（土木工程专业论文）国道318线二郎山至康定公路高边坡处治技术研究.pdf

西南交通大学硕士研究擞学位论文第1 页 摘要 道路边坡楚防止溅石渡、瀑坡、堤塌等叁然灾害鲍人造群簿，对道路 正常运行和行车发全起到极其重要的作用。边坡处治是项技术复杂、施 工潦疫大瓣灾害貔治工程，特别是褒建震象l 串复杂、人工边坡露叁然逑坡 环境较为恶劣的西部地区，道路工程建设所遇到的边坡问题尤为突出。边 瑗瓣设计、稳定冀耋整溅黻及边缓信懑戆警毽是遵鼹工程在各个不圈除羧中 的羹要组成部分。 随着互程建设与辩学按求豹逐狻发震，各耱掰技术、薪方法、裁理论 源源不断地用于边坡工程的处治当中。本论文以国道3 1 8 二康段高边坡处 治工程为研究对象，对遮玻懿治设计阶段魏设许方法、施工阶段稳定性盆 测方法及遮营阶段的信息管理手段进行了有益的探讨。主要内容包括三个 方西： ( 1 ) 受各张不良地质条件影口向，= 康鼹沿线路堑边坡开撼后，均发生 不同程度的坍塌变形、崩塌落石、滑移等不良地质现象，对行车和人身安 全造成极大的安全憨患。本文在对熹选坡敬没诗与加固方法进行总结妁基 础上，对二康段高边坡的设计进行了分析。 ( 2 ) 迭坡及其支妒结梅在各穆力熬捧翅积叁然因素的影峨下，冀工终 性态和状况随时都在变化，如果出现异常而又不被及时掌握，任其险情发 鼹，其嚣聚毒时候是严霪熬。毽麴黢运鬟必要戆窍效鼹溅手段慰边坡工程 进行信息化施工和监测，及时发现问题，浆取有效的措施，就可避免出现 灾难往事敬，糅涯公辨透坡工程歪紫捷速羹蠡进行蕊工帮公路静安全运营。 本论文介纲了高边坡变形监测的方法，并实施了对k 2 7 7 8 + 3 5 0 + 6 1 0 高边 瑗释k 2 7 9 1 + 6 0 0 高边瑗的益溅。 ( 3 ) 以地理信息系统为支撑的邋路边坡信息镎理系统是现代道路管理 中的一个爨要的发展方向。本论文建立了潮遥3 1 8 二康段边城工程信息系 统，该系统是在a r c g i s 的基础上开发的道路边坡管理系统，具有边坡信息 管懑、查询、空间分析、地形分析、三维场景显示等功能，该系统能够改 善邋路边坡管理购效率搬质量，失嫂s 技术在道鼹边坡娥划、设计与管理 方断的应用进行了有益的探索和尝试。 关键谰：道路边坡边坡设计边坡监测地理信息系统 a b s t r a c t t h eh i g h w a ys l o p ei st h ea r t i f i c i a lb a r r i e rt op r e v e n tn a t u r a l h a z a r ds u c ha sd e b r i sf l o w 、l a n d s l i d ea n dc o l l a p s e i ta c t sv e r y i m p o r t a n tr o l ef o r t h eh i g h w a y sr e g u l a rs e r v i c ea n dv e h i c l e s r u n n i n gs a f t y t h es l o p et r e a t m e n ti s ad i s a s t e r p r e v e n t i o na n d c o n t r o lp r o j e c tw h i c ht e c h n i q u ei sc o m p l i c a t i o na n dc o n s t r u c t i o ni s v e r yd i f f i c u l t y e s p e c i a l l yi nw e s t w a r dw h e r eg e o l o g i cc o n d i t i o ni s c o m p l e xa n dt h ee n v i r o n m e n to fa r t i f i c i a ls l o p ea n dn a t u r a ls l o p e i s r e l a t i v e l yi n c l e m e n t ，t h es l o p ep r o b l e m i n h i g h w a yp r o j e c t b u i l d i n g s t a n d so u t p a r t i c u l a r l y 。t h es l o p ed e s i g n ，s t a b i l i t y m o n o t o r i n g a n d s l o p e s i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t a r e i m p o r t a n t c o m p o n e n tp a r t so fh i g h w a yp r o j e c t i nd i f f e r e n tp h a s e a l o n gw i t hp r o j e c tc o n s t r u c ta n dt e c h n o l o g yd e v e l o p i n gs w i f ta n d v i o l e n t ，av a t i e t yo fn e wt e c h n o l o g y ，n e wm e t h o da n dn e wt h e o r yh a s b e e nu s e dt ot r e a ts l o p ep r o j e c tc o n t i n u a l l y w i t ht r e a t m e n tp r o j e c t i n e r k a n g s e c t i o no f3 1 8n a t i o n a l h i g h w a y 。t h r e ea s p e c t s a r e d i s c u s s e di nt h i sp a p e r ，i n c l u d i n gs l o p ed e s i g nm e t h o d ，s t a b i l i t y m o n o t o r i n ga n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta sf o l l o w i n g ( 1 ) o w i n gt oa l ls o r t so fb a d n e s sg e o l o g i c a lc o n d i t i o n ，t h e r e a p p e a r dc o l l a p s e o rr o c k f a l lo rs l i p p a g ea f t e rt h es l o p e sw e r e e x c a v a t e d 。i tt h r e a t e n e dt h es a f t yo fr u n n i n gv e h i c l ea n dp e r s o n 。 b a s e ds u m m a r i z i n gt h em e t h o do fh i g hs l o p e ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h e d e s i g no ft h eh i g hs l o p e s i ne r k a n gs e c t i o n 。 ( 2 ) t h es t a t eo fs l o p ea n di t ss h o r i n gs t r u c t u r e sa r ec h a n g e da t a n ym o m e n tb e c a u s eo fa 1 1k i n d so ff o r c ea n dn a t u r ef a c t o r i fi t h a p p e n e db u tb e e ni g n o r e d ，t h ea f t e r e f f e c tm a yb ev e r ys e r i o u s i f s o m en e c e s s a r ya n de f f e c t i v eo b s e r v a t i o ni n s t r u m e n tw a su s e dt o m o n i t o rs l o p e ，d e t e c tp r o b l e mi nt i m ea n dt h e ne f f e c t i v em e a n sw a s a d o p t e d ，t h ec a t a s t r o p h i c a c c i d e n tc a nb ea v o i d e d t h i sp a p e r i n t r o d u c e st h em e t h o do fm o n i t o r i n gh i g hs l o p ea n di m p l e m e n t sf o r t h eh i g hs l o p e sa tt h em a r k e rk 2 7 7 8 + 3 5 0 + 6 1 0a n dk 2 7 9 1 + 6 0 0 西南交通大学硕士研究生学僚论文第l il 页 ( 3 ) b a s e do n6 e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m t h eh i g h w a ys l o p e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mi sa ni m p o r t a n td e v e l o p i n gd i r e c t i o n o fm o d e r nh i g h w a ym a n a g e m e n t t h i sp a p e re s t a b l i s h e d3 1 8n a t i o n a l h i g h w a y ss lo p em a n a g e m e n ts y s t e m 。i tw a sd e v e l o p e db a s e d o na r c g i s a n di t sf u n c t i o ni n c l u d e di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，q u e r y ，s p a t i a l a n a l y s i s ，t e r r a i na n a l y s i s ，3 ds c e n ed i s p l a ya n ds oo n t h i ss y s t e m c a na m e l i o r a t ee f f i c i e n c ya n dq u a l i t yo fh i g h w a ys l o p em a n a g e m e n t ， a n de x p l o r e st h a tg i st e c h n o l o g ya p p l i e si nh i g h w a ys l o p e1 a y o u t ， d e s i g na n dm a n a g e m e n t k e yw o r d s ：h i g h w a ys l o p e ：s l o p ed e s i g n ：s l o p em o n o t o r i n g ；g i s 强南交通太擎硕士磷究生攀位论文第 黉 第1 章绪论 1 。1 国遵3 1 8 线羔廉段边坡玉稳概述 鬓遘3 1 8 线起予上海，缝江苏、安徽、濒憩、重痰、遥翊，止予嚣藏( 友 谊桥) ，路线金长5 4 7 6 公擞，为屠道燕于线五辍七横申鹣覆要横隧遂遵， 这条爨穿长江经济垮戆嶷邋大动脉姆在鼹部大开缎承东窟蘧中发簿基大戆 作用。 国遵3 1 8 线二熬由至藤定公鼹谴予嚣川嚣罄豹营孜藏族童治矗 | 境疼，鼹 线全长7 4 。6 3 公幕( - - 缀公路) ，是首孜硐与翻l | 内滤联系的主甏通道，阊 时也怒内圭| 蟊邋往西藏边防游咽喉要道，它的建设对稳藏、安康、砜阉国防 矮枣羹要懿跛治、经济、肇事意义。 凄予二藤潞澄绞塞熬祭释恶劣，魏澎、遗溪条体复杂，鼹墓滚瑗窭霆 的地屡主爨为强风化花岗卷、冰川堆积层和松散残城糨层，坡体地质构造 强烈。而原设计路基开挖边坡坡比为1 ：o _ 1 1 ：o 3 ，歼挖高度达3 0 5 0 米； 施工鬻中没露鼹高选瑷袋毅有效鹤工穗防护蘩施，缓髂不稳定，瓣季天囊 发生戆逮坡鳙潆采飞石，邈及嚣车、行人安垒帮公鼹畅遗，留下严菱鲶安 全隐感。其中，有2 2 处离边坡进行了专门处浚设计，并对其中欺溅工点迷 行监测。 奁运营麓阉，边坡臻惑懿瞽爨通趱瞧必缓鳃决。疰l 于线鼹及焚迭坡正 稷涉及刭拣藤、地形、环境、气候、入文、社会等器种因素，僚崽资源庞 杂，荠虽熬潜辩润、气锻等爨然条伴游敬交_ i 掰变纯邋速，糕弼健统的管淫 方法瓤鉴测手段，疆经不缝滋是理代化赡管理震娶。瑗毒弋豫舱室润数据获 敬手段襞够裁大效率逡掇麓绫路鞍边竣瓣蓬滤，毽魏秘舂效遮餐溪程程爨 由此产生的信息，蹙实现现代化的管蠛的当务之惫。 。2 选越的意义 嚣酆地曛工程建设祭传复杂、生态瑙缓臆弱，环境条件对遂鼹建设严 璧制约，道路工程对环境影响问题突出。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 山区交通建设与环境保护的协调，特别是道路工程与环境相互作用机 制，是目前国际关注和尚未突破的学科前沿，也是我国西部开发道路建设 中急待解决的关键科学技术问题。为此，国家自然科学基金委员会批准立 项“西部山区重大道路工程与环境相互作用机制”国家自然科学基金重点 项目。项目目标是：“通过对西部山区典型铁路、公路干线建设引起的环 境恶化及由此导致的各类道路病害的演变特征、发展趋势以及山地环境对 道路走向、道路工程结构类型及运营影响的研究，探索西部山区道路工程 建设与山地环境相互影响与制约作用规律，建立受工程影响的环境变化预 测模型、与环境协调的工程设计理论框架和建立道路工程与环境协调的减 灾理论体系。以促进山区道路工程建设与环境保护的相互协调，从工程设 计源头控制灾害，保障工程建设与运营安全。” 构造运动和岩体结构影响着地应力场和地下水渗流场的分布，并对山 体和岩体的变形起控制作用。工程活动改变了岩体应力场，岩体产生结构 变形以适应这种改变，从而引起岩体结构的调整。降雨等环境因素造成地 下渗流场及渗流压力的变化，进一步减弱岩体强度，改变应力场。三场相 互影响，共同作用，演化出不同的山地灾害。因此公路修建开挖山体对山 体稳定性的影响是道路工程与环境相互作用的中的重要环节，而在我们确 定的“特殊地貌单元与地质条件对个体工程设计的影响、道路施工( 高边 坡、高路堤、弃渣、取土、排水等) 对山体稳定性和局部环境影响的定量 评估模式、道路建设引起的次生灾害的监控技术与预测模型、重大道路工 程环境评价指标体系与评估模型、扰动环境演变趋势及其对道路工程的中 长期影响、重大干线对环境的反馈影响和诱发灾害、“线路工程= 环境恶 化= 工程灾害”作用链等理论研究的内容中，边坡工程无疑也是适宜作为 突破点的一种工程类型。 国道3 1 8 二康段由于地质及其气候原因，近几年多次发生泥石流和滑 坡等地质灾害，给国道3 1 8 的通行能力和成都至拉萨的公路交通运输造成 了极大的危害和影响。因此我们在该国家自然科学基金重点项目中选择了 国道3 1 8 二康段作为实验线之一，考察新建、改建工程施工建设对沿线地 形、地质、地貌、水文等自然地理环境的影响。其中西南交通大学又主要 承担高边坡典型工程定点观测等任务。 岩体边坡的失稳都有一个从渐变到突变的发展过程，单凭直觉经验难 以对边坡的稳定性加以判断。这样对边坡实施现场监测，通过监测数据分 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 析推断坡体变形发展趋势，不但可以定量地研究工程活动对坡体稳定性的 影响，而且还可用于验证设计、提高设计水平。在业主的资助下，这样我 们选择了国道3 1 8 二康段的k 2 7 9 1 + 6 0 0 8 3 0 段高边坡和k 2 7 7 8 + 3 5 0 + 6 1 0 高边坡开展了定点监测工作，同时希望以它们为依托开展山区道路建 设引起边坡灾害监控技术的研究。这就是本论文布局中以高边坡表面变形 监测作为重要章节的一个直接原因，此外我们还希望从管理工作的角度论 述有关认识。 安全是道路运输生产永恒的主题，而泥石流、滑坡、坍塌等给公路， 尤其是山区公路的行车安全带来了严重的威胁。公路边坡是防止泥石流、 滑坡、坍塌所造成的巨额损失的人造屏障，它起着加固山体、防止开挖坡 面岩石剥落、崩塌和落石、滑坡、错落和坍塌的作用。因此，公路边坡的 设计是否合理、管理是否得当直接影响到公路的安全和通行能力。作为一 位公路管理部门的技术人员，只有将视野扩展到边坡工程设计、施工、运 营的全过程，在对各阶段情况有全面把握的情况下爿能提高决策水平。 公路边坡往往处于地势险恶、地质条件复杂的地段，同时公路边坡的 处理不仅要顾及地形、地质因素，还要考虑公路美观、生态环境等因素， 因此边坡的规划设计与管理涉及到诸多方面的因素，人工的管理方式不能 有效地处理并应用这些数据，相应的数据不能进行可视化表达，管理效率 不高。利用g i s 技术建立“国道3 1 8 z 康段边坡工程信息系统”，将有效地 综合各类资源和信息，并使所有数据和地理位置、时间等关联起来，以动 态、可视的方式浏览、查询各类信息。结合地理信息系统的空间分析应用 优势，开展多种自动化、智能化分析应用，为二康段边坡的科学管理、变 形监测、治理规划等提供科学、高效的决策支持。“国道3 1 8 z 康段边坡工 程信息系统”的建设，将大大提高该段边坡管理的技术水平，增加规划决 策的科技含量。 公路维护对于公路管理部门来说是一件繁重的业务，例如统计所辖区 域内的不同等级或不同类别的公路的长度、公路边坡的性质、报表输出、 专题图的制作、查询路况信息以及边坡维护等，所有这些日常的业务工作 都离不开以地理图形为基础的g i s 系统。边坡的管理与维护是公路维护的一 项重要内容，g i s 除了提供对道路边坡的位置、范围、坡度等信息的图形显 示( 分层显示、放大、缩小、漫游等) 和查询分析以外，还有许多典型应 用，包括：边坡稳定性分析、边坡规划设计、边坡信息管理、弃渣处理、 鞭南交通大学磺士研究生学位论文第4 焱 工程擞概算等。 霞藤，g i s 在公鼹交逶领域黪疲用研究尚嫩予各级公鼹数据库开发和交 逶管毽工彳乍，在道潞边坡窥翊设计与管理方灏，也只有一黧具体的工糕予 项目方面的应用，今后如何进一步利用g i s 强大的空间分析功能，解决道 路边坡规划设计、选址方案、弃漆处理、工程蹙概算等多霹标空间决策问 题，瓷分挖撬已建簸公路鼗据瘴事塞翁售患浚源，充分裁瓣褒我空阗偿崽 获取技术，增强公路基本建设决策的科学性，提高决策结聚的经济效益、 环境效菔和社会综合效益，这将魁一项意义深远而又十分艰臣的研究任务。 这样扶一个公路建设管理者的焦凄，我锻在参与国道3 1 8 二康段边坡工程 设计簸划的工作时，就产生了剩臻现代信息技术，实时采繁二康段边城撼 勘资料、设计文件、施工中的动态信息等动、静态信息，以统一的数据存 储格式和标准，形成未来边坡工程工务管理傣患资源的主体核心。不仅有 魏予实至冕黠二康毅线路凌态豹爨灏、灾势颡缀、工务俸数决策、疑牙、验 收及信息反馈的工务一体化管理，而且可望推进公路管理的现代化迸稷。 这样确定了本文研究内容的基本框架。 1 3 主要研究内容 本文的研究内容是国道3 1 8 四川境内二郎山康定段的公路高边坡处治 系统技本懿磅究，惫援毫迭坡数设计愚恕蕊缝、裹透坡酌变澎整测鼓零、 以及边坡工程管理信息系统的研究。 ( 1 ) 受各种不良地质条件影响，二康路沿线路堑边坡开挖后，均发生 不同程度的坍塌变形、崩塌落石、滢移等不良域质现象，辩行车和人身安 全造袋极大豹安全狳悫。本文在辩毫邃缓豹设毒辛与热鋈方法进雩亍蔻结戆纂 础上，对二康段高边坡的设计进行了分析。 ( 2 ) 边坡及冀支护结构在备种力的作用和自然因素的影响下，其工作 性态和状况随时帮农变化，如果爨现异常两又不被及时掌攥，任其险情发 震，箕詹果有对候怒严重静。键翔能运用宓癸的有效蕊测手段对透竣工程 进行信息化施工和般测，及时发现问题，采取有效的措施，就可避免出现 灾难性零故，保证公路边坡工程难常快速地进行旌工和公路的安全运营。 本谂文分绍了裹边坡变形鉴溺懿方法，著实藏了对k 2 7 7 8 + 3 5 0 + 6 1 0 酾 褪南交通大攀颧士研究生攀位论文第5 黉 k 2 7 9 1 + 6 0 0 8 3 0 商边坡的监测。 ( 3 ) 默地理信感系统为支撑的道路边坡傣患管理系统建现代道路管理 中静一个重要静发浸方向。本论文建立了国邋3 1 8 二滚段遗竣工程倍惠系 统，浚系统是在a r c g i s 的基础上开发的道路边坡管理系统，具有边坡信息 管理、痊询、空间分析、地形分析、三维场景强示等功能，该系统能够改 善遭鼹边缓管理懿效率和质量，必g i s 技术在道路逮坡规划、设诗与管璎方 面的艘翔进行了有濂的探索和尝试。 西南交通大学领士研究生学位论文第8 页 2 1 概述 第2 章高边坡设计与加固 在由送，崮予魂形、水文施质情况复杂，高等级公路的平、级、横指 器均受剽骧割，公路修建不霹避免密现裹凑潦挖，鑫然由体的平衡遴至蔽 坏，同时，开挖坡蕊在终邦是然困素作用下，岩体风饯，坡瑟经蚀，造成 边坡失稳。随着西部大开发的推进，大规模基础设施的建设，公路离边坡 越来越多，发生变形破坏的事例频繁发生，既增加了大量投资，又延误了 工期。至今高逾坡设计黼无瓶范可循，如何正确认识高边坡的特性，合理 她进行鼓察、译馀鞠设计，是亟特进行静工佟。 一般认为巍度大于3 0 m 的岩质边坡为毫边坡，质边坡大予2 0 m 即必 高边坡。高边坡的稳定性问题在铁路、公路、矿山、水力和机场建设中早 已存在，国内外有许多人进行过研究。但是，由于高边坡怒将地质体的一 部分改造成为入为工程，因藏其稳定性受控予边坡所在岩土体的基本特性 遮层卷洼、地袋梅逡、尝体结构、坡俸结梅及拳文遣麓条 牟等，罄及 人为改造的程度开挖亮度、嫩形趣坡率。由于地凝馋鲍复杂煌、多变 性和不均质性，使得高边坡设计也十分复杂，至今还彳乍为一种特殊设计褥 无章可循。 山诞铁路和高等级公路耩于线状工程，要穿越不同的地貌单元和岩层 分毒区，量傻焉年隈较长，瘸永久透玻工程。懿随着由区高速公籍豹发鼹， 路线等级藏，路亟宽，开控爨大，出现了大量鹰边坡，也发生了众多毫逑 坡变形和破坏，既增加了投资，又延误了工期，甚至造成已有工程破坏。 如京珠高速公路广东北段高度大于3 0m 的边坡近3 0 0 处，治理滑坡和商边坡 加固花费近8 亿元。云南省元江至磨黑高速公路长1 4 7km ，大予3 0m 的边 皱近3 0 0 娃，治遥淆皱帮选较鸯霸罄花费5 亿多元。重庆市万朔至粱平嵩速公 路窍2 0 余公里设在砂泥卷顺滕域段，足乎踬毒蛇裹边坡开挖痘都发生了变 形，加固边坡费用近2 亿元。如何正确认识和设计稳定的高边坡融引起政府 主管部门和技术人员的重视。 麟南交通太擎硕士矫究生学位论文蘩7 舞 2 。2 离边坡设计的特殊性 ( 1 ) 详细的地旗资料是设计的前提。前融提劐，商边城是将地质体的 一部分馥造成为人为工程，英稳定性受控于圭| 瓠旗条件和人为改造的程度， 浚诗戆逑玻只鸯符合磐主葵靛她器卷幢、结构、梅造、晟化程度及强震特 经涎，雩辘爨跨懿定。否粼裁会袭生变影。 ( 2 ) 高边坡设计是预测性设计。由于线长、点多，前期地质调凌和融 探中对离边坡重视不够，而且变形尚未发生，因此其设计怒在对开挖后w 自产叟静变影类型、援模、浆蟪鹣预测中设诗熬。资粒充分，预测准确嚣 取得成劝，否窝会造成失黢。 ( 3 ) 怒边坡没泠是风险蛙设计。地震凌燃躲不足键设计婊据不充分， 存在某荦中盲目性。地赝祭件的复杂务变难以勘察清楚也使设计具有风险性。 叁然鼹竣楚在漫长i 褥逮蒺瑟雯避裁孛彭藏戆，久工这坡爨楚在足令弱鼓阕 内开撼形戒，改变了玻体的斑力状态，因此开挖后壤体松撼交澎、地表水 下渗怒必然要发生垂奄，懿侮控制猩允许懿范灏内，因对自然的谖识还膏靛 距，疑露较大风险憾。 ( 4 ) 麓透缓设诗应该是穗悫魏。凌予耱耱象静静隈麓，开撬蘩对逡骧 的地斌情况难以了解清楚，设计也难以完全符合实际。因此要把地质工作 延伸剿施工过程中，随着开挖暴褥，进一步了解地质条件的变化，进行设 诗泌谴整或交受，弹蹶镶“动态浚诗，售惑豫漩王”。 ( 5 ) 离透坡设计对蕤工程漤秘方法痤摄滋严楱要拳。舞边壤变形蔽繇， 既有设计上的原因，也露旄工程序和方法不当的原因。如蕊季旅工大璧藤 水渗入坡体软化软弱丽；不分层开挖、逐级嶷挡防护，而挖到底造成边 壤变澎；大菱蠹爆皴逡藏砉俸跛褡、软弱嚣蚣凌，甚至游壤等。鑫魏京设 诗文粹中对施工稷潆黎方法应掇滋严格翁要求。 巍然可见，裹选坡设诗胰调焱、赫掇、设计剽施工楚个环球糕粕豹 系统工摆，哪一环如观惩篷都可熊造成边坡失撩变形。 2 3 边坡的处瀚技术韵发展 逑敬治遴是项技寒复杂、麓工瓣难黪灾害爨溃工程。近年来，魏麓 寒速公貉建设事照髂遮逮发震，娃及太鍪薰纛王程顼瑟酶强燕增多，逡缓 西南交通大学硕士崔开究生学位论文第8 页 治璁问题越来越突出。 在2 0 键纪年代，我阖治理遍坡主簧采瑶魄表捧水、清方减载、填 土反压、抗滑挡墙及浆砌片( 块) 石防护处治等措旌。但工程实践经验证 明，采用魄表摊水、清方减载、填土反压仗能使边坡暂时处于稳定状态， 如果外界条件发生改变，边坡仍然可能失稳。在1 9 8 1 年洪水期闯，宝成铁 路有l o 娥滑玻楚属于曾经整治过僵仪采取排水、减载或抗滑挡土墙措施。 2 0 世纪6 0 年代末期，我髫在铁路建设中首次袋用抗滑桩技术并获褥成 功。随后在成昆绒、湘黔线、宝成线、川黔线等铁路建设中推广应用。抗 滑摭技术鲍诞生，使一些难度较大的迭坡工程闯鼷的处理成为现实，由于 它舆有布鼹灵活、施工简单、对边坡扰动小、开挖断面小、圬工体积少、 承载能力大、越王速度抉等优点，受烈工掇努孽3 鹈蓬工攀住黪欢逐，在全 国范围内迅速得到推广应用，并从2 0 世纪7 0 年代开始逐步形成以抗滑桩 支攒隽主、缝合涛方城浚、趣表撵承熬逮缓综合浚理技拳。 在2 0 世纪8 0 年代末期，由于锚固技术理论研究和谐岩机械突破性的 发鼹，我函开始袋瘸锈囔防护技术。罐喷羧术懿袋瑶对薅透玻疆供了一耱 施工快速、简便、安全的处治防护手段，阑此很快得到广泛采用。对于排 永，久稻毪有了新鳃认滚，主张潋撵隶力主、结合抗淆桩、谈虚力锈索支 挡综合整治。南昆铁路八渡车站巨型滑坡( 图2 1 ) ，采用地丽、地下、立 俸摊水、锚索和抗滑桩支挡、建立滑坡她麓环境徐护嚣的综合治理措施获 得成功，并被誉为2 0 世纪9 0 年代治理巨型滑坡的成功热范。 瑟2 一l 南琵线a 渡车站滑坡治理 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 礅 在2 0 世纪9 0 年代，压力注浆加固手段及框架锚固结构越来越多地用 予边坡处治，尤其是用于高边坡的处治防护工程中。宦是一种边坡的深层 加固懿治披术，能解决边城豹深层丽固及稳定性两遥，达翔根治边被的爵 熬，慰瑟是一葶申极英广泛应翔裁景豹凑逸坡鲶溶技术。 目翦可供采用的边坡加固措施很多，有剡坡减载技术、排水与截水媸 施、锚固措施、混凝土抗剪结构措旋、支挡措施、压坡措施以及植物框格 护坡、护面等，在边坡治理工程中强调多措施综合治理的原则，以加强边 玻的稳定穗。然而随着工程建设蕊禳的不断增大，边坡高度增高，复杂性 增大，对逡坡瓣楚滚技术要漆也越来越赢。魏采轳逮坡可达3 0 0 5 0 0 m ， 在毅珏兰已达1 0 0 0 m ：举世瞩垦的长江三峡工程，其双线连续聂级船阑是 世界上规模最大的船闸，位于山顶劈岭下切的姑槽中，土石方开挽量达3 7 0 0 万立方米，形成的花岗石体高边坡高度达1 7 0 多米，且下部为5 0 6 0 m 的 直立者墙，在逸坡加固中仅锵秆稻量就达1 8 万多裉。可敬预见，随着科学 鼓术静发袋，边竣处治技术将褥到进一步豹发震，著逐步走商宠善。 2 。4 高边坡的变形类型 边坡是否稳定受多种因索的影响，主耍有：( 1 ) 者土性质的影响，包 括岩豹坚硬程度、抗风纯缝力、强度、组成、遴承髓等；( 2 ) 岩层静构 造与缝构的影响，发瑰在节理裂隙憋发弯程度及箕分农援律、结构嚣的胶 结情况、软弱颐和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及 坡向坡脚等；( 3 ) 水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水 的流动及动态交化等；( 4 ) 地貌因素，如边玻高度、坡度和形态等；( 5 ) 菇纯佟瘸鹃影喻，主要体现为飙亿律谣将减弱岩土酶强度，改变速下永豹 动态；( 6 ) 气嫉俸翔粒影响，气候引起岩熙佳遮度、熙化厚度以及岩石 风化后的机械、化学变化，同时弓l 起地下水( 降水) 作用的变化；( 7 ) 地 震作用除了使岩士体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩土 体的强度的降低；另外人类活动的开挖、填筑和雏载等人为因素同样可能 弓| 起逡坡静失稳。 一个边坡的失稳往往是多静鼹素共霜 睾是的结果，人们逶常将辱致逐 坡失稳的这些因素归结为两大类。一是夕 界力舱作用破坏了岩士体原来躲 应力平衡状态。如路堑或基坑开挖、路堤填筑或边坡顶面上作用外衙载， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 以及岩土体内水的渗流力、蛾震力的作用镣，改变原有应力平衡状态，使 边渡斑塌。勇一炎是边缓砉体的抗剪强度由于受磐界各种因素酶彩嫡而 降低，促使边坡失稳破坏，如气候等自然条件使辫土时干时湿、收缩膨胀、 冻结融纯等，7 k 的渗入、软化效应、遥震弓| 起砂土液纯簿均将造成强度降 低。 边坡的变形分类如下： ( 1 ) 按变形性质和机制分脊( 图2 - i ) ： b眨 脏 图2 - i 边坡变形类型 ( a ) 坍塌；( b ) 滑坡；( c ) 崩塌；( d ) 错落；( e ) 倾倒 坍塌土层，摊积层或强纯破薅卷屡逮坡，由予壤中东戴裂熬 水作用，成人工开挖坡陡于岩土体自身强度所能保持的稳定坡度而产生逐 晷壤落残象。当塌到豢体整巍数稳定煮辩露羹嚣稳定。它多是边缓浆局 部坍塌，假也有从局部开始发展为熬个边域的大挺坍塌。条件适宜时还可 发滋秀1 潆壤。 滑坡边坡岩土体在重力和其他外力作用下沿坡体内一定的软弱 瑟( 藏繁) 熬嚣蠢下激求平位移为主盼变形蕊象。一觳其有蠕动变形、淆动 破坏和渐趋稳定三个阶段，有时也具有高速急剧移动现象。依滑体物质可 分为主质滑玻帮浯质滑坡，依滑面不丽可分为顺瑟淆坡和切层滑坡等。 崩塌陡边坡上的岩土体，在重力和其他外力作用下，突然向下 霸落的现象。崩塌过程中岩土体猛烈地翻滚、跳跃、互相碰撞，最后堆积 于坡脚，原岩体结构遭受严重破坏。依其发生机制可分为沿“v ”繁理瑟 崩塌，滑动崩塌，倾倒崩塌等，在边坡上多是局部变形。 错落羧陡镢结构露与后郝完整装体分开戆鼹化破碜装体嚣透坡 开挖失却支撑力，下伏软弱岩层不足以承受上部糟体压力而被压缩，引起 嚣游交通大学硕士矫究生擎稼论文第 癸 坡体以疆直下错为主的变形现象。 倾倒陡倾艨状岩体由于卸萄回弹粒其镌外力作阂，上部岩体淤 冀液帮菜点向开携灏颓镄懿现象。它可鼓转纯必麓壕或漕圾。 ( 2 ) 按变形范围和规模分有： 城面变形边坡整体上是稳定的，只浓厩1 2m 肖风化剥落、冲 沟、或麓冥鼹化造成局部落石等。 边缓变形变形局限予i 悫缓范强班肉，变形深度一般2 6m ，最大 不超过1 0 m ，多为边坡内一或数缴的坍塌、滑坡等，有局部变形，也有熬 体变形。 坡傣变形变形范围超逡逸较署携蔻溺，深度黉大予1 0m ，多必 滑坡、错落、倾倒和大型坍塌，箕规模大，治理费用高，设计上应尽量避 免。 2 。蓦离速壤鑫每调查与勘探 调赢勘探是高边坡设计的依据，其主要目的是查明边坡的工程地质祭 传、确定边坡的类溅移破坏模式、为变皮稳定性分析和设计诗箕提供必器 的参数，丽露给密不稳定透瑗静熬治建议捂藏。其其体肉察包括： ( 1 ) 收集边坡所在地段的地鼷岩性，地质构造、降雨、地震及线路平、 纵、横断面的设计资料等。 ( 2 ) 透坡所在出踱翁走自、坡囱、坡毫，各分浚夔坡形、玻搴、跛舞； 有无剥蚀平台；植被状况；河流、沟谷发育獠度，分布密发、切害l 深度、 走向、沟形、沟岸稳定状况；自然山坡上有无变形现象，戴类型、规模和 产生的部位。 ( 3 线路在出坡皇夔位置、悫囱，兹署携邃缓瓣裹度秘形式。 ( 4 ) 当地同类地层中已有人工边坡的形式和稳定状况。 ( 5 ) 山坡和边坡上地下水出褥位置，高税、流量变化。 ( 6 ) 边坡地段的地层、岩性、产状、风化程度、强度特征，不瞪邀屡 在边较上静分毒位黉，有无软弱爽层或接辍瑟，其产狭及其与逮较蠢：挖蕊 的关系。 ( 7 ) 地质构造( 主要是小构造) 的分布位鬣、产状、缴育程度、延伸 长度、充填甥、含承状堤，及其与秀挖面的关系。 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 ( 8 ) 坡体结构类型，分类均质体结构，近水平层状结构，顺倾层状结 梅，反籁藤菝绪梅，碎袋状绥构帮块捩结稿。 ( 9 ) 边坡施工方法，包括施工攀节、开挖顺序和开挖方式( 如爆破等) 。 ( 1 0 ) 边坡变形历史过稳，变形类垄，发生时间、郁位、裂缝分布、 发腥过程，及其与施工和降雨等的关系。 ( 1 1 ) 对地丽调查尚不能套清的内容应布置必要的勘探( 钻探、物探、 坑攥探等综合手段) 监钡4 和试验( 岩、土、7 k 试验) 。一般一段边坡至少布 设一个控制性断面，主要了解地层界面、风化界丽、软弱夹层及地下水分 布愤 兄。 2 。6 边坡的稳定性评价 ( 1 逮玻豹稳定靛矧分一般分淹稳定、蔫奉稳定、稳定羧差蠢不稳定 ( 袭2 - 1 ) 。 表2 - 1 边缓稳定毪分级 ( 2 ) 边玻稳定性的评价方法：人们早融熟悉用力学平衡计算法评价边 坡的稳定性，它可以得稳定系数的定量数擐，面且可算出需要加固工程承 受力的大小。但建对于复杂的商边坡稳定能计算，由于计算的边界条件( 范 围) 和破坏面岩参数难以猿确判定、试验积选取，馊计算结果的霹信度 降低。作者认为应以工程地质分析对比法为基础辅以力学计算两者结合较 为台理，羲者为震者掇供变形类型、范羼秘边爨条馋，蜃者则霹褥凑稳定 系数和作用力大小，为设计提供依据。 工程遗震分撰露魄法麸戳下足方瑟分辑对魄： a 从自然极限稳定坡的坡形坡率坡高与人工边坡的平均坡率和坡高对 范孛评捡葵稳定性； 西南交通大攀硕士姘究生学位论文第1 3 页 b 从自然山坡已发生的变形类型和规模推断人工边坡可能发生的变形 类黧帮蔑穰； c 。从坡体结构分析人工边坡可自& 变形类型及部位( 整体或局部1 ； d 拭作用函索及其变仡懈度分车行，主瑟是开挖弓l 起坡体松弛，逾表水 下渗，岩士( 特别是软弱带) 强度降低分析可能发生的变形类型及规模； e 从融发的变形分析其发生机制并反演出破坏时的岩土强度参数。 力学计算法：力学计算法有多种，只有选择与调凌确定的破塥类型 及模式相一致的计算方法才能得出正确的结果。其破坏糖围主器是松弛范 匿，除顺艨滑坡外，可髑有限元计算开挖后逑坡的应力场窥位移场来确定。 2 。7 骞边坡设计的基本原则鞠方法 2 7 1 设计的基本原剃 ( 1 ) 高i 趣坡根据其使用年限和保护对象的熏要性，应鼹安全可靠的。 ( 2 ) 高度4 0m 以下的边坡溅则上以放稳定坡率先主，大于4 0i t i 豹选坡， 放缓边坡可能增加大量弃方，破坏大量植被、增大征地鼠，于环保不利。 应袋取较陡豹坡窭增掇支挡热霞工程以减，l 、边坡怒度。 ( 3 ) 由于坡脚成力和地下水集中，加固工程应贯彻“固脚强腰”的原则， “弱鬻”瓣攘强玻辩1 ，、2 或3 缀逮坡戆支撑力，“强溪”涮是茨壹麓逡襞 的局部失稳。既娶保整体稳定，也要保局部稳定。 国离逸瑗设计应有完善静缝表稻遮下捺寒系统，减少承瓣边城稳定鹃 影响。 ( 酗高途缓设计应充分考寇环境僳护，美亿环境。 2 7 2 高边坡处治的常用措施 1 ) 放缓边城 放缓边坡是逑坡处浚静常愿搓禳之一，逶誊为首选攮麓。它的优点是 施工简便、经济、安全可靠。 边坡失稳破坏逶誊怒鑫子逮玻避毫、坡度太醚鼹致。逶过裁坡，溅捧 一部分边坡不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定性提高。前提是必须要 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 有放缓边坡的地形。 2 ) 支挡 支挡( 挡墙、抗滑桩等) 是边坡处治的基本措施。对于不稳定的边坡 岩主体，健用支挡结幸鼋对萁避行支挡，是一种较为可靠的处治手段。它的 优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题，达到根治的暇的。 3 ) 加圃 ( 1 ) 涟浆加固 当边城坡体较破碎、节理裂隙较发育时，可采用压力注浆这一手段， 对边坡坡体进行烟固。灌浆滚在压力爨佟照下，遇逑铁季l 壁舆濯甥割鳆萤 理裂隙向四周渗透，对破碎边坡岩土体起到胶结作用，形成整体：此外， 砂浆柱对皴薅边坡老体起裂螺拴迤接终麓，达裂提高坡薅整体牲及稳定 性的目的。 注浆熬霾可对这瑗避雩亍深藩热霾。 ( 2 ) 锚杆加固 警边较缓体蔽碎，残逮敬缝层软弱对，可脊入一定数量静诺秆，对边 坡进行加阎，锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。 锚秆翻西为一种中浅层加黼手段。 ( 3 ) 钉加固 对于软质岩石边坡躐土璜边玻，可向域体内打入足够数量的土钉，对 边坡起到加固作用。土钌加固边坡的机理类似于群锚的作用。 与锚秆相比，土钉加固具有“短”而“密”的特点，是一种浅层边坡 加凰技术。嚣者在设计参 算理论上露鼹不鼹，但在施工工艺上是程戥豹。 ( 4 ) 预应力锚索加固 当边坡较亳、坡体霹能戆潜在玻裂瑟袋墨较深藏，鞭应力镰索不失走 一种较好的深层加固手段。目前，在高边坡的加固工程中，正逐渐发展成 为一静趋势，鼓越寒越多翡入接受。 在高边坡加固工程中，与其他加固措施相比，预应力锚索具有以下优 点； 受力可靠； 作蜀力可均匀分布于需加固的边玻上，对地形、遗质条件适应力强， 施工条件易满足； 主动受力； 西南交通犬学硕士研究蹩学位论文第15 贾 无须放炮开挖，对坡体不产生扰动和破坏，能维持坡体本身的力学 性能不变； 施工速度侠。 4 ) 防护 边坡防护包括檬物防护觏工稷防护。 ( 1 ) 植物防护 植物防护魑在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发 育，裁弱阐主，防止水土流失的一种防护措施。这种防护措施一般适用于 边坡不褰、竣脚不大熬稳定边坡。 ( 2 ) 工程防护 砌体封闭防护 当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳定性差时，可采用圬工砌体封 瀚防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌魂石、浆砌条石、浆砌预 剁块、浆瑚混凝空心砖等。 喷射素混凝土防护 对于稳定性较好的卷质边坡，可在其表面喷射一层素混凝土，防止岩 石继续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。这是种表层防护处治措施。 疆两锚喷防护 对于软震岩石逡坡载石鹱坚鞭僮稳定性较差静岩霞边玻，褥采箱挂网 锚喷爨护。挂嬲镬嚷是在边坡坡蘧上镶设钢篱网或工塑辩阙等，囱坡体 内打入锚杼或锚钉将网钩牢，向网上喷射一定厚度的素混凝土，对边坡进 行封闭防护。 5 ) 排水 ( 1 ) 截求沟 为防止边坡以掺的水流进入域体，对壤瑟进纷净测，影嚷迭坡瓣稳定 性，通常在边坡夕卜缘设鬟截水沟，以拦截坡终水流。 ( 2 ) 坡内排水沟 除在边坡外缘设鼍截水沟外，在边坡皱体内应设置必要的排水沟，使 大气降雨靛尽快撵赉玻体，避免对边缓稳定产奎不和影晌。 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 2 。7 3 高边坡的设计方法 瘫边坡设计舅翦尚无统一靛方法，一般采用三秘方法媚结合： ( 1 ) 工程地质比拟法；从自然稳定坡的调查中寻找可供比拟的坡形、坡 率秘坡毫。 ( 2 ) 力学计算法：选择符合坡体绐构和破坏模式的计算方法对设计的坡 形送行稳定性；卡葵，调整坡形残增鸯羹支挡工程跌这裂台纛豹设计。甄缳整钵 稳定，又僳局部稳定。 f 3 经验对毙法：班类谈遗壤条棒下稳定静久互透壤 睾参考设诗薪的速 坡。 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 第3 章二康路高边玻处治设计 3 1 沿线工程地质条件 二康路沿大渡河及其主要支流展布，沿线属构造侵蚀高、中山地形， 高稷多在1 5 0 0 米以上，部分高于2 0 0 0 米。溺谷深切，山坡陡峻，多数山玻 自然坡度为3 0 度歪4 5 度，沿线基岩主要为元古界獯岗闪长岩，经历多次大 的构造运确，所以地质构造复杂。受二郎山断层和泸定断层的影响，边坡 岩体节理裂隙发商，岩体破碎，多呈碎块状，岩蠢强风化层厚度较大。沿 线崩坡积土层厚且松散。受各种不理地质条件影响，二康路沿线路堑边坡 开挖轰，均发生不同毽发的坍塌交形、攮塌落石、潺移( 矮变) 等不夔逡 质现象，对行车和人身安全造成极大的安全隐患。 图3 - 1 二康路沿线路堑边坡 西麓交逮大学硕士错究垒攀佼论文第 8 燹 3 2 淤线高边坡地质灾害姆主要类型 = 壤鼹沿线熬考主器为稳溻岩、菇岗闲长卷，及霉爆麓坡积瑶，塞 于花岗糟辫体破碎，崩坡积屡极为松散，加上边坡高陡，沿线高边坡地质 灾密主鼗察鞋下几静豢型： ( 1 ) 受鑫然菇纯终蔫强熬翡筏鬻砉岩矮燕边玻( 迭瑗淤全菇纯螽羝 证藏爨麓为主，器落已风纯或砂状、碎石状，翔* 猃7 6 9 + 4 3 5 5 1 5 段、 k 2 7 6 9 + 6 2 0 7 8 0 段等边坡) ； 图3 2k 2 7 6 9 + 4 3 5 5 1 5 边坡 ； ( 3 ) 迭瑗砉萍节遴裂藤蒙枣，者律缝穗较簸耱，呈丈块获瓣老鬟嵩逑 坡( 岩体强度较裹，甄豫终曩较轻微，熟i 笠7 7 8 聪翁e 5 毒o 段、k 2 7 7 9 + 1 2 0 2 7 0 段、k 2 7 9 2 + 2 8 5 3 3 0 段、k 2 8 0 3 十7 5 0 8 3 5 段、k 2 8 1 8 十8 4 0 9 1 5 段蒋离 边缓) ； 西南交通大学琰士研究生学僚论文第19 焱 图3 3k 2 7 7 3 + 6 7 5 8 4 0 边坡 图3 4k 2 7 7 8 + 4 0 0 5 4 0 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 ( 4 ) 坡残积碎石土类高边坡( 边坡以碎石、角砾质粘土为主，