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边坡稳定性分析 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 边坡稳定性分析 学习中心： 层 次： 专 业： 土 木 工 程 年 级： 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日 iii边坡稳定性分析内容摘要目前，边坡失稳的防治仍然是一项很艰巨的任务，对边坡的稳定性分析及处治技术进行深入研究具有重要的意义。论文首先简要阐述了边坡工程稳定性分析及处治技术研究的意义，介绍了边坡工程稳定性分析的一些常用方法，并结合笔者的实践经验，提出了边坡工程处治对策。边坡稳定分析是岩土工程中的重要研究课题。边坡稳定性分析的观点变化是随着人类理论方面的突破和实践经验的积累而变化的。总的来说,边坡稳定性分析是一个逐步由定性分析向定量、半定量分析发展的过程,并且可视化程度越来越高。文章从定性分析、定量分析、不确定分析等角度介绍了几种主要的边坡稳定性分析方法关键词：边坡；边坡稳定性；边坡失稳；稳定性分析；处治对策目 录内容摘要i引 言11 概 论21.1 边坡稳定性概念21.1.1 边坡体自身材料的物理力学性质21.1.2 边坡的形状和尺寸21.1.3 边坡的工作条件31.1.4 边坡的加固措施31.2 边坡的稳定性表示方法31.3 边坡破坏32 边坡的分类53 边坡稳定性的影响因素93.1 潜在影响因素93.1.1 地形因素93.1.2 地质材料因素93.1.3 地质构造因素93.2 诱发影响因素103.2.1 环境因素103.2.2 人为因素104 边坡稳定性的分析方法124.1 定性分析方法124.1.1 工程地质类比法124.1.2 地质分析法 (历史成因分析法)124.1.3 图解法124.1.4 边坡的分析数据库和专家系统134.2 定量分析方法134.2.1 极限平衡法134.2.2 数值分析方法134.3 不确定性分析方法154.3.1 系统可靠性分析法154.3.2 灰色系统法154.3.3 模糊分级评判法154.3.4 神经网络法155 边坡失稳及其处理对策175.1 边坡失稳防治措施175.1.1 截排水工程175.1.2 边坡防护工程175.1.3 支挡工程185.2 边坡失稳处理技术185.2.1 抗滑桩技术185.2.2 注浆加固技术185.2.3 加筋边坡和加筋挡土墙技术185.2.4 锚固技术195.2.5 预应力锚索加固技术196 案例分析216.1 基本情况216.2 边坡滑塌原因分析236.3 治理措施256.3.1 防渗与排水256.3.2 削坡减荷与锚喷256.3.3 更改原设计方案257 结 语26参考文献27引 言边坡处治，首先要进行稳定性分析，边坡稳定分析的方法很多，目前在工程中广为应用的是传统的极限平衡理论。近几年，基于不同的力学模型而建立起来的各种数值分析计算方法也越来越受到工程界的重视。一般来说，不同的边坡类型，不同的分析目的以及可获得的基本资料情况，应采用与之相适应的计算理论和稳定分析方法。1 概 论1.1 边坡稳定性概念边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土（岩）自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土（岩）体内部某一个面上的滑动力超过了土（岩）体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。1955年，毕肖普（a.w.bishop）明确了土坡稳定安全系数的定义：式中：沿整个滑裂面上的平均抗剪强度；沿整个滑裂面上的平均剪应力； fs边坡稳定安全系数。按照上述边坡稳定性概念，显然，fs 1，土坡稳定；fs1,土坡失稳,fs1，土坡处于临界状态。毕肖普的土坡稳定安全系数物理意义明确，概念清楚，表达简洁，应用范围广泛，在边坡工程处治中也广泛应用。其问题的关键是如何寻求滑裂面，如何寻求滑裂面上的平均抗剪强度和平均剪应力。 边坡的稳定是一个比较复杂的问题，影响边坡稳定性的因素较多，简单归纳起来有以下几方面：1.1.1 边坡体自身材料的物理力学性质边坡体材料一般为土体、岩体、岩土及其他材料混合堆积或混合填筑体（如工业废渣、废料等），其本身的物理力学性质对边坡的稳定性影响很大，如抗剪强度（内摩擦角，凝聚力c）、容重（包括天然容重和饱和容重等）。1.1.2 边坡的形状和尺寸这里指边坡的断面形状、边坡坡度、边坡总高度等。一般来说，边坡越陡，边坡越容易失稳，坡度越缓，边坡越稳定；高度越大，边坡越容易失稳，高度越小，边坡越稳定。1.1.3 边坡的工作条件边坡的工件条件主要是指边坡的外部荷载，包括边坡和边坡顶上的荷载、边坡后传递的荷载，如公路路堤边坡顶上的汽车荷载、人行荷载等，储灰场后方堆灰传递的荷载，水坝后方水压力等。边坡体后方的水流及边坡体中水位变化情况是影响边坡稳定的一个重要因素，它除自身对边坡产生作用外，还影响边坡体材料的物理力学指标。1.1.4 边坡的加固措施边坡的加固是采取人工措施将边坡的滑动传送或转移到另一部分稳定体中，使整个边坡达到一种新的稳定平衡状态，加固措施的种类不同，对边坡稳定的影响和作用也不相同，但都应保证边坡的稳定。研究边坡稳定性的目的，在于预测边坡失稳的破坏时间、规模，以及危害程度，事先采取防治措施，减轻地质灾害，使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。1.2 边坡的稳定性表示方法边坡的稳定性通常以滑动面上的抗滑力与滑动力的比值，即抗滑稳定性系数来表示。这一比值越大，边坡越稳定；反之，边坡越不稳定。评价边坡稳定性的常用方法有下列4类(1)、定性分析法。通过对边坡的尺寸和坡形、边坡的地质结构、所处的地质环境、形成的地质历史、变形破坏形迹，以及影响其稳定性的各种因素的研究，判断边坡演变阶段和稳定状况。(2)、极限平衡分析法。把可能滑动的岩、土体假定为刚体，通过分析可能滑动面，并把滑动面上的应力简化为均匀分布，进而计算出边坡的稳定性系数。(3)、数值分析法。利用有限单元分析法，先计算出边坡位移场和应力场，然后利用岩、土体强度准则，计算出各单元与可能滑动面的稳定性系数。(4)、工程地质类比法。将所研究边坡或拟设计的人工边坡与已经研究过的或已有经验的边坡进行类比，以评价其稳定性，并提出合理的坡高和坡角。1.3 边坡破坏边坡破坏的类型很多，常见的是崩塌和滑坡。陡坡前缘部分岩、土体突然与母体分离，翻滚跳动崩坠崖底或塌落而下的过程和现象，称为崩塌。边坡部分岩、土体沿着先前存在的地质界面，或新形成的剪切破坏面向下滑动的过程和现象，称为滑坡。在边坡破坏中，滑破是最常见，危害最严重的一类。 所有的边坡失稳，均涉及到边坡岩、土体在剪切应力作用下的破坏。因此，影响剪切应力和岩、土体抗剪强度的因素，都影响边坡的稳定性。例如，构成边坡岩、土体的工程地质性质及其变化；边坡中断层、层面、不整合面等不连续面的产状与坡面倾向、倾角之间的关系；边坡尺寸和形态的改变；坡脚遭受水的侵蚀或人工开挖；边坡上天然或人工加载；边坡岩、土体中地下水位的升降，以及地震和爆破引起的瞬时振动等，均会在一定程度上改变边坡的稳定性。2 边坡的分类在实际工程中，为满足不同工程用途的需要，边坡设计形态多种多样，边坡的分类通常有以下几种：(1) 按照边坡的成因可分为天然边坡和人工边坡，天然边坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。(2) 按照构成边坡坡体的岩土性质可分为粘性土类边坡、碎石类边坡、黄土类边坡和岩石类边坡。(3) 按照边坡的稳定性程度可分为稳定性边坡、基本稳定边坡、欠稳定边坡和不稳定边坡，这种分类方法一般根据边坡的稳定性系数的大小进行划分，但无严格的规定。(4) 按照边坡的高度分类，边坡高度大于15m称为高边坡，小于15m称为一般边坡。(5) 根据边坡的断面形式可分为直立式边坡、倾斜式边坡和台阶形边坡，如图2.1所示，根据这三种形式可构成复合形式的边坡，如图2.2所示，边坡横断面外形和各部位名称如图2.3所示。a） 直力式坡；b）倾斜式边坡；c）台阶式状边坡图2.1边坡基本形态图2.2复合边坡形态（6）根据使用年限分为临时性边坡和永久性边坡，临时性边坡是指工作年限不超过两年的边坡；永久性边坡是指工作年限超过两年的边坡。除了上述分类方法外，边坡还可以根据支护结构形式进行分类。在实际工程中，由于设计或施工不当，或因地质条件的特殊复杂性难以预计，边坡中一部分坡体相对于另一部份坡体产生相对位移以至丧失原有稳定性，从而形成滑坡，其滑动形式可用图2.4表示。图2.3边坡构成要素a） 牵引式滑坡；b）推移式滑坡；c）整体滑坡图2.4边坡滑动特征牵引式滑坡主要是由于边坡开挖卸载，坡体内部应力释放，原有平衡状态被打破，在坡顶后缘一定位置处产生拉裂缝，随着边坡开挖深度的增加，裂缝逐渐向后发展，滑动面位置相应由浅部向深部发展。推移式滑坡主要是由于整个路堤（或堤坝、土堤等）向下滑动，推动坡体变形或破坏，坡顶出现明显的下沉，并出现拉裂缝，形成台阶；坡脚附近的地面有较大的侧向位移并向上隆起。而整体式滑坡则是由于坡体开挖或填筑，破坏了整个古滑坡体的平衡状态，致使整个古滑坡体复活，在整个坡面上均出现大小不同的拉裂缝，坡脚产生明显的向上隆起。边坡的安全等级的划分是根据边坡破坏后造成的损失的严重性、边坡的类型及坡高等因素确定的，它是边坡工程设计和施工中根据不同的地质环境条件及工程具体情况加以区别对待的重要标准。根据建筑边坡支护技术规范，边坡的安全等级划分为三级，如表2.1所示。表2.1建筑边坡支护技术规范规定的边坡安全等级边坡类型边坡高度（m）破坏后果安全等级岩质边坡岩体类型为或类h30很严重一级严重二级不严重三级岩体类型为或类15h30很严重一级严重二级h15很严重一级严重二级不严重三级土质边坡h12（挖方）h8（填方）很严重一级严重二级h12（挖方）h8（填方）很严重一级严重二级不严重三级注：表中的边坡类型划分参阅建筑边坡支护技术规范的规定。3 边坡稳定性的影响因素当边坡成型后，多会受到自然环境或人为环境的影响，导致边坡稳定性减低，造成崩塌破坏。边坡失稳的原因大致可以分为潜在影响因素和诱发影响因素两类。3.1 潜在影响因素3.1.1 地形因素现今地形的呈现多是由自然或人为因素所造成，在地形的表现上包括坡高、坡宽、坡度及坡向等。而这些因子将决定边坡建成后会受到环境的影响程度。坡度对边坡的影响最直接，坡度过大不利于植物生长且边坡组成成分如土壤及岩石就容易失去力学平衡，造成边坡失稳，最后可能引发严重土壤侵蚀或山崩等边坡破坏，因此一般坡度愈大，边坡稳定度愈低。 3.1.2 地质材料因素边坡主要由单一或多种地质材料所组成，材料特性的优劣，将直接影响边坡的稳定性，地质材料的组成成分包括矿物的种类、组织、胶结状况、成岩时间等，其外在的表现则为岩性、土壤种类、力学强度及抗风化能力。边坡岩体，长期暴露在地表，受到水文、气象变化的影响，逐渐产生物理和化学风化作用，出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后，边坡的稳定性大大降低。3.1.3 地质构造因素地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。地质构造是影响边坡稳定性最主要的因子之一。当岩体中存在不连续结构面如层面、节理、劈理、片理、剪裂带及断层等，会使岩体成为不连续或破碎的岩石，降低岩体强度或提高受风化的影响，而此不连续结构面的存在也容易发展成破坏滑动面，提高边坡的不稳定性。一般而言，不同的坡型其稳定性由好到坏为斜交坡、逆向坡与顺向坡。因此地质构造的方向性、分布密度、分布大小及性质的不同，将对边坡稳定产生相当的影响。3.2 诱发影响因素3.2.1 环境因素由于环境因素涵盖范围较广，下面主要针对降雨、地下水、风化与侵蚀作用及地震等对边坡稳定性造成的影响，逐一加以介绍。(1) 降雨水是造成边坡破坏的主要因素之一，由于降雨后易使地表材料软化降低强度，并增加孔隙水压，降低边坡稳定。有学者指出对自然边坡最不利的环境因素是持续性的暴雨，易造成坡面侵蚀与坍塌。同时雨水通过渗透作用会促使地下水位升高，导致边坡失稳。(2) 地下水地下水对边坡造成的不利影响包括：水压作用于垂直裂缝，产生水平推力，使得岩坡或土坡被推向下方；浮力作用于潜在滑动面之上，使得有效正应力减小，降低该面的摩擦力；对页状矿物，尤其是黏土矿物，产生润滑作用，使的抗滑动的能力降低；改变物理及化学性质，使得岩质、土质变坏，降低强度，使得边坡失稳。(3) 风化及侵蚀作用边坡岩石风化后，强度大幅降低，易使护坡作用降低，导致侵蚀量增加，然后新鲜的岩层再次暴露，进一步被风化与侵蚀。(4) 地震地震产生的地表加速度会使边坡下滑力增加，抵抗力减小，同时地震释放的水平震波易使缺乏抵抗横向剪力作用的边坡发生破坏。 3.2.2 人为因素因人为活动造成边坡失稳的影响因素称为人为因素，如道路开挖、山坡地开发、爆破、采矿及开垦等。(1) 山坡地不当开发目前山坡地不当使用会造成地形和自然植被的改变，边坡坡度因挖、填而变陡，加上自然植被乱砍乱伐，导致边坡失去水土保持的功能，加速边坡崩塌事故的发生。(2) 不当加载当边坡在坡阶或坡顶上有不当加载时，将导致下滑力增加，当超过自身及保护设施所能提供的抵抗力时，将容易形成边坡破坏。(3) 大量挖填方在坡地开发中，常将边沟回填以利开发，而此填方区若未滚压密实，土体内部会较松散，因此易产生不均匀沉陷或变形。当填方区上方有建筑物时，将造成龟裂、位移、歪斜或倾倒等灾害。(4) 坡脚不当开挖坡脚开挖可能使岩体的抗剪强度降低，当受到其它因素触发，则有立即发生破坏的可能。(5) 边坡防护不当一般坡地开发均需符合水土保持规范，按规定进行边坡生态防护，或增设排水系统和挡土设施等。当这些边坡防护施设不当或维护不良时，将会直接影响边坡的稳定性。4 边坡稳定性的分析方法边坡稳定性研究已有一百多年的历史,边坡稳定性分析的观点变化是随着人类理论方面的突破和实践经验的积累而变化的。总的来说，边坡稳定性分析是一个逐步由定性分析向定量、半定量分析发展的过程，并且可视化程度越来越高。边坡稳定性分析方法大致可以分为以下几类：定性分析方法、定量分析方法、非确定性分析方法、物理模拟方法。4.1 定性分析方法4.1.1 工程地质类比法该方法利用已有的边坡或人工边坡的稳定性状况及其影响因素、有关设计等方面的经验，并把这些经验应用到类似的所要研究边坡的稳定性分析和设计中去的一种方法。4.1.2 地质分析法 (历史成因分析法)该方法通过对边坡发育的地质环境、历史中的各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素等的分析，追溯边坡演变的全过程，预测边坡稳定性发展的总趋势及其破坏方式，从而对边坡的稳定性作出评价。主要用于天然斜坡的稳定性评价。4.1.3 图解法图解法可分为两类第一类是诺模图法。即用一定的关系曲线和偌谟图来表征边坡有关参数之间的定量关系，由此求出边坡稳定性系数或已知稳定系数及其他参数在一个未知的情况下，求出稳定坡角或极限坡高。一般用于土质或全风化的具有弧形破坏面的边坡稳定性分析。第二类是赤平投影图法。该法就是利用赤平极射投影的原理，通过作图来直观地表示边坡变形破坏的边界条件，分析软弱结构面的组合关系，分析滑体的形态、滑动方向，评价边坡的稳定程度，为力学计算创造条件。该法目前主要用于岩质边坡的稳定性分析。4.1.4 边坡的分析数据库和专家系统边坡工程地质数据库就是收集已有的多个自然斜坡、人工边坡实例的计算机软件。其按照一定的格式，把各个边坡工程实例的发育地点、地质特征、变形破坏影响因素、形式、过程、加固设计,以及边坡的坡形、坡高、坡角等收集起来，并有机地组织在一起。可直接根据不同设计阶段的要求和相关的类比依据，方便快捷地从中查得相似程度最高的实例进行类比，以更好地指导实践、节约费用。专家系统是一种按学科及相关学科专家的水平进行推理和解决问题、并能说明其缘由的计算机程序。边坡稳定分析设计专家系统就是进行边坡工程稳定性分析与设计的智能化计算机程序，其把某一位或多位边坡工程专家的知识、工程经验、理论分析、数值分析、物理模拟、现场监测等行之有效的知识和方法有机地组织起来的计算机程序，来模拟并再现人脑的思维过程，吸收其合理的知识结构，寻求优化的技术路径。利用良好的边坡工程专家系统，可提高设计人员的决策水平，并最大限度地降低费用、节省时间,达到更加优化的目的和效果。在岩石和工程力学方面，李彰明开发了露天矿边坡实用的专家系统。4.2 定量分析方法4.2.1 极限平衡法极限平衡法由于其简单易行是目前许多边坡稳定分析常用方法。其基本出发点是把土体作为一个刚体，为方便计算做了一些假定，不考虑土体的应力应变关系，因而这种建立在刚体极限平衡理论上的稳定分析方法无法考虑边坡的变形与应力分布。国内外学者针对极限平衡法进行了大量的研究，如杨松林针对传统数值条分法和萨尔玛法应用于岩石边坡稳定性分析的缺点，提出了使用范围更广的广义条分法，广义条分法考虑了条块间分界面的应力变形关系，采用条块间分界面的应力变形本构关系代替传统的两类条分法对条块分界面上力的大小、方向或作用点的人为假定，这一做法更加符合岩土工程的实际情况，并采用优化搜索的方法给出了相对最危险的潜在滑动面及其安全系数。4.2.2 数值分析方法数值分析方法是利用某种方法求出边坡的应力分布和变形情况，研究岩体中应力和应变的变化过程，求得各点上的局部稳定系数，由此判断边坡稳定性。其主要方法有：(1) 有限元法；有限元法在边坡稳定性分析中最早得到应用，也是使用最广的一种数值方法。有限元法的优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质、不连续介质特征，考虑了岩体的应力应变特征，可以避免将坡体视为刚体，过于简化边界条件的缺点，能够接近实际地从应力应变特征分析边坡的变形破坏机制，对了解边坡的应力分布及应变位移变化很有利。(2) 有限差分法。为了克服有限元等数值分析方法不能求解岩土体大变形问题的缺陷，人们根据显式有限差分原理快速分析，提出了数值分析方法。黄润秋等将其用于边坡稳定性分析中，取得较好效果。该方法可以考虑材料的非线性和几何学上的非线性，适用于求解非线性大变形，求解速度较快。(3) 边界元法。边界元法是20世纪70年代发展起来的一种数值方法，该法只对研究区的边界进行离散，对处理无限域或半无限域问题比较理想。但由于需事先知道求解问题的控制微分方程的基本解，在处理材料的非线性、不均匀性、模拟分步开挖等方面还远不如有限元法。 (4) 块体系统不连续变形分析法。此种方法是1985年由石根华和goodman创立,是基于岩体介质非连续性发展起来的一种崭新的数值分析方法。dda法可以模拟出岩石块体的移动、转动、张开、闭合等全部过程。据此，可以判定出岩体的破坏程度、破坏范围，从而对岩体的整体和局部的稳定性作出正确的评价。当然，dda法在岩体参数的选取、计算时步的大小、边坡渗流及解决大变形问题等方面有一定的局限性。(5) 离散元法。此种方法将所研究的区域划分成一个个分离的多边形块体单元,块与块之间没有变形协调的约束，但需满足平衡方程。块体的运动不是自由的，它会遇到邻接块体的阻力。本构方程可以是线性的，也可以是非线性的。这种方法适用于解决非连续介质大变形问题，在分析被结构面切割的岩质边坡的变形和破坏过程比较实用。(6) 运动单元法。它由peter gussmann教授在20世纪80年代创立，这种塑性极限数值分析方法主要针对莫尔-库仑类岩土介质。在经验的基础上首先假设一个满足莫尔-库仑准则的塑性区并得到相应的最危险滑动面，在该塑性区内引出有限组塑性滑移线平面问题或塑性滑移面空间问题，这些滑移线面将塑性区离散为单元，即运动单元，然后通过严格的自动搜索过程找到满足约束方程和边界条件的最小安全系数并确定塑性滑动区和最危险滑动面。4.3 不确定性分析方法4.3.1 系统可靠性分析法20世纪70年代中后期,加拿大能源与矿业中心和美国亚利桑那大学等开始把概率统计理论引入边坡的稳定性。由于影响岩质边坡工程的稳定性的诸多因素常常都具有一定的随机性，且多是具有一定概率分布的随机变量，因此可以通过现场调查获得影响边坡稳定性因素的多个样本，然后进行统计分析，求出各自的概率分布及特征参数，再利用某种可靠性分析方法来求解边坡岩体的破坏概率即可靠度。4.3.2 灰色系统法利用灰色关联度分析原理,通过数据处理，确定边坡各影响因素的影响程度，利用叠加分析评估边坡的稳定性。但内涵力学机制不清,缺乏明确的定量描述，在实际工程决策中是远远不够的。4.3.3 模糊分级评判法影响边坡稳定性的诸因素除了具有前述的随机不确定性外，还具有一定的模糊不确定性。因此，可采用模糊分级评判或模糊聚类方法对边坡稳定性做出分级评判。其具体做法是先找出影响边坡稳定性的各个因素，并赋予其不同的权值，然后根据最大隶属度原则来判定边坡的稳定性。模糊分级评判方法为多变量、多因素影响的边坡稳定性分析提供了一种行之有效的手段。4.3.4 神经网络法神经网络是20世纪80年代发展起来的人工智能的一个分支，近年来也开始运用于岩土边坡工程问题研究中。人工神经网络是依据人脑结构的基本特征发展起来的一种信息处理体系或计算体系。它仅是对神经系统的数学抽象和粗略的逼近和模仿。特别适宜处理知识背景不清楚，推理规则不明确等复杂类型模式识别且难以建模的问题。研究表明,在岩土边坡工程系统分析领域内采用神经网络具有独特的优势。利用神经网络理论，可以尽可能多地将各种影响因素作为输入变量，通过建立定性或定量影响因素同边坡安全系数与变形量之间的高度非线性映射模型预测和评价边坡的安全性。综上所述，任何一种分析方法都不是万能的、唯一的方法，而把两种或多种分析方法融合起来，取长补短,这种手段目前在工程界得到了广泛的应用。5 边坡失稳及其处理对策边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要表现为滑坡、滑塌、崩塌和剥落。滑坡是斜坡部分岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面，缓慢地整体向下移动，具有蠕动变形、滑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。滑塌）是因开挖、填筑、堆载引起斜坡的滑动或塌落，一般较突然，粘性土类边坡有时也会出现一个变形发展过程。崩塌是整个岩土体块脱离母体，突然从较陡的斜坡上崩落、翻转、跳跃、堆落在坡脚，规模巨大的称为山崩，规模较小的称为塌方。剥落是斜坡岩土长期遭受风化、侵蚀，在冲刷和重力作用下，岩（土）屑（块）不断沿斜坡滚落堆积在坡脚。边坡失稳破坏产生的滑坡、滑动、沉陷、泥石流、岩崩，这些在表面上看似斜坡岩土体运动的不同表现形式，但随时都有可能带来严重的破坏，甚至是灾难。5.1 边坡失稳防治措施 边坡失稳的防治应遵循标本兼治的原则。以治本为主，即通过采取地表排水、地下排水、坡体防护、坡顶清方、坡脚加载、固化等工程措施。目的是增强边坡的自身稳定性，控制土体物理力学性质的恶化，即严格控制影响边坡失稳的各类因素的不利组合，达到稳定边坡的目的。边坡土体的性质及结构特性是引起边坡失稳的内因，而水尤其是大气强降水和连续降水是边坡失稳的诱发因素即外因。所以采取工程防治措施时，应以截、排地表和地下水以及坡体防护为主，必要时采取适当的支挡防护工程。 5.1.1 截排水工程截排水工程包括地面排水工程和地下排水工程。地面排水工程主要是拦截边坡以外的地面水及排除边坡范围内的地表水。地面排水沟均应采用砂浆砌筑，以防止渗漏和冲刷。地下排水工程多采用盲沟，其对防治边坡失稳以及其他类型的路基病害有良好的效果。边坡渗沟能有效地排引边坡内部的层间水及地表渗水。5.1.2 边坡防护工程坡面植草可以改善坡面土体固着力并防止表面冲刷。草皮应尽早铺种，尽量选择在草皮极易成活的季节种植。采用满铺浆砌片石或骨架式浆砌片石构筑物时，一定要在骨架内种植草皮等保护坡体的方式，也可以采用其他类型的骨架护坡，但骨架内填土应夯击密实，以防止边坡被冲刷，产生渗漏。5.1.3 支挡工程对边坡坡脚及边坡内部发生的坍塌，当坍塌体较厚，人为清方困难且可能引起坍塌范围扩大的地段可视滑体的推力大小等因素分别采用浆砌片石挡土墙、抗滑桩、锚杆、锚索地梁或锚管注浆等支挡工程类型，以恢复边坡平衡，杜绝坍塌发生。5.2 边坡失稳处理技术5.2.1 抗滑桩技术边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体，依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力，从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似，但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材，桩断面刚度大，抗弯能力高，施工方式多样，其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩，机械钻孔速度快，桩径可大可小，适用于各种地质条件；但对地形较陡的边坡工程，机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济，但速度慢，劳动强度高，遇不良地层(如流沙)时处理相当困难。另外，桩径较小时人工作业面困难。5.2.2 注浆加固技术注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙，以改变注浆对象的物理力学性质，从而满足各类土木建筑工程的需要；注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关，如果忽略其中的任何一个环节，都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提，注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。5.2.3 加筋边坡和加筋挡土墙技术加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度，增强土体的稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术，形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比，加筋边坡和加筋挡土墙的特点有：结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点，目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等；甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。5.2.4 锚固技术岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中，以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重，节约了工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的社会效益和经济效益，因而目前在工程中得到极其广泛的应用。锚杆在边坡加固中通常与其他只当结构联合使用，例如以下几种情况：(1) 锚杆与钢筋混凝土桩联合使用，构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或预置桩；锚杆可以是预应力或非预应力锚杆，预应力锚杆材料多采用钢绞线(预应力锚索)、四级精轧螺纹钢(预应力锚杆)。锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载可采用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法。(2) 锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙。锚杆锚点设在格架节点上，锚杆可以是预应力锚杆(索)或非预应力锚杆(索)。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡，以阻止岩石边坡因卸荷而失稳。(3) 锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙，这种结构主要用于直立开挖的，类岩石边坡或土质边坡支护，一般采用自上而下的逆作法施工。(4) 锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。5.2.5 预应力锚索加固技术 用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力，提高它们的刚度，使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压，滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大，加强它们的自承能力，可有效地限制岩体的部份变形和位移。6 案例分析6.1 基本情况某泵站位于山坡上，属低山、残丘地貌，地面高程2260m；设计要新开挖1条长约135m的进水渠，进水渠横切山脊。施工开挖，左边坡因坡面高差较大，在左边坡设4级马道（21.65m、26.6m、36.6m、46.6m），46.6m高程马道以上开挖坡比为1:1.50，46.6m高程以下各马道之间1:1.25，坡面呈标准的扇形面展布；右侧边坡未分级（马道），一次性开挖到渠底，近似呈长条形展布。在开挖过程中，由于种种原因，边坡没有立即采取保护措施，直至开挖到渠底，左侧高边坡整个坡面全部暴露在外，如图6.1。图6.1 开挖边坡产生裂隙及滑动图6.2 上部为临时锚杆支护，下部碳质泥岩产生局部破坏在进水渠局部段开挖至设计底板高程时，左侧边坡渠底附近的炭质泥岩就出现了部分隆起、滑塌现象（见图6.2），同时在26.6m马道以上出现裂缝。进水渠左侧边坡（在26.60m36.60m马道之间）于开工后第二年春节前后的雨天，出现了第1次的大面积滑塌，虽然后来在左边坡26.60m36.60m马道之间做了喷砼浆保护与局部喷锚挂网保护等措施，但在后期的两次暴雨天中又分别在26.60m36.60m马道以及36.60m马道以上出现了大面积坡体滑移、隆起及崩塌，整个坡面到处出现隆起或反坡向的拉开裂缝，几乎到了逢雨必滑的地步，给工程施工与正常运行都带来了极为不利的影响，对工程的安全与稳定带来很大隐患。图6.3 边坡的典型坡面表6.1 土的物理特性类 别基本性质 颗粒组成(%)水率 %粒比重天然密度g/cm3饱和度 %塑限 %液限 %塑限指数自由膨胀率%0.25-0.075mm0.075-0.005mm0.005mm0.002mm坡积棕黄色粉质粘土28.12.731.8193.625.538.613.112.06.130.360.342.2灰白色粉砂质泥岩26.22.771.9195.82944.515.59.01.731.556.542.7灰黑色炭质泥岩28.72.791.9297.328.546.718.221.01.826.567.549.1灰褐色含砾砂质泥岩18.32.791.9977.51930.511.518.55.638.726196.2 边坡滑塌原因分析从整个边坡体的滑塌情况来看，当边坡开挖至渠底时，在边坡暴露、未做任何保护措施之前，边坡仅是在26.6m马道附近与渠底的炭质泥岩发生隆起、滑塌，在左边坡36.6m以上的左侧局部土体发生坍塌；对26.6m马道以下至渠底与26.6m马道以上附近进行喷锚支护后，在整个坡面上喷上一层厚约15cm素砼保护，但坡面还多处出现反坡向下切横向裂缝，裂缝深达2m多，宽约1020cm，斜交坡面马道延伸，长约530m不等，以至后来发展到46.6m马道以上的坡面土体整体下沉1030cm，36.6m46.6m马道之间几乎整体滑塌、降起、开裂、沉降，26.6m马道以上坡面岩体大部分产生滑塌，整个左边坡坡面几乎被滑塌体所覆盖，最厚处近5m；通过施工地质的现场查勘及钻孔地质资料分析，左边坡滑塌的主要原因有如下几点：图6.4 开挖初期在坡底用木桩临时支护(1) 边坡开挖出来后相当长一段时间内未作任何边坡保护处理，使其暴露、临空时间过长，且经过连续的雨季冲刷和阳光曝晒，使坡面本来就软弱的岩体反复产生软化、膨胀、龟裂，从而坍塌失稳。后来虽然做了表层喷锚支护，但在上述种种滑坡诱因下，支护的作用是非常不明显的。(2) 该供水泵站进水渠底板高程为17.1m，左边坡最大坡顶高程约61m，边坡相对高差较大，开挖坡比仅在46.6m马道以上为1:1.5，余下坡比均为1：1.25，此开挖坡比，由于征地等客观问题，没有达到工程地质建议的坡比值，加上边坡挖好后没有及时支护，使其临空时间过长，从而引起坡体岩体滑塌。图6.5 临时锚杆支护破坏(3) 边坡的岩体不但软弱，同时层间节理、裂隙呈网状发育，将边坡岩体切割成多个块体与楔形体，顺坡向的节理、裂隙面平直、光滑，利于边坡岩体的滑落，从而引起边坡的不稳。(4) 进水渠所在地段地下水埋藏浅，未施工前山坡地下水位高程一般在21.0m左右，主要赋存于土壤孔隙与基岩裂隙中，属潜水含水层，受大气降水补给。水对此边坡的稳定性影响很大，是影响边坡不稳定的触发因