摘 要：近年來，黃土高邊坡的變形破壞給黃土地區(qū)人民生命財產(chǎn)造成了巨大的損失，因此，文章通過分析黃土高邊坡的變形破壞的六種類型，不僅能更好地反映黃土高邊坡的特征，也為黃土地區(qū)的工程實踐提供了一定的參考依據(jù)。從而，避免對人民的生命財產(chǎn)造成不必要的損失。

關鍵詞：黃土高邊坡；變形破壞；類型和特征

1 概述

目前，在我國西北地區(qū)大規(guī)模的公路、鐵路建設中出現(xiàn)了大量高度大于30m的黃土邊坡，已建成的黃土邊坡最高可達108m。由于在現(xiàn)行規(guī)范中，對高度為30m以上的黃土邊坡缺乏明確的設計標準，以致因設計不當而造成的邊坡變形破壞現(xiàn)象時有發(fā)生。據(jù)對陜、甘、寧等地區(qū)公路、鐵路黃土高邊坡的現(xiàn)狀調(diào)查，發(fā)現(xiàn)已建成的150多處高邊坡中約有60處已經(jīng)發(fā)生了不同程度的變形破壞[1]。近年

來，隨著國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的實施，在我國西部黃土地區(qū)規(guī)劃有大量的鐵路和公路，因此，黃土高邊坡問題就顯得尤為突出。

在黃土高邊坡存在的問題中，邊坡變形破壞最為普遍。對于基坑開挖、公路和鐵路修筑等過程中形成的邊坡，若是不規(guī)范施工，則會使得土體發(fā)生變形，變形過大時可能會引發(fā)滑坡；而已建成公路、鐵路在風化、降雨和地震等作用下，也會引起邊坡的變形和破壞，如坡面沖刷、剝落、崩塌等。因此，黃土高邊坡的變形破壞是一種常見、多發(fā)、威脅人民生命財產(chǎn)安全的地質(zhì)災害現(xiàn)象。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

黃土高邊坡災害不僅危及人民生命、財產(chǎn)的安全，而且直接影響區(qū)域國民經(jīng)濟的順利發(fā)展，因此，對此開展研究十分必要。其中，邊坡變形是邊坡產(chǎn)生破壞的首要前提，是邊坡穩(wěn)定狀態(tài)最直觀的反映。因此，其變形破壞特征，是研究重點和難點，是邊坡災害預測、預防、預報和有效防治的理論基礎。

上世紀80年代，國際工程地質(zhì)協(xié)會將瓦恩斯的滑坡分類方法作為國際標準，即按照運動形式，邊坡可分為傾倒、流動、側向擴離、崩塌和滑動[2]。

谷德振等（1979）[3]、孫玉科（1980）[2]將邊坡的變形破壞模式歸納為：張裂順層追蹤破壞模式、追蹤平推滑移模式、水平剪切變形模式、傾倒變形破壞模式、順層高速滑動模式。

盧肇鈞（1989）[4]通過分析土體變形破壞的機理，發(fā)現(xiàn)土的各向異性、土中的孔隙水、應變、受力時間和加載速率、應力會影響土的變形和破壞。

孫廣忠（1993）[5]把邊坡變形破壞的類型總結為：傾倒變形、崩塌、追蹤節(jié)理面破壞、潰屈破壞、水平滑動、塊體滑動、沿層面滑動、圓弧滑動。

彭先孚等（1995）[6]通過分析萬縣豆芽棚邊坡的變形破壞特征，發(fā)現(xiàn)在遭遇洪水或者暴雨時，邊坡的變形會進一步加劇。

陳守義（1996）[7]利用土的應力應變特性，將黃土滑坡分為漸進破壞和突然失穩(wěn)兩類[8]。

金德鐮（2000）[9]將邊坡變形分為六類：剝落、張裂、蠕動、坍滑、滑動、崩塌。

倪萬魁、劉東燕、張永興（2002）[10]采用有限元法模擬了某黃土高邊坡在不同降雨和地震條件下坡體應力場的變化，結果發(fā)現(xiàn)：隨著降雨的入滲，土體中含水量也逐漸增大，其塑性破壞區(qū)域不斷擴大；地震使坡體中最大主應力和剪應力明顯增大，應力集中帶的范圍擴大，坡體內(nèi)塑性區(qū)也隨之迅速擴大；黃土高邊坡的變形破壞方式主要為滑塌型，其過程為：坡體蠕動→后緣拉裂→滑帶在坡體中下部形成并向兩側擴展→剪出口形成→坡體突滑。

另外，根據(jù)野外調(diào)查和前人總結資料，王庚蓀（2001）[11]、陳志新等（2002）[12]、何紅前、陳志新、葉萬軍等（2005）[13]、王兆云、陳芳（2007）[14]、吳萍、張駿、趙雄偉（2007）[15]、王念秦、羅東海、姚勇（2009）[16]、李長發(fā)、鄒乾勝、羅東海（2010）[17]等對黃土高邊坡變形破壞的基本形式、模式進行了進一步研究。

盡管眾多學者進行了這方面的探索、研究，但黃土高邊坡的變形破壞特征仍然以其特征不明確性、變形難覺察性、破壞不確定性等方面制約著地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

3 黃土高邊坡變形破壞類型及特征

黃土高邊坡的變形破壞可分為坡面破壞和坡體破壞兩大類。坡面破壞是坡體自身穩(wěn)定性滿足要求，但因為坡面長期暴露在自然環(huán)境中，在各類外地質(zhì)營力作用下，坡面土體發(fā)生失穩(wěn)，包括坡面沖刷、剝落和濕陷變形；坡體破壞是因為坡體自身的穩(wěn)定性不滿足要求，隨著時間的推移，邊坡開始發(fā)生變形而最終失穩(wěn)，包括崩塌、坍（滑）塌、滑坡[18]。

3.1 坡面沖刷

坡面沖刷是指降雨形成的坡面水流，在自重作用下向下流動，愈向下流速愈大，并沖走坡面表層土體的現(xiàn)象。使坡面形成溝狀或洞穴狀，是常見的路塹邊坡變形破壞形式[13]。

沖刷主要受坡比的控制，坡比直接影響流速和匯水面積。坡面越陡，流速越大；坡面面積越大，匯流水的厚度也越大，沖刷力就越強[19]。在黃土邊坡的設計中，坡比一般最好控制在1：0.4～1：0.75。

3.2 剝落

剝落一般多發(fā)生在邊坡中部至坡腳。其特點為：陽坡要比陰坡剝落更為嚴重；在坡度變化部位剝落要比其他部位嚴重；含鹽量高或者粘粒含量大的土體容易發(fā)生剝落。

其產(chǎn)生機理：黃土高邊坡在開挖過程中，使得坡面表層一定范圍內(nèi)的土體受到擾動，從而破壞了土體的完整性。又加之未及時防護，導致表層水分蒸發(fā)，進而形成一個硬殼，雨水沖刷、晝夜溫差以及其他因素影響下，硬殼和下部土體逐漸發(fā)生分離，并在自身重力、風和水等的作用下，沿坡面剝落，堆積于坡腳。

3.3 濕陷變形

由于黃土具有濕陷性，在一定壓力作用下，當土體遇水浸濕后，在坡面上會形成一些陷穴，甚至整體發(fā)生下沉，使得破面的整體性發(fā)生破壞。

3.4 崩塌

崩塌又稱崩落、垮塌或塌方，是指陡坡上的巖土體被多組結構面分割，在重力和其他外力作用下，突然脫離母體，以垂直運動為主快速向下崩落的表生地質(zhì)現(xiàn)象[20]。其特點是：沒有前兆，發(fā)生突然，每次崩塌都沿新的破壞面塌落。

其產(chǎn)生的機理：坡面陡直、具有良好臨空面的邊坡，其坡頂附近的微裂縫在雨水沖刷或后期改造過程中，逐漸向深部擴展，同時，受結構面切割的土塊在自身重力、水流沖刷或人類工程活動的作用下失穩(wěn)，產(chǎn)生翻轉、滾動破壞，形成崩塌[20]。

崩塌主要發(fā)生在以下幾種情況：（1）沿節(jié)理面或交叉節(jié)理處崩塌；（2）反坡的形成造成崩塌；（3）黃土洞穴引發(fā)的崩塌。

3.5 坍（滑）塌

坍（滑）塌是指坡度較陡的黃土高邊坡在人類活動或者自然因素作用下，誘發(fā)的具有崩塌、滑動、倒塌特征以及先滑后塌的變形破壞過程。普遍發(fā)生在厚度較大的高陡邊坡頂部和中部，具有群發(fā)性、頻繁性和突發(fā)性等特點[21]。

形成機理：坡體中的結構面在地表水或者雨水的下滲侵蝕作用下，逐漸向深部擴展，切割坡體，在自身重力或者其他因素作用下，坡體下部首先坍塌，由于上部失去支撐，繼而由下而上逐層發(fā)生坍塌，從而形成臨空面，進而誘發(fā)滑坡。

3.6 黃土滑坡

滑坡是指邊坡上的部分巖土體，沿著一定的貫通性剪切破壞面，產(chǎn)生以水平運動為主的向下滑移的表生地質(zhì)現(xiàn)象[20]。具有多發(fā)性，是一種典型的、至今難以根除的地質(zhì)災害現(xiàn)象。

雖然黃土的覆蓋較厚，降雨入滲不可能到達下部的隔水層，但是因為黃土中存在大孔洞和張節(jié)理，地表水就會沿著這些大孔洞和張節(jié)理直接灌入，從而使得土體呈現(xiàn)為軟塑或者流塑狀態(tài)。坡體在自身重力作用下，沿軟弱結構面發(fā)生滑動，導致邊坡失穩(wěn)。其滑動面是三段折的圈椅形，即上陡下緩中間為圓弧形。

4 結論和建議

本文通過對黃土高邊坡變形破壞的六種類型進行初步探討，進而對黃土高邊坡的防治提出以下建議：

（1）在對黃土高邊坡坡度和坡型的選擇中，既要結合邊坡自身的特點，更要嚴格遵照行業(yè)規(guī)范和工程經(jīng)驗。坡度太緩，挖方量較大、坡面受沖刷路徑較長；坡度太陡，容易使雨水對坡面產(chǎn)生沖刷、剝落甚至局部坍塌。因此，黃土邊坡的坡度，一般以1：0.4～1：0.75為易。

（2）俗話說“無水不滑”，水是影響黃土高邊坡變形破壞的重要因素之一。因此，應根據(jù)當?shù)氐慕涤晏卣骱瓦吰滤幍匦蔚孛玻O置相應的排水設施，包括地下排水和地表排水。

（3）據(jù)調(diào)查，大部分黃土高邊坡坡面都沒有防護措施，以致造成嚴重的坡面沖刷，因此，應盡早對坡面進行防護。比如骨架植草。

參考文獻

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作者簡介：鄭秀紅（1988-），女，南寧學院助教，成都理工大學在職博士，主要從事地質(zhì)工程、巖土工程方面的教學與研究工作。