边坡概述以及常见处理方法.docx

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边坡概述以及常见处理方法

关于边坡问题报告

1.边坡的种类

边坡的分类，按其形成有自然边坡和人工边坡；按其介质又可分为土质边坡、岩质边坡和土岩组合边坡；按其稳定状态分为稳定边坡、不稳定边坡和潜在不稳定边坡等。

边坡类型细分起来十分复杂,如土质边坡中有软土、硬土、黄土、膨胀土、填土等以及不同类土质组合形成的边坡;岩质边坡又大致可分为软岩、硬岩、软硬岩组合、顺向、反向、切向、完整岩、破碎岩、节理岩、风化岩边坡等，以及不同类岩体组合而成的复杂边坡。

而边坡支护主要针对不稳定边坡，以及那些潜在不稳定或者稳定系数不能满足要求的边坡。

2.边坡稳定性分析的方法

边坡加固主要用于增大边坡抗滑力和提高其稳定性。

边坡的稳定性的分析方法：

定性分析方法和定量分析方法。

2.1定性分析方法主要通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素，可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等的分析，对已变形地质体的成因及其演化史进展分析，从而给出被评价边坡一个稳定性状况及其可能开展趋势的定性的说明和解释。

2.2定量分析方法归结起来分为两类：

即确定性方法和不确定性方法。

确定性方法包括极限平衡法、数值方法、块体理论法、赤平极射投影法等；不确定性方法包括可靠性方法、模糊数学法、灰色预测系统法、分形几何法、人工智能法等。

图1边坡稳定分析方法框图

3.加固构造选择需要考虑的因素

目前，边坡加固的主要方法有：

削坡卸载、压坡脚、坡面防护、抗滑桩、锚杆〔索〕、排水、挡墙和综合加固法等。

终究选择什么样的加固构造，要针对实际情况进展多方论证，同时要尽量做到平安、经济、合理、可行。

边坡加固构造选择需要考虑的因素：

①地质条件，地形地貌、地质构造、工程地质、水文地质和地表水和不良地质作用。

其中水是边坡失稳的重要因素之一，在边坡变形失稳中起着“推波助澜〞的作用，雨季期间，地下水活动在相对隔水层的顶板一带十分活泼，因此，通常加固构造必须和排水措施一并考虑。

考虑到水对边坡稳定性的影响一般采取在边坡坡顶后缘处设置截水沟，拦截区外客水，不使其汇入区内，然后在边坡两端,坡顶标高较低处设置坡面竖向排水沟和急流槽,将坡顶截水沟内积水排入公路边沟。

同时,在坡面设置排水孔,将其伸入裂隙或岩体内适当深度,引出坡体内水,以降低水对边坡稳定性的影响。

②边坡性质与变形失稳机理，如是自然边坡还是人工边坡，是挖方边坡还是填方边坡或者是半挖半填边坡，坡高与坡比、边坡的使用年限、边坡的重要性与平安等级、边坡上方的附加荷载、是否有震动因素等。

③环境保护，如削坡卸载也是稳定边坡的一种行之有效的方法，但是削坡面积过大过厚，会对生态环境造成破坏，选择适宜的加固构造，可以保护生态植物被减少对地质环境的扰动破坏。

下面针对当前介绍边坡加固的一些典型方法及其应用

1.喷锚网技术

喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝土层共同工作来提高边坡岩土的构造强度和抗变形刚度，减少岩〔土〕体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。

主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡；或虽为坚硬岩层，但风化严重、节理发育、易受自然力影响、导致大面积碎落，以及局部小型崩塌、落石的岩质边坡；或岩质边坡因爆破施工，造成大量超爆、破坏范围深入边坡内部，路堑边坡岩石破碎松散、极易发生落石、崩塌的边坡防护。

根据边坡现状，将需要加固防护的边坡分喷锚挂网防护和素喷混凝土防护；对边坡较高、坡面松散破碎严重，且破碎岩层较厚的地方采用喷锚网防护；而对那些边坡较低，只有少量裂缝，破碎不严重的地方那么采用素喷混凝土防护。

关于喷锚网的所用材料及之后的施工工艺和技术措施，现场质量管理与检测等详见X行军的浅谈喷锚网技术在高陡边坡防护中的应用和董爱民的矿区山体护坡锚网喷加固技术实践的期刊中的论述。

2.抗滑桩

抗滑桩是承受侧向荷载用以整治滑坡的支撑建筑物,它是一个混凝土柱体，穿过滑体在滑床的一定深度处锚固,以抵抗滑坡推力的作用。

抗滑桩可以和其他边坡治理措施灵活的配合作用，在工程实际中已经得到了广泛应用。

抗滑桩可简单分为一般抗滑桩和预应力抗滑桩。

预应力抗滑桩的设计是为了到达增加抗滑能力的目的而利用预应力柱重点加固滑动面分布段。

其中杨志法等人在可用于川藏公路高陡边坡的两种加固新技术中阐述了关于预应力抗滑桩的技术原理以及实施方案，还有杨志法等人也在四项边坡加固新技术中说明了预应力抗滑桩的技术原理。

抗滑桩的主要工作原理是凭借桩与周围岩（土）体的共同作用,将滑坡体的推力传递到滑动面以下的稳定地层,利用稳定地层的锚固作用和被动抗力来平衡滑坡体的推力。

抗滑桩承受的外力,主要是桩后土体的滑坡推力,其次是桩前土体抗力。

3.锚杆

锚固是一种把受拉杆件（钢绞线或其他杆件）埋入边坡剪切面以下,以增加剪切面上的摩阻效应,同时直接产生抵抗边坡移动的作用力,是提高边坡稳定性的技术。

它主要由锚头、杆件和锚固体三局部组成:

锚头位于锚杆的外露端,通过它最终实现对锚杆施加预应力,并将锚固力传给构造物;杆体连接锚头和锚固体,通常利用其弹性变形的特性,在锚固过程中对锚杆施加预应力;锚固体位于锚杆的根部,把拉力从杆体传给地层。

采用预应力锚索（杆）加固边坡,可使滑动岩体自重作用力均匀分布在边坡上,边坡坡面经预应力锚索（杆）与土层深部连成一体,最终形成可保持永久的边坡抗滑体。

从李洪军的锚杆加固在高边坡防护中的应用一期刊中可以推出锚杆主要适用于硬岩和软岩边坡。

其中硬岩中主要用到锚杆加固为主，且岩石的倾角较小，在8~30范围；软岩主要用到锚杆框架加固为主，并且结合其他加固措施共同作用，岩石倾角一般情况下为8~25。

在姚伟英的某软岩高边坡的滑塌治理与支护设计中也是用到了锚杆加固，其中锚杆的倾角工程常采用10~35.

锚杆加固边坡存在最优锚固角，锚杆布设在坡面中下部位置时平安系数最大，锚杆递增、递减或相间排列对边坡平安系数有较大影响。

4.预应力锚索

预应力锚固技术是通过X拉,将高强度钢材、钢丝、钢绞线变成长期处于高应力状态下的受拉构造,从而增强被加固岩体的强度,改善岩体的应力状态,提高岩体的稳定性。

预应力锚索框架加固防护,是把破碎松散岩体锚固在地层深部稳固的岩体上,通过施加预应力,使锚固范围内的软弱岩体挤压严密,提高岩层间的正压力和摩阻力,阻止开裂松散岩体位移,从而到达加固边坡的目的。

通过对局部坡体施加预应力锚索把坡体锚固于潜在滑移面下稳定的中微风化变质岩中,保持坡面状态深入坡体内部进展大范围加固。

预应力锚索加固方式的应用详情参考了武军的边坡稳定分析及加固方法研究中的详细介绍的一种适用于岩质边坡的加固方法。

5.土钉支护

土钉支护技术是先以一定倾角成孔,然后将钢筋置入孔内,在孔内

注浆形成土钉体,随后在坡面披挂钢筋网,并与土钉连接,最后在坡面

上喷射混凝土。

由原位上体、设置在土体中的土钉与坡面上的钢筋混

凝土三局部组成的土钉加固体称为土钉墙。

土钉支护法,以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用边坡壁土体固有力学强度,变土体荷载为支护构造体系一局部。

喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向上层外表,在喷层与土层间产生“嵌固效应〞,并随开挖逐步形成全封闭支护系统:

喷层与嵌固层同具有保护和固表层土,使之防止风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落,以及隔水防渗诸作用。

6.注浆法

注浆又称灌浆,就是用液压、气压或电化学方法,把某

些能很好与岩土固结的浆液注入到岩土体孔隙及裂隙中,使岩土体成

为强度高、抗渗性好及稳定性高的新构造体,从而到达改善岩土体的

物理力学性质的目的。

注浆法通常分充填注浆、渗透注浆、劈裂注浆、

压密注浆及高压注浆。

7.纤维束导渗排水孔

普通排水孔技术通常是由带有多个小孔的硬塑料管和防止泥砂直接进入管内且包在塑料管外部的土工布等组成。

这种方法在经过一段时间后常被水携带的泥砂堵塞，甚至空口长草，进而不再起到排水作用。

针对上述原因设计出来纤维束导渗排水孔技术，利用钻孔内定向排列纤维束的导渗功能来实现排水是本项技术的根本原理。

如果采用这项技术，即使发生泥砂堵塞的现象，坡体内的地下水仍可通过排水孔内布设的纤维束不断地从纤维与泥砂之间的界面渗出，从而到达长期有效排水的设计目的。

另外，在花管外侧包有土工布的目的是为了到达防堵塞的双保险的目的。

主要用于排水措施中出现的普通排水孔堵塞的问题。

据研究，由于所利用的纤维束通常十分廉价，上述新型排水孔的造价与普通排水孔的造价接近。

8.土工格室

土工格室是由强化的HDPE片材料经高强力焊接而形成的一种三维状格室，具有较高的整体强度、材质轻、耐磨损、化学性能稳定，耐光氧化老化、耐酸碱。

其展开后的格室内可以填充种植土并撒播草籽,能使边坡充分绿化,带孔的格室还能增加坡面的排水性能,其构造如下列图所示。

图2土工格室构造示意图

土工格室利用网格体系与土体产生的摩擦力和对土体的侧限约束力,在边坡外表形成一个轻型网状构造体,防止了边坡外表与冲蚀介质（雨水、风沙等）直接接触,降低土壤流失率,同时可减少地表径流量和降低流速,从而到达减轻水流对坡面的冲蚀、防止坡面表层土体溜坍、对土体补强加固的目的。

土工格室适宜的边坡坡比为1:

1.3一1:

1.5,在特殊坡段可以配合碎石（喷锚）灌注混凝土加固边坡坡比可达1:

1或1:

0.75。

但是对于陡于1:

1的土质和石质边坡的防护,还有待进一步试验研究。

9.护面墙

护面墙用于风化严重或易风化的软质岩、较破碎的挖方段和坡面易受侵蚀或有小型坍塌的土质边坡,这种防护方式可有效的提高边坡的稳定性,可降低边坡开挖高度,减少边坡挖方数量,节省造价,还有利于路容路貌整齐美观。

护面墙有实体护面墙、窗孔式护面墙、拱式护面墙等。

实体护面墙全部采用浆砌片、块石构造

实体护面墙一般用于土质及破碎岩石边坡防护的第一台，某些段落可根据地质情况分设假设干个台阶。

窗孔式护面墙和拱式护面墙一般采用混凝土、片石混凝土、浆砌片块石、卵（砾）石等材料做框格骨架,框格内采用植物防护或其它辅助防护措施（捶面或干砌片石）,这种防护形式能有效地防止路基边破在坡面水冲刷下形成冲沟。

窗孔式护面墙和拱式护面墙适用于边坡比为1:

0.5~1:

1.5，一般边坡比为1:

0.75~1:

1.25效果更佳。

具体施工技术参见X斌的山区公路边坡防护加固技术中的介绍。

10.浆砌片护坡

浆砌片石护坡一般适用于易受水侵蚀的土质边坡,严重剥落的软质岩石边坡,强风化或较破碎岩石边坡,残坡积较厚而松散的边坡。

浆砌片石护坡一般采用等截面,厚度采用30cm,砂浆强度为M7.5;浆砌片石护坡可根据地质情况一般均为一坡到顶,局部较高地段边坡可设置分台阶,分台高度为8~10m,每一台顶部设置2m宽的碎落台,并设有纵横向排水系统。

11.挂网锚喷

挂网喷射砼防护用于坡面易风化,节理裂缝发育,坡面为破碎构造的岩石坡面,其主要原理是封闭边坡岩石裂缝、节理,阻止地表水浸入坡体内部,防止岩石继续风化增加边坡的稳定性和保护边坡不发生落石崩坍。

挂网锚喷适用于岩石边坡,坡比在1：

0.5~1：

1;喷射砼强度等级为C20,厚度为5~10cm;挂钢筋网或成品铁丝网,并设置锚杆固定在岩石边坡上;锚杆采用Ф16-Ф32钢筋制作,锚杆间距一般为1~2m,锚杆长度为2.5~5m;喷射混凝土采用菱形或方形,伸缩缝间距一般为10m,两条伸缩缝的分角线垂直于路线走向;边坡有渗漏水或雨水集中地段设置排水管或泄水孔。

12.植被砼防护

植被砼防护其原理是封闭边坡岩石裂缝、节理面,同时也起到生态绿化的效果；它主要适用治理坡面易风化,节理裂隙发育的较高、陡峭，坡比拟大，一般为1:

0.5~1:

0.75的岩石边坡。

其施工程序详见X斌的山区公路边坡防护加固技术一期刊。

13.植被护坡

根据肖培青等人关于高速公路边坡防护的降雨和径流冲刷试验研究，分别通过了6个不同坡度、土壤和植物措施配置的高速公路边坡模拟试验，结果说明，草地几乎郁闭的沙砾土坡面只在降雨末期产生少量细沟；而种植灌木的褐黄土和料礓石的坡面细沟发育明显、形态变化复杂，因此采取工程措施与生物措施二者相结合的方法，才能到达真正的边坡防护效果。

边坡植被护坡技术是指用活的植物与工程措施结合，以防止岩石坡面风化剥落的技术。

边坡植被护坡图如下：

图3岩石边坡植被护坡工程简明概念模型

坡面岩体–基质–根系互作的力学特性决定于基质–根系复合体的含根量和含水量。

复合体与岩体间的抗剪强度随复合体含根量的增加而增大，随含水量的增加而减少，抗剪力由摩擦力及根系的生物作用力两局部组成；坡面岩体–基质–根系互作的力学特性具有明显的时间尺度效应。

植被可以调节坡面小气候及水文状况，使植被生长地区的水分循环发生一定的变化，更重要的是植被可通过其地上、地下局部及枯落物共同作用对降雨进展截留，降低到达坡面的降雨动能和有效雨量，减少溅蚀，增加基质渗透，抑制地表径流，控制基质的流失；

植物根系具有深根的锚固作用和浅根的加筋作用,两者都能从力学方面加固边坡,较深的竖向根穿过潜在受剪面,抵抗浅层滑坡,直径较小的高密集须根提

高土壤的抗剪切强度。

下列图为植物防护与土木工程加固的比拟。

植物的竖向根系穿过坡体浅层的松散风化带,锚固到深处较稳定的岩土层上,起到预应力锚杆的作用;植物的侧向根系在土壤表层形成网状构造物,将其周围土壤缚紧,使土壤成一个加筋的整体,与竖向根系一起形成一种立体防护构造,在土壤的构造上起到网结和桩固作用,增加了土壤的抗拉强度和抗剪强度,从而提高边坡的平安系数。

坡面植物在发挥其有利功能的同时，也会产生负面的效应，例如植被的覆盖增加了地表粗糙和土壤的渗透性，也会产生负荷载，增大了边坡浅层的不稳定性。

土质边坡植被护坡常用的技术如液压喷播技术、挖沟植草技术、植生带技术、土工格室及三维网绿化等技术。

岩质边坡常用的有框架内植草护坡、植被型生态混凝土技术、厚层基材喷射护坡技术。

〔具体实施参见李绍才和孙海龙写的中国岩石边坡植被护坡技术现状及开展趋势〕

同时进展边坡锚固，岩石边坡的锚固方法通常采用锚杆和挂网相结合的方法，使种植基质不至于受重力作用而整体崩塌。

锚杆长度一般大于50cm，埋入风钻后的锚孔内，用水泥沙浆灌注穴孔，以固牢锚杆，然后挂网。

锚杆与网的作用主要是把基材混合物与坡面岩土体严密地连在一起，以提供应坡面植物稳定的生长环境。

岩土体的构造类型不同，锚杆与网的使用期限也不同。

然后说下护坡植物的种类选择也很重要，常用的护坡植物主要为草本植物，如多年生黑麦草、草地早熟禾、高羊茅、狗牙根、弯叶画眉草、巴哈雀稗、结缕草、白三叶和紫花苜蓿等。

植被应多以根系繁多且较短为主同时配合中型植物起到锚固复合层的作用。

岩体坡面上种植基质厚度薄，环境恶劣，植物除因地制宜，选择适应当地气候的种类外，实际应用中多以一种植物为主〔如百喜草〕，建议多种草籽混播，还要特别注意选择抗旱性、抗逆性强的品种。

华南地区适合于喷混绿化的草种主要有百喜草、狗牙根、画眉草、高羊茅等。

如果岩质边坡位于市区显要位置，可参加一定比例的波斯菊、美女樱等草花种子，同时根据风化岩上常有灌木和乔木自然侵入岩体，要岩体的凹处及龟裂处，粘附岩体上非常少量的有机质体扎根生长的现象，还可在喷播时参加少量的银合欢、马缨丹、桃金娘、胡枝子等灌木种子及马尾松、龙圆桉、相思等乔木种子。

植被护坡的另外一个重要因素就是土壤的重建。

土壤应该具备比重轻、质地匀、纤维多、抗流失等技术特征。

因此土壤中需要根据实际情况参加适宜的添加剂，如泥炭、草纤维、保水剂、黏合剂、复XX、土壤改进剂、PH值缓冲剂、固化剂等费土壤成分共同均匀混合形成，进而改变土壤构造，是土壤更加适合植物生长和边坡的防护。

植被护坡技术中同时存在着很多问题，例如岩石边坡植被护坡中植被种子多为引进草坪，品种单一、组合简单，生态适应性差，进而需要严格的后期管理，并且过多地追求景观效果忽略了植被的生态功能和适应性；植被护坡工程本钱较高，后期管理难。

首先，验算边坡的稳定性，而对于边坡稳定性验算的方法多种多样，需要选择适宜的方法采用软件进展边坡的设定和稳定性的验算。

然后根据实际边坡的构造以及边坡周围的地质和环境进展边坡防护。

目前虽然边坡的防护多种多样，然而并没有理论上的界定，边坡的防护通常不依靠力学计算的考虑或者软件的推导，而是根据以往的经历进展保守的防护，并且对于植被防护的开展仍然属于初级阶段，主要用于环境的美化。

垃圾处理厂：

冷水镇初设垃圾填埋场所处环境场区气候属大陆性气候，夏季凉爽，冬季寒冷，气候差异很大，多年平均气温12.0℃，多年平均降水量826.9mm，全年降水量多集中在7～9月份，约占全年降水量的53%，场区沟谷两侧山势较陡，垃圾填埋场中间段相比拟开阔，并形成残坡积山前斜地，场区植被条件良好，一般山体的中、上部有成片松木，次生灌木林。

地基土〔岩石〕承载力标准值确实定

根据野外地层钻探挖掘难易程度，地层岩性、岩石风化程度及室内土工〔岩石〕物量力学试验，本地区的勘察经历，综合确定各土层承载力特征值fak如表6-2所述。

表6-2各土层承载力特征值

地层编号及名称

承载力特征值

①植物层

不得用

②碎石土

150kPa

③中风化页岩

400kPa

④微风化页岩

1500kPa

水文地质条件

〔1〕地表水

小里沟西沟是一条干沟，除了降雨，冬季雨雪融化后山坡汇水形成的溪流外，其它时间沟内没有泉水等形成的小溪。

〔2〕地下水

拟建垃圾填埋场内地下水类型分为第四系松散层孔隙和基岩裂隙水。

①松散层孔隙水

松散层孔隙水主要呈线状或带状分布于沟谷地带，含水层岩性为植物层，碎石土层、碎石层，该层厚度分布不均，含水层厚度随季度性变化较大，根据野外基坑渗水试验，测得碎石土层的渗透系数k=2.80m/d。

②基岩裂隙水

基岩裂隙水主要储存于风化层内的宽大裂隙，构造碎碎带附近及节理密集带，其余部位含水性极其微弱。

基岩泉水流量小于0.06m3/s，水质化学类型为HCO3-Ca型水，总矿化度小于0.3g/L。

③地下水的补给、径流和排泄条件

拟建场地内地下水的主要补给来源为大气降水，大气降水通过岩石裂隙或松散层孔隙渗入地下，做垂直运移或水平径流，在条件适宜时以下降泉的形式泄于沟谷或地形低洼处。

④沟谷地下水埋深

因在枯水期勘察，在勘探深度范围内未见地下水。

〔1〕基岩山坡的稳定性

拟建场区基岩山坡自然坡度为35～65°，上部普遍覆盖有1.00～1.50米厚的泥质碎石土，该层富含腐植质，并有大量植物根系相互交织在一起，阻止了该层土的顺层滑移，从调查来看，工作区内无明显的自然滑坡和崩塌堆积体。

拟建场区内及其周围无全新活动断裂，无岩溶、采空区，防空洞、大面积地面沉降等不良地质作用及地质灾害，场区稳定性较好，适宜建筑。

〔2〕人工边坡的稳定性

根据垃圾填埋场底部设计标高，拟建场地内局部地段需要开挖，为保证人工边坡的稳定性，进展土石方开挖时，在挖方外坡设置档土墙及明沟排水设施。

〔3〕垃圾填埋场土石坝的稳定性

根据地质调查，垃圾填埋场土石坝坝址选在库区北侧，该处无活动性断层，岩石接触严密，因此在垃圾填埋场使用期间，不会发生因场区荷载加大出现垃圾填埋场沿断层软弱面滑移的情况。

6.6.3地基土的均匀性

拟建场内①层植物层，分布于整个场区，②层碎石土主要分布于沟谷内，由于其成因为冲洪积及坡洪积，岩性成分及含量在勘探区分布很不均匀，且地层厚度变化较大，总体趋势是沟谷中间厚，靠近山坡较薄。

根据以上对边坡的构造、地质、水文及周围环境等的考察，基岩山坡自然坡度为35～65°，上部普遍覆盖有1.00～1.50米厚的泥质碎石土。

由于此处建造的是垃圾处理场，不得不考虑到对周围环境的干扰，所以尽量减少对周围植被的扰动，并且采取加强植被防护并且可以进一步加大边坡的植被，一方面可以起到边坡防护的功能，在7～9月份的雨季可以减缓水流的冲刷作用，加固基质的稳定性；另一方面对于垃圾的处理过程中产生的二次污染起到一定的减少作用。

植被的防护需要测算土壤的养分并且采取一定的措施对土壤的进展合理的改造，使其更适合种植的植被的生长，并且应该注意植被的结合，垃圾场的建立几乎不考虑到美化作用，此处尽量种植本地植株减少后期管理。

其次需要考虑边坡的排水，应该设置排水孔。

对于建筑工程方面的加固，保守起见，设置挡土墙，挡土墙深入到稳定岩石处起到关键性的加固边坡作用！