曹文正

重慶市渝西水利電力勘測設(shè)計院有限公司 重慶 402160

由于我國山區(qū)面積占陸地面積的85%以上，而我國人口主要依靠山區(qū)的資源供給進(jìn)行生存，所以為了我國更好的發(fā)展，必須在山區(qū)開設(shè)更多的公路，鐵路等建筑設(shè)施，在建設(shè)過程中會涉及到大量的邊坡工程問題，而滑坡是邊坡工程問題中最主要的災(zāi)害之一，尤其是隨著我國經(jīng)濟建設(shè)規(guī)模的不斷增大，滑坡問題更是越加嚴(yán)重，對人民的生命財產(chǎn)造成了嚴(yán)重的威脅，也使我國遭受了很多經(jīng)濟危機，除此以外，邊坡工程災(zāi)害中的其他地質(zhì)災(zāi)害也不容小覷，據(jù)統(tǒng)計，我國因邊坡工程災(zāi)害所遭受的經(jīng)濟損失達(dá)30～50億元，所以我們必須找到解決邊坡工程災(zāi)害的措施，最大程度的降低人民損害。同時，邊坡工程災(zāi)害往往還存在許多的潛在危險，使人防不勝防，給經(jīng)濟帶來嚴(yán)重的打擊[1]。為了降低邊坡工程災(zāi)害發(fā)生的可能性，我們需要對邊坡災(zāi)害發(fā)生的原因，類型以及解決措施進(jìn)行深入的研究，通過深化防治技術(shù)，來對邊坡工程災(zāi)害進(jìn)行進(jìn)一步的治理。

1 邊坡破壞的主要類型

在實際的地形中邊坡的破壞形式十分復(fù)雜多樣，可能有傾倒，剝落或滑塌等多種形式，在此重點介紹，坍塌與滑坡兩種，最為常見與重要的破壞方式。

1.1 坍塌

當(dāng)巖質(zhì)邊坡的塊狀巖體與巖坡剝離開時，最容易發(fā)生坍塌事故，在坍塌發(fā)生時，從表面無法觀測到巖體的滑移面，而此時的塊狀巖體已與巖坡進(jìn)行了分離，此時的巖體為大塊狀，而巖體也可能直接脫落邊坡倒在坡腳下，大量的巖體掉落后將會在坡腳下形成堆積，或由于自然原因?qū)е聨r層松動，巖體剝離掉落，如多雨季節(jié)時，雨水滲入邊坡導(dǎo)致水壓增強，冬季過渡至春季時，巖石由冰凍狀態(tài)逐漸消融，或是地震等大型的強烈的振動引起的崩塌。

1.2 滑坡

滑坡的形式與坍塌不同，主要體現(xiàn)在滑坡式深層次的破壞，在滑坡發(fā)生時，坡內(nèi)整體在土重力的作用下進(jìn)行滑動，滑動面積較大，一般向坡體內(nèi)部滑動并且可延伸至坡腳，而不同質(zhì)地的滑面，其滑動速度也各不相同，但從整體來說，滑坡的滑動速度比坍塌的滑動速度要更加緩慢[2]。滑坡的滑動速度主要取決于滑面的質(zhì)地，當(dāng)滑面為塑料性的巖土體時滑速較慢，而為脆性的巖土體時滑速較快?；碌男问街饕腥N，分別是平面滑動，楔形和旋轉(zhuǎn)滑動。在平面滑動中必須保持滑面的傾角要大于內(nèi)摩擦角才能夠產(chǎn)生[3]。楔形滑動主要是兩個軟弱面相切形成四面體時才會產(chǎn)生，旋轉(zhuǎn)滑動主要在非成層的均質(zhì)巖土土體中產(chǎn)生，滑面呈現(xiàn)弧狀，較易觀察。

2 影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素

2.1 結(jié)構(gòu)面的影響

在判斷邊坡的穩(wěn)定性時，不能單單從外形的陡峭與平緩來進(jìn)行判斷，有些陡峭的邊坡即使在上百米的情況下也能夠保持穩(wěn)固，而有些看似平緩的邊坡卻在不足百米處就會發(fā)生嚴(yán)重破壞，穩(wěn)定性并不好。邊坡的穩(wěn)定性主要取決于邊坡內(nèi)部巖體的結(jié)構(gòu)面，如巖體的斷層，節(jié)理的傾角是垂直或水平的情況時，即使是陡峭的邊坡也不容易發(fā)生破壞，而與之相反，當(dāng)結(jié)構(gòu)面的傾角，在30度至70度之間時，就較為容易發(fā)生滑動現(xiàn)象。因此在考慮邊坡的穩(wěn)定性時需要認(rèn)真分析坡體的各種結(jié)構(gòu)面的具體情況，通過研究巖土體的連續(xù)性和均勻性，探索邊坡出現(xiàn)破壞的主要原因，從而來區(qū)分邊坡破壞的機制和邊坡破壞的類型。

2.2 外坡形態(tài)改變的影響

由于各種周邊環(huán)境如邊坡周圍存在的河流和水庫等都會對邊坡進(jìn)行沖刷，日積月累下邊坡的外形將逐漸發(fā)生變化，當(dāng)侵蝕階路坡體底部的軟弱結(jié)構(gòu)面時，坡體會處于一種臨空狀態(tài)，最后使坡體失去了平衡，造成了嚴(yán)重的破壞。除了自然環(huán)境原因外，還有一些人為原因?qū)е逻吰碌耐庑伟l(fā)生改變，如在人工削坡時沒有仔細(xì)的研究坡層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而切露了軟弱結(jié)構(gòu)面，這導(dǎo)致邊坡的臨空面增大，而支撐度不夠，最后導(dǎo)致了邊坡的變形，或是人為在坡頂開挖時形成了倒坡，坡腳隨之增大，這也導(dǎo)致了坡腳的剪應(yīng)力隨之增大，這些都會導(dǎo)致邊坡的外形發(fā)生改變，從而使邊坡發(fā)生破壞[4]。所以對于周邊的環(huán)境影響，我們需要做出相應(yīng)的防范措施，而對于人為因素，我們在對邊坡進(jìn)行改變時都要做好認(rèn)真的前期調(diào)研，理清邊坡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)面，對施工時的工程順序和削坡坡角度與體積需要提前進(jìn)行測算和模擬。

2.3 巖土體力學(xué)性質(zhì)改變的影響

在長年的風(fēng)化下，會改變坡體的傾角大小，使坡體的強度也逐漸變小，而這些最終都會導(dǎo)致破題的穩(wěn)定性也逐漸降低，最后造成菩提的破壞。尤其對于多雨季節(jié)，在與7的前后都容易發(fā)生坡腳的減小，使斜坡的穩(wěn)定性更差。而人為的蓄水和放水也會對斜坡的穩(wěn)定性有顯著的影響。同時這也與掩體的質(zhì)地有很大的關(guān)系，當(dāng)巖體為親水性物質(zhì)時。由于大量水的侵蝕也會導(dǎo)致邊坡被腐蝕而產(chǎn)生變變形，如鈣質(zhì)頁巖，凝灰質(zhì)頁巖等，都容易在大量水浸泡的情況下發(fā)生軟化崩解。由此可知，水對巖土體力學(xué)性質(zhì)的改變具有重大影響，當(dāng)水過度浸潤時，會對斜坡產(chǎn)生巨大的破壞。

2.4 各外力作用于邊坡時產(chǎn)生的影響

在地震，爆破，地下靜水水壓力和動水壓力等都會對坡面造成直接的受力，這都會對邊坡的穩(wěn)定性造成非常嚴(yán)重的影響，并且這種影響迅速而猛烈[5]。而通過研究發(fā)現(xiàn)在水平構(gòu)造應(yīng)力較多的地區(qū)容易發(fā)生邊坡的破壞，尤其對于新構(gòu)造運動強烈的地區(qū)這種水平構(gòu)造應(yīng)力更是有大量殘余，往往會導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性急劇下降，從而發(fā)生邊坡破壞。而對于地震對邊坡穩(wěn)定性的影響，主要取決于地震程度的大小，地震引起的坡體震動相當(dāng)于增大了坡體的負(fù)荷，菩提在反復(fù)的震動中使坡體的軟弱面咬合松動，坡體結(jié)構(gòu)失去了強度，坡體的穩(wěn)定性將也會有急劇下降，同時除了地震的大小外，巖層的密度和坡面的方位等也會對地震下邊坡的穩(wěn)定性構(gòu)成影響。在多雨季節(jié)，由于雨水對坡體的侵入，地下水位上漲，使破體的結(jié)構(gòu)面受到了靜水壓力的作用，這導(dǎo)致坡體的法向應(yīng)力加劇，從而降低了抗滑阻力。

3 對邊坡穩(wěn)定性的分析

在邊坡工程災(zāi)害中滑坡是最重要的災(zāi)害之一，也是我們重點關(guān)注的問題，已有不少學(xué)者針對滑坡災(zāi)害作出了大量的研究報告，從文獻(xiàn)中可知，對于邊坡穩(wěn)定性研究的方法一共分為了四種方式，分別是條分法，極限分析法，滑移線法，數(shù)值方法，這些重要方法對邊坡的穩(wěn)定性研究產(chǎn)生了重大影響，而其中使用最多的方法是條分法。條分法又包括垂直條分法和協(xié)調(diào)分法兩種形式，在使用條分法時，我們將坡體看作剛體，采用摩爾—庫倫破壞準(zhǔn)則，在只考慮靜力平衡條件的情況下分析滑坡的極限平衡狀態(tài)，從而求解問題的答案[6]。但因為垂直條分法和斜條分法都需要有各種人為假定的情況參與，同時是在只考慮靜力平衡條件的情況下，而不考慮應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和巖土材料的非線性，這使得通過這種方法得出的結(jié)論缺乏了嚴(yán)密的理論論證，因此現(xiàn)在有越來越多的學(xué)者更加傾向于采用極限分析法，致力于發(fā)展極限分析法的進(jìn)一步創(chuàng)新與完善。

4 邊坡問題的治理策略

4.1 地表及地下排水

在分析中可知水是造成邊坡破壞的重要因素之一，所以我們在邊坡問題中首要考慮的是關(guān)于水的治理舉措，由于邊坡周圍的水庫以及季節(jié)性的降雨都會導(dǎo)致地表水入滲，為了減少地表水的入滲，我們常采用地表和地下排水的方式來減少邊坡體內(nèi)的水體含量，以此來逐步增強邊坡的穩(wěn)定性，地表和地下排水是技術(shù)含量不高，較易操作的一種方式，但卻對坡體中水的減少有重要作用，并且造價較低，對應(yīng)用場景有普適性，可以進(jìn)行大量的推廣使用。在排水過程中可以有效的增加正應(yīng)力從而提高抗滑力，尤其對于大型的滑坡整治過程中，地下排水這種方式更是最優(yōu)的第一選擇，但與普通的排水相比，大型邊坡排水的施工過程更加復(fù)雜，做投入的人力物力也需要有更大的提升。

4.2 反壓以及減重

對于邊坡不同的情況，我們采用不同的措施，當(dāng)滑坡的后緣滑帶傾角大于前緣傾角時，我們也可采用刷方方法，以此減小滑坡體的下滑力，同時可在前緣進(jìn)行填方反壓，這樣可以有效增加滑體的阻滑力。這種辦法也較為簡單易操作，并且能夠及時的得到效果反饋，也是我們在治理邊坡問題中最常使用到的方法之一，其中對厚度大的主滑段和牽引段滑面較陡的滑坡效果會更加明顯，在使用此方法時，我們需要先判斷主滑，牽引和抗滑段，對主滑段進(jìn)行減重，對抗滑段進(jìn)行加壓[7]。此方法的理論依據(jù)來自于英國人Hutchinson的“中性線”方法，但我們在使用此種方法時仍需要謹(jǐn)慎使用，使用前需進(jìn)行仔細(xì)的勘查研討，不能夠盲目刷坡。

4.3 支檔工程

在使用前兩種方法后對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行測試，若還不能達(dá)到理想的要求，則可以使用支擋結(jié)構(gòu)物來防止斜坡巖土體變形。支檔結(jié)構(gòu)主要包括抗滑墻，抗滑墩，預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻，抗滑樁，錨桿抗滑樁，鋼架抗滑樁等，其中預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)已在我國推行多年，有較為完善的經(jīng)驗技術(shù)，以取得了重大進(jìn)步，承重力與過去相比也有了顯著提高，而錨索的防腐能力和拉伸力也使它進(jìn)入了廣泛的應(yīng)用層面，預(yù)應(yīng)力錨固的使用下，使得破碎巖質(zhì)邊坡的附加應(yīng)力主要集中在表層，其中錨索可單獨使用，也可與抗滑樁聯(lián)合使用，都會有較為顯著的效果。當(dāng)錨索與抗滑樁聯(lián)合使用時，可產(chǎn)生新的抗滑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力力錨索抗滑樁，使得邊坡的結(jié)構(gòu)受力較為合適，從而推動工期的順利開展，也降低了工期產(chǎn)生的費用，對于工期的建筑效果和經(jīng)濟。效益都有顯著的作用。

4.4 對滑帶土進(jìn)行改良

若發(fā)現(xiàn)邊坡有滑帶特征，則可直接采用滑帶土改良的方式，滑帶物改良共兩種形式，可使用物理方法，也可使用化學(xué)方法對滑帶物進(jìn)行填充和置換，從而可以改變摩擦系數(shù)，達(dá)到增加邊坡穩(wěn)定性的目的[8]。常使用的滑帶物改良方法有灌漿，爆破等，這些方法的施工手段并不復(fù)雜，施工便捷，能夠提高花帶土的強度，對增加邊坡的自抗滑力有很大的好處。如對于新型灌漿法，就采用了旋噴注漿和鋼花管注漿加固滑動帶土體的方式。

在對邊坡進(jìn)行治理時，往往不會采用一種單一的方式，而是多種方法聯(lián)合使用的方式。我們在對邊坡進(jìn)行治理的過程中，需要根據(jù)邊坡的結(jié)構(gòu)面特點和坡面質(zhì)地及各種特征，選取最適合的方法進(jìn)行使用。

4.5 強化邊坡檢測精細(xì)度

精細(xì)的邊坡檢測對后續(xù)邊坡的治理有重大作用，其中邊坡檢測有邊坡位移地表監(jiān)測，其方法是在邊坡上縱向建立系列永久監(jiān)測點；邊坡位移地下監(jiān)測，其方法是在邊坡與假想滑動面之間垂直鉆孔，通過儀器及時反饋數(shù)據(jù)，從而判斷坡面是否發(fā)生滑動；爆破振動監(jiān)測，其方法是在邊坡上放置加速度傳感器，通過爆破傳感接受信息，再在儀器上進(jìn)行波形分析；錨索支護(hù)質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，其作用主要用于對錨索的抗拔測試和幾何參數(shù)檢測，與錨索的施工同時進(jìn)行。

4.6 建立預(yù)警體系

建立邊坡災(zāi)害的預(yù)警體系，有助于增強對邊坡災(zāi)害的反應(yīng)時間，以最高效的方式和最優(yōu)的策略解決邊坡災(zāi)害問題，減少人員傷亡與經(jīng)濟損失，以避災(zāi)和消災(zāi)為主要目的，通過預(yù)警判斷邊坡災(zāi)害的類型與嚴(yán)重程度采取及時有效的措施。目前我們對于邊坡災(zāi)害預(yù)警體系的分析，主要包括三個方面，第一，我們要探討災(zāi)變規(guī)律，掌握研究清楚每種災(zāi)害類型的特征，同時針對每種災(zāi)害類型建立相關(guān)的力學(xué)模型，尤其對于邊坡的穩(wěn)定性需要著重進(jìn)行探討。第二，要健全完善監(jiān)測體系，保證監(jiān)測點能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行全面的覆蓋，能夠及時對質(zhì)量監(jiān)測實時反饋，生產(chǎn)質(zhì)量報告，對相關(guān)的監(jiān)測報告作出準(zhǔn)確的判斷，通過判斷來采取相應(yīng)的解決措施，使問題能夠及時有效的得到處理，增加對邊坡工程災(zāi)害的反應(yīng)時間，及時做到減災(zāi)消災(zāi)工作。第三，建立減災(zāi)消災(zāi)的完整體系，使得當(dāng)邊坡工程災(zāi)害發(fā)生時，能夠快速作出反應(yīng)，環(huán)環(huán)相扣，通過分析報告和相關(guān)現(xiàn)場參數(shù)確定信息源，建立相應(yīng)的力學(xué)模型，再經(jīng)過研討分析后做出破壞機制的模型與解決方案，在評估方案后應(yīng)用在具體施工過程中，同時實施監(jiān)測體系，最后進(jìn)行檢驗和分析評估模型，向最初的分析報告作出正反饋，以便于下次邊坡工程災(zāi)害發(fā)生時能夠更有經(jīng)驗更及時的作出反應(yīng)。

5 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷增強，城市化水平不斷提高，對公路，鐵路，水利等建設(shè)的開發(fā)需求也愈加強烈，，其中邊坡工程災(zāi)害是最為嚴(yán)重和緊急的災(zāi)害之一，如邊坡災(zāi)害但隨著建設(shè)規(guī)模的進(jìn)一步增大所帶來的建設(shè)危害也逐漸變多中的滑坡和滾石等都會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和人員傷亡，同時邊坡工程災(zāi)害也常常導(dǎo)致工期延長和施工費用的增高，這都不利于工程的正常施展與投入應(yīng)用。所以我們需要著重解決邊坡工程中出現(xiàn)的問題，仔細(xì)分析邊坡工程災(zāi)害的相關(guān)類型與發(fā)生原因，針對每一種類型作出相應(yīng)的對策，但對邊坡工程的治理是一個較為復(fù)雜的研究領(lǐng)域，需要我們投入更多的精力與時間去研究與實踐，分別從邊坡破壞的類型，邊坡的穩(wěn)定性和防治辦法三個方面出發(fā)，從多方面探索，找出最優(yōu)的解決策略，盡可能的減少和降低邊坡工程災(zāi)害發(fā)生的可能性和邊坡工程災(zāi)害帶來的危險程度，使各項建設(shè)工程能夠順利開工，盡可能的縮短工期，減少經(jīng)費消耗，以此使人民的生命安全不再受到威脅，使我國的經(jīng)濟利益能夠得到保證，從而平穩(wěn)推動我國國力的向前發(fā)展。