墻的這些優(yōu)點(diǎn)，目前其已從公路路堤、路肩發(fā)展到應(yīng)用于其他各種支擋結(jié)構(gòu)和邊坡防護(hù)。3.4 改善滑動(dòng)帶土石性質(zhì) 對(duì)于軟基和由軟土構(gòu)成的邊坡，可以采用物理或化學(xué)的處理方法，改變土體性質(zhì)，

19、以提高邊坡的穩(wěn)定性。一般采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學(xué)方法對(duì)滑坡進(jìn)行整治。由于滑坡成因復(fù)雜、影響因素多，因此常常需要上述幾種方法同時(shí)使用、綜合治理，方能達(dá)到目的。 （1）注漿及注漿加筋法靜壓注漿法 一般用于排水條件好且阻滑段坡面較平緩的滑體破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育的崩塌堆積體及巖質(zhì)滑坡，改善深層滑面力學(xué)性質(zhì)，防止在誘發(fā)因素作用下產(chǎn)生滑移及處理滑體裂縫。靜壓注漿前，宜先作堆石固腳壓坡，并核算滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)后，再施灌。（2）旋噴注漿法若干連續(xù)壁狀固結(jié)體，既改善滑帶及滑面力學(xué)強(qiáng)度，又可減少對(duì)滑坡排水通道影響，保持排水暢通。深層攪攔注漿加筋法：用于處治淤泥、淤泥質(zhì)土及飽和黏性土的滑體、滑帶。 （3）群樁

20、法采用碎石樁、石灰樁等柔性樁或微型樁等小截面群樁處理滑坡，適用于治理滑帶土較深 厚或滑面和滑移方向不確定的中小型滑坡。4.4、碎石樁法：采用干振或沉管方法形成碎石樁，在砂性土中可擠密加固，適用于治理滑帶為土厚層淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂的土質(zhì)滑坡。（4）焙燒法以一定的壓力向預(yù)先設(shè)置在土層中的鉆孔內(nèi)壓入灼熱的氣體或向孔中注入可燃液體或 氣體進(jìn)行燃燒，使土體脫水、孔壁附近土體燒結(jié)固化，從而提高滑帶土力學(xué)強(qiáng)度。適于治理 滑帶土在地下水位以上的非飽和黏性土、濕陷性黃土、加固深度810米以內(nèi)的滑坡。（5）離子交換法在滑坡治理工程中，采用石灰、正確酸鈣、磷酸銨、氧化鋁、氧化鈣及其他三價(jià)金屬陽(yáng) 離子溶液，利用金屬陽(yáng)離

21、子在飽和黏性土中具有擴(kuò)散效應(yīng)，在土結(jié)構(gòu)中的遷移速度大于水的 滲透性能，將期灌入飽和黏性土滑帶中，交換出土中的陽(yáng)離子，可使飽和黏性土的抗剪強(qiáng)度提高 12倍。適用于治理滑移階段的小型滑坡。 （6）爆破弱層法爆破弱層法（麻面爆破）用爆破弱層穩(wěn)定邊坡是以提高滑面內(nèi)摩擦角為出發(fā)點(diǎn)，即用適當(dāng)?shù)谋品椒ê铀幜浚够娼?jīng)松動(dòng)爆破而破碎，借助于破碎的巖石內(nèi)摩擦角大的原理來穩(wěn)定邊坡。3.5 生物防護(hù)技術(shù) 利用生物技術(shù)、生物工程技術(shù)，將邊坡的巖土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效改良，便保持水土的穩(wěn)定環(huán)境的構(gòu)成，這樣就可以從生態(tài)層面上確保邊坡不受到破壞，能更好地治理邊坡環(huán)境，給整個(gè)巖土工程的開展提供了極大的方便。（1）種草防護(hù) 主要在邊坡比較穩(wěn)定的環(huán)境中進(jìn)行種草防護(hù)，要求邊坡的高度不要超過六米，并要求土質(zhì)較為良好。（2）鋪草皮防護(hù) 用平鋪、垂直疊鋪、斜交疊鋪的方式，將天然的草皮鋪設(shè)到陡峭、水流快的邊坡之上，可以使坡面避免出現(xiàn)大面積風(fēng)化的現(xiàn)象，并可以保持水土，使坡面環(huán)境更佳。（3）種樹防護(hù) 在緩坡上種樹，可有使邊坡更加穩(wěn)固、防止邊坡被水流嚴(yán)重侵襲。3.5 施工過程前后防護(hù)措施注意事項(xiàng) （1）對(duì)邊坡支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自然環(huán)境等因素進(jìn)行勘探與核查，要深入勘察這些地方的地理自然方位狀況，例如: