淺談工程建設(shè)邊坡穩(wěn)定性影響因素及地質(zhì)災(zāi)害防治措施

田月明，覃純，吳圣華

廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站

在基礎(chǔ)工程建設(shè)以及礦山開采過程中，如工程防護(hù)措施不當(dāng)，極容易引發(fā)邊坡地質(zhì)災(zāi)害。隨著基礎(chǔ)工程建設(shè)的高速發(fā)展，以及社會(huì)各領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)資源需求的提升，更加推動(dòng)了工程活動(dòng)的開發(fā)力度，由此造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變，形成的工程建設(shè)邊坡可能存在滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害安全隱患。因此，為全面提升工程建設(shè)邊坡穩(wěn)定性，確保不對(duì)人員及財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，應(yīng)對(duì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合防治。

一、邊坡穩(wěn)定性影響因素

邊坡發(fā)生變形、破壞，甚至失穩(wěn)形成崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，是一個(gè)動(dòng)態(tài)、累積的過程[1]。影響邊坡穩(wěn)定性的因素復(fù)雜多樣，往往又互相作用。通常將邊坡失穩(wěn)的原因大致歸納為內(nèi)在因素與外在因素兩大類，其中內(nèi)在因素是邊坡自身所固有的特征，包括巖土體物理性質(zhì)、邊坡形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征；外在因素是邊坡所處的環(huán)境條件，包括水、地震以及人類工程活動(dòng)等[2]。

（一）巖土體物理性質(zhì)

主要包括邊坡的組成物質(zhì)、堅(jiān)硬程度及透水性等，并且物理性質(zhì)決定了邊坡自身的力學(xué)強(qiáng)度和外力抵抗能力。一般情況下，邊坡中原材料含有大量的黏土礦物質(zhì)，由于自身結(jié)構(gòu)問題容易出現(xiàn)泥質(zhì)充填物，最終形成巖石。在巖石方面主要?jiǎng)澐譃槎喾N形式，比如說：泥巖、頁(yè)巖、凝灰?guī)r等，此類巖石更容易受到外界的影響，嚴(yán)重造成軟化現(xiàn)象，從而降低了力學(xué)強(qiáng)度，因此出現(xiàn)了邊坡性能不斷下降的情況，最終形成了崩塌問題。

（二）邊坡形態(tài)

邊坡形態(tài)方面主要分析坡度、高度、組合關(guān)系、平面形態(tài)以及各方面條件等多個(gè)因素。邊坡形態(tài)對(duì)于穩(wěn)定性有直接影響作用。一般而言，邊坡的坡度越陡，則越容易變形失穩(wěn)；坡高越大，穩(wěn)定性越差。當(dāng)邊坡坡向組合關(guān)系為順向坡，巖層傾角小于邊坡坡角時(shí)，容易引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。邊坡形態(tài)大致可劃分為凹形、凸形或直線形，從力學(xué)平衡的角度分析，凸形坡面是穩(wěn)定性相對(duì)較差的形態(tài)。

（三）結(jié)構(gòu)特征

邊坡的結(jié)構(gòu)特征對(duì)其穩(wěn)定性也有較明顯的影響，主要體現(xiàn)在巖體內(nèi)本身發(fā)育的各種結(jié)構(gòu)面。對(duì)于結(jié)構(gòu)面而言，巖石的結(jié)構(gòu)面需要明確方向、形態(tài)、規(guī)模等，還需明確是否出現(xiàn)連續(xù)面等問題，其中分析工作，主要包括節(jié)理裂隙、剪切面、層理等，屬于強(qiáng)度減弱的地質(zhì)界面。不同的結(jié)構(gòu)面破壞了邊坡巖體的完整性，對(duì)巖體產(chǎn)生了切割作用，使之與邊坡形成分離狀態(tài)，當(dāng)結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度明顯低于邊坡的剪應(yīng)力時(shí)，巖土體易沿臨空面發(fā)生滑動(dòng)，是誘發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的必要條件[3]。除此之外，松散的巖石結(jié)構(gòu)面并不明顯，自身抗剪強(qiáng)度較低，因此更容易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害問題。

（四）水的作用

對(duì)于邊坡穩(wěn)定性而言，水是嚴(yán)重影響邊坡穩(wěn)定性的因素之一，邊坡變形一般均在雨季過后所形成，由于降雨的沖刷問題，造成了巖土流失的情況，導(dǎo)致松動(dòng)現(xiàn)象，又發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞；二是大量地表水的入滲會(huì)在巖土交界面或風(fēng)化程度不同的界面匯集，軟化巖土體，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，導(dǎo)致邊坡抗剪強(qiáng)度降低，抗滑能力減弱；三是受降雨影響，江河、水庫(kù)水位自然漲落，所產(chǎn)生的靜水壓力和動(dòng)水壓力易引起岸坡失穩(wěn)滑動(dòng)。

（五）地震的破壞作用

地震的破壞作用是導(dǎo)致邊坡巖土體松動(dòng)的外在原因之一。區(qū)域性地震所產(chǎn)生的反復(fù)性震動(dòng)波，能使邊坡巖土體結(jié)構(gòu)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈波動(dòng)，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度驟減，或產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)面，邊坡易沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑塌。特別是在強(qiáng)震作用下，巖土體結(jié)構(gòu)受到更大的破壞，誘發(fā)滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性更大。一般而言，地震烈度在Ⅵ級(jí)以上時(shí)，邊坡出現(xiàn)群發(fā)性滑塌的可能性較大，如2008年5 月12 日汶川大地震烈度達(dá)到Ⅺ級(jí)，導(dǎo)致震區(qū)多處工程建設(shè)邊坡發(fā)生滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害，造成了重大的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

（六）人類活動(dòng)的影響

人類活動(dòng)往往也是導(dǎo)致邊坡發(fā)生滑塌的一個(gè)重要外在因素。隨著工程建設(shè)逐步由城市向山區(qū)發(fā)展，交通、水利及基礎(chǔ)設(shè)施的大量興建，對(duì)山區(qū)原始地形地貌實(shí)施大規(guī)模改造。人類活動(dòng)的影響主要體現(xiàn)在：一是施工過程中，若采取不合理的開挖方式，極容易造成邊坡變形破壞；二是不適宜的爆破作業(yè)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的振動(dòng)作用，導(dǎo)致巖體發(fā)生開裂、錯(cuò)動(dòng)及擴(kuò)張跡象，降低巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，直接影響邊坡穩(wěn)定性；三是過量的堆載、填筑會(huì)增加坡體荷載，造成邊坡原有力學(xué)平衡遭到破壞，產(chǎn)生的變形累積到一定程度后，邊坡容易瞬時(shí)失穩(wěn)出現(xiàn)滑塌事故。

二、邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治原則

邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)當(dāng)遵循“以防為主、防治結(jié)合、綜合治理”的原則，可分析概括為以下內(nèi)容[4]：

（1）分析邊坡周圍的地質(zhì)條件、變形情況、邊坡特性等多方面因素，以此判斷可能對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成影響主要因素。

（2）工程建設(shè)選址時(shí)，應(yīng)避免可能產(chǎn)生較大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害。

（3）結(jié)合工程實(shí)際需求，選擇不同的防治措施，針對(duì)造成邊坡失穩(wěn)問題的影響因素作出分析，從而優(yōu)化整體安全系數(shù)，盡可能增加工程投資力度。

（4）針對(duì)邊坡方面問題需要明確當(dāng)?shù)鼐唧w情況，主要針對(duì)生物作出監(jiān)測(cè)，還需明確政策等信息，以此優(yōu)化綜合防治措施，達(dá)到最佳防治效果。

三、邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治措施

針對(duì)上述防治原則，邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治工作可以主要從兩個(gè)方面入手：首先是提高自身抗滑能力，此時(shí)可以增強(qiáng)巖土自身的抗剪力，還可選擇增加外抗力；其次可以選擇減小下滑力，此過程需要重視排水工作，減少崩塌的概率。常用的邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治措施簡(jiǎn)述如下：

（一） 詳細(xì)勘查

在工程建設(shè)前要做好邊坡詳細(xì)勘查工作，出現(xiàn)災(zāi)（險(xiǎn)）情后要立即開展補(bǔ)充勘查?？辈閼?yīng)采取工程地質(zhì)測(cè)繪、物探、鉆探、槽探、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試及巖土取樣室內(nèi)試驗(yàn)等綜合手段，重點(diǎn)查明邊坡巖土體結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)、水文地質(zhì)條件等，準(zhǔn)確地提供工程設(shè)計(jì)所需的巖土體物理力學(xué)參數(shù)。分析研判可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害范圍、規(guī)模、破壞機(jī)制及其發(fā)展演化趨勢(shì)，提出工程的治理方案建議，為工程治理施工圖設(shè)計(jì)提供完整的地質(zhì)依據(jù)。

（二）科學(xué)評(píng)價(jià)

邊坡是否具備穩(wěn)定性需求，直接與工程整體設(shè)計(jì)有關(guān)聯(lián)，也關(guān)系著工程的安全性。因此，科學(xué)地開展邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)尤為關(guān)鍵。目前從邊坡穩(wěn)定狀態(tài)的定性分析到量化分析，已形成了較為科學(xué)、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系。主要的穩(wěn)定性分析方法有工程類比分析法、極限平衡分析法、數(shù)值分析法、非確定性分析法以及基于GIS 理論的空間數(shù)據(jù)融合分析法［5-7］。工程建設(shè)前應(yīng)結(jié)合邊坡勘查資料，從誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危害性、破壞性及影響工程安全施工的角度，有針對(duì)性地采取一種或多種方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析、評(píng)價(jià)及論證，充分研判穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性及適用性，為最終形成適宜的邊坡防治工程設(shè)計(jì)方案，提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

（三）截排水工程

水的沖刷、浸泡作用是形成邊坡地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。在治理工程施工中，設(shè)置適宜的截排水工程是最為關(guān)鍵有效的防治措施。截排水工程的主要作用是對(duì)潛在成災(zāi)區(qū)及周圍的水體實(shí)施疏導(dǎo)、截流及排放，具體可分為地表排水和坡內(nèi)排水。地表排水一方面是在邊坡外圍修建環(huán)形或樹狀截水溝，對(duì)水起到攔截、引離的作用；另一方面是在邊坡區(qū)修建相互連通的排水溝，降低水流的沖刷，減少滲入問題。對(duì)于排水工程而言，則需明確地形和位置等各類地質(zhì)條件，設(shè)置坡內(nèi)排水通道，如泄水孔（管）、排水井（管）等。此類方式可以有效處理邊坡內(nèi)部出現(xiàn)的各類地下水，還可快速將其排出，減少結(jié)構(gòu)面軟化的概率，降低影響穩(wěn)定性的不利條件。

（四）削方減載工程

削方減載是一種有效減小邊坡下滑力的防治措施，削坡減載主要指的是以小邊坡為目標(biāo)進(jìn)行巖土處理，以此降低邊坡荷載。削坡減載主要降低邊坡中出現(xiàn)的不為穩(wěn)定的巖土體積，從而降低邊坡坡度，以此優(yōu)化整體穩(wěn)定性。上述方式的應(yīng)用還可以降低剩余下滑力。此類方法在實(shí)際工程應(yīng)用過程中較為普遍，并且不容易受到限制；而削坡減載對(duì)施工部位及工藝要求較高，如若處理不當(dāng)，很有可能造成施工期間的滑塌事故。

（五）支護(hù)工程

1.抗滑樁

該措施主要是通過不同形式的樁體，此時(shí)需要將其主動(dòng)安入滑動(dòng)面之下，以此組織滑坡問題，樁身在材料方面可以選擇木樁或者鋼筋混凝土樁等，一般會(huì)選擇使用相互連接、相互交錯(cuò)等方式進(jìn)行布置，樁的錨固深度與巖土體物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，一般為樁全長(zhǎng)的 1/2～1/3 ?？够瑯对谶x擇布設(shè)位置時(shí)，應(yīng)充分考慮地形、水文地質(zhì)條件及災(zāi)害特征，實(shí)際施工中常配合錨桿（索）使用，能起到更好的抗滑效果。

2.抗滑擋墻

抗滑擋墻是目前邊坡治理最為常用的工程措施之一，其作用是提高邊坡整體穩(wěn)定性?？够瑩鯄Χ嗖捎脻{砌片石、（鋼筋）混凝土作為墻體，利用墻體自重，或借助于錨索（桿）等結(jié)構(gòu)抵抗邊坡的下滑力。對(duì)于擋墻方面需要明確類型和布置方式，整體應(yīng)該結(jié)合位置、規(guī)模、地質(zhì)條件等方面因素作出分析，其基礎(chǔ)必須設(shè)置于滑動(dòng)面以下穩(wěn)定地層。對(duì)于抗滑擋墻方面應(yīng)該遵循就近取材的原則，保證施工工藝的簡(jiǎn)單性，以此發(fā)揮出抗滑工作的優(yōu)勢(shì)；但是此類方式也具有一定缺點(diǎn)，比如說開挖量較大，不利于控制施工的穩(wěn)定性。因此選擇此類施工方式需要明確開挖工作，盡可能做到及時(shí)填筑，以此減少滑動(dòng)問題。

3.錨固措施

主要采用錨索、錨桿、土釘?shù)儒^固方式，在坡體施工一定深度的鉆孔，穿過軟弱結(jié)構(gòu)面，直至完整巖土體內(nèi)，再插入鋼筋、鋼索或預(yù)應(yīng)力鋼筋，最后灌注設(shè)計(jì)強(qiáng)度的砂漿，以此提高邊坡巖土體的摩擦阻力及抗剪強(qiáng)度。根據(jù)是否預(yù)先施加應(yīng)力，錨固措施可分為預(yù)應(yīng)力錨固和非預(yù)應(yīng)力錨固兩種類型。預(yù)應(yīng)力錨固是一種主動(dòng)加固措施，對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，施工方便，作用力可均勻分布于邊坡，對(duì)高陡邊坡或存在較深潛在破裂面的坡體，有更好的加固效果。非預(yù)應(yīng)力錨固是一種被動(dòng)加固措施，常用于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、規(guī)模較小的邊坡。

4.格構(gòu)梁

格構(gòu)梁是利用漿砌片石、現(xiàn)澆（鋼筋）混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土，結(jié)合錨桿（索）固定邊坡的治理措施，其將護(hù)坡與柔性支撐有機(jī)結(jié)合，是一種有效的加固措施，在邊坡治理中常常運(yùn)用。

（六）生物防護(hù)

生物防護(hù)是穩(wěn)固邊坡的一種有效措施，主要可分為植草和植樹兩種防護(hù)方式。植草可直接嵌入邊坡，防止坡面被沖刷形成水土流失，對(duì)表層土起到穩(wěn)固作用，施工時(shí)一般可選擇平鋪草皮或噴播草籽的形式。植樹應(yīng)盡量選擇低矮、易生長(zhǎng)的本土灌木。植草與植樹防護(hù)應(yīng)聯(lián)合使用，對(duì)于土質(zhì)邊坡風(fēng)化較為嚴(yán)重的區(qū)域，有利于達(dá)到綠樹成林的效果。

（七）監(jiān)測(cè)工程

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治的有效手段。早期的監(jiān)測(cè)技術(shù)主要以人工巡視為主，使用鋼尺、水準(zhǔn)儀等進(jìn)行坡體表面變形宏觀監(jiān)測(cè)，主要方法有肉眼觀測(cè)法、尺量法、貼片法等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子測(cè)量及激光雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了新型監(jiān)測(cè)儀器的研發(fā)與運(yùn)用，如：位移計(jì)、壓力計(jì)、沉降儀、雨量計(jì)、測(cè)斜儀等[8]。以上新技術(shù)的成功應(yīng)用，為監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定性提供了可靠的技術(shù)保障。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文介紹了影響工程建設(shè)邊坡穩(wěn)定性的因素，通常情況下各種因素并非獨(dú)立存在，而是疊加共同作用。在實(shí)際工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循“以防為主、防治結(jié)合、綜合治理”的原則，在科學(xué)分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，因地制宜地綜合應(yīng)用邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治措施，并加強(qiáng)施工質(zhì)量把控，確保工程及人員安全。