路基邊坡降雨入滲災(zāi)害防治措施

黃津華

[摘要]降雨入滲是路基破壞和邊坡失穩(wěn)的主要因素，滑坡與降雨有著緊密的關(guān)聯(lián)。本文對孕育階段應(yīng)該合理的種植邊坡植被；潛存階段需要依據(jù)雨量預(yù)警基準(zhǔn)來疏散人群和車輛；而誘發(fā)階段需要采取預(yù)應(yīng)力錨索框架、錨桿框架、擋墻、護坡及排水等措施。

[關(guān)鍵詞]降雨入滲 積水點 路基 邊坡

[中圖分類號] U213.1+3 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-343-1

1孕育階段的斷鏈措施

據(jù)調(diào)查，在影響邊坡地質(zhì)災(zāi)害的眾多因素中，降雨量是主要因素之一。如果水分滲入到路基土體，尤其是砂性路堤，容易使路堤過濕，過大的含水量將嚴(yán)重降低其內(nèi)摩擦力和粘聚力，一旦遭遇雨水沖刷或滲透，極易發(fā)生邊坡災(zāi)害。對于粘性土來說也是如此。在降雨過程中，假設(shè)某個地區(qū)在某個時段的降雨強度不變，在這個時段內(nèi)，土體的入滲能力隨時間逐漸減小，在開始一段時間內(nèi)，降雨強度小于土體的入滲能力。當(dāng)在某一時刻，降雨強度等于土體的入滲能力，此時土體由非飽和性土逐漸變?yōu)轱柡托酝粒@個過程稱為孕育階段。根據(jù)災(zāi)變鏈?zhǔn)嚼碚?，在阻止?zāi)害發(fā)生的方法中，斷鏈?zhǔn)亲钣行У姆椒ǎ绕涫窃谠缙谠杏A段，這樣可以把災(zāi)害的損失減小到最低。由于孕育階段是指在雨水滲入過程中降雨強度小于入滲能力這個階段。在這個時段內(nèi)，降雨強度一直保持為定值，土體中的含水量隨著時間逐漸增大，而入滲能力隨著土體中的含水量增加而減小。要對這個階段進行斷鏈，只有阻止土體入滲能力的進一步減小。除了對其采取有效的排水措施，還應(yīng)種植相應(yīng)的植被。而種植的相應(yīng)植被的各參數(shù)應(yīng)該根據(jù)土體的入滲能力和降雨強度來確定。植物根系對邊坡的加固作用，可以保護路基邊坡免受大氣降水與地表徑流的沖刷。對于枝葉繁茂的植被來說，大面積的植被覆蓋可以減少地表徑流。同時對水土沖刷有極大的減緩作用。除此之外，枝葉繁茂的樹冠能夠截留一部分降水量，龐大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，還可以穩(wěn)定地表土層。這里引入截留量的概念。截流量（I）即為植被截留降雨量，分為灌木截流量和草本植物截流量。截流量對邊坡水土流失有影響，采用Horton R.E.的經(jīng)驗公式計算。

I=a+bXn

式中：I為截流量，mm；X 為某一次降雨量，mm；a、b、n為系數(shù)，根據(jù)植物種類定。灌木時a=1.0，b=0.8，n=0.5；闊葉型草本a=0.5，b=0.5，n=0.5；細葉型草本（主要指禾本科類）時a=0.5，b=0.15，n=0.5。

利用該式計算出每種植被所對應(yīng)的I值，然后利用未截留量（W）的公式即W =X-I計算出相應(yīng)的W 值。將每種植被的未截留量（W）和當(dāng)?shù)赝馏w入滲流量（Q）進行比較，從而選擇適合該地區(qū)的植被種類。如果某一地區(qū)邊坡入滲流量（Q）較大即Q>W ，為了阻止雨水的進一步入滲，應(yīng)該較大程度地攔截降雨量，此時應(yīng)該選用I值較大的灌木。

而沒有植被覆蓋的地方，降水量全部落在地表面，形成地表徑流，造成水土侵蝕和沖刷。因此，合理的種植邊坡植被可以降低土體入滲能力減小的速率。從而達到在孕育階段斷鏈的目地。

2潛存階段的防御措施

在降雨一段時間后，降雨強度與土體的入滲能力相當(dāng)，此時土體為飽和性土。土體的入滲能力也幾乎達到極限。如果在孕育階段，降雨量足夠大超過土體的入滲量和植被的截留量時，雨水將在邊坡表面形成地表徑流且在表面形成積水。一方面，邊坡表面上的植被可以減緩地表徑流的沖刷。另一方面，隨著降雨量的逐漸增加，邊坡表面的積水也逐漸增加，從而對災(zāi)害的發(fā)生蓄積了潛存的能量，但此時邊坡土體的變形還未超過土體變形的容許值。這個過程稱為潛存階段，對于這一階段，主要采取防御措施。在這一階段中，主要是由于邊坡地表的累積雨量對其邊坡穩(wěn)定性造成影響。由于假設(shè)降雨強度在某一時間段內(nèi)不變，降雨量隨著時間而逐漸積累直至超過土體的入滲能力和植被的吸水能力。此時應(yīng)利用降雨量，或者利用天氣數(shù)據(jù)等對累積雨量進行監(jiān)控判斷。在對累積雨量進行監(jiān)測時，應(yīng)對該地區(qū)建立雨量預(yù)警基準(zhǔn)。這里采用的雨量預(yù)警機制是以累積雨量為基準(zhǔn)參數(shù)。并用“門檻累積雨量”作為雨量預(yù)警的基準(zhǔn)。其目的是作為人員疏散避難的參考依據(jù)。在開始一段時間內(nèi)，邊坡表面不形成地表水即無累積雨量，當(dāng)達到積水點時，邊坡表面開始形成累積雨量，并且累積雨量隨著時間逐漸增大，達到該地區(qū)邊坡的門檻累積雨量，此時應(yīng)啟動相應(yīng)的雨量預(yù)警機制進行預(yù)警。該預(yù)警機制準(zhǔn)確率的高低直接影響防救災(zāi)資源經(jīng)濟的合理利用。較低的基準(zhǔn)所造成的高誤報率，不僅造成資源的浪費也會使人民失去防災(zāi)的警覺；而較高的基準(zhǔn)導(dǎo)致的誤報率卻可能直接造成人員的傷亡。在潛存階段，主要采取的防御措施是依據(jù)雨量預(yù)警基準(zhǔn)疏散人群和車輛。雨量預(yù)警基準(zhǔn)主要是根據(jù)邊坡土體的入滲能力、降雨強度、植被根系和樹冠的吸水能力等綜合確定的。

3誘發(fā)階段的治理措施

隨著降雨量的不斷增加，地表積水越來越多。邊坡土體的下滑力增大。當(dāng)邊坡土體超過土體變形的容許值時，邊坡開始下滑。表現(xiàn)為滑坡、泥石流、崩塌等邊坡地質(zhì)災(zāi)害。在誘發(fā)階段，過程短暫且破壞力極強。所積蓄的能量也很大。在這個階段，斷鏈幾乎是不可能的，由于時間很短暫，防御也是不可能的，只能對其采取治理措施。邊坡的治理措施通常是預(yù)應(yīng)力錨索框架、錨桿框架、擋墻、護坡及排水措施等。對于高度較大、面積廣、且邊坡土體多為粘性土體的邊坡，通常對邊坡采取錨桿框架梁邊坡支護措施，即將框架梁與錨桿連為一體，在框架梁內(nèi)噴播草籽，進行綠化。在錨桿施工方法中，首先利用錨桿成孔，最好采用風(fēng)動潛孔錘鉆進施工，該施工方法的優(yōu)點是不需用水及泥漿清孔，能有效地避免沖刷坡體，施工速度快，然后進行混凝土框架梁施工。當(dāng)邊坡土體已出現(xiàn)變形或?qū)ψ冃我髧?yán)格的工程部位時，應(yīng)采用受力比錨桿大的預(yù)應(yīng)力錨索框架梁支護結(jié)構(gòu)，此種施工方法是將預(yù)應(yīng)力錨索施加的預(yù)應(yīng)力和滑動巖土體與穩(wěn)定巖體緊密連結(jié)為一體，增加巖土體各層面的抗滑力，同時又通過坡面上框架梁將各個錨索有效地連成一個整體，形成一個由表及里的加固體系，進而達到防止整體邊坡失穩(wěn)的目的，是一種新型的抗滑結(jié)構(gòu)。目前，這2種治理方法是先進的巖土工程加固支護方法。除此之外，可以根據(jù)邊坡坡度和高度以及巖石順層情況適當(dāng)設(shè)置擋墻和抗滑樁等治理措施。

4結(jié)束語

綜上所述，對降雨入滲到非飽和性土進行階段劃分并對各個階段進行更深入的研究，對減災(zāi)防災(zāi)有顯著的效果，并且可以通過對當(dāng)?shù)亟涤炅恳约爱?dāng)?shù)剡吰聨r體的入滲能力的調(diào)查，可以確定所選的植被種類和數(shù)量。從而減少不必要的植被浪費。

參考文獻

[1]陳偉，莫海鴻，陳樂求.非飽和土邊坡降雨入滲過程最大入滲深度研究[J].礦業(yè)工程，2009，29（6）：13-21.

[2]林鴻州，等.降雨特性對土質(zhì)邊坡失穩(wěn)的影響[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2009，28（1）：198-204.

[3]楊漢忠，劉春霞.云南省高速公路邊坡植被恢復(fù)技術(shù)與展望[J].福建林業(yè)科技，2008.35（4：：254-260.