方鑫

（中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司， 武漢430000）

1 引言

很早以前人們就意識(shí)到滑坡的危害性，防治滑坡的主要措施大致有3 類：排除地下水、力學(xué)平衡、改變滑動(dòng)帶[1]。后經(jīng)理論研究又出現(xiàn)了設(shè)置支擋物、反壓護(hù)坡等治理滑坡方法。支擋結(jié)構(gòu)物被廣泛應(yīng)用的有抗滑樁、擋土墻、錨桿支護(hù)等[2]。

2 邊坡穩(wěn)定性分析方法

2.1 剛體極限平衡法

剛體極限平衡法是假設(shè)邊坡土體沿某一結(jié)構(gòu)面發(fā)生相對(duì)位移，土體服從剪切破壞的原理，滑動(dòng)面的形狀為弧面、平面等不規(guī)則面。通過分析滑動(dòng)體達(dá)到靜力平衡時(shí)的受力狀態(tài)來分析邊坡穩(wěn)定性。

2.2 有限元法

有限元法是被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的一種數(shù)值分析的方法，原理是將求解空間分割成若干個(gè)小空間，根據(jù)需要讓單元滿足控制方程。有限元法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)任何形狀的物體都可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，所以在工程中被廣泛應(yīng)用。在邊坡穩(wěn)定性分析中，有限單元法可以將滑動(dòng)體分割成若干個(gè)土柱進(jìn)行分析。該法還可以進(jìn)一步考慮變形體中的滲流效應(yīng)，以及滑動(dòng)面上的壓力、剪應(yīng)力隨時(shí)間的塑性屈服過程。

2.3 模糊數(shù)學(xué)法

1）層次分析法構(gòu)造判斷矩陣是判斷出每一層各個(gè)因素的重要性，通過矩陣的形式表示出來，我們把這些矩陣稱為判斷矩陣。判斷矩陣形式見表1。

表1 判斷矩陣

由表1 可以將各影響因素分為2 級(jí)：B1、B2、B3、B4定義為一級(jí)指標(biāo)，b11，b12，…，b44定義為二級(jí)指標(biāo)。每級(jí)的一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)都會(huì)有量的變化，根據(jù)二級(jí)指標(biāo)不同的取值確定評(píng)價(jià)分值，從而將各個(gè)指標(biāo)分級(jí)。當(dāng)分值在90～100，安全性最高；當(dāng)分值在80～90，安全性較高；當(dāng)分值在70～80，安全性一般；當(dāng)分值在60～70，安全性差；當(dāng)分值小于60 時(shí)，不安全。

2）對(duì)于定性指標(biāo)的量化的確定可以依據(jù)公式B（x）=x/100，式中，x 為第一步量化后的某一模糊取值，取值范圍為1～100[3]。

3）根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣得出最終的綜合評(píng)價(jià)矩陣A=W×[A1A2A3A4]T,式中，W 為一級(jí)影響因素的指標(biāo)權(quán)重，A1A2A3A4分別為二級(jí)因素指標(biāo)矩陣。通過矩陣A 進(jìn)行判定來確定避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)的安全等級(jí)。采用加權(quán)平均原則，對(duì)評(píng)價(jià)向量進(jìn)行單值化,得到安全等級(jí)評(píng)分為 C′。

3 滑坡治理措施分析

3.1 滑坡類別

按滑坡物質(zhì)組成類別可以分為黏性土滑坡：黏性土之間的滑動(dòng)，或者黏性土與其他土質(zhì)之間的滑動(dòng)。黃土滑坡：不同時(shí)期的黃土滑坡多數(shù)在高階地的斜坡上。堆積土滑坡：不同性質(zhì)的堆積層在層間滑動(dòng)。巖石滑坡：沿不同巖層的接觸面以及基巖面滑動(dòng)。堆填土滑坡：發(fā)生在人工填筑的場地以及棄土場的滑坡。

按滑動(dòng)厚度分類可以分為淺層滑坡：滑坡體厚度小于6m。中層滑坡：滑坡體厚度在6～20m。深層滑坡：滑坡體厚度大于20m。

按滑坡體積可分為小型滑坡：體積小于5×103m3。中型滑坡：體積在5×103～5×104m3。大型滑坡：體積在5×104～5×105m3。巨型滑坡：滑坡體體積大于5×105m3。

3.2 滑坡治理原則

1）滑坡治理在設(shè)計(jì)和施工上應(yīng)該綜合考慮治理技術(shù)的應(yīng)用，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、美觀的治理效果。

2）在正常情況下滑坡治理不僅要保證邊坡的穩(wěn)定性還要保證土體變形在一定范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)其他建筑物造成有害影響。

3）在滑坡治理的過程中，應(yīng)結(jié)合周邊地形和建筑等進(jìn)行綜合考慮，保證人的生命安全，不會(huì)造成大的地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)還要避免因滑坡治理造成的交通堵塞等。

3.3 治理措施

目前，采用的滑坡治理原則主要是增加滑坡的抗滑力或減小滑坡的下滑力來提高坡體穩(wěn)定性。滑坡治理的主要方法可以分為以下4 類：

1）利用幾何分析來削減滑坡產(chǎn)生區(qū)土體的質(zhì)量、增大阻止滑坡下滑的土體體積。滑坡面大多呈現(xiàn)上陡下緩的型式，上部采用減少滑坡土地體積，下部通過反壓等方式阻止土體下滑。

2）雨季滑坡發(fā)生頻率最高，因?yàn)橛晁档土送馏w之間的黏結(jié)力和強(qiáng)度。雨季治理滑坡可以通過排水的方式來治理。主要方法有地下排水和地表排水。通常，在滑坡體周圍設(shè)截水溝來治理地表水，雨水沿截水溝排到滑坡體以外的地方，保護(hù)坡體的穩(wěn)定性。而地下水主要通過暗溝來排出。

3）當(dāng)滑坡體較大時(shí)，單單依靠排水和削坡的措施不足以保證邊坡的穩(wěn)定性，還應(yīng)設(shè)置合適的支擋物來防止滑坡的發(fā)生。工程中常用的結(jié)構(gòu)支擋物有擋土墻、抗滑樁、土釘、錨桿、錨索以及組合形式等。

4）滑坡還可以通過在坡體內(nèi)注漿來防止滑動(dòng)，主要原理是改變滑動(dòng)帶，增大滑坡體的抗滑性能來加固土體。該方法一般適用于以巖石為主的滑坡以及松動(dòng)巖體的滑坡。石灰樁主要通過生石灰吸收樁體黏土的水分來減小水壓力，增加抗剪強(qiáng)度和有效應(yīng)力，Ca2+和OH-與四周的黏土發(fā)生反應(yīng)，從而增加強(qiáng)度。

4 案例分析

4.1 工程概況

本文依托某山區(qū)公路樁號(hào)為K5+880～K5+900 段為分析對(duì)象，該段滑坡的平面為橢球狀，滑坡體滑動(dòng)面積約為8 977m2，體積約為24 652m3，滑坡厚度為0.5～0.55m?；麦w與土體之間出現(xiàn)剪切破壞，邊界出現(xiàn)裂縫,裂縫形狀為又寬又深的鋸齒形。滑坡治理方案首先要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的可行性和合理性考慮,同時(shí)要兼顧環(huán)境保護(hù)、城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃等方面因素影響。

4.2 治理方案

1）錨索地梁：每2 個(gè)地梁中線距離為3m，截面面積為0.8m2，長為15m，中等風(fēng)化巖層內(nèi)為2m，采用C30 混凝土，第一級(jí)坡率為1∶1.25， 第二、第三、第四、第五級(jí)坡率均為1∶1.5，經(jīng)計(jì)算可知邊坡穩(wěn)定性滿足要求。

2）抗滑樁：抗滑樁方案是沿基本垂直與滑坡主軸方向，布設(shè)抗滑樁16 根，樁間距4m，截面面積為6m2，樁長20m，入巖段10m，采用C30 混凝土，人工開挖樁井。坡面護(hù)坡采用漿砌片石，兩級(jí)坡體之間設(shè)置2m 寬的平臺(tái)，并設(shè)置排水溝，在滑坡四周做截水溝,匯集坡面雨水?？够瑯兜牟贾檬疽鈭D如圖1 所示。

圖1 抗滑樁布置示意圖

4.3 方案優(yōu)選

采用2 種方案對(duì)該地區(qū)公路樁號(hào)為K5+880～K5+900段邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析可得2 種方案均能達(dá)到防止滑坡的效果，但是2 種方案的工程量和造價(jià)等存在差異。通過模糊數(shù)學(xué)法對(duì)2 種方案的計(jì)算和分析可知，抗滑樁方案優(yōu)于錨索地梁方案。具體數(shù)據(jù)如下所示：

方案一的挖土石方61 303m3，地梁混凝土工程量為453.6m3，挖孔土方量264.3m3，鋼筋42.64t，錨頭150 個(gè)，錨索150 根，排水溝386.45m3，菱形網(wǎng)格護(hù)坡1 063.5m3，造價(jià)700.56萬元。

方案二的挖土石方53 185m3，護(hù)壁混凝土工程量為768.16m3，樁身混凝土2 646.64m3，挖孔土方量1 735.6m3，鋼筋343.6t，排水溝306.15m3，菱形網(wǎng)格護(hù)坡864.9m3，造價(jià)657.35 萬元。

抗滑樁主要通過樁的作用阻止土體向下滑動(dòng)，使土體達(dá)到一種受力平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。抗滑樁方案的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)坡體破壞程度較小，加固土體穩(wěn)定，施工技術(shù)成熟。缺點(diǎn)是工程進(jìn)度慢，工期長。山區(qū)公路樁號(hào)為K5+880～K5+900 段滑坡治理工程對(duì)于當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^、人民生命安全以及促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)是相當(dāng)有利的。綜合工程量及造價(jià)分析可知，方案二優(yōu)于方案一。

5 結(jié)語

本文主要由以下3 部分構(gòu)成：

1）通過本文研究對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析方法進(jìn)行了歸納梳理，本文主要介紹了3 種分析方法，詳細(xì)說明了模糊數(shù)學(xué)法評(píng)定邊坡穩(wěn)定性的過程。

2）本文針對(duì)滑坡治理進(jìn)行了全面論述，主要包括滑坡分類、滑坡治理原則及滑坡治理措施3 個(gè)方面，并對(duì)滑坡的治理技術(shù)進(jìn)行了全面的分析。

3）結(jié)合實(shí)際工程中山區(qū)公路樁號(hào)為K5+880～K5+900段一處滑坡進(jìn)行了具體的滑坡治理方案的確定，主要利用模糊數(shù)學(xué)法對(duì)抗滑樁和錨索地梁2 種方案進(jìn)行了分析，最終數(shù)值表明，本文所依托的工程利用抗滑樁來治理滑坡最為有效。