道路边坡的稳定分析及防护加固技术
2015-03-24
0 引言
随着世界人口的不断增加，人类活动的空间不断扩展，以技术和经济条件为支撑的工程活动对地质环境扰动程度不断增加，加之受到全球气候的不断变化等因素，使得滑坡事件频频发生。我国是一个多地质灾害的国家，在众多的地质灾害中，滑坡灾害以其分布广危害大，而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。近年来由于城市发展和铁路、高等级公路大规模地建设，挖填方等土方工程日益增大，施工强度急剧攀升，随之而来的是滑坡灾害日益严重。因此，研究边坡变形破坏的过程，分析其失稳的主要影响因素，对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。
1 边坡变形破坏的过程以及边坡失稳的主要因素
1.1 边坡变形破坏的过程
边坡在发生滑动之前通常是稳定的，由于自然因素和人类活动等因素的影响，边坡中的土体的强度逐渐降低，或边坡内部的下滑力逐渐增大，而抗滑力逐渐减弱，使边坡的稳定性遭到破坏。边坡内某一部分因抗滑力小于下滑力而首先变形，产生微小的滑动，以后变形逐渐发展，直到坡面出现断续的拉张缝隙、应力集中；随着边坡变形的继续发展，后缘拉张裂缝进一步加宽，错距不断增大，两侧剪切裂隙贯通撕开，边坡前缘土石挤进并鼓出，出现了大量的膨胀裂缝，滑坡出口附近渗水混浊，这时滑动面已全部形成，接着便开始整体地向下滑动。
1.2影响边坡破坏的主要因素
边坡在形成的过程中，其内部原有的应力状态发生了变化，引起了应力集中和应力重分布等。为适应这种应力状态的变化，边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏，这是推动边坡演变的内在原因；各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化，这些条件是推动边坡演变的外部因素。
1.2.1地质构造
滑坡现象与地质构造有着密切的关系，在区域构造复杂、新构造运动比较活动的地区，边坡稳定性较差。我国具有复杂的地形地貌特征：从西到东，青藏高原、云贵高原及中部山区、东部的近海平原构成中国大陆地形三级台地的基本景观，并在他们之间形成巨大的大陆坡降地带，构成中国大陆地形从西向东急剧骤降的特点。
1.2.2地形
滑坡大部分为曾经发生过崩塌或古滑坡地形的重新滑动，没有特殊的外因而在不具备滑坡地形的地方很少产生新的滑动。
1.2.3地震作用
在地震区发生强烈地震，会使土的强度降低，且地震力可能会使土体产生超孔隙水压力，降低有效抗剪强度指标，则对土坡稳定性不利。地震时发生的砂土液化是导致滑坡的主要原因。受1976年7月唐山地震波及，北京密云水库白云河大坝上游坝坡发生滑坡，又如2008年5月四川汶川地震导致北川县县城的滑坡灾害。
1.2.4气候因素
极端的气候条件和全球气候变化构成滑坡发生的主要触发和诱发条件，青藏高原的形成和秦岭东西山脉的阻隔，导致我国形成南北两个条件迥异的气候分区。中国南方天气系统主要受印度洋暖湿气流的控制，夏季多局部强降雨过程；而我国的西北地区，主要受季风气候影响。
2滑坡防治方法
病害边坡治理方法，按所起作用可分为两种：一种是边坡整体稳定，仅对表部或局部出现的变形破坏采取的防护措施；另一种是边坡整体不稳定，为消除或减少不稳定因素，增强边坡稳定而采取的整治工程措施。
2.1 消除或减轻水的作用
病害边坡的发生发展常与水的作用密切相关，有时水是导致破坏的主要因素。因此在治理病害边坡时，应采取措施消除或减轻水对边坡的危害，起到减少渗透水压力，减轻水对岩土体的软化和溶蚀分解，消除或减小水的冲刷等作用。常用排水工程措施包括将地表水引出滑动区外的地表排水和降低地下水位的地下排水。
2.2 改变边坡的几何形态
对于滑动变形边坡，破坏的基本原因是力学平衡条件被破坏，滑动力大于抗滑力。因此，增加抗滑力，减少滑动力，使二力平衡是防止破坏的关键。这种方法主要是通过削坡、减重、反压、设置抗滑挡墙和抗滑桩、锚固或预应力锚固等措施，消减推动滑坡产生区的物质和增加阻止滑坡产生区的物质，即通常所谓的砍头压脚，或减缓边坡的总坡度，即通称的“削方减载”。此种方法技术上简单易行且加固效果好，特别适用于滑面深埋的滑坡。
2.3 支挡结构物
在改变斜坡几何形态和排水不能保证斜坡稳定的地方，常采用支挡结构物如挡墙、被动桩、沉井或斜坡内部加强措施如锚固、土锚钉、加筋土等来防止或控制斜坡岩土体的运动。恰当的设计这类措施可用于稳定大多数体积不大的滑坡或没有足够空间而不能用改变斜坡几何形态治理的滑坡。重力式挡墙是使用最广的支挡结构物。
2.4 斜坡内部加固
在岩体中进行斜坡内部加固多采用岩石锚固工程，将张拉的岩石锚杆或锚索的内锚固端固定于潜在滑面以下的稳定岩石之中，施加的张应力增加锚拉方向的正应力，从而增大了破坏面上的阻滑力。
3 结语
滑坡的防治，首先要根据边坡的水文工程地质特点，分析影响边坡变形破坏的因素，抓住重点，因地制宜，综合考虑，制定出切合实际的防治设计方案，同时严格掌握科学合理的施工方法，才能达到彻底根治病害边坡的目的，为工程的顺利进行和构造物的安全运行提供可靠的保障。
