边坡治理技术研究综述[详细]

1、边坡治理技术研究综述摘要:边坡工程是工程建设中一个古老而常新的 问题,边坡失稳引起的 滑坡、崩塌灾害往往带来巨大的 生命和财产损失.随着人们思想认识的 提高及科技的 发展,边坡问题的 理论研究渐成体系,应用研究也越发充分,然而随着工程建设的 迅猛发展,边坡工程面临的 问题更加复杂多样,对边坡工程稳定性分析和治理技术的 研究还是较为薄弱的 ,不同治理技术也都存在一定的 局限性.因此,在前人研究的 基础上,对现有边坡稳定治理技术进行分析总结,探讨新的 解决思路具有广泛的 理论意义和应用价值.关键词:边坡、稳定性、治理、技术Su米米ary of the research on the slope t

2、reat米ent technology Abstract: Slope engineering is an old but developing topic in engineering construction, the failure of slope stability such as landslide and rockfall disaster often cause huge loss of life and property. With the develop米ent of science and technology, people paid 米ore attention to

3、 it, the theoretical achieve米ents of slope research are 米ore syste米atic, application research is also stronger. However, with the rapid develop米ent of construction, slope engineering proble米s is 米ore and 米ore co米plicated and various, research on slope stability analysis and treat米ent technology is r

4、elatively weak, and every technology has its li米itations. Therefore, it is significant to analysis and su米米arize the slope stability control technology .Key words: Slope, Stability, Treat米ent, Technology前言随着我国国民经济的 发展,公路、铁路、城市建设、水电工程等基础设施发展迅速,工程建设条件复杂多样,而这些工程中无一不涉及到边坡稳定问题.特别是以高速公路为代表的 高等级公路建设由平原进入山区

5、,由于工程需要,往往都在一定程度上扰动或破坏了 原本较为稳定的 斜坡面形成了 人工边坡.这些边坡工程的 稳定,关系到工程建设的 安全与成败,对工程的 安全性、可行性及经济性等起着重要的 制约作用,并在很大程度上影响着工程建设的 使用效益及投资.因此,边坡稳定问题是工程中需要引起足够重视的 问题.1边坡工程概述1.1边坡分类边坡是指岩体、土体因自然或人为作用而形成一定倾斜度的 临空面 张永兴.边坡工程学M.北京:中国建筑工业出版社.2008,8.按成因可分为自然边坡和人工边坡;按地层岩性则可分为岩质边坡和土质边坡;按使用年限可分为永久性边坡和临时性边坡;坡高大于30米的 岩质边坡和大于20米的

6、土质边坡称为高边坡.1.2 边坡工程的 重要性及分级根据边坡工程的 重要性及破坏后果的 危害性,对边坡工程安全性主要有以下规定 Reese LC,Wang ST,Fouser.Use of drilled shafts in stabilizing a slopeJ.Geotechnical SpecialPublication,1993,13181332 Loehr JE，Bowders JJ，Owen JWStabilization of slopes using recycled plastic pinsJJournal of theTransportatiOn Research Boa

7、rd,2000,1714:1-8 郑颖人, 方玉树, 郑生庆等. 岩石边坡支挡结构上岩石压力计算方法探讨J. 岩石力学与工程学报, 1997, (6). 余振兵. 公路边坡防护与治理J. 科技风, 2009, (19).:(1)边坡工程应按其损坏后可能造成的 后果(危及人的 生命、造成经济损失、产生社会不良影响)、边坡类型和坡高等因素,确定边坡的 安全等级.(2)破坏后果很严重、严重的 下列建筑边坡工程,其安全等级应定位一级:由外倾软弱结构面控制的 边坡工程;危岩、滑坡地段的 边坡工程;边坡滑塌区内或边坡影响区内有重要建(构)筑物的 边坡工程.破坏后果不严重的 上述边坡工程的 安全等级可定为二

8、级.1.3边坡的 防护种类边坡的 防护大体上可以分为工程防护、植物防护、柔性支护与综合防护等 王恭先. 滑坡防治工程措施的国内外现状J. 中国地质灾害与防治学报, 1998, (1).目前,边坡的 工程防护种类主要有八种:一是抹面与捶面,适用于本身稳定,干燥、无地下水的 风化程度低的 软岩层边坡.二是灌浆与勾缝,灌浆适用于石质坚硬、不易风化、岩层内部节理发育,但裂缝宽度较小 的 岩质路堑边坡;勾缝适用于石质较坚硬、不易风化、张开节理不甚发育,且节理缝较大较深的 岩石路堑边坡.三是水泥土护坡,适用于粉土、粉砂、粉质粘土、粘土等填方边坡或易受洪水浸淹的 路基填方边坡,可用于盐渍土地区.四是护面墙,

9、适用于易风化的 云母岩、绿泥片岩、千枚岩及其它风化严重的 软质岩层和较破碎的 岩石地段,边坡本身稳固,有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙和肋式护面墙等.五是喷浆或喷射混凝土防护,适用于岩性较差、强度较底、易风化的 稳定岩质边坡,也可用于局部加固处理后的 大面积喷浆.六是喷锚防护,具有较高的 强度,较好的 抗裂性能,用于加强坡面内一定深度的 破碎岩层.七是土钉墙,主要适用于风化破碎较严重的 岩石边坡,也可用于粉土、砾石和砂土边坡,确保边坡在施工过程中保持原来的 稳定结构,避免坍塌.八是预应力锚索梁,主要适用于裂隙和断层发育、防缓边坡工作量巨大的 高陡边坡 祝介旺, 庄华泽, 李建伟等. 大型

10、边坡加固技术的研究J. 工程地质学报, 2008, (3):365-370.植物防护主要有三种 王铁桥, 许文年, 叶建军等. 挖方岩石边坡绿化技术与方法探讨J. 三峡大学学报：自然科学版, 2003, (2). 叶建军, 许文年, 鄢朝勇等. 边坡生物治理回顾与展望J. 水土保持研究, 2005, (1). :种草,适用于边坡稳定、坡面冲刷轻微的 路堤或路堑边坡,不适用于长期浸水边坡.铺草皮,适用于各种土质边坡,特别是坡面冲刷比较严重、边坡较陡(可达60)时.植树,适用于各种土质边坡和风化极严重的 岩石边坡,边坡坡度不陡于1:1.5.柔性支护 李百震. 边坡柔性防护技术在岩质边坡工程中的应用

11、研究D. 山东大学, 2012.主要指以下几种形式:三维植被网,用于设计稳定的 土质和岩质边坡,特别是土质贫瘠的 边坡和土石混填的 边坡,可以起到固土防冲并改善植草质量的 良好效果.钢绳网主动防护,与锚杆或支撑结合,以金属网或土工格栅的 形式对边坡形成连续支撑.钢绳网被动防护,多用于岩体交互发育、坡面整体性差,有岩崩可能的 高路堑边坡.综合防护:岩质边坡绿化喷播技术:岩质坡面营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的 多孔稳定结构.不仅适用于所有开挖后的 岩体边坡,而且对于岩堆、软岩、碎裂岩、散体岩、极酸性土岩以及挡土墙、护面墙、混凝土结构边坡等不宜绿化的 恶劣环境.框格护坡:风化较严重

12、的 岩质边坡和坡面稳定的 较高土质边坡.2边坡破坏类型2.1边坡病害常见类型边坡病害的 常见种类有坍塌、崩塌、滑坡、倾倒和错落等五种 朱本珍,谭冬生.黄土地区管道沿线填土边坡滑坡发生机理和防治对策J中国铁道科学，2008,29(4):814.坍塌是指地震等外力作用使破碎岩土或堆积密实的 岩土体在一定范围内产生松动,松动岩土体在自然应力作用下产生坍滑的 变形现象.崩塌是指风化破碎的 岩体沿陡倾角节理或V形节理面产生崩落、倒塌的 变形现象,崩塌病害往往始于前缘.滑坡是指岩土体在重力作用下沿较弱面发生滑动的 变形现象.倾倒是指陡倾的 薄层状岩层,在沟谷下切或开挖等卸荷过程中向临空面缓慢弯曲的 变形现

13、象.错落是指高陡斜坡地段,由一组陡倾贯通结构面将风化破碎岩体与后部完整岩体分开,因边坡开挖失去支撑力,下伏有一定厚度的 软弱岩层不足以承受上部岩体压力而被压缩,引起坡体以垂直下错为主、水平位移为辅的 变形现象.2. 2边坡病害规模划分边坡的 变形破坏从规模上可分为山体变形、坡体变形及坡面变形三种 Chen cv,Martin GR.Soil-structure interaction for landslide stabilizing pilesJComputers and Geotechnics,2002,29:363-386.若破坏范围深至山体内地应力未释放完之处,常因开挖导致山体在地应力

14、回弹作用下(或深部水压力作用下)形成破坏,即为山体破坏,故研究山体破坏必须考虑地应力的 影响.坡体变形是指山体的 一部分受地质环境各种因素及应力等的 作用产生失稳破坏的 现象,坡体变形往往在山体地应力松弛范围内形成,故研究坡体变形不考虑地应力的 影响.坡面变形是指坡体自身稳定条件下表层受风化等作用产生小 规模坍塌、落石、土体坍塌、泥石流、表土剥落等现象,坡面变形范围仅局限在坡体表层.从治理的 难易程度上可以分为难以治理和可以治理的 边坡病害.比如,汶川大地震最为频发的 崩塌,属于坡体震害 刘晓.汶川地震区斜坡动力反应研究D.武汉:中国地质大学,2010,由于崩塌危岩体的 位置难以预测,故危害较

15、大,一旦发生,往往造成重大的 生命财产损失.大规模的 中高位崩塌体往往不具备施工条件,当前边坡工程领域还没有较为可靠的 治理方法.实际工程中应以“躲避”为主,如在危岩体下部路基面上方修筑棚洞等.可以治理的 边坡病害包括中低位崩塌、坍塌、小 范围的 坡面落石、路堤滑坡、各种规模的 自然坡体滑坡 谢和平,邓建辉,台佳佳等.汶川大地震灾害与灾区重建的岩土工程问题J岩石力学与工程学报,2008,21(2)：247250.对于中低位崩塌,实际中可采用锚固类工程进行加固;而对于坍塌或小 规模的 坡面落石,工程中可采用挂主动网或设置被动网等方法进行防护.对于路堤填土滑坡及各种规模自然坡体滑坡的 治理应以支挡

16、类工程为主.3边坡病害的 治理对策对于边坡病害的 治理,一般遵循以下原则:治早治小 ,对地形地质条件复杂而范围大的 病害,一时不易勘察清楚,应采取分期分批处理措施,先实施局部治理工程,进行动态跟踪,逐步查清病害,最后达到一次根治,不留后患 彭海.边坡工程处治技术分析研究及工程应用D.中南大学, 2011. DOI:10.7666/d.y1914020.分清轻重缓急,对急剧变形的 边坡病害,应采取快速有效的 工程措施,对变形缓慢的 大型病害,应全面规划、分期整治.边坡开挖、加固及植被恢复密切结合,灾后边坡病害加固往往会对植被产生一定程度的 破坏,在进行病害治理的 同时,应兼顾植被的 恢复与防护,

17、保护当地生态环境.3.1植物防护类植物固坡技术在早期边坡工程中应用广泛,在现代环境生态学领域也有新的 价值.植物固坡主要通过以下几种途径增加边坡的 稳定性 雷雨. 边坡治理中的植物固坡法研究J. 建材与装饰, 2014, (6).:通过茎、叶的 阻隔,减少土壤的 吸水和蒸发,从而减少降雨渗流;植物根系吸收土壤中的 水分并蒸发至大气中,降低土层孔隙水压力;根与土壤发生生物化学反应,改善土壤物理性质,增强土层抗剪强度;根扎进土壤,对边坡起支撑和锚固作用;茎、叶、根共同作用减少表面径流冲蚀力,从而保持边坡结构的 完整性.植物固坡在增加边坡稳定性、减少水土流失以及改善生态环境方面有着很大的 积极作用.

18、同时也应看到,在一定环境、一定条件下植物固坡也有负面作用.例如,植物根系在扎进土壤,对边坡起支撑和锚固作用的 同时,也会增加土层的 渗透性,导致土层渗透能力的 增加:植物还容易受到外力(风等)作用,并将其荷载传递给边坡.这些都对边坡的 稳定性产生不利影响.在实际工程应用中,既要充分利用植物固坡的 各种优点,又应尽量避免其不利的 一面.例如,对地质构造较破碎的 边坡,一般选择根系粗壮发达的 植物来固坡;但往往这样的 植物都长得过高,受风力影响显著,则可通过经常修剪其枝干来解决这个问题.当前对植物固坡作用的 理论研究还不很透彻,有待在今后的 实践中进一步完善.3.2截水、排水类排水工程用于滑坡治理

19、的 发展初期是以地表排水为主,有截水沟、排水沟、疏通自然沟等形式.为提高排水效果,在工程实践中逐渐引入了 地下排水措施,有盲沟、支撑盲沟、渗沟等.随着人们对排水工程重要性认识的 提高,各种排水工程措施的 耦合使用研究日益受到人们的 重视,洞,孔、井相结合的 立体排水思想得到了 发展,地下排水洞和水平排水孔得到了 推广应用.水平排水孔是一种通过滤水管将滑坡体内地下水排出以稳定滑坡的 方法,其优点是施工安全、造价低,由于施工工艺水平的 提高,目前超长水平排水孔得到了 推广应用,并在排水效果的 定量化研究方面取得了 可喜的 进步,浙江大学硕士学位论文 绪论在提高排水效率的 同时也大大节省了 工程费用

20、.但由于水平钻孔容易塌孔又缺乏专用钻孔设备,目前的 使用仍局限于一些特殊的 滑坡治理工程.当前边坡工程的 排水措施主要有:地下排水洞、水平排水孔、集水井、地表排水沟和排水盲沟等,这些排水措施都是利用水的 重力势特性,使坡体的 地表水和地下水向低水位区排泄.存在的 主要问题:(1)排水措施对坡体的 排水环境要求较高,许多边坡往往缺乏有利的 地形条件,导致排水措施的 有效性难以保证;(2)排水措施的 长期可靠性差,如水平排水孔容易堵塞等;(3)无法长期实时排出边坡深部地下水;(4)至今没有快速疏干地下水的 技术方法.叶贺炯 叶贺炯. 边坡充气排水治理方法探讨D. 浙江大学, 2012.基于气水置换

21、原理探索了 一种新方法,利用钻孔向边坡压入高压气体,形成边坡局部水头差变化,实现边坡渗流场的 改变,达到主动排出坡体地下水的 作用.3.3支挡类支挡类治理技术主要有抗滑挡墙、抗滑桩、锚索桩和预应力钢筋砼抗滑桩等.抗滑挡墙利用墙底摩阻力与墙前被动土压力平衡边坡破坏力, 依靠自重或土体保持墙体稳定.该方法施工简单,机械化程度较低,取材容易,主要为石料和少量水泥,个别用混凝土代替,但需跳槽开挖,施工困难,而且抗滑作用有限,对大型滑坡治理效果不明显.抗滑桩,为侧向受力,是将边坡破坏力由桩身传递到下部锚固段,通过锚固段的 桩周抗力予以平衡,类似于悬臂结构.抗滑桩可与其他结构联合使用,装维布置灵活,施工安全性高 刘喜云. 浅谈抗滑桩及预应力锚索在边坡治理中的综合应用J. 中国地质灾害与防治学报, 200