边坡治理技术研究综述.docx

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边坡工程概述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的岩质边坡和大于的土质边坡称为高边坡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级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植物防护主要有三种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柔性支护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的岩质边坡和坡面稳定的较高土质边坡边坡破坏类型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由于崩塌危岩体的位置难以预测故危害较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类工程为主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保护当地生态环境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截水排水类排水工程用于滑坡治理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排水措施的长期可靠性差如水平排水孔容易堵塞等无法长期实时排出边坡深部地下水至今没有快速疏干地下水的技术方法叶贺炯基于气水置换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锚索桩是将预应力锚索施加在桩顶相当于顶部铰支下部梁式支挡能够使锚索拉力与桩身抗力共同抵抗边坡破坏力施工技术复杂机械化程度高施工周期短成本低应用比较广泛预应力钢筋砼抗滑桩与普通抗滑桩相比节省材料施工便捷具有一定的应用前景锚固类锚固类治理技术有锚索杆框架压浆锚固钢花管注浆和多次注浆锚管框架等锚杆索框架对坡体有一定的框箍作用利用锚杆索在岩体中的抗滑力进行锚固还可以通过灌浆加固岩体强度该方法机械化程度高施工简单但钢筋锚杆索的锚固作用有限一般用于加固自然边坡的浅层变形压浆锚固由于高压注浆增强了抗滑力提高了岩体强度将钢筋笼置于压浆柱内对抗滑体有抗滑消减作用机械化程度高而且对原有边坡影响较小钢花管注浆提高了岩体的强度与灌浆体构成微型桩起到了抗滑的作用具有施工便捷安全持久的优点施工后绿化恢复率高多次注浆锚管框架注浆机理与锚固机理结合提高了岩土体的强度适用于会发生变形松弛及软弱位置难以确定的边坡加固效果明显结语在公路建设的新形势下近几年高速公路的大规模建设和现有国道等级的提高出现了大量的山岭地区的高等级公路受山体地质条件的影响边坡失稳破坏的现象仍然不可完全避免地会发生本文论述了道路边坡治理相关的一些技术它们都能为工程的安全建设提供或大或小的贡献然而若想边坡稳定问题更好地得到解决我们还有更大的进步空间参考文献张永兴边坡工程学北京中国建筑工业出版社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岩石力学与工程学报余振兵公路边坡防护与治理科技风王恭先滑坡防治工程措施的国内外现状中国地质灾害与防治学报祝介旺庄华泽李建伟等大型边坡加固技术的研究工程地质学报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三峡大学学报自然科学版叶建军许文年鄢朝勇等边坡生物治理回顾与展望水土保持研究李百震边坡柔性防护技术在岩质边坡工程中的应用研究山东大学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中国铁道科学刘晓汶川地震区斜坡动力反应研究武汉中国地质大学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岩石力学与工程学报彭海边坡工程处治技术分析研究及工程应用中南大学雷雨边坡治理中的植物固坡法研究建材与装饰叶贺炯边坡充气排水治理方法探讨浙江大学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中国地质灾害与防治学报吴茂明阮含婷刘鹭预应力锚索在岩土边坡工程治理中的应用岩土工程学报