巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性分析及防治措施分析

【摘要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，城市的高速發(fā)展，對(duì)空間的利用率要求也越來(lái)越高，高邊坡工程也越來(lái)越常見，規(guī)模也越來(lái)越大。本文主要從巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性分析以及防治措施兩方面進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】巖質(zhì)高邊坡；穩(wěn)定性；防治措施

前言

基于假定不連續(xù)面對(duì)邊坡穩(wěn)定性起控制作用的分析方法——極限平衡法，雖然有些方面仍不完善，但就當(dāng)前的研究狀況而言仍不失為一種較為實(shí)用的分析方法。對(duì)其進(jìn)行合理的改進(jìn)以提高其準(zhǔn)確度并使其能夠更方便地應(yīng)用于工程實(shí)踐是有必要的。下文首先就其穩(wěn)定性分析，其次探析其防治措施。

一、關(guān)于平面滑動(dòng)破壞型邊坡的水壓分布假設(shè)

對(duì)于滿足平面滑動(dòng)破壞假定條件的邊坡，在選定可能的滑動(dòng)面和張裂隙組合后，考慮張裂隙和滑動(dòng)面上的水壓影響時(shí)，穩(wěn)定性系數(shù)可由下式計(jì)算：

式中各參數(shù)由圖1可得：

式中：水和巖體的容重

眾所周知，雖然張裂隙和滑面上的水壓可能不是很大，但由于它們是作用在很大的面積上的，因此這個(gè)力對(duì)邊坡的穩(wěn)定性往往很重要，如何合理假定其水壓分布也與計(jì)算結(jié)果緊密相關(guān)。在推導(dǎo)上述邊坡安全系數(shù)計(jì)算公式時(shí)曾假定：張裂隙和假想滑面的水壓分布從張裂隙底至破壞面與坡面相交處線性地減少（如圖1所示）。

這種水壓的分布，在很多邊坡中與實(shí)際水壓分布差異不大，能夠起到在保證一定精度的條件下簡(jiǎn)化問題的目的，但有幾種現(xiàn)實(shí)的情況將使假設(shè)偏離實(shí)際的情況較遠(yuǎn)。如果將其影響考慮進(jìn)來(lái)可能使分析的可信度更高。

二、巖質(zhì)高邊坡的設(shè)計(jì)和防治措施

巖質(zhì)高邊坡的防治措施由穩(wěn)定措施、防護(hù)措施和報(bào)警措施及其組合構(gòu)成。

1.施工設(shè)計(jì)

從改善巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性出發(fā)，開挖法既減少了促成破壞的下滑力，又可以清除引起斜坡破壞的不穩(wěn)定或潛在不穩(wěn)定部分，其主要問題和缺點(diǎn)是費(fèi)用高。

2.加固

由于巖體中存在斷層、節(jié)理、裂隙、層面及軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面和軟弱面，使得巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性問題較土質(zhì)邊坡要復(fù)雜得多。再加上巖石質(zhì)地堅(jiān)硬的特點(diǎn)，使得巖質(zhì)高邊坡的加固處理顯得很特別。巖質(zhì)高邊坡的加固處理必須滿足以下幾個(gè)條件：（1）影響足夠深遠(yuǎn)但不破壞巖體完整。巖體中斷層及軟弱夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面的位置有時(shí)離坡面很遠(yuǎn)，這就要求加固措施能深入影響到巖體內(nèi)部；但同時(shí)又不能破壞巖體的整體性，給巖體穩(wěn)定帶來(lái)新的不利因素。（2）對(duì)周圍環(huán)境不致產(chǎn)生大的破壞。本文中反復(fù)提到保護(hù)邊坡生態(tài)環(huán)境問題。這一問題在邊坡開挖時(shí)就應(yīng)該考慮，并一直貫穿于整個(gè)邊坡治理階段中。（3）方便施工。考慮到以上因素，采用預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索錨固技術(shù)是巖質(zhì)高邊坡加固中最經(jīng)濟(jì)有效的一種方式。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)原理就是用高強(qiáng)度的鋼材或鋼鉸線穿過(guò)巖體軟弱結(jié)構(gòu)面，再使其長(zhǎng)期處于高應(yīng)力狀態(tài)下的受拉結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)被加固巖體的強(qiáng)度，改善巖體的應(yīng)力狀態(tài)，提高巖體的穩(wěn)定性。當(dāng)軟弱結(jié)構(gòu)面離坡面較近時(shí)用錨桿，較遠(yuǎn)時(shí)用錨索。一般的高邊坡都用錨索。同其他如連體墻、抗滑樁相比，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)具有主動(dòng)防護(hù)的特點(diǎn)。同時(shí)由于其對(duì)巖體擾動(dòng)小，施工快而靈活，且影響范圍大（錨索可長(zhǎng)至80m，預(yù)應(yīng)力噸位可達(dá)1500t）等其他錨固措施所不能代替的優(yōu)點(diǎn)，因此在巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性加固處理中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

3.落石防護(hù)

一個(gè)很小的石塊從高邊坡上滑下來(lái)，到達(dá)底部就會(huì)產(chǎn)生很大的動(dòng)能。巖塊自然剝落、邊坡維護(hù)施工、人為因素都有可能造成落石或其他物體的下滑。如果邊坡底部有公路、鐵路、建筑物等重要設(shè)施，會(huì)造成很大的破壞作用。在這種情況下，采取落石防護(hù)措施是完全必要的。

SNS（Safety Netting System）柔性防護(hù)技術(shù)是1995年由瑞士引進(jìn)的一種邊坡防治技術(shù)，分主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)和被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)兩大部分。其中被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)就是一種落石防護(hù)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由錨桿、拉錨繩、減壓環(huán)、鋼繩網(wǎng)和鋼柱及基座幾個(gè)部分構(gòu)成。當(dāng)受到落石沖擊時(shí)，鋼絲繩網(wǎng)首當(dāng)其沖，沖擊力被傳遞至剛柱，然后最終一部分被傳遞至基座，一部分則由拉錨繩傳遞至與巖體相連的錨桿上。為使沖擊力得到緩沖，剛柱與基座之間采用了可動(dòng)聯(lián)接；拉錨繩上安置了消能元件減壓環(huán)。與傳統(tǒng)金屬柵欄、石墻等攔擋結(jié)構(gòu)最大的不同的是它能吸收和分散落石的沖擊動(dòng)能并使自身受到的損傷最小。

三、綠化護(hù)坡

綠化護(hù)坡又稱植物固坡或生態(tài)護(hù)坡，主要是利用植物來(lái)改善邊坡巖土層地質(zhì)狀況、減少水土流失，提高邊坡穩(wěn)定性，同時(shí)還能改善生態(tài)環(huán)境和地區(qū)小氣候。因此，綠化護(hù)坡同時(shí)兼有穩(wěn)定防護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境的雙重功能。對(duì)巖質(zhì)邊坡來(lái)說(shuō)，采用植物護(hù)坡的方法其作用不僅在于能減弱巖石風(fēng)化和雨水沖蝕，其綠化邊坡、改善環(huán)境的意義遠(yuǎn)大于改善邊坡的穩(wěn)定性狀況。

四、實(shí)例

某高邊坡位于南京市，是寧杭高速公路穿過(guò)此地開挖路基形成的路塹邊坡，邊坡全長(zhǎng)370m，坡度45b，垂直高差達(dá)80多m，分為8級(jí)臺(tái)階，屬巖質(zhì)高邊坡。組成山體的巖石為粗質(zhì)熔結(jié)（角礫）凝灰?guī)r，全、強(qiáng)風(fēng)化層只占上部坡頂?shù)囊恍〔糠郑虏咳侵械群臀L(fēng)化層，巖石強(qiáng)度高，在整個(gè)開挖段無(wú)大規(guī)模處于危險(xiǎn)方位的斷裂，節(jié)理面發(fā)育，但延伸短，緊閉充填物少，多為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面。據(jù)此提出以下建議：

（1）對(duì)于表面完整的微風(fēng)化區(qū)只采取平整措施。

（2）巖坡表面破碎，節(jié)理和裂隙發(fā)育的地方采用錨桿和鋼筋網(wǎng)加固的方法。

（3）坡角修建石墻，防止坡面巖石的風(fēng)化、侵蝕和落石。

（4）考慮到坡面積大，坡陡建議采取噴播生態(tài)種植基的方法來(lái)護(hù)坡。

（5）景觀設(shè)計(jì)。因地至宜，賦清秀、自然于巖坡。

結(jié)論

（1）預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)是巖質(zhì)高邊坡加固中有效、方便而且又經(jīng)濟(jì)的一種方法。

（2）SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)在落石防護(hù)方面有顯著作用。

（3）綠化護(hù)坡具有穩(wěn)定防護(hù)和改善邊坡環(huán)境的雙重功能。

（4）邊坡的治理不僅要注重穩(wěn)定性問題，還要考慮生態(tài)環(huán)境問題。

參考文獻(xiàn)

[1]張發(fā)明，邵蔚俠.巖質(zhì)高邊坡預(yù)應(yīng)力錨固問題研究[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)，1999.

[2]陽(yáng)友奎.賀詠梅.斜坡坡面地質(zhì)災(zāi)害SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)概論[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2000.

[3]楊永兵.邊坡治理中的植物固坡法[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002.