山區(qū)邊坡穩(wěn)定性分析方法及防護(hù)治理技術(shù)研究

陳昌盛

貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550000

邊坡可分為自然邊坡和人工邊坡兩種，邊坡失穩(wěn)是我國(guó)西南地區(qū)常見(jiàn)的一種工程地質(zhì)災(zāi)害。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工程實(shí)踐活動(dòng)正向復(fù)雜環(huán)境和復(fù)雜地質(zhì)條件推進(jìn)，相關(guān)的自然邊坡和人工邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題也隨之出現(xiàn)。邊坡的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)工程的可行性、安全性和經(jīng)濟(jì)性起著重要的作用，如果不能對(duì)工程所處地質(zhì)地貌進(jìn)行全面的勘察規(guī)劃，極有可能導(dǎo)致邊坡滑坡及塌方事故，因此在邊坡工程設(shè)計(jì)前，必須采用有效的勘察方法，對(duì)相應(yīng)的巖土工程進(jìn)行勘察和分析，確保施工和后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程的安全。

1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

影響邊坡穩(wěn)定性的因素有很多，其主要可以分為內(nèi)部因素和外部因素兩種。內(nèi)部因素主要是指邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境、邊坡的地質(zhì)構(gòu)造及其他自然環(huán)境，這些因素可在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)影響邊坡的穩(wěn)定性，并決定邊坡的破壞形式，是造成邊坡失穩(wěn)破壞的本質(zhì)原因。外部因素主要是指因風(fēng)化等原因?qū)е碌倪吰峦庑胃淖?，以及人們?cè)诠こ虒?shí)踐過(guò)程中的開(kāi)挖工程、削坡工程等人為活動(dòng)，這些因素使得邊坡的受力狀態(tài)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)破壞，例如經(jīng)過(guò)雨水長(zhǎng)期的滲透腐蝕作用后，邊坡上某些巖土層的物理力學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。如果邊坡巖土體內(nèi)的任意面上的滑動(dòng)力大于其抵抗力，邊坡將發(fā)生失穩(wěn)破壞，相反如果滑動(dòng)力小于其抵抗力，則邊坡穩(wěn)定。

2 邊坡穩(wěn)定性分析方法

邊坡穩(wěn)定性的分析方法主要可分為定量分析及定性分析兩種。定量分析法主要包括極限平衡方法、極限分析方法、灰色理論方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法、模糊數(shù)學(xué)分析方法等。定性分析法主要包括工程類(lèi)比方法、可靠度分析方法、成因歷史分析方法、圖解分析法等。雖然邊坡穩(wěn)定性分析的方法有很多，但在邊坡穩(wěn)定性分析的過(guò)程中有許多的不確定性因素，因此目前邊坡失穩(wěn)定性分析還不能完全依靠理論分析和數(shù)值分析，必須從新的角度尋找新的解決邊坡穩(wěn)定性分析的方法。在工程上應(yīng)用比較多的邊坡穩(wěn)定性分析方法為極限平衡法、極限分析法、模型試驗(yàn)法和可靠度分析方法。

2.1 極限平衡法

極限平衡法是根據(jù)邊坡滑塊上的下滑力與抗滑力的大小關(guān)系來(lái)判斷邊坡的穩(wěn)定性，或者進(jìn)一步簡(jiǎn)化條件，將滑動(dòng)體分成幾塊，考慮其靜態(tài)平衡，然后查明各滑動(dòng)面的安全系數(shù)，安全系數(shù)最小的滑動(dòng)面為滑坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，并計(jì)算邊坡的極限荷載或安全系數(shù)。

2.2 極限分析法

極限分析方法是采用數(shù)值分析技術(shù)建立大尺度線性方程集來(lái)求解力學(xué)中的微積分多元方程集，并采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)求解大尺度方程集，解決工程力學(xué)應(yīng)力和應(yīng)變分析問(wèn)題。

2.3 模型試驗(yàn)法

模型試驗(yàn)方法是基于邊坡的原始形狀建立小規(guī)模模型，并在與實(shí)際工程相似的條件下，應(yīng)用相應(yīng)的工程負(fù)荷研究邊坡的失穩(wěn)機(jī)理。

2.4 可靠度分析方法

邊坡穩(wěn)定性分析中存在許多不確定因素，將這些不確定因素構(gòu)造成一個(gè)隨機(jī)模型，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到多個(gè)樣本。利用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的相關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找到各自的概率分布和特征參數(shù)，再使用可靠性分析方法分析邊坡的穩(wěn)定性，評(píng)價(jià)邊坡的安全性。

3 邊坡防護(hù)治理技術(shù)

邊坡不穩(wěn)定產(chǎn)生的后果非常嚴(yán)重，造成的損失巨大，國(guó)內(nèi)部分科研機(jī)構(gòu)和工程建設(shè)單位相繼開(kāi)展了邊坡不穩(wěn)定保護(hù)技術(shù)的研究，并在工程實(shí)踐中進(jìn)行使用。這些邊坡保護(hù)與治理技術(shù)主要是通過(guò)減少滑坡的滑動(dòng)力或消除滑動(dòng)因素，增加滑坡的抗滑阻力或抗滑因素，防止邊坡失穩(wěn)破壞。

3.1 預(yù)應(yīng)力錨桿（索）

預(yù)應(yīng)力錨桿（索）是通過(guò)錨桿（索）提高巖土體穩(wěn)定性的一種加固方法。該方法是用鉆機(jī)在滑動(dòng)面上鉆一個(gè)孔，并將錨桿（索）通過(guò)鉆孔錨固到巖土中，利用錨桿（索）的預(yù)加壓力，增加滑動(dòng)面的抗滑力，以達(dá)到提高巖土體或支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。

3.2 土釘支護(hù)

土釘支護(hù)是邊坡防護(hù)加固的常用技術(shù)，其具有經(jīng)濟(jì)可靠、施工方便的優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)邊坡防護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用?！巴玲敗笔且环N細(xì)長(zhǎng)的桿子，如鋼筋、鋼管、角鋼或其他材料，它們被放置在原地層中，并以相對(duì)接近的間隔排列，同時(shí)將水泥砂漿注入土釘周?chē)膸r土體中，形成了能顯著提高原狀土抗剪切性能的復(fù)合土體，進(jìn)而提高邊坡的整體穩(wěn)定性。

3.3 抗滑樁

抗滑樁是一種承受橫向荷載，防治滑坡的支撐結(jié)構(gòu)?？够瑯渡钊牖嬉欢ㄉ疃?，利用樁體的強(qiáng)度和樁周巖土對(duì)樁的錨固作用，以抵抗滑坡推力，保持滑坡穩(wěn)定。抗滑樁可單獨(dú)使用，也可以與其他項(xiàng)目一起使用。施工方便，工作面多，開(kāi)挖量小，施工周期短，效果快，對(duì)滑動(dòng)體干擾小，樁位選擇靈活，在工程中較常使用。

3.4 邊坡三維植被網(wǎng)

邊坡三維植被網(wǎng)是指將活躍的植物與土工合成材料相結(jié)合，在邊坡上面構(gòu)建具有獨(dú)自成長(zhǎng)能力的植物，通過(guò)植物的根系生長(zhǎng)來(lái)增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定的新技術(shù)。在邊坡防護(hù)加固時(shí)，可以根據(jù)邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境，在邊坡上按照特定的組合和間隔種植植物，通過(guò)植物的根系增加土壤的抗剪切強(qiáng)度，降低孔隙水壓和土壤重量，從而提高邊坡的穩(wěn)定性和耐侵蝕性，這種方法既可以加固邊坡，又可以起到綠化環(huán)境的作用，在邊坡治理中得到了廣泛使用。

4 工程實(shí)例分析

4.1 工程概況

某邊坡位于山區(qū)丘陵地帶，邊坡呈北西-南東分布，邊坡腳下的天然坡度約30°，邊坡縱向長(zhǎng)度約50m，邊坡橫向?qū)挾燃s150m，地表植被較好，坡頂為厚度約5m的第四系殘坡積層。

4.2 邊坡加固方案

采用分級(jí)放坡及“擋土墻+錨桿框格梁+防排水”的邊坡防治加固方案，同時(shí)在網(wǎng)格梁里種植活躍的植物，以此進(jìn)行邊坡坡面綠化，活躍的植物的根系可以和邊坡土有效結(jié)合在一起，起到加固邊坡的作用，同時(shí)還能綠化環(huán)境。

在邊坡的坡腳部位布設(shè)長(zhǎng)度為17m的混凝土結(jié)構(gòu)擋土墻，框格縱、橫梁的規(guī)格為50cm×50cm，上、下位置的框格梁分縫錯(cuò)縫布置?？蚋窳航徊婀?jié)點(diǎn)部位使用長(zhǎng)度為9m、直徑為25mm的螺紋黏結(jié)錨桿進(jìn)行錨固，邊坡設(shè)計(jì)采用錨桿地梁加固，錨桿的長(zhǎng)度為8.0m，錨桿傾角為25°，地梁整體埋入邊坡5.0cm，邊坡坡面采用厚度相同的M10漿砌石進(jìn)行修筑；分別在路塹的頂部、邊坡的兩側(cè)設(shè)置用M7.5漿砌片石修筑的截水溝和排水溝，同時(shí)在邊坡平臺(tái)位置設(shè)置截水溝，將施工范圍內(nèi)的地表水引排到兩側(cè)天然溝渠；在邊坡的坡腳位置處設(shè)邊溝，破碎平臺(tái)的寬度為1m。邊坡防護(hù)加固設(shè)計(jì)方案圖如圖1所示。

圖1 邊坡加固設(shè)計(jì)方案圖

5 結(jié)束語(yǔ)

在邊坡工程中，不同的穩(wěn)定性分析方法得到的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果是不一樣的，不同的防護(hù)加固措施的適用條件也存在差別。因此，勘察設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合巖土工程的具體情況，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選用合適的穩(wěn)定性分析方法和合理的防護(hù)加固措施，這樣才能得到經(jīng)濟(jì)可靠的邊坡支護(hù)技術(shù)方案，保證邊坡加固穩(wěn)定的有效性，避免邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。