（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì) 貴州都勻558004）

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì) 貴州都勻558004）

危險(xiǎn)邊坡對(duì)公路、鐵路、建筑物構(gòu)成巨大威脅，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，如何加大危險(xiǎn)邊坡的有效治理和控危，已擺在目前工程建設(shè)領(lǐng)域亟待解決的重大工程治危技術(shù)問題。如何有效防范地質(zhì)災(zāi)害對(duì)已建成工程的危害呢？通過對(duì)節(jié)理、斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造易產(chǎn)生危險(xiǎn)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)力的分析和研究，并結(jié)合易產(chǎn)生危險(xiǎn)地質(zhì)災(zāi)害地段布置多樣防治工程驗(yàn)證，最終得出在高角度邊坡中治理地質(zhì)災(zāi)害采用梯式固坡法是最有效方法之一。

危險(xiǎn)邊坡工程建設(shè)治危技術(shù)應(yīng)力解析高角度邊坡有效防控方法和唯一途徑

1 引言

目前在我國西部山區(qū)大多數(shù)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)施工過程中，不論緩坡還是高角度邊坡治理滑坡塌方都采用此種方法，因?yàn)檫@種方法省工、省時(shí)、省建設(shè)費(fèi)用，一些基礎(chǔ)設(shè)施建成完工后，雖在短期內(nèi)未出現(xiàn)滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害，但在后期運(yùn)行過程中，由于采用防治工程不當(dāng)，在后續(xù)自然災(zāi)害（如暴雨）影響下，會(huì)造成大面積地質(zhì)滑坡和塌方，給國家及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大損失，社會(huì)影響極其惡劣、教訓(xùn)極其深刻。之所以會(huì)產(chǎn)生如此嚴(yán)重后果，就是我們的勘查單位只注重事物的表象，未對(duì)產(chǎn)生災(zāi)害性地質(zhì)構(gòu)造體作深入查證，重表象不注重實(shí)際才會(huì)產(chǎn)生如此嚴(yán)重后果。譬如在蘭海高速都勻東方機(jī)床廠對(duì)面山體在高速路開通幾個(gè)月后，遇大雨就產(chǎn)生大面積滑坡塌方；又譬如在滬昆高速三穗至麻江段，也是在高速路開通幾個(gè)月后產(chǎn)生大面積滑坡塌方；再譬如在遵赤高速習(xí)水二郎鄉(xiāng)路段也是高速路開通后產(chǎn)生滑坡塌方，給國家及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，教訓(xùn)極其深刻。那么，如何做到有效防治地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生呢，我想創(chuàng)新工作機(jī)制，求真求實(shí)，采取合適的工程防治措施是防止交通基礎(chǔ)設(shè)施建成后不發(fā)生滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害最有效的手段，除此沒有它法。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各種交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也齊頭并進(jìn)。如何使建成好的各種交通基礎(chǔ)設(shè)施能高效安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，是規(guī)劃設(shè)計(jì)部門和工程地質(zhì)勘察部門必須考慮的重大技術(shù)課題；一是如何對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)過地各種地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的傾向、傾角進(jìn)行精確測(cè)量，找出對(duì)交通設(shè)施產(chǎn)生危害的地質(zhì)構(gòu)造是工程勘察部門在勘察過程中必須作的一項(xiàng)重要工作；二是工程勘察部門必須對(duì)勘察過程中所記錄的可能對(duì)交通設(shè)施產(chǎn)生危害的地質(zhì)構(gòu)造要進(jìn)行應(yīng)力解析，作出各種構(gòu)造及節(jié)理玫花圖并找出對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生危害的最大應(yīng)力聚集滑動(dòng)構(gòu)造面；三是設(shè)計(jì)部門根據(jù)工程勘察部門提供的勘察報(bào)告及建議，是否選擇更改最初設(shè)計(jì)線路或優(yōu)選設(shè)計(jì)并提交交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施方案；四是設(shè)計(jì)部門提交交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施方案后，工程勘察部門必須根據(jù)工程勘察成果編制交通基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)過地段可能產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害及工程防治措施報(bào)告概算出工程防治建設(shè)總費(fèi)用；五是財(cái)政部門根據(jù)設(shè)計(jì)部門最終提供的建設(shè)實(shí)施方案，根據(jù)先前設(shè)計(jì)預(yù)算基礎(chǔ)上，是否追加地質(zhì)災(zāi)害防治費(fèi)用。

2 高角度危險(xiǎn)邊坡性質(zhì)特征

在高原山區(qū)和丘陵地區(qū)修建交通基礎(chǔ)設(shè)施都免不了要經(jīng)過山地峽谷地帶，因此，交通基礎(chǔ)設(shè)施在建設(shè)過程中自然就形成一些邊坡，坡度低于10°的平緩斜坡對(duì)建成的交通基礎(chǔ)設(shè)施不會(huì)構(gòu)成地質(zhì)危害；坡度介于11°—35°之間的斜坡對(duì)建成的交通基礎(chǔ)設(shè)施將構(gòu)成地質(zhì)危害，必須布置工程進(jìn)行防治；坡度大于36°以上的斜坡屬于高角度危險(xiǎn)邊坡，這樣的危險(xiǎn)邊坡易產(chǎn)生大面積滑坡、滾石等地質(zhì)災(zāi)害，必須發(fā)大財(cái)力布置工程進(jìn)行有效治理、防患于未然。

那么，哪些高角度邊坡會(huì)對(duì)建成的交通基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成大的地質(zhì)危害呢？按巖石特征來排位變質(zhì)巖為最，二是沉積巖，三是巖漿巖；按巖性特征來排位泥巖、頁巖、板巖、砂巖為最，二是灰?guī)r，三是玄武巖、花崗巖?，F(xiàn)就泥巖、頁巖、板巖、砂巖路段高角度邊坡用梯式固坡法治理巖石塌方技術(shù)論述如下：

2.1 當(dāng)巖層傾向與坡向相反時(shí)梯式固坡法解析

如下圖（1）所示，當(dāng)巖層傾向與坡向相反時(shí)，公路左側(cè)高角度邊坡治理滑坡現(xiàn)階段大多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)施工過程中一般采用網(wǎng)格狀混凝土樁基固坡加植物法，也就是在網(wǎng)格中種草或栽一些樹木來防治滑坡，實(shí)踐證明此種固坡法只適合緩坡有效治理滑坡塌方。

上圖（1）中1、2、3為順坡向泥巖、砂巖類巖石節(jié)理滑動(dòng)面。巖層傾向與坡向相反，如果是巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造穩(wěn)定性好。巖石節(jié)理、劈理及斷層構(gòu)造不發(fā)育的灰?guī)r、玄武巖和花崗巖，則巖層傾向方向會(huì)產(chǎn)生一種大于切應(yīng)力（dT）的直應(yīng)力（dN），這樣的高角度基礎(chǔ)設(shè)施邊坡是穩(wěn)定的，不易產(chǎn)生滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害，如果山高，則主要防止風(fēng)化巖落石的危害。當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施高角度邊坡巖性為泥巖、頁巖、板巖、砂巖且?guī)r石節(jié)理、劈理構(gòu)造發(fā)育，則該邊坡會(huì)產(chǎn)生如圖（1）中1、2、3的節(jié)理滑動(dòng)面，而2、3這兩個(gè)滑動(dòng)面會(huì)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成災(zāi)害性地質(zhì)危害。主要原因會(huì)產(chǎn)生如圖中三個(gè)紅箭頭表示的內(nèi)力（dP）、直應(yīng)力（dN）和切應(yīng)力（dT）。當(dāng)2、3號(hào)滑動(dòng)面在雨水潤滑作用下，滑動(dòng)面中的內(nèi)力（dP）和直應(yīng)力（dN）值為零時(shí)，下滑切應(yīng)力（dT）聚集達(dá)到無任何阻擋力的狀態(tài)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生大面積滑坡塌方，2015年1月5日發(fā)生在遵赤高速習(xí)水二郎鄉(xiāng)路段的滑坡塌方就屬于此種情況。

那么，在交通基礎(chǔ)設(shè)施建成后高角度邊坡采取什么樣的工程防治，才能不發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害呢？上截面圖（1）中綠色線就是消除交通基礎(chǔ)設(shè)施建成后不發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害有效防治線，在實(shí)際工程施工過程中，這種方法叫梯式固坡法（也可叫階梯式固坡法），采取這種辦法可有效消除綠色線以上巖石構(gòu)造體及巖石、土壤自身重量產(chǎn)生的切應(yīng)力（dT）破壞作用，工程完工后事先消除了這種破壞性作用，就不會(huì)在工程使用過程中發(fā)生滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，從而可避免交通基礎(chǔ)設(shè)施建成后因工程防治不利而產(chǎn)生的地質(zhì)危害。

從上截面圖（1）中可看出，在已完工的交通基礎(chǔ)設(shè)施高角度邊坡治理中采用梯式固坡法（也可叫階梯式固坡法）可有效治理滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。圖中綠色線為交通基礎(chǔ)設(shè)施建成后不發(fā)生地質(zhì)危害的安全線（也叫工程穩(wěn)固線），為什么稱它為安全線、工程穩(wěn)固線呢？因?yàn)?，從工程力學(xué)的角度去分析研究，這條線每一級(jí)臺(tái)階都可有效消剝除掉2、3號(hào)節(jié)理滑動(dòng)面由切應(yīng)力（dT）而產(chǎn)生的巖層下滑，從而避免因巖層下滑導(dǎo)致的滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，達(dá)到有效防治地質(zhì)災(zāi)害之目的。

2.2 當(dāng)巖層傾向與坡向相同時(shí)梯式固坡法解析

當(dāng)巖層傾向與坡向一致時(shí)，巖性如果是薄層灰?guī)r時(shí)且層理面夾有泥土，這樣的高角度邊坡巖層也是極不穩(wěn)定，一旦遇雨水長期沖刷作用也極易造成滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。當(dāng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建成后高角度邊坡巖性為泥巖、頁巖、板巖、砂巖時(shí)就要根據(jù)高角度邊坡坡度特征，布置梯式固坡工程可有效防治滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害，下圖（2）中綠色線就是有效防治滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的穩(wěn)固線和安全線。

為什么稱其為穩(wěn)固線和安全線呢！從圖（2）中可分析，當(dāng)巖層傾向和坡向傾斜方向一致時(shí)，且組成邊坡巖性為泥質(zhì)砂巖，泥巖，砂質(zhì)泥巖或是頁巖時(shí)，經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖層極易產(chǎn)生順坡向的節(jié)理裂隙地質(zhì)構(gòu)造，當(dāng)內(nèi)力（dP）和直應(yīng)力（dN）相互作用力抵消為零時(shí)，這時(shí)切應(yīng)力（dT）就會(huì)受外力（如暴雨、振動(dòng)、地震等）作用，導(dǎo)致大面積滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害。如果在工程建設(shè)過程中采用梯式固坡法，就會(huì)有效地剝除綠色線以上節(jié)理裂隙構(gòu)造隱患而產(chǎn)生的滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害，使交通基礎(chǔ)設(shè)施建成后安全可靠。

圖（3）

在已建成的交通基礎(chǔ)設(shè)施高角度邊坡治理滑坡、塌方大都采用網(wǎng)格狀混凝土樁基加植物固坡法，采用此種方法可省工、省時(shí)、省建設(shè)費(fèi)用。交通基礎(chǔ)設(shè)施建成完工后雖在短期內(nèi)未出現(xiàn)滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，但遇到自然災(zāi)害如暴雨就會(huì)沿順坡向巖層構(gòu)造面發(fā)生滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害，如上圖（3）中就是一典型工程防治采用不當(dāng)方法而造成的地質(zhì)災(zāi)害，雖然滑坡未造成重大財(cái)產(chǎn)損失和生命安全，但影響了工程進(jìn)度和材料的浪費(fèi)。采用這樣的防治措施在一些工程建設(shè)領(lǐng)域帶有普遍性，究其原因不外乎以下幾點(diǎn)，一是施工方為節(jié)省建設(shè)費(fèi)用和趕工期，二是工程在施工前未進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)災(zāi)害勘查和地質(zhì)災(zāi)害隱患排查論證，沒有把防治地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生擺在工程建設(shè)過程中的突出地位來抓，三是工程施工前的地質(zhì)災(zāi)害勘查經(jīng)費(fèi)投入不足，致使地勘部門沒有投入更多的人力來排查產(chǎn)生潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患，致使工程在完工后，由于采取不當(dāng)防治工程，導(dǎo)致工程建成后再次發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

如何做到工程建成后的使用安全，是擺在我們國家各工程施工單位面前的重大課題，也是國家在項(xiàng)目論證和規(guī)劃實(shí)施過程中必須考慮的重大課題，也就是說國家在論證帶區(qū)域性全局性重大交通基礎(chǔ)設(shè)施過程中，就必須把前期地質(zhì)勘查作為整個(gè)工程建設(shè)過程中的重要一環(huán)加以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化，針對(duì)不同工程建設(shè)編制不同地質(zhì)勘查技術(shù)規(guī)范和資金投入標(biāo)準(zhǔn)，從而可避免在工程地質(zhì)勘查中執(zhí)行一套固定籠統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范及資金投入標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，在我們國家所面臨的現(xiàn)實(shí)問題是不論工程大小、重點(diǎn)工程還是一般工程都是按一個(gè)技術(shù)規(guī)范和資金投入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行前期工程地質(zhì)勘查，故而造成工程地質(zhì)勘查技術(shù)成果粗糙，對(duì)潛在易造成后期安全隱患的地質(zhì)災(zāi)害構(gòu)造沒有仔細(xì)勘察論證，如上圖（3）中就是一典型工程防治措施不當(dāng)，導(dǎo)致再發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的工程安全事故。要是在工程防治措施得當(dāng)或有一點(diǎn)工程安全常識(shí)，也不會(huì)在工程防治措施實(shí)施后，還發(fā)生如此地質(zhì)災(zāi)害。

2.3 巖層傾向、傾角、節(jié)理滑動(dòng)面與坡度基本相同，但巖層傾角平緩，梯式固坡法解析

上圖（4）中，當(dāng)巖層傾向與坡向相同，但巖層傾角平緩，在泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖地段施工形成的高角度邊坡中，常?？梢姵示W(wǎng)格狀線條布滿巖層中，這是由于受多次構(gòu)造擠壓作用使得巖層破碎而形成的節(jié)理、劈理、線理等地質(zhì)構(gòu)造線；同時(shí)還會(huì)形成如圖（4）中2、3節(jié)理構(gòu)造滑動(dòng)面。當(dāng)構(gòu)造滑動(dòng)面不斷擴(kuò)張時(shí)蠕動(dòng)，這時(shí)巖層在自身重量產(chǎn)生的切應(yīng)力（dT）作用影響下，就會(huì)形成極不穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造面，一旦遇到自然災(zāi)害時(shí)，譬如暴雨沖刷、震動(dòng)或地震等外力作用，就會(huì)造成大面積的滑坡坍塌，對(duì)已建成使用的交通基礎(chǔ)設(shè)施造成很大的地質(zhì)危害。

如果在工程勘察過程中仔細(xì)收集這些不利工程建成后的安全地質(zhì)隱患，采取適當(dāng)?shù)墓こ谭阑即胧?，就?huì)避免工程設(shè)施建成后的地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。如圖（4）中的綠色線就是工程設(shè)施在遇到泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖邊坡中所采用的梯式固坡的安全線。

4 結(jié)論

預(yù)防工程后期地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，工程前期的地質(zhì)勘查是關(guān)鍵。

要改變傳統(tǒng)的工程地質(zhì)勘查籠統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范和資金預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)；要針對(duì)不同工程制定相應(yīng)的工程地質(zhì)勘查技術(shù)規(guī)范和資金預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)。譬如鐵路、公路建設(shè)工程地質(zhì)勘查技術(shù)規(guī)范和資金預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)就要區(qū)分于地產(chǎn)、水利和一般性工程建設(shè)工程地質(zhì)勘查技術(shù)規(guī)范和資金預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)。總之針對(duì)不同工程建設(shè)要制定相應(yīng)工程地質(zhì)勘查技術(shù)規(guī)范和資金預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣，才能針對(duì)不同工程設(shè)施采取不同工程防治措施來預(yù)防工程設(shè)施建成后不發(fā)生或少發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，減少國家及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)損失。

節(jié)應(yīng)力解析及梯式固坡法在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

■劉建平

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-378-2