边坡加固课程设计Word文档格式.docx

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岩质（岩石）边坡，又可细分为：

软岩边坡、硬质岩边坡。

3.边坡工程最为关注的是其安全性。

4.土坡一般为圆弧滑动破坏（粘性土），平面滑动破坏（砂性土）。

5.岩石边坡滑动破坏形式：

（1）.平面破坏；

（2）.楔形破坏（常表现滑体为四面体）；

（3）.曲面破坏；

（4）.倾倒破坏

边坡破坏类型及其特征表1

楔形破坏

两组结构面的交线倾向坡面，交线的倾角小于坡脚且大于其摩擦角

曲线形破坏

节理很发育的破碎岩体发生旋转破坏，破坏面是圆弧或非圆弧曲线

倾倒破坏

岩体被陡倾结构面分割成一系列岩柱，当为软岩时，岩柱产生坡面弯角；

当为硬岩时，岩柱可再被正交节理切割岩块，向坡面翻倒

6.稳定性分析方法：

定性分析——工程类比法（经验法）、地质力学分析法（如：

赤平投影法）

定量分析——极限平衡法、数值分析法、概率法

在进行边坡稳定性计算之前，应根据边坡水文地质工程地质岩体结构特征以及已经出现的变形破坏迹象对边坡的可能破坏形式和边坡稳定性状态做出定性判断，确定边坡破坏的边界范围边坡破坏的地质模型对边坡破坏趋势做出判断。

边坡稳定性计算方法根据边坡类型和可能的破坏形式可按下列原则确定：

1）土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算

2）对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法进行计算

3）对可能产生折线滑动的边坡宜采用折线滑动法进行计算

4）对结构复杂的岩质边坡可配合采用赤平极射投影法和实体比例投影法分析

5）当边坡破坏机制复杂时宜结合数值分析法进行分析

采用圆弧滑动法时边坡稳定性系数可按下式计算：

Ks=

Ni=（Gi+Gbi）cosθi+Pwisin（αi-θi）

Ti=（Gi+Gbi）sinθi+Pwicos（αi-θi）

Ri=Nitgφi+cili

式中ks——边坡稳定性系数;

Ci——第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值（KPa）;

ψi——第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值（°

）;

li——第i计算条块滑动面长度（m）;

θi,αi——第i计算条块底面倾角和地下水位面倾角（°

Gi——第i计算条块单位宽度岩土体自重（KN/m）;

Gbi——第i计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重（KN/m）;

Pwi——第i计算条块单位宽度的动水压力（KN/m）;

Ni——第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力（KN/m）;

Ti——第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力（KN/m）;

Wi——第i计算条块滑动面上的抗滑力（KN/m）。

采用平面滑动法时边坡稳定性系数可按下式计算

式中γ——岩土体的重度（KM/m3）;

（12-4）

C——结构面的粘聚力（kpa）

Ψ——结构面的内摩擦角（°

）

A——结构面的面积（m2）

V——岩体的体积（m3）

θ——结构面的倾角（°

采用折线滑动法时边坡稳定性系数可按下列方法计算

边坡稳定性系数按下式计算

Ks=

（i=1,2,3,…,n-1）

φi=cos（θi-θi+1）-sin（θi-θi+1）tgφi

Ψi-——第i计算条块剩余下滑推力向第i+1计算条块的传递系数对存在多个滑动面的边坡,应分别对各种可能的滑动面组合进行稳定性计算分析,并取最小稳定性系数作为边坡稳定性系数.对多级滑动面的边坡,应分别对各级滑动面进行稳定性计算分析.

对存在地下水渗流作用的边坡稳定性分析应按下列方法考虑地下水的作用;

1）水下部分岩土体重度取浮重度;

2）第i计算条块岩土体所受的动水压力按下式计算

Pwi=γwVisin

（αi+θi）

rw——水的重度;

Vi第i计算条块单位宽度岩土体的水下体积（m3/m）.

3）动水压力作用的角度为计算条块底面和地下水位面倾角的平均值指向低水头方向

5边坡稳定性评价

边坡工程稳定性验算时，其稳定性系数应不小于下表规定的稳定安全系数的要求，否则应对边坡进行处理。

边坡稳定系数表2

稳定边坡工程安全等级

安全系数

一级边坡

二级边坡

三级边坡

计算方法

平面滑动法

1.35

1.3

1.25

折线滑动法

圆弧滑动法

1.2

注：

对地质条件很复杂或破坏后果及严重的边坡工程，其安全系数宜适当的提高。

2.1路基边坡损坏形式及特点

路基边坡在自然条件下的损坏，有多种形式和各自的特点。

（1）滑坡

部分岩（土）体在重力作用下沿着一定的软弱面（带）缓慢地、整体地向下移动，一般分蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定等三个阶段。

因下伏岩层压缩，边坡沿岩（土）体内较陡的结构面发生整体下坐（错）位移，称为坐（错）落。

组成边坡的岩（土）体常不发展为连续的滑动面，而顺着边坡方向发生塑性变形，则称为倾倒。

（2）崩塌

整体岩（土）块脱离母体、突然从较陡的边坡上崩落下来，并顺着边坡猛烈翻转、跳跃，最后堆积在坡底，称为崩塌。

悬崖陡坡上的个别岩块突然下落，称为坠落的岩块或危石。

（3）剥落

边坡表层岩（土）体长期遭受风化，在冲刷和重力作用下岩（土）屑（块）不断地沿着边坡滚落、堆积在坡底，即为剥落。

2.2路基边坡稳定性的主要影响因素

影响路基边坡稳定性的因素包括地质条件、水文条件、新构造运动、地形地貌、自然气候和人类的工程活动等。

（1）地质条件

a.岩（土）体的地质性质

岩（土）体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式，如坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主，而软弱岩石则以应力控制型失稳为主。

岩（土）体的工程地质性能越好，边坡稳定性越高。

b.地质构造

因地质构造关系到岩（土）体结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度和充填物成分、以及结构面的产出状态对边坡稳定性的影响，因此在分析岩（土）体结构面对边坡稳定性的影响时，要充分注意岩（土）体结构面的产出状态与边坡面的相互关系，亦即结构面与边坡面的组合不同，边坡稳定性分为反倾稳定、顺倾稳定等不同形式。

（2）水文条件

“十个边坡九个水”形象地说明了边坡稳定性与地下水的活动关系。

由于岩（土）体的力学性质受水的影响很大，地下水富集程度的提高不仅增大边体下滑力，而且降低软弱夹层和结构面的抗剪强度，导致滑动面的抗滑力减小。

因此，治理边坡也往往是由于改善了水文（地质）条件而获得成功。

（3）新构造运动

新构造运动（地震）最容易引起边坡形态、产出状态及水文（地质）条件发生改变而导致边坡失稳，其原因是地震产生的水平地震附加力促使边坡的下滑力增大、滑动面的抗滑力减小。

（4）地形地貌

边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响较为明显，即不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力，并引起坡顶出现裂缝；

在坡底产生剪切应力而促成剪切破坏带，这些作用均极大地降低边坡的稳定性。

此外，边坡面与地质结构面的不利组合还会导致边坡结构控制型失稳。

（5）自然气候

大气降雨是地下水的主要补给源，气候类型不同时大气降雨量也不同。

因此在不同的地区，由于大气降雨量不同，即使其它条件相同，边坡稳定性也不相同。

例如，暴雨或长期降雨以及融雪一方面降低岩（土）体的强度、增大孔隙水的压力，使边坡滑动面的抗滑能力降低，另一方面增大边坡下滑力，两者结合起来极大地降低了边坡的稳定性。

风化作用使岩（土）体的抗剪强度减弱，裂缝增加、扩大，影响边坡的形状和坡度。

此外，沿裂缝风化时可以使岩（土）体脱落或沿边坡崩塌、堆积和滑移等。

（6）人类的工程活动

随着人类工程活动的次数频繁和规模扩大，对公路边坡稳定性的影响越来越显著，特别是不当的人类工程活动引起的边坡失稳事故经常发生。

对边坡稳定性产生明显影响的人类工程活动包括削坡、坡顶加载、地下开挖等

3.边坡病害的防治原则

边边坡病害防治采取以防为主，辅以治理的原则，在线路选定前要做到准确勘查所经路线的岩土性质及其他相关的工程地质问题，不仅为后面的设计施工提供准确详尽的第一手资料，而且避免出现较大的安全事故。

（1）坚持以工程地质条件为依据。

重视滑坡定性评价，辅以定量评价。

定量评价一定要满足定性评价。

（2）安全性：

根据防治对象的重要程度，设计使用年限。

根据地震条件、地下水条件合理地拟定滑坡推力计算的安全系数。

（3）技术经济合理性：

充分利用一切地形、地质条件，因地制宜地采取有效工程措施，加强滑坡的整体稳定性，做到工程措施、技术、经济合理性。

（4）实施的可能性：

充分考虑施工过程和顺序，以保证滑体逐步趋于稳定，并确保施工人员安全。

（5）重视社会人文因素：

制订工程措施和施工顺序时，应注意协调施工与当地居民生活的关系，尽量不影响当地居民正常生活。

（6）重视环保绿化。

（7）对于性质复杂的大型滑坡，可以绕避时应尽量绕避。

当绕避有困难或在经济上显著不合理时，应视滑坡规模、公路与滑坡的相互影响程度、防治与治理费用等条件，设计几种方案比选。

（8）对于可能突然发生急剧变形的滑坡，应采取迅速有效的工程措施；

对于滑坡缓慢的大型滑坡，应全面规划和整治，仔细观察每期工程的效果，以采取相应的治理措施；

对于施工及运营中产生的大型滑坡，应慎重做出绕避、治理方案或局部改移与防治措施相结合的方案等，经全面综合比较后决定取舍，应采取预防措施，避免其复活或产生新的滑坡。

（9）对于性质简单的中小型滑坡，一般情况下可进行整治，路线不必绕避。

但应注意调整路线平、纵面位置，以求整治简单、工程量小、施工方便、经济合理。

（10）路线通过滑坡的位置，一般滑坡上缘或下缘比滑坡中部好。

滑坡下缘的路基易设成路堤形式，以减轻滑体自重；

对于窄长而陡峭的滑坡，可用旱桥通过。

（11）整治滑坡之前，一般应先做好临时排水系统，以减缓滑坡的发展，然后针对引起滑坡滑动的主要因素，采取相应的措施。

（12）滑坡整治工程宜在旱季进行，并注意施工方法和程序，避免引起滑坡的发展。

3.1边坡加固研究

在整治原则的指导下，边坡病害整治主要是综合考虑各方面因素，采用工程防护技术、植物防护技术或两者结合在一起的综合防治技术来进行。

3.2边坡防护与加固的基本要求

（1）根据当地气候环境、工程地质和施工材料等情况，因地制宜、就地取材，选用适当的工程类型或采取综合措施，以保证公路路基的稳定，并不要随意取消或减少必要的边坡防护工程措施。

（2）在不良的气候和水文条件下，对粉砂、细砂与易于风化的岩（土）石边坡以及黄土类边坡，均宜在土石方施土后及时防护。

（3）对于冲刷防护，一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段，在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和水泥混凝土预制板等，以抵抗水流的冲刷和淘刷。

（4）坡面防护一般不考虑边坡地层的侧压力，故要求防护的边坡有足够的稳定性。

（5）对高而陡的防护构造物，设计和施工时要设置便于检查、维修的安全设施。

4.各种防护工程适用条件

（一）植物防护

1．种草防护适用于边坡稳定，坡面受雨水冲刷轻微，且易于草类生长的路堤与路堑边坡。

播种方法有撤播法、喷播法和行播法。

当前推广使用的两种新方法是湿式喷播技术和客土喷播技术。

2．铺草皮适用于需要迅速绿化的土质边坡。

草皮护坡铺置形式有平铺式、叠铺式、方格式和卵（片）石方格式四种。

3．植灌木与种草、铺草皮配合使用，使坡面形成良好的防护层，适用于土质边坡和膨胀土边坡，但对盐渍土经常浸水、经常干旱的边坡及粉质土边坡不宜采用。

（二）工程防护

1．框格防护适用于土质或风化岩石边坡进行防护，框格防护可采用混凝土、浆砌片（块）石、卵（砾）石等做骨架，框格内宜采用植物防护或其他辅助防护措施。

2．封面包括抹面、捶面、喷浆、喷射混凝土等防护形式。

（1）抹面防护适用于易风化的软质岩石挖方边坡，岩石表面比较完整，尚无剥落。

（2）捶面防护适用于易受雨水冲刷的土质边坡和易风化的岩石边坡。

（3）喷浆和喷射混凝土防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石挖方边坡。

3．护面墙用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡。

用护面墙防护的挖方边坡不宜陡于1：

0．5，并应符合极限稳定边坡的要求。

护面墙分为实体、窗孔式、拱式等类型，应根据边坡地质条件合理选用。

4．石砌护坡

（1）干砌片石护坡适用于易受水流侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡、周期性浸水及受水流冲刷较轻（流速小于2~4m／s）的河岸或水库岸坡的坡面防护。

（2）浆砌片（卵）石护坡适用于防护流速较大（3~6m／s）、波浪作用较强，有流水、漂浮物等撞击的边坡。

对过分潮湿或冻害严重的土质边坡应先采取排水措施再行铺筑。

（3）浆砌预制块防护适用于石料缺乏地区。

预制块的混凝土强度不应低于C15。

5．锚杆铁丝网喷浆或喷射混凝土护坡适用于直面为碎裂结构的硬岩或层状结构的不连续地层，以及坡面岩石与基岩分离并有可能下滑的挖方边坡。

（三）土工织物防护

1．挂网式坡面防护适用于风化碎落较严重的岩石边坡。

2．土工织物复合植被防护的典型形式是三维土工网（垫）植草防护，主要适用于边坡坡度缓于1：

1，边坡高度小于3m的土质边坡。

3．其他土工织物防护有草坪植生带、适用于破碎或易风化破碎的岩石路堑边坡的锚杆挂高强塑料网格喷浆（喷射混凝土），以及土工织物作反滤层的护坡。

5.边坡防护与加固的技术方法

随着我国公路建设的迅速发展，为保持公路路基的强度和稳定性，减少公路路基病害的发生，确保行车安全，公路路基边坡的防护具有重要的作用。

公路路基边坡的防护分为两类：

一种是边坡的生态防护，所谓边坡生态防护是指单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相集合的固坡措施。

第二种是边坡的工程防护，它主要是利用堆砌混凝土、砖块或其它材料对边坡进行防护，是公路边坡防护的传统方法之一。

目前常用的方法包括：

浆砌片石、干砌片石、水泥砼预制块防护等。

就目前边坡防护方法的研究来看，不应停留在单纯的工程防护或生态防护方法上，应将两者结合起来，发挥其各自的长处，避免其缺点，达到优势互补。

5.1.生态防护

生态防护即采用植被护坡的方法护坡，植被护坡一般多采用在边坡上种植草、植树或铺草皮，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。

随着土工材料植草护坡技术的引进，三维植被网护坡、土工格室植草护坡等护坡技术在边坡工程中陆续获得应用。

在借鉴国外客土喷播护坡技术的基础上，我国开发了喷混植生技术，以及岩石边坡厚层基材喷射植被护坡技术。

植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济，还起到美化协调环境的作用，对于土质边坡是一种有效的防护措施。

路基植被防护分为地上部分和地下部分。

一、地上部分：

即植物茎叶枝干．它能够降低雨水冲击速度，有效削弱雨滴对土壤的破坏作用。

植被的覆盖率越高，拦截效果越好。

覆盖度是水土保持研究中一项重要指标，加速植被的恢复和建设，提高覆盖率．成为当前水土流失防治的重要途径和措施。

二、地下部分：

即植物的根系，能使土壤增加根孔，提高土壤透水性和持水性．增加土壤的抗蚀，抗冲性能，从而起到减少地表径流和土壤冲刷的作用。

基于以上的特点，高速公路路基边坡进行植被恢复时，必需选择合适的植被种类才能达到预期的效果。

（1）．种草防护

种草坡面防护适用于边坡稳定、坡面冲刷较微且边坡高度不高、坡度不陡于1：

1.25、适宜种草的土质边坡或经改良的边坡；

一般要求边坡高度不高（<

6m）、不浸水或短期浸水，边坡上已扎根的种草坡面防护可容许缓慢流水的短期冲刷。

种草坡面防护一般不适于岩石边坡防护，若要在岩石边坡中适用，需使用针对岩石边坡研发的生物防护技术。

种草常用的几种播种方法：

①撒播；

是最简单易行的方法，适用于比较松软的土质边坡。

②沟播；

适用于土质比较坚硬的边坡上，须对沟内土体进行换土处理，使草籽易于发芽生长。

③喷播；

适用于人员作业不便，或因边坡土质过于贫瘠、或是岩石边坡上。

④植生带；

在暴雨强度较大的地区，可在坡面上铺设草坪植生带进行种草。

种草进行坡面防护的特点：

施工简单方便、成本低、劳动强度小、施工进度快、美化路容与保护环境，具有较好的经济效益与社会效益，因此，在有条件的地方应尽量使用。

a.施工要点：

1、优选草种，草种根据防护目的、气候、土质、施工季节确定，应选用易成活、生长快、根系发达、叶茎矮或有匍匐茎的多年生草种。

2、及时养护管理

3、草皮的选择：

应选择根系发达、茎矮叶茂的耐旱草种，不宜采用喜水草种，严禁采用生长在沼泽地的草皮.

4、适用于需要快速绿化且坡率缓于1：

1的土质边坡及严重风化的软质岩石边坡。

5、施工季节：

铺草皮一般应在春季或秋季进行，气候干旱地区则应在雨季进行

6、铺设时，应从坡脚向上铺钉，且用尖木桩固定于边坡上，草皮厚度宜为100mm.

7、形式：

可根据需要选择平铺、叠铺或方格铺等形式。

为克服边坡种草难以成活和不能立即发挥防护作用的缺点，可以用栽草代替种草。

在苗圃的大批草籽成活后，拔草移栽在边坡上。

与种草相比较，栽草可以较快地形成绿化带，较早发挥边坡防护的作用。

（2）．铺草皮防护

铺草皮防护是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。

适用于边坡坡度较陡，冲刷稍严重、需要迅速得到防护或绿化的土质边坡。

铺草皮坡面防护方法，其作用与种草坡面防护一样，可以迅速对施工完后的边坡实施坡面防护。

铺草皮的方法，可根据坡面冲刷的情况、边坡坡度、坡面水流速度的具体条件，分别采用平铺（平行于坡面铺装）、水平叠铺（平行于水平地面）、垂直叠铺（垂直于坡面）、斜交叠铺（与水平坡面垂直成一小于90°

的角）等形式。

平铺草皮防护，具有施工简单、工程造价较低等特点，适用于边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡防护工程，是设计应用最多的传统坡面植物防护措施之一，但由于施工后期养护管理困难，平铺草皮易被冲走，且成活率低，工程质量往往难以保证，达不到满意的边坡防护效果，而且易造成坡面冲沟、表土流失、坍滑等边坡病害，导致大量的边坡病害整治、修复工程。

（3）．种树防护

a.边坡防护植物选择的原则

从护坡功能考虑，植物防护首先要求能加固稳定边坡，而且有绿化和改善公路环境的作用，所以防护植物要求有以下特点：

（1）植物根系发达，有良好的固土和护坡效果；

（2）覆盖度大，密度大；

（3）绿期长，多年生，耐践踏，适宜于粗放管理，容易移植、繁殖，最好能自然繁殖衍生，易于管理；

（4）最好有较强的抗污染和净化空气的能力。

b．从气候土质环境考虑，理想的防护植物应具有以下条件：

（1）适合当地气候（主要是湿度和降水）条件；

（2）抗逆性强，易繁殖，有抗寒、耐热、抗旱等性能；

（3）具有抗病毒、抗倒伏性能，生长快，扩张性强，在短时间内就能郁闭边坡；

（4）耐贫瘠、耐粗放；

（5）能适应如盐碱等特殊环境条件。

c.植物防护技术的种类及特点

根据不同的边坡地质条件，采用不同的施工方法和施工工艺可将边坡生态防护技术分为：

种草防护、铺草皮防护、植树防护、液压喷播植草防护、土工网植草防护、行栽香根草防护、蜂巢式网格植草防护、客土植生植物防护、喷混植生植物防护、三维网植草防护、土工格室结合三维网植草防护等。

植树应在1：

1.5或更缓的边坡上，或在边坡以外河岸及漫滩处。

主要作用是加固边坡、防止和减缓水流的冲刷。

植树品种以根系发达、枝叶茂盛、生长迅速的低矮灌木为主。

d.施工要点：

1、播种的时间一般选择在气候温和、湿度较大的春、秋为宜，不宜在干燥的风季和暴雨季节播种。

2、喷播后要及时养护（适时补种、洒水、施肥、清除杂草），直至植物成长覆盖坡面。

4．土工网植草防护

土工网植草护坡，是国外近十多年新开发的一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型边坡防护措施。

该技术所用土工网是一种边坡防护新材料，是通过特殊工艺生产的三维立体网，不仅具有加固边坡的功能，在播种初期还起到防止冲刷、保持土壤以利草籽发芽、生长的作用。

随着植物生长、成熟，坡面逐渐被植物覆盖，这样植物与土工网就共同对边坡起到了长期防护、绿化作用，土工网植草护坡能承受

4m／s以上流速的水流冲刷，在一定条件下可替代浆（干）砌片石护坡。

目前，国内土工网植草护坡在公路、堤坝边坡防护工程中使用较多，铁路部门相对较少。

5．行栽香根草防护

香根草是近十多年才被人们“重新发现”的一种禾本科植物，长势挺立，根系发达、粗壮，耐旱、耐涝、耐火、耐贫瘠、抗病虫、适应能力极强。

行栽香根草护坡充分利用了香根草的优良特征，具有显著增强边坡稳定性和理想的固土护坡功能，大有取代传统片石护坡之趋势。

目前国内应用较少，还有待于在公路、铁路、堤坝、城市建设等边坡防护工程中进一步试验推广。

6．蜂巢式网格植草防护

蜂巢式网格植草防护，是一项类似于干砌片石护坡的边坡防护技术，是在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后，在网格内铺填种植土，再在砖框内栽草或种草的一项边坡防护措施。

该技术所用框砖可在预制场批量生产，能有效地分散坡面雨水径流，减缓水流速度，防止坡面冲刷，保护草皮生长。

这种护坡施工简单，外观齐整，造型美观大方，具有边坡防护、绿化双重效果，工程造价适中，略高于浆砌片石骨架护坡，多用于填方边坡的防护。

7．客土植生（客土喷播）植物防护

客土植生植物护坡，是在边坡坡面上挂网机械喷填（或人工铺设）一定