山区公路滑坡防治技术探讨-福建农林大学金山学院毕业论文

论文题目：山区公路滑坡防治技术探讨 专业年级： 学 号： 姓名： 指导教师、职称 福建农林大学金山学院本科毕业论文目 录摘要1Abstract11 引言22 滑坡产生的成因22.1 滑坡产生与地质条件有关22.2 滑坡产生与水文地质条件有关22.3 滑坡产生与人类活动有关23 山区公路的防治原则34 滑坡的防治方法34.1 几何的方法34.2 水文地质的方法44.2.1 排除地表水44.2.2 排除地下水44.3 支挡结构物的方法54.3.1 预应力锚固54.3.2 抗滑桩54.3.3 抗滑挡墙54.3.4 加筋土64.4.5 土锚钉64.3.6 格构锚固64.3.7 边坡防护64.4 坡体内部加固方法74.4.1 注浆及注浆加筋法静压注浆法74.4.2 旋喷注浆法74.4.3 群桩及碎石桩法74.4.4 焙烧法84.4.5 电动化学灌浆法84.4.6 爆破弱层法85 滑坡防治的未来展望86 结论8参考文献9致谢10山区公路滑坡防治技术探讨摘要：山区公路失稳是造成的滑坡灾害的主要原因，本文从其滑坡灾害形成的成因及其条件。结合近20年来较为前沿的山区公路滑坡防治措施，针对不同区域中不同的地质条件、水文条件的山区公路，因地制宜的提出合理的滑坡灾害预防措施和治理措施。以期减少山区公路滑坡灾害的发生，减轻山区滑坡带来的危害。关键词：山区公路 滑坡 防治Abstract：Instability of mountain road is the main cause of the landslide disaster. with nearly 20 years is the forefront of mountain area highway landslide prevention measures, mountain road in different regions in different geological conditions, hydrological conditions, adjust measures to local conditions proposed reasonable landslide disaster prevention measures and management measures. In order to reduce the occurrence of mountain highway landslide disaster and reduce the harm caused by the landslide in mountainous area.Key words：mountain highway; landslide; prevention and control1 引言随着公路交通网建设的日趋完善，山区公路的修建对山区经济起着不可或缺的重要作用。并且山区公路多沿河谷行进，很少有回旋规避的余地，对沿线的地形地貌的破坏不可避免，因此往往伴随着滑坡灾害的产生。本文从山区公路滑坡的成因及其形成条件出发，结合近20年较为前沿的防治措施现状进行相关探讨。对山区公路滑坡防治技术进行浅谈，做出一些比较分析。对未来山区公路滑坡防治提出一些自己的看法。2 滑坡产生的成因滑坡灾害产生的原因及因素复杂，涉及各个方面。总的来说是因为重力以及在外力共同作用下产生的整体失稳现象。因此要预防滑坡灾害的发生，就要充分了解它形成的内在因素和外在条件，从根本上入手才能采取更加行之有效的防治措施。将滑坡的危害程度降到最低，减少经济损失与人员伤亡。2.1 滑坡产生与地质条件有关涉及地质构造、岩土性质、地表形态等。结构面位置、性质、连通情况及其与临空面的关系往往决定着斜坡面可能出现破坏的类型与规模，而岩土性质则是决定自身抗滑力的根本因素。与滑坡灾害关系密切地表形态较为常见的是松散土层、风化壳、碎石层和半成岩土层，这些地形地貌的斜坡抗剪强度低，容易产生变形面下滑，导致滑坡的产生。2.2 滑坡产生与水文地质条件有关降水多、途径的径流或地下水过于充沛的地区皆易发生滑坡灾害。因为水会对地质结构产生三种效应，一是因为降水的增多改变了侧向水压力。导致水平推力的增大。二是降水的增多产生的浮托力，会减小滑动面上的有效应力，使滑动面的抗滑力减小。三是降水会渗入到岩层内部产生软化效应，软化潜蚀岩土，增大岩土自身容重，降低岩土体的抗剪强度。2.3 滑坡产生与人类活动有关自然地质灾害通常是在动力诱发破坏下产生的，滑坡是自然地质灾害，自然地质灾害的时间、规模和频度不以人类的意志所转移。但同时也有可能因为人类的活动而诱发滑坡的产生，在一些不规范的挖掘地下矿产资源、滥砍滥伐造成的导致破坏土质环境和不合理的人类工程开发活动的共同作用下。经过一系列的作用，导致的滑坡灾害的产生。因此，合理的安排、科学的计算是人类工程开发的前提，避免人类自身诱发滑坡等地质灾害的产生。3 山区公路的防治原则綦建峰、冯双等（2011）已较为全面的概述可中外在滑坡工程所需要注意的防治措施及相关的原则。更涉及大型的滑坡工程所需要注意的优化组合方案的施工要点，同时提出中心思想对滑坡防治工程需要根据滑坡工程特点以及所处的地质条件，确定设计和优化组合工程方案1。在我国山区丘陵等地下水丰沛的地区，易产生滑坡灾害的地段建设山区公路时。我们应该科学统筹，合理安排建设工程，以预防为主要手段。在尽量避免人为活动的影响下，进行具体的防滑坡的防治措施，我们应当注意并遵循以下几点基本原则：（1）坚持从自身工程地质地貌的实际情况出发，拟定合理的施工设计蓝图。注意绕避施工技术复杂，工程地质太差的大型滑坡区域，以避重就轻，选定合理的施工路线。（2）在滑坡体未处理前，严禁在施工作业的工程车，以及施工材料等，停放及堆积在附近。避免增加滑坡体的荷载，引发滑坡灾害的发生。（3）在施工作业中，根据通过坡体的位置、水文、以及地质的条件。进行综合考虑，采取保证路基稳定的安全施工措施。（4）根据自身工程的防治对象的防治工程级别、设计年限，以及当地的水文地质条件，合理的拟定不同地质地段防治工程的设计安全系数。（5）在进行防滑坡防治措施的同时应与施工进行技术经济论证，利用一切地形地貌，因地制宜的采取施工防治措施。在保证经济合理性的同时，应使工程美观实用（6）施工过程中科学合理的安排施工顺序，使用合理监测技术与频率，在保证工期、质量的同时，确保施工人员的生命财产安全。（7）协调好施工与当地居民的生活关系，在不影响当地居民正常的生产生活的情况下，重视相关防治措施中的环境绿化。4 滑坡的防治方法因为滑坡产生的因素与条件的复杂性，所以对于滑坡的防治要因地制宜。根据当地的水文地质条件，以及施工现场实际遇到的问题相结合。拟定正确的施工方案，在不影响工程质量的情况下，尽量的经济美观。由此衍生出多样的针对不同条件下的滑坡防治方法，当然滑坡防治用单一的工程并不是最佳的方案，而是要通过采用多种工程的组合，进行综合的整治。葛华、刘汉超等（2006）早在其论著中很好的提出滑坡的防治方法，要涉及到综合的分析和宏观的调控。通过工程经验、模拟计算、实验，提出了滑坡防治工程的概念设计方法。该种方法被证明是快捷及卓有成效的，是一种选取较佳滑坡防治方案的方法2。4.1 几何的方法主要通过改变坡体的几何形态，也就是通常所说说的砍头压脚的方法，消减推动滑坡产生区的物质（减重）和增加阻止滑坡产生区的物质（增压）。或者通过减缓改变边坡的总坡度，即所谓的削方减载。通过这种简单且行之有效措施，以及在经济上可行性强的性质，得以在现实中得到了大量的运用，并积累了许多丰富的经验。对于推动式滑坡，即坡度较陡的主滑段，通过减重的方法，可以极大减小下滑力的作用，防止滑坡的产生。在滑坡抗滑段和滑坡体的外缘进行土石堆填加重，以达到增压的目的。要想获得减载和反压的良好治理效果，取决于先期准确的对主滑、抗滑及牵引段的位置预判，找到关键合适的位置。以此取得预期防治效果。4.2 水文地质的方法暴雨的骤降的往往伴随着滑坡的产生，滑坡同步性的特征说明了水对滑坡灾害助长，以及对山区公路的危害性。因此对于一项工程，及时对雨水和地下水采取合理的处理措施是非常重要的。它有利于保证工程的质量，防止滑坡灾害的产生。刘子振（2014）通过其实验阐述了饱和黏土和非饱和黏土在水的作用下，测出的不同含水量下黏土的抗剪强度。通过实验模拟得出持续降雨对边坡失稳得影响，以及推算出雨水渗入深度和边坡发生失稳的大致时间。在清除水对山区滑坡的影响提供更有力的理论以及可行依据的同时，对边坡的坡率也可提供较佳的设置参数，必将对以后山区公路滑坡的治理做出了很好的贡献3。郑娅荣（2011）早已在其文章中阐述了地表水与地下水的对边坡稳定性的危害，并从实例出发，论述了排除地表水与地下水要用优化组合的方式。以此理论为依据可更进一步的防治山区公路滑坡的灾害的发生4。4.2.1 排除地表水为防止雨天地表水的汇集，继而产生渗透，加大滑坡产生概率。应采取相关措施尽快的将易产生滑坡地区的地表水汇集并引流到其他地方去。排除地表水的常用措施有以下几种布置环形截水沟，可以分段的将地表水截流并引导到一侧或者两侧的排水沟系排除。建立树枝状排水系统，根据滑体内的地形，将滑体内的径流引流到滑体外部去。采取明沟与暗沟相结合的引水工程，防止水流流到滑坡范围内。同时重要的还应该做好滑坡区的绿化工作，也可以有效的防治滑坡产生。4.2.2 排除地下水在治理地表水的同时，亦不可忽略对地下水的处理。其主要的工程措施通常是通过建设各种不同类型的渗沟，例如：支撑渗沟、边坡渗沟、截水渗沟等，以及盲洞、渗管、渗井、垂直钻孔等相应措施来直接或者间接排除滑坡体内的地下水。排除深层地下水，有助于减少因地下水的活动而引起的坡体的坍塌。防治滑坡，对于水的合理处理，是整治滑坡不可缺少的重要手段。4.3 支挡结构物的方法邓宗伟（2007）针对山区地理环境的复杂性，提出构建轻型的支挡结构物来进行山区公路的滑坡防治。对轻型支挡结构物的力学机理进行研究有重要的意义同时也有很高的工程应用价值。既经济又有很强的适应性，抛弃了传统重力式挡土墙的缺点。同时让山区轻型支挡结构的理论研究跟上工程实践的步伐做出了自己重要的贡献5。对于中大型的滑坡仅仅依靠排水措施和改变坡体的几何形态已经不能满足它的坡体稳定的要求，这就需要通过构建合适支挡结构物的办法。来确保坡体的整体稳定性，防止滑坡的花生。构建支挡结构物应该因地制宜，根据当地地质地貌，以及现场的施工条件，制定合理的构建方案，才能事半功倍。通常有以下几种措施：4.3.1 预应力锚固许英姿、唐辉明等（2001）早已提出滑坡中的支挡结构工程已经趋向轻型化、小型化与机械化的方向发展，是近几年山区滑坡支挡结构工程发展的趋势。着重介绍了预应力锚固措施在最近几年内的发展趋势6。杨慧敏（2010）预应力锚杆已成为最近几年炙手可热的加固方式，通过数值模拟研究提出运用预应力锚固需要注意的各个方面，更进一步的推动了预应力锚固技术的成熟提供了理论依据与经验7。预应力锚固是近十多年发展起来对边坡进行加固的新型防护工程措施，它通过张拉产生的预应力加固边坡表面。通过限制变形和稳定加固的方式，有效的阻止滑坡的移动。尤其对于一些岩质陡坡以及危岩的加固，在不扰动滑体的情况下，提供强有力的主动支撑手段。它的优越性不仅体现在能节理岩体断层、边坡、软弱带等有力支撑，同时又能机械施工，节省材料和经费。经济效益显著，因此应用前景十分广大。4.3.2 抗滑桩王大伟、韦楼等（2016）通过数值模拟分析，得出抗滑桩可以有效使边坡稳定安全系数提高20%，可以从中得出抗滑桩是一种行之有效的防滑坡的措施，值得我们广泛的运用并借鉴8。抗滑桩是一种较为传统的通过滑体深入滑床以下稳定部分用以固定滑体的一种桩柱。对于一些中深层滑坡，在抗滑挡墙难以满足抗滑需求时。可以使用抗滑桩，抗滑桩抗滑力强，同时施工时在坡体上挖孔设桩，不会因为施工而破坏其整体性。虽然施工较为的复杂，但是相对应的抗滑桩效果显著，被广泛的运用。但是由于它是抗滑措施中经费使用较为巨大的一种，因此优化它的设计变得尤为重要。可以结合数学模型根据受力条件，简化建立模型进行计算。4.3.3 抗滑挡墙在滑坡底脚修建挡墙来防止滑坡的产生是一种行之有效的常见方法。砌筑挡墙的材料由砌石、混凝土、钢筋组成，可以根据不同的施工现场的实际条件设置不同类型的挡墙。在山区公路较为普及的抗滑挡墙是重力式抗滑挡土墙，它是以自身墙身的自重来维持挡土墙在土压力作用下，保持坡体的稳定。但是对于墙身高度与基础埋深必须根据施工现场的地基承载力来确定，同时根据需求设置沉降缝和伸缩缝。如今的抗滑挡墙往往伴随着抗滑桩的使用，进行综合防治。曾新平(2012) 在其文章中提到抗滑挡墙与抗滑桩的组合应用，与单独使用时受力不同。通过数值模拟的方法分析了二者组合使用时的受力特点。为未来会更加广泛的运用于滑坡防治的重力式挡土墙和抗滑桩组合支挡结构物，提供了丰富的理论依据9。4.3.4 加筋土刘吉春、赵学春等（2010）在文章中写道滑坡防治的工程中加筋土在世界上得到了广泛的运用，在未来有广泛的运用前景。并对加筋土进行研究，以进一步拓宽加筋土在山区公路滑坡防治工程领域中的应用10。所谓加筋土是在填土过程中铺入加筋带或者土工格栅或者土工织物等具有抗拉性质的单元材料，用来增强土体的抗拉强度、抗剪强度和整体的稳定性。它优于传统的挡土墙在于其不仅具有粘聚性还有很好的韧性，可以承受很大的变形。并且填充物有多种选择，且造价成本优于传统的挡土墙，易于修建。抗地震荷载效果好，是一种很好的防治滑坡的措施之一，具有很高的性价比。4.4.5 土锚钉土锚钉是土体加筋技术中的一种，由水平或近似于水平的将金属棒、杆或竹打入到土体或者软岩中。与土体层共同构成有内聚力的土结构物。结合成挡土体系，形成类似重力挡土墙轻型支护结构。改善土体的性能，阻止不稳定的坡体滑动，提高了整个边坡的稳定性。但是由于金属杆锈蚀的不确定性，土锚钉尽管具有良好抗地震荷载，往往较常用于一般的临时结构物。4.3.6 格构锚固陈春利（2014）通过大型的格构锚固物理模型实验，得出格构锚固在防滑坡过程中对坡体的作用，同时提供了格构锚固在不同情况下的变形受力情况。为人们了解格构锚固这一新型技术因为应用时间短和作用机理复杂提供了足够认识。为未来格构锚固在山区公路滑坡防治的运用提供重要的理论基础11。格构锚固是一种新型的支挡加固措施，主要针对坡面进行的一种防护措施。它通过利用砌石砌块、预应力混凝土以及现浇钢筋混凝土进行坡面防护，并且通过锚杆、锚索固定，是将护坡与柔性防护结合在一起中和防护措施。它的优点不仅不用开挖扰动边坡，施工快速安全。同时与植物结合恢复快速，能集绿化及防护于一身。变被动抗滑为主动抗滑，发挥滑体自身的自承能力，且经济有效，是进行坡面防护的一种较好的选择。是集轻巧、经济、美观、整体性强为一体的防护结构。4.3.7 边坡防护崔玉萍、周科文等（2008）通过断裂力学原理进一步的剖析植被防护和加筋技术二者结合防护措施，给出了边坡安全系数的计算公式，为边坡防护技术的成熟迈出了重要且关键的一步12。通过在边坡表面修筑一些网形或构筑物等辅助工程，可以在一定程度上提高滑坡体的整体稳定，也能起到防止局部碎石的崩落，而造成的安全隐患。同时在坡面种植植被，不仅可以防止坡面被雨水冲刷侵蚀和抵抗风化作用 ，而且绿化环境，使工程看起来更加的美观、舒适。在边坡涌水大的地方，可以直接用干砌石和混凝土砌块构筑护坡，但应注意设置反滤层或者暗沟。4.4 坡体内部加固方法对于软基与软土构成的边坡，主要是通过人为的施工措施进行坡体的内部加固，改变滑坡体自身土体的性质，增强抗滑力，提高边坡的稳定。常用的是化学与物理手段的处理方法，又因为边坡地质与施工环境的复杂性，常常相互配合，混杂使用。以此达到稳固边坡稳定性的效用，取得预期设想的良好效果。王祥秋、杨文涛等（2016）通过工程实例提出并验证了旋喷搅拌加筋斜桩锚的极限承载力公式，对优化软土地基上的支护结构设计参数具有非常重大的实际意义，为未来工程实践提供了理论依据13。苗胜坤（2012）文中写到控制爆破技术是改善滑土带的性质一种较为广泛运用的手段，并列举出了控制爆破技术在滑坡防治工程中主要运用在哪写方面，指出其使用条件以及设计要点14。项伟（2007）研究往滑带土添加离子土固化剂 ，通过相关的几个实验得出离子土固化剂通过取代滑土带中的阳离子，可形成稳定的双电子层结构，能有效的提高滑土带的抗剪强度15。4.4.1 注浆及注浆加筋法静压注浆法对于排水条件良好且平缓阻滑段面的岩质滑坡、崩塌堆积体，利用液压或者气压将浆液注入到滑体内部，替换岩石缝隙或者土颗粒之间的水分与空气。待浆液固化，形成一定的强度的结石体。可以防止在诱因因素的作用下，使滑体产生滑移和移动。不过在进行注浆前应该注意堆石进行固脚压坡，待其处于稳定状态后再进行注浆。4.4.2 旋喷注浆法对于灰岩地区这种工程地质条件较差的区域，由于存在大量的土洞、裂隙、软土层等，仅仅依靠静压注浆法已经不能满足自身施工的要求时。可以采取旋压注浆地基处理技术，它将凝结连续壁状固结体，改善滑带及滑面力学强度。克服了灰岩地区的不良地质影响，增加了基础施工的安全性的同时，对防治滑坡也起到显著作用。4.4.3 群桩及碎石桩法对于治理一些滑带土较深和滑移方向不确定的中小型滑坡，可以使用柔性桩及微型桩等小截面的群桩来处理，进行稳固。而相对于治理滑带为土厚层淤泥质土的土质滑坡，采用干震或者是沉管方法形成碎石桩，使砂性土得到挤密、加固。让其与桩周土体一起形成复合式的地基，用以提高地基承载力，减少地基沉降的发生。4.4.4 焙烧法对于滑带土在地下水位以上的非饱和粘性土和失陷性黄土，通过设置在土体内的沟槽、钻孔等，注入可燃烧的气体或者液体，进行高温燃烧。让周围土体脱水，使黏土丧失原来的塑性，具备了焙烧土很高的透水性、耐水性、抗冻胀性。焙烧法在不破坏建筑物地基整体的情况下，提高了滑带土的强度，是一种让土层硬化的地基处理方法。4.4.5 电动化学灌浆法对于治理一些滑移阶段的小型滑坡，采用石灰、氧化铝、磷酸铵等配合三价阳离子溶液灌注入粘性土中，并在粘性土中插入金属电极，通直流电。利用金属阳离子在饱和的粘性土中的扩散效应，置换出土中的阳离子。可以使得通电区内饱和性黏土的抗剪强度获得极大的提升，达到改善土体物理性质的目的。4.4.6 爆破弱层法对于一些有软弱层的边坡，可以通过适当的爆破措施。使滑面经松动爆破而破碎，将坡体内部引起滑坡的滑面，崩碎成凹凸不平的麻面。通过改变滑面的内摩擦角，借助破碎滑面岩石的内摩擦角的增大的原理。增加滑面的摩擦力，以此来提高边坡的稳定性。爆破弱层法可以将边坡裸露的软弱层结构崩碎，可以非常有效的预防边坡的滑落，但要择优选择钻孔装药量，取得最佳的防滑效果。5 滑坡防治的未来展望未来的滑坡防治不仅向着多方案相互结合共同整治方向发展，同时应该发展出更为切实有效的防治技术。运用更为高科技的探测手段预测滑坡地段的滑坡及稳定性情况，同时采用机械施工一体化，更为快速有效的施工。6 结论通过了解近20年的山区公路滑坡的治理措施，可以得出结论：以后几年的山区公路滑坡防治应该是向着多种方案联合进行，向着结构轻型化、施工便利化、以及经济合理化的方面发展。对于现在有些理论依据远远跟不上工程实践的实用技术以及防治措施的现状，在山区公路滑坡防治这一块，我们还将任重而道远。需要我们去完善与实践更多的理论，为完善山区公路滑坡防治贡献出自己的力量。参考文献1綦建峰，冯双，何如, 郎林智，赵振财