邊坡穩(wěn)定性影響因素及加固處治措施探析

1.寧男昆 2.劉 陽

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邊坡穩(wěn)定性影響因素及加固處治措施探析

1.寧男昆 2.劉 陽

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在礦山、道路、建筑、水利、鐵路等眾多領(lǐng)域都涉及大量的邊坡穩(wěn)定問題，一直以來都是地質(zhì)和巖土工程界研究的熱點和重點，研究邊坡穩(wěn)定性的目的是使工程邊坡的結(jié)構(gòu)合理化，并對危險邊坡采取一系列的處理加固措施，防止發(fā)生邊坡失穩(wěn)，避免因滑坡等災(zāi)害帶來人員和經(jīng)濟(jì)損失，因此，經(jīng)濟(jì)合理地設(shè)計邊坡并對其進(jìn)行穩(wěn)定性分析評價顯得尤為重要。基于此，本文將著重分析探討邊坡穩(wěn)定性影響因素及加固處治措施，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

邊坡穩(wěn)定性；因素；加固

1 邊坡穩(wěn)定性影響因素及成因分析

采用三種極限平衡法對均質(zhì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，結(jié)果表明：1)邊坡穩(wěn)定性隨著土體重度的增大而減小，隨著內(nèi)摩擦角和粘聚力的增大而增大，隨著坡體角度增加而減小。2)邊坡總高度一定時，采用分級放坡可有效的提高坡體穩(wěn)定性，且級數(shù)越多，坡體安全系數(shù)越大。3)當(dāng)坡體總高度及各級邊坡坡度相同時，平臺寬度越寬，穩(wěn)定系數(shù)越大，且平臺寬度達(dá)到一定程度時，穩(wěn)定系數(shù)保持不變。4)保持邊坡總高度﹑平臺寬度不變，當(dāng)一級和二級邊坡高差相差越大，穩(wěn)定系數(shù)越小，當(dāng)一級和二級邊坡高度相等時穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到最大。

1.1 滲流原因。當(dāng)汛期來臨時，堤防工程的河水會在較長時間內(nèi)保持較高水位，在堤防浸潤線下方的堤身結(jié)構(gòu)會因水流的影響，含水量趨于飽和，增加自重，同時堤身土的抗剪強(qiáng)度也將大大降低，這也就勢必會造成下滑力的增加。綜上，汛期河水的滲流作用，可同時提升堤身滑動力與自重，并降低抗剪強(qiáng)度，從而造成堤防邊坡失穩(wěn)，增加滑坡風(fēng)險。此外如果退水過快，堤身內(nèi)部的滲透水沒有及時排除，還可能生產(chǎn)反向滲透力，加上堤身自重增加，可造成如退水滑坡等失穩(wěn)風(fēng)險。

1.2 水流沖刷。河流凹岸區(qū)域的堤防邊坡容易受到水流沖刷的影響，堤岸腳的堤防設(shè)施可能會因長期間的水流沖刷，破壞堤岸腳區(qū)域的邊坡坡度，進(jìn)而影響平衡，造成失衡破壞，這種堤防邊坡失穩(wěn)破壞，多見于河道復(fù)雜﹑彎曲的凹岸堤防段，包括枯水及汛期的退水與漲水階段，都可能出現(xiàn)。

1.3 堤基因素。堤防工程的地基因素也是可能造成堤坡失穩(wěn)的重要因素。如地基的建設(shè)強(qiáng)度不夠，造成滑坡，或是堤防工程的截水設(shè)施出現(xiàn)故障，造成管涌，從而引發(fā)堤防工程坍塌等嚴(yán)重問題。此種問題多見于軟粘土地基的堤防工程，因此類工程施工較快，且為軟黏土地質(zhì)，很容易出現(xiàn)地基強(qiáng)度不足的問題，因此對于此類堤防工程需要采取地基加固處理。

2 邊坡穩(wěn)定性加固處治措施

2.1 排水。排水措施可分為地表排水措施和坡內(nèi)排水措施。地表排水按其采用措施的分布位置有滑體外和滑體內(nèi)兩種情況。在滑體外，主要是設(shè)置截水溝，以攔截﹑引離為原則，使地表水不流入滑坡范圍；在滑體內(nèi)，通常是充分利用自然溝谷，修建滲溝或明溝等引水工程，使降落在滑坡體上的雨水能迅速排走，防止其滲入滑坡體，減少水對坡面的沖刷。坡內(nèi)排水措施應(yīng)根據(jù)邊坡所處的位置﹑工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等來確定布置設(shè)計方案，可選用排水孔﹑排水井﹑大口徑管井﹑水平排水管等。這種排水措施可以使大氣降雨等盡快排出坡體，降低坡內(nèi)的地下水位，減小作用在邊坡滑體上的水荷載，避免對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。坡內(nèi)排水措施的排水效果取決于輸水能力和方位﹑不連續(xù)面的規(guī)模﹑滲透性能等。

2.2 放緩邊坡。放緩邊坡通常是邊坡處治的首選措施，通過削掉邊坡頂部的不穩(wěn)定巖土體，使邊坡坡度放緩，穩(wěn)定性提高。這種措施施工簡便﹑安全可靠，但占地大，工程量大，對自然環(huán)境敏感區(qū)域造成的生態(tài)破壞較大。

2.3 防護(hù)。邊坡防護(hù)目前主要采用的是植物防護(hù)和工程防護(hù)。植物防護(hù)主要依靠坡面種植物根系發(fā)育，起到固土穩(wěn)定的目的，適用于邊坡不高﹑坡角不大的土質(zhì)邊坡。工程防護(hù)是通過在坡體表面構(gòu)筑工程實體，封閉坡面﹑減少滲水﹑防止風(fēng)化，從而加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，適用于邊坡高﹑坡角大的土質(zhì)邊坡及相對松軟的石質(zhì)邊坡。常用的工程防護(hù)措施包括砌體防護(hù)﹑噴射素混凝土防護(hù)﹑掛網(wǎng)錨噴防護(hù)等。

2.4 支擋。支擋工程是邊坡處治的常用措施，主要采用擋土墻﹑抗滑樁等構(gòu)筑物對不穩(wěn)定的邊坡巖土體進(jìn)行支擋，防止失穩(wěn)滑塌，從而實現(xiàn)邊坡穩(wěn)定，是一種較為可靠的處治手段。

2.5 加固。1)土釘加固。土釘加固是向邊坡內(nèi)部打入足夠數(shù)量的土釘，加固土體，再將土釘連接成網(wǎng)，土釘加固具有“短而密”的特點，能夠使相對松散的坡體形成整體，加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。土釘加固適用于淺層土質(zhì)邊坡或軟質(zhì)巖石邊坡加固。2)錨桿加固。錨桿加固實質(zhì)上是土釘加固的“加強(qiáng)版”，錨桿相當(dāng)于加長的土釘，能夠更深入的加固坡體，適用于邊坡坡體較為破碎，或邊坡地層軟弱的中淺層邊坡加固。3)注漿加固。當(dāng)邊坡坡體更為破碎﹑巖土體節(jié)理裂隙較發(fā)育時，可采用注漿加固措施，向邊坡坡體內(nèi)部壓注水泥漿，水泥漿在壓力的作用下通過巖土體內(nèi)部的節(jié)理裂隙向四周滲透，在自身的膠結(jié)作用下使破碎邊坡巖土體形成整體，達(dá)到提高坡體穩(wěn)定性的目的。注漿加固適用于邊坡深層加固。4)預(yù)應(yīng)力錨索加固。預(yù)應(yīng)力錨索是通過鉆孔將錨索(或錨桿)穿過不穩(wěn)定巖土體，將一端錨固在深層堅硬的巖層中，對伸出坡體外的另一端進(jìn)行張拉，通過施加的預(yù)應(yīng)力使不穩(wěn)定巖土體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力錨索施加的作用力均勻可靠﹑施工速度快﹑施工條件易滿足，已成為當(dāng)前高邊坡加固工程的一種發(fā)展趨勢。

2.6 錨固。錨固是把受拉桿件埋入地層中，將結(jié)構(gòu)體與地層連鎖在一起，依靠受拉桿件與地層間的相互作用，將結(jié)構(gòu)體受到的荷載傳遞到地層，有效地承受拉力和剪力，改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，使其更加安全穩(wěn)定。錨固措施按是否預(yù)先施加應(yīng)力分為預(yù)應(yīng)力錨固和非預(yù)應(yīng)力錨固兩種，預(yù)應(yīng)力錨固是主動加固，非預(yù)應(yīng)力錨固是被動加固。目前，預(yù)應(yīng)力錨索加固正逐漸被廣泛使用，并逐漸發(fā)展成為一種趨勢，尤其對于較高的邊坡或者坡體可能的潛在破裂面位置較深時，預(yù)應(yīng)力錨索會有較好的加固效果。預(yù)應(yīng)力錨索加固對地形﹑地質(zhì)條件適應(yīng)力強(qiáng)，施工速度快，施工條件容易滿足，作用力可以均勻分布于需要加固的邊坡上，受力可靠，并且無需放炮開挖，對坡體不產(chǎn)生破壞和擾動。

2.7 減載。減載措施有兩種，一種是削頭減載，另一種是削坡減載。削頭減載是以降低邊坡總高度為目的，一般是將邊坡上部一定范圍內(nèi)巖體或覆蓋層削掉；而削坡減載是削掉一部分不穩(wěn)定巖體，使邊坡坡度放緩，減輕滑坡體下滑段的滑體超重部分，使其穩(wěn)定性提高。兩種減載措施都可以減小可能引發(fā)邊坡滑動破壞的下滑力。實際工程中，削頭措施應(yīng)用廣泛，較少受到制約；而削坡減載若處理部位不當(dāng)，有產(chǎn)生此生滑坡的可能，所以需要驗算滑坡減載后，滑面從殘存滑體薄弱部分剪出可能性。

[1]李健.大型順層邊坡穩(wěn)定性分析方法及處治技術(shù)優(yōu)化研究[D].北京科技大學(xué)，2015.