岩石边坡工程之三-滑坡的监测及防治

4滑坡的监测滑坡监测的目的ｌ）在滑坡整溻前,配合地面调查和勘探工作，收集各种位移及变形资料、研究不同地质条件下不同类型的滑坡的产生过程、发育阶段和动态规律如滑坡体上各种裂缝的产生、发展顺序及分布特征；滑坡各部分（尤其是滑带）的应力分布及变化；滑坡发育阶段的划分及动态规律，以利分析滑坡性质，为整治设计提供资料；２）研究滑坡的主要影响因素。如斜坡坡脚开挖、河水冲刷或坡体上部超载对滑带应力状态的影响；地下水和地表水对滑坡的产生和发展的影响；水库或渠道蓄水和放水对滑坡稳定性的影响等；３）研究抗滑构筑物的受力状态；４）研究滑坡的预报方法；５）在整治过程中，监视滑坡的发展变化情况，预测发展动向，作出危险预报，以防止事故发生；６）整治工程完成后，通过一定时期的延续观测，了解滑坡发展趋势，判断其是否逐渐稳定及其趋势，并检验完成工程的整治效果。必要时，可采取追加工程，以补先期工程之不足。滑坡监测内容（1）滑坡地面位移（2）地表裂缝（3）建筑物裂缝（4）地面倾斜变化（5）滑坡深部位移（6）滑动面位置（7）滑坡滑动力（推力）滑坡监测方法１）滑坡地面位移观测——建网观测滑坡观测网是指由设置在滑坡体内及周界附近稳定区地表的各个位移观测点（桩），以及设置在滑坡体外稳定区地面的置镜桩、照准标、护桩等辅助桩组成的观测系统。其布置方法有：十字交叉网法、方格网法、任意交叉网法、横排观测网法、射线网和基线交点同法等六种。２）地表裂缝简易观测法弄清裂缝的来源、分清裂缝的种类，摸索出滑坡受力情况，滑动的性质，推断滑动的原因。地表裂缝的观测方法主要有：直角观测尺观测法；滑板观测尺观测法；臂板式观测尺观测法；观测桩观测裂缝法；滑杆式简测器观测法；双向滑杆式简测器观测法；垂线观测法；专门仪器观测法。３）建筑物裂缝简易观测法对滑坡体上及其附近的所有建筑物的开裂、沉陷、位移和倾斜等变形均应进行观测。因为这些建筑物对滑坡变形反映敏感，表现清楚，据此能详细掌握崩滑的原因，山体稳定程度和发展趋势，并为采取防护措施提供确切的参考数据。圬工建筑物的变形观测方法有：灰块测标、标钉测标、金属板测标等。４）地面倾斜变化观测滑坡在其变形过程中，地面倾斜度也将随之产生变化观测地面倾斜度的变化至少可以达到两个目的：对于尚未确定边界的滑坡，通过倾斜观测可以确定滑坡边界；对于已经确定了边界，但对滑坡动态尚不明确时，通过倾斜观测可以判断滑坡是已处于稳定或是尚在活动。

地面倾斜变化观测主要利用地面倾斜仪进行。５）滑坡深部位移观测了解滑体内不同深度各点的位移方向、数量和速度，结合地面位移观测和地下应力测定，研究滑坡发生的机理和动态过程，为滑坡整治提供可靠的依据。主要有：简易观测法和专门观测法两种６）滑动面位置的测定确定滑动面的位置是防溻滑坡的关键在多层滑面存在的情况下，哪一部分滑体正在活动或已经稳定，仍是一个没有很好解决的问题。因此，国内外均重视滑动面测定方法和设备的研究。目前主要有：钻孔中埋入管节测定；钻孔中埋设塑料管测定；简易滑面电测器测定；摆锤式滑面测定器测定；电阻应变管监测滑坡的滑动面。７）滑坡滑动力（推力）观测滑坡滑动力一方面可以通过已知的工程地质条件和给定的设计参数计算求得，为整治滑坡提供依据。当工程完成以后，滑动力就是作用于构筑物的推力。因此，可利用设于构筑物上的压力盒来实测此值，从而获得推力分布及构筑物受力状态，并检查、校核设计滑坡推力的准确性。5滑坡的预测与预报滑坡预测主要是指对于可能发生滑坡的空间、位置的判定，它包括发生地点、类型、规模（范围和厚度）以及对工程、农田活动和居民生命财产可能产生的危害程度的预先判定及滑坡发生地点的预测。其问题的实质就是掌握产生滑坡的内在条件和诱发因素，尤其是掌握滑坡分布的空间规律。滑坡预报主要是指对于可能发生滑坡的时间的判定。滑坡预测的基本内容：可能发生滑坡的区域、地段和地点；区域内可能发生滑坡的基本类型、规模、特点。特别是运动方式、滑动速度和可能造成的危害。滑坡预测的分类：依据研究区域的范围和目的的不同，可以把预测大致划分为区域性预测、地区性预测、场地预测三大类。滑坡预测三个基本原则：实用性、科学性和易行性。滑坡预测方法大致分为两类：因子叠加法、综合指标法。因子叠加法（形成条件叠加法）：是把每一影响因子作为条件按其在滑坡发生中的作用大小纳入一定的等级，在每一因子内部又划分若于等级；然后把这些因子的等级全部以不同的颜色、线条、符号等表示在一张图上。凡因子叠加最多的地段（色深、线密、符号多的地段）即发生滑坡可能性最大的地段。可以把这种重叠情况与已经进行详细研究的地段相比较而作出危险性预测。这是一种定性的、概略的预测方法，也是目前切实可行而具有实用价值的一种方法。综合指标法：是把所有因子在滑坡形成中的作用以一种数值来表示，然后对这些量值按一定的公式进行计算、综合，把计算所得的综合指标值与滑坡发生临界值相对比，区分出滑坡发生危险区及危险程度。常见滑坡类型滑坡预报大致地可以划分为区域性趋势预报和场地性预报；

区域性趋势预报是一种长期预报，是对于某一预定区域的滑坡活跃期和宁静期的趋势性研究，指出哪些地点可能会大量发生滑坡，造成危害。

长期预报是根据诱发滑坡产生的各种因素（降雨量、地下水动态、河流、水库水位及冲刷强度、地震、人类活动）的影响，来估计山坡稳定性随时间而变化的细节。在所有各种诱发因素中，除了人类活动因素完全具有人为性以外，其他各种因素都有一定的周期性规律，掌握这种规律，对于作出滑坡活动的任期预报是极为重要的。

场地性预报是一种短期预报（又称即时预报），它是对于某一建设场地或某个具体斜坡能否发生滑坡以及滑动特征、滑速、滑动出现时刻的预先判定。6滑坡的整治滑坡整治原则滑坡整治大体上分两种情况：一是针对病因采取的措施，以制止滑动或控制滑坡发展为主；一是针对危害采取的措施，要经受住滑坡的作用或避开危害。两者均须对滑坡变形产生的基本条件、主要原因和变形过程了解清楚，然后才能针对病因采取整治措施。滑坡整治总的原则：以预防为主，治理为辅，力求做到防患于未然。几项具体原则：“准、早、稳、狠、勤”1）在选择铁路、公路线路方案，选择厂址、坝址等工程设计的初期阶段，当勘察区域内存在有滑动条件时，在技术上允许、经济上又合理的情况下，应尽量绕避之。对老滑坡复活或工程活动可能引起滑坡的地段要有相应的措施，预防滑动；２）对大、中型复杂的滑坡，应采取一次根治与分期整治相结合的原则；３）要针对病因采取综合措施，治早治小，防患于未然；４）要因地制宜，从实际出发，设计、施工都应积极采用、推广和发展先进技术，注意施工方法；５）在滑坡已经出现或即将出现各种急剧变形的征兆时，对各种建筑物可能产生危害的滑坡，必须采取果断有效的应急工程措施，确保山体不致下滑；６）全面的规划，选择最佳（经济合理，效果显著）整治方案。滑坡整治措施“避、排、挡、减、固、植”“避”：避开滑坡的影响，对一些规模巨大的大中型滑坡或滑坡群、整治耗资大，且尚难保证其根本稳定时，可以将构筑物建筑在滑坡或滑坡群以外的地方，以避开滑坡对构筑物的影响；“排”：排水导流，采用多种形式的截水沟溟、排水沟、急流槽来拦截和排引地表水；用截水渗沟、盲沟、纵向和横向渗沟、支撑渗水沟、泄水隧洞、土井、渗井、砂井。平孔排水使水不再进入或停留在滑坡范围内，并排除和疏干其中已有的水，以增加边坡的稳定性；“挡”：抗滑支挡，在滑坡舌部或中前部修建各种形式的抗滑挡墙，在滑坡体其他不同部位修建各种多级挡墙，阻挡滑坡体的滑动；“减”：减重反压，把滑坡体上部主滑和牵引地段的土石方挖去，填在滑坡下部的抗滑地段，反压阻滑，改善边坡，减少下滑力，增加抗滑力，提高滑坡的稳定性；“固”：利用物理化学加固，以土层固化改变滑动带的土石性质，提高它的强度，从而达到稳定滑坡的目的。例如采用焙烧法、电渗排水法、水泥灌浆法、化学灌浆法、钻孔孔底爆破法等物理化学方法整治滑坡；“植”：植树造林，采取绿化山坡，种树植被等措施来防止滑体、岸坡冲刷，稳定滑坡。7边坡支挡设计基本步骤

边坡工程处治设计是在地质勘察分析资料的基础上，通过对边坡稳定性进行分析计算后，给出控制不稳定边坡的具体方案和措施的技术工作。设计内容包括边坡稳定性分析、边坡荷载效应分析或推力计算、治理方案的设计与优化、支护结构的设计与计算、施工设计图纸文件编制、施工方案、施工监测及长期监测方案的设计与制定等。其设计程序如下步骤： (1)现场考察并分析边坡工程地质勘察资料； (2)在考察现场分析地勘资料的基础上，初步判断边坡的稳定状态，并根据边坡服务的工程情况和相关规范规定，确定边坡的稳定性系数；(3)边坡稳定性详细分析计算：对于大型复杂的边坡，往往还要辅以必要的数值分析；分析过程中可以采用反分析法对滑动面及滑动面参数进行分析计算，同时研究边坡稳定性对各影响参数的敏感性；(4)分析边坡稳定性满足规定要求时的各种荷载效应，为支护结构的计算作好准备；(5)按照边坡设计基本原则，拟定边坡处治方案，并进行各种方案的对比，选择最优方案；(6)进行支护结构的设计计算；(7)对边坡及支护结构进行局部和整体稳定性验算；(8)编制并出版设计图纸文件；(9)结合边坡设计制定施工、监测方案；(10)在施工过程中，根据施工及监测的反馈信息不断对设计进行补充、优化和完善。1)放缓边坡放缓边坡是边坡处治的常用措施之一，通常为首选措施。它的优点是施工简便、经济、安全可靠。边坡失稳破坏通常是由于边坡过高、坡度太陡所致。通过削坡，削掉一部份边坡不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定性提高。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土体，使用支挡结构(挡墙、抗滑桩等)对其进行支挡，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，达到根治的目的。8

边坡处治的常用措施

3)加固

(1)注浆加固当边坡坡体较破碎、节理裂隙较发育时，可采用压力注浆这一手段，对边坡坡体进行加固。灌浆液在压力的作用下，通过钻孔壁周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边坡岩土体起到胶结作用，形成整体；此外，砂浆柱对破碎边坡岩土体起到螺栓连接作用，达到提高坡体整体性及稳定性的目的。注浆加固可对边坡进行深层加固。(2)锚杆加固当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固。锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。锚杆加固为一种中浅层加固手段。

(3)土钉加固对于软质岩石边坡或土质边坡，可向坡体内打入足够数量的土钉，对边坡起到加固作用。土钉加固边坡的机理类似于群锚的作用。与锚杆相比，土钉加固具有“短”而“密”的特点，是一种浅层边坡加固技术。两者在设计计算理论上有所不同，但在施工工艺上是相似的。(4)预应力锚索加固当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面位置较深时，预应力锚索不失为一种较好的深层加固手段。目前，在高边坡的加固工程中，正逐渐发展成为一种趋势，被越来越多的人接受。

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：①受力主动、可靠；②作用力可均匀分布于需加固的边坡上，对地形、地质条件适应力强，施工条件易满足；③勿需放炮开挖，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；④施工速度快等优点。4)防护边坡防护包括植物防护和工程防护。(1)植物防护 植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发育，起到固土，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高、坡角不大的稳定边坡。(2)工程防护①砌体封闭防护当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳性差时，可采用圬工砌体封闭防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌块石、浆砌条石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等。②喷射素混凝土防护对于稳定性较好的岩质边坡，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。这是一种表层防护处治措施。

③挂网锚喷防护对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡，可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等，向坡体内打入锚杆(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)截水沟为防止边坡以外的水流进入坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流。(2)坡内排水沟除在边坡外缘设置截水沟外，在边坡坡体内应设置必要的排水沟，使大气降雨能尽快排出坡体，避免对边坡稳定产生不利影响。1)边坡工程中的极限状态设计原则边坡设计要解决的根本问题是在边坡的稳定与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最经济的途径使工程建筑物的边坡满足稳定性和可靠性的要求。边坡工程的可靠性是指边坡及其支护结构在规定的时间内，在规定的条件下，保持自身整体稳定的能力，它是边坡安全性、适用性和耐久性的总称。

①安全性：边坡及其支护结构在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种荷载作用，以及在偶然时间发生时及发生后应能保持必须的整体稳定性。②适用性：边坡及其支护结构在正常使用时能满足预定的使用要求，如作为建筑物环境的边坡能保证主题建筑物的正常使用。

③耐久性：边坡及其支护结构在正常维护下，随着时间的变化，仍能保持自身整体稳定，同时不会因边坡的变形而引起主体建筑物的正常使用。9边坡工程设计的基本原则

2)边坡设计中的荷载效应原则 根据结构设计原理有永久荷载、可变荷载和偶然荷载。各种荷载的取值应根据不同极限状态的设计要求取不同的代表值，永久荷载一般以其标准值作为代表值，可变荷载一般以其标准值、组合值、准永久值作为代表值。 可变荷载的准永久值是按照正常使用极限状态长期效应组合设计时采用的荷载代表值，准永久值主要依据荷载出现的累计持续时间而定，即按照设计基准期内荷载超过该值的总持续时间与整个设计基准期的比值确定。可变荷载的组合值是当结构承受两种或两种以上的可变荷载时，按承载能力极限状态基本组合及正常使用极限状态短期组合设计时采用的荷载代表值。

抗滑桩的设计与施工抗滑桩与一般桩基类似，但主要是承担水平荷载。抗滑桩也是边坡处治工程中常见常用的处治方案之一。(1)抗滑桩的类型抗滑桩按材质分类有木桩、钢桩、钢筋混凝土桩和组合桩。抗滑桩按成桩方法分类，有打入桩、静压桩、就地灌注桩，就地灌柱桩又分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩两大类。在常用的钻孔灌注桩中，又分机械钻孔和人工挖孔桩。抗滑桩按结构型式分类，有单桩、排桩、群桩和有锚桩，排桩型式常见的有椅式桩墙、门式刚架桩墙、排架抗滑桩墙(见图5．2)，有锚桩常见的有锚杆和锚索，锚杆有单锚和多锚，锚索抗滑桩多用单锚，见图5.3。抗滑桩结构形式图悬臂式抗滑桩抗滑桩设计要求和设计内容

抗滑桩设计一般应满足以下要求：(1)抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性，即滑坡体的稳定安全系数满足相应规范规定的安全系数或可靠指标，同时保证坡体不从桩顶滑出，不从桩间挤出；(2)抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性，即桩的断面要有足够的刚度，桩的应力和变形满足规定要求；(3)桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内；(4)抗滑桩的埋深及锚固深度、桩问距、桩结构尺度和桩断面尺寸都比较适当，安全可靠，施工可行、方便，造价较经济。根据上述设计要求，抗滑桩的设计内容一般为：(1)进行桩群的平面布置，确定桩位、桩间距等平面尺度；(2)拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸；(3)根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系；(4)确定桩的计算宽度，选定地基反力系数，进行桩的受力和变形计算；(5)进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计；(6)提出施工技术要求，拟定施工方案，计算工程量，编制概(预)算等。抗滑桩的设计计算程序

锚杆(索)设计与施工锚杆(索)的结构与分类锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系，主要由锚头、自由段和锚固段组成，如图6.1所示。(1)锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，由垫墩、垫板、锚具、保护帽和外端锚筋组成。(2)锚固段：锚杆远端将拉力传递给稳定地层的部分锚固深度和长度应按照实际情况计算获取，要求能够承受最大设计拉力。(3)自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。(4)锚杆配件：为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件，如定位支架、导向帽、架线环、束线环、注浆塞等(图6。2)。

锚杆的分类方法较多，通常可以按应用对象、按是否预先施加应力、按锚固机理以及按固形态进行分类。按应用对象可分为岩石锚杆(索)和土层锚杆(索)：岩石锚杆是指内锚段锚固于各类岩层中的锚杆，而自由段可以位于岩层或土层中。土层锚杆是指锚固于各类土层中的锚杆，其构造、设计、施工与岩石锚杆有共同点也有其特殊性。1-台座；2-锚具；3-承压板；4-支挡结构；5-钻孔；6-自由隔离层；7-钢筋；8-注浆体；Lf-自由段长度；La-锚固段长度1-台坐；2-锚具；3-承压板；4-支档结构；5-自由隔离层；6-钻孔；7-对中支架；8-隔离架；9-钢绞线；l0-架线环；ll-注桨体；12-导向帽；Lr-自由段；La-锚固段按是否预先施加应力分为预应力锚杆(索)和非预应力锚杆(索)：非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力，锚杆处于被动受载状态；非预应力锚杆通常采用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋，锚头较简单，如板肋式锚杆挡墙、锚板护坡等结构中通常采用非预应力锚杆，锚头最简单的作法就是将锚筋作成直角弯钩并浇注于面板或肋梁中。预应力锚杆是指锚杆锚固后施加一定的外力，使锚杆处于主动受载状态；预应力锚杆在锚固工程中占有重要地位，图6.1和图6.2是典型的预应力锚杆(索)结构示意图，预应力锚杆的设计与施工比非预应力锚杆复杂，其锚筋一般采用精轧螺纹钢筋(25～32)或钢绞线，目前在公路滑坡处治中广泛采用预应力锚索加固技术。锚杆(索)在边坡处治中的应用锚索抗滑桩锚索地梁锚索框架锚杆(索)的设计程序土钉墙支护土钉墙是在土质或破碎软弱岩质路堑边坡中设置土钉靠土钉拉力维持边坡趋定的挡土结构。土钉墙的类型、特点及适用性

按施工方法，土钉可分为钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉三类:其中钻孔注浆型土钉为最常用的类型。土钉墙结合了锚杆挡墙与加筋土挡墙的优点，用于挖方边坡工程，具有以下特点;1.施工的及时性。自上而下，边开挖边喷锚，可及时对边坡进行封闭，从而保护岩土不因边坡开挖暴露而过多降低力学强度。2.结构轻巧、有柔性，可靠度高。通过喷锚，一与加固岩土形成复合体，允许边坡有少量变形，受力效果大大改善。作为群体效应，个别土钉失效对整个边坡影响不大。3.施工机具轻便简单、灵活、所需场地小、工人劳动强度低。4，材料用量小，自身成本费用较低。土钉施工一般应具备以下条件:边坡有一定的自稳性:即要求边坡岩土具有一定的天然粘聚力,因为一般每层施工面要开挖1一2m高;要求坡面无渗水或渗水较小，以便能形成喷射混凝土面层;要求岩土能够提供一定的界面摩阻力:土钉墙适用于一般地区土质及破碎软弱岩质路堑地段，在地下水较发育或边坡土质松散时，一般不宜采用土钉墙。一般土钉墙工程设计内容:1.根据总体设计布置确定土钉墙的平、剖面尺寸;2.根据边坡岩土特性确定分层施工高度;3.确定土钉布置方式和间距;4.确定土钉的直径、长度和倾角;5.确定土钉钢筋的类型、直径和构造;6.注浆配比和注浆方式;7.喷射混凝土面板设计及坡顶防护设计;8.土钉墙内部及整体稳定分析;9.排水系统设计;10.现场监测和质量控制设计。土钉墙的设计步骤1.初拟土钉墙参数根据边坡高度、岩土特性、工程地质条件及工程性质，参照以往经验，初步确定上钉墙结构尺寸、土钉长度、直径、间距及分层开挖高度。2.土钉墙内部稳定性分析:土钉抗拉断检算和抗拔稳定检算3.土钉墙整体稳定性分析土钉墙整体稳定性分析包括内部整体稳定性检算和外部稳定性检算。内部整体稳定性检算应考虑施工过程中不同开挖阶段及使用阶段两种情况，根据潜在滑动面进行分条分块，进行稳定性检算。外部稳定性分析时将土钉墙视为“挡土墙”，进行抗滑稳定性检算、抗倾覆稳定性检算及地基承载能力检算。对于土质边坡、碎石土状软岩边坡，还应进行滑弧稳定性检算。4.调整土钉墙参数通过土钉墙内部及整体稳定性检算，调整土钉参数，再重新进行验算，