1、高邊坡穩(wěn)定性分析與防護(hù)加摘要：高邊坡發(fā)生破壞失穩(wěn)是一種復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害過程，由于邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和組成邊坡巖石物質(zhì)的不同，造成邊坡破壞具有不同模式。對(duì)于不同的破 壞模式就存在不同的滑動(dòng)面，因此應(yīng)采用不同的分析方法及計(jì)算公式來分析其 穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)本文在工程地質(zhì)狀況和邊坡穩(wěn)定性分析驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，對(duì)高速公 路邊坡加固工程中的理措施方案加固原理、施工工藝和其它防護(hù)措施進(jìn)行了詳細(xì) 闡述，并對(duì)處理效果進(jìn)行了簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞1：邊坡防護(hù)；關(guān)鍵詞2：加固；關(guān)鍵詞:3:處理措施1、1、概論邊坡穩(wěn)定性分析一直是巖土工程的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。目前邊坡穩(wěn)定性的分 析評(píng)價(jià)方法多種多樣，大體上可以將它們分為確定

2、性分析方法和不確定性分析 方法兩類。盡管這些評(píng)價(jià)方法已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但由于邊坡穩(wěn)定性受多種因素 影響，且各影響因素又具有復(fù)雜性和不確定性（如模糊性、信息的不完全性和未 確定性，因此確定性分析方法的分析結(jié)果與實(shí)際不能完全吻合，而不確定性分 析方法的準(zhǔn)確性與實(shí)際情況之間又存在差距。目前,我國(guó)正大規(guī)模的開展基礎(chǔ)設(shè) 施的建設(shè)，這為邊坡工程的研究創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)也需要加強(qiáng)對(duì)邊坡工 程穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)方法方面的研究，以指導(dǎo)工程的設(shè)計(jì)與施工。2、邊坡穩(wěn)定性方法分析確定性分析方法2.1 1極限平衡理論極限平衡理論的主要思想是將滑動(dòng)土體進(jìn)行條分，根據(jù)極限狀態(tài)下土條受 力和力矩的平衡來分析邊坡的穩(wěn)定性。根據(jù)

3、對(duì)平衡方程組增設(shè)的邊界條件不同， 又分為如下幾種方法。瑞典條分法：該法假定滑裂面為圓弧面,不考慮條間力，其安全系數(shù)為滑裂 面上的抗滑力矩與滑裂面以上土體的滑動(dòng)力矩之比，用總應(yīng)力法求得給定滑裂 面的安全系數(shù)，再經(jīng)反復(fù)試算比較確定出邊坡的最小安全系數(shù)。簡(jiǎn)化畢肖普（Bishop）法：該方法假定條間力水平，即只考慮水平推力而不 考慮豎向剪力，故安全系數(shù)為整個(gè)滑裂面的抗剪強(qiáng)度與實(shí)際剪應(yīng)力之比，然后 用試算-迭代法求得邊坡的最小安全系數(shù)。簡(jiǎn)布普遍條分法：簡(jiǎn)布法假定滑體中推力線已知，利用力矩平衡條件把條間 豎向剪力表示成水平推力的函數(shù)，適用于最一般的情況。利用該法不僅可求出滑 裂面平均安全系數(shù)及應(yīng)力分布，還

4、可求出各分界面上的抗剪安全系數(shù)作為校核。其它極限平衡計(jì)算方法：斯賓塞法（Spen2cer）、摩根斯坦（Morgenstern） 普賴斯（Price）法、沙爾瑪法（Sarma）以及不平衡推力傳遞法都屬于極限平衡計(jì) 算法。這些方法以極限平衡理論為基礎(chǔ)，通過力的平衡條件來分析邊坡穩(wěn)定性， 沒有考慮材料應(yīng)力，應(yīng)變關(guān)系，所得安全系數(shù)只是假定滑裂面上的平均安全度, 求出的條間力和滑條底部反力也不是產(chǎn)生滑動(dòng)變形時(shí)真實(shí)存在的力，故均有待 改進(jìn)。2.12塑性極限分析和模糊極值理論1952年，杜拉克（Drucker ）和普拉格（Prager）提出塑性極限分析法2， 其最大優(yōu)點(diǎn)是考慮了材料應(yīng)力）應(yīng)變關(guān)系，并利用極限

5、狀態(tài)時(shí)自重和外荷載所 做的功等于滑裂面上阻力所消耗的功為條件，結(jié)合塑性極限分析的上、下限定理 求得邊坡極限荷載與安全系數(shù)。由于塑性極限分析所得的解為浮動(dòng)于某一范圍的 模糊極值解，所以孫君實(shí)提出了滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的概念，并證明了給定滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的耗散 功能定理，即滑坡極限分析的極大值定理。將該定理/模糊化0得到給定滑裂面安 全系數(shù)的模糊極大值定理，再把極大的概念模糊化為滑體內(nèi)力狀態(tài)的模糊狀態(tài) 條件，并構(gòu)造模糊函數(shù)和模糊約束條件，提出安全系數(shù)的模糊解集和最小模糊 解集的概念，從而建立土坡穩(wěn)定分析/極大中極小0問題的模糊極值理論。這一理 論使長(zhǎng)期以來?xiàng)l分法研究在假定多余未知函數(shù)方面存在的隨意性問題得到了較 好的

6、解決。2.13 有限單元法塑性極限分析法和模糊極值理論考慮的是土體完全塑性時(shí)的應(yīng)力）應(yīng)變關(guān) 系，故無(wú)法考慮土體的實(shí)際非線性應(yīng)力）應(yīng)變關(guān)系，更無(wú)法分析穩(wěn)定性隨變形 而發(fā)展的實(shí)際情況。D. V.格里菲恩等人對(duì)有限元法和極限平衡法在二維條件下 計(jì)算獲得的邊坡安全系數(shù)作了各種數(shù)值比較，并得出結(jié)論：在估算邊坡安全系 數(shù)方面，采用彈塑本構(gòu)模型的有限元法是一種值得信賴的方法。用該方法可對(duì)二 維或三維范圍內(nèi)的邊坡安全系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，即利用有限單元法,考慮土的非線性 本構(gòu)關(guān)系，求出各單元的應(yīng)力及變形后，便可以根據(jù)不同強(qiáng)度指標(biāo)確定破壞區(qū) 的位置及破壞范圍的擴(kuò)展情況，并設(shè)法將局部破壞與整體破壞聯(lián)系起來，求得 合適的臨

7、界滑面位置，再根據(jù)力的平衡關(guān)系推得整體穩(wěn)定的安全系數(shù)。2 .2不確定性分析方法邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合評(píng)價(jià)過程，其復(fù)雜性主要表現(xiàn) 在：系統(tǒng)規(guī)模較大；評(píng)價(jià)指標(biāo)的類型以及度量標(biāo)準(zhǔn)不同；指標(biāo)的描述方式不同 （有定性、半定量、定量多種形式）；評(píng)價(jià)信息往往不完整。由于邊坡本身物質(zhì)組 成的復(fù)雜性、多樣性以及眾多的影響因素，人們難以用確定性分析方法對(duì)它進(jìn)行 精確的描述，因而其研究方法從確定性分析方法發(fā)展到不確定性分析方法，并 且為了克服邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的隨意性和不確定性，人們嘗試應(yīng)用數(shù)學(xué) 方法對(duì)整個(gè)評(píng)價(jià)過程進(jìn)行定量或半定量描述，并獲得了較大進(jìn)展，如：模糊綜 合評(píng)價(jià)、灰色分析理論、信息量模

8、型法、數(shù)量化理論方法以及定量表格法等等。1模糊綜合評(píng)判方法不同的邊坡有不同的內(nèi)部構(gòu)造和不同的地質(zhì)作用，處于不同的應(yīng)力、變形狀 態(tài)；同時(shí)不同類型的邊坡其穩(wěn)定性影響因素也各不相同，如土質(zhì)邊坡，其穩(wěn)定 性主要取決于土體性質(zhì)與地下水活動(dòng)情況。這些不同的影響因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的 影響程度是不同的，分屬不同的層次和類別。為了便于區(qū)分各因素在總的評(píng)判中 的地位和作用，對(duì)每一個(gè)因素賦予不同的權(quán)值。為了更全面地考慮所有因素的影 響，可以采用二級(jí)綜合評(píng)判模型。模糊綜合評(píng)判的主要思路是，首先建立評(píng)判因 素集，如對(duì)土質(zhì)邊坡可建立評(píng)判集為：（土的粘聚力，土的天然容重，地下水影 響系統(tǒng)，坡高，總坡度和內(nèi)摩擦角）；建立權(quán)重值

9、，根據(jù)評(píng)判因素的重要程度， 賦予每類因素以相應(yīng)的權(quán)值；2.2 2灰色分析理論灰色系統(tǒng)理論提出了一種新的系統(tǒng)分析方法。該方法可在不完全的信息中， 對(duì)所要分析研究的各因素，通過一定的數(shù)據(jù)處理，在隨機(jī)的因素序列間，找出它 們的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)主要矛盾，找到主要特性和主要影響因素。用于邊坡穩(wěn)定性評(píng) 價(jià)的參數(shù),其實(shí)測(cè)值或者統(tǒng)計(jì)值均存在著主觀和客觀的不確定性，各指標(biāo)值所反 映的巖土性質(zhì)，只有部分是清楚的，而另一部分是非確知的，都是一些灰數(shù)。3其它不確定性分析方法數(shù)量化理論是集定性與定量變量于一體的多變量分析方法，是把沒有用數(shù) 值表示出來的，經(jīng)人們判斷和評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)資料，從量上探索和處理的手段的總 稱，由日本的林

10、知己夫教授于1950年提出。數(shù)量化理論方法，在解決含有定性與 定量變量系統(tǒng)時(shí)，有一定的優(yōu)越性，也將其引入了邊坡穩(wěn)定性的分析研究。定量 表格法是將定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)槎吭u(píng)價(jià)的有效方法。其主要思路是：設(shè)法選擇好一 種量化方法，合理地處理邊坡穩(wěn)定性的定性因素，并將量化評(píng)價(jià)邊坡工程進(jìn)行穩(wěn) 定性評(píng)價(jià)時(shí)，只需對(duì)照表格逐項(xiàng)評(píng)分，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的加減運(yùn)算即可做出定量 的評(píng)價(jià)。這一方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性，使評(píng)價(jià)方法從定性走向定量起了較大的推 動(dòng)作用。3邊坡加固技術(shù)分析邊坡加固有坡面防護(hù)和支擋結(jié)構(gòu)防護(hù)兩類。坡面防護(hù)常用的措施有灰漿或三 合土等抹面、噴漿、噴混凝土、漿砌片石護(hù)墻、錨噴護(hù)坡、錨噴網(wǎng)護(hù)坡等。此類 措施主要用以防

11、護(hù)開挖邊坡坡面的巖石風(fēng)化剝落、碎落以及少量落石掉塊等現(xiàn) 象。所防護(hù)的邊坡，應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，對(duì)于不穩(wěn)定的邊坡則先支擋再防護(hù)。支 擋結(jié)構(gòu)的類型較多，如擋土墻、錨桿擋墻、抗滑樁等。這些支擋結(jié)構(gòu)既有防護(hù)作 用，又有加固坡體的作用。采用工程措施護(hù)坡，往往過分追求強(qiáng)度功效，破壞了 生態(tài)自然，景觀效果差，而且隨著時(shí)間的推移，混凝土面、漿砌片石面會(huì)風(fēng)化、 老化，甚至造成破壞，后期整治費(fèi)用高。邊坡的穩(wěn)定性，直接決定著工程修建的 可行性，影響著工程的建設(shè)投資和安全運(yùn)行；甚至是不少高邊坡工程成為制約工 程進(jìn)度和成敗的關(guān)鍵，因此對(duì)于邊坡的加固技術(shù)分析本文將從以下五個(gè)方面進(jìn) 行分析：3.1邊坡種草防護(hù)種草防護(hù)適用于邊

12、坡穩(wěn)定，坡面沖刷輕微，且宜于草類生長(zhǎng)的土質(zhì)路提與路 塹邊坡，用以防止表面水土流失，固結(jié)表土，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性。經(jīng)常浸水或長(zhǎng) 期浸水的路堤邊坡，種草不宜生長(zhǎng)，不宜采用種防護(hù)。邊坡上己扎根的種草防護(hù)， 可容許緩流水短時(shí)沖刷。選用草籽應(yīng)注意當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件，通常應(yīng)以容 易生長(zhǎng)、根部發(fā)達(dá)、葉莖低矮、枝葉茂密或有匍匐莖的多年生草種為宜。常用的 月白茅草、毛鴨嘴、魚肩草、果圓、雀稗、鼠尾草和小冠。最好采用幾種草籽混合播種，使之生成一個(gè)良好的覆蓋層。種植時(shí)草籽宜摻砂或與土粒拌和，使之播 種均勻，播種時(shí)間以氣候溫暖、溫度較大的季節(jié)為宜。3.2混凝土抗滑樁抗滑樁是穿過滑坡體深入穩(wěn)定土層或巖層的柱形構(gòu)件，用以

13、支擋滑體的滑動(dòng) 力，一般設(shè)置于滑坡的前緣附近，起穩(wěn)定邊坡的作用，用于正在活動(dòng)的淺層和中 層滑坡效果較好。為了能使抗滑樁更有效的防止滑坡，在設(shè)置時(shí)應(yīng)將樁身全長(zhǎng)的 1 /31 /4埋置于滑坡面以下的完整基巖或穩(wěn)定土層中，并灌漿使樁和周圍巖土 體構(gòu)成整體，并設(shè)置于滑體前緣部分.使其能承受相當(dāng)大的壓力。混凝土擋墻混凝土擋墻是借助自身的重量以支擋滑體的下滑力的一種有效防止滑坡的 常用方法，并可與排水等措施聯(lián)合使用。它能有效地從局部改變滑坡體的受力平 衡，阻止滑坡體變形的延展，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能快速起到穩(wěn)定滑坡作用等優(yōu)點(diǎn)。 在設(shè)計(jì)混凝土擋墻時(shí)。應(yīng)根據(jù)最低滑動(dòng)面的形狀和位置來設(shè)計(jì)擋墻基礎(chǔ)的砌置深 度，并在墻后

14、設(shè)置泄水孔，使其不僅能削弱作用于擋墻上的靜水壓力，還能防止 墻后積水浸泡基礎(chǔ)而造成的擋墻滑移噴漿或噴錨噴漿適用于易風(fēng)化尚未嚴(yán)重風(fēng)化的巖石邊坡， 施工簡(jiǎn)便，是防止坡面風(fēng) 化的有效措施。噴漿分重力式人工噴漿和機(jī)械噴漿。重力式噴漿是把漿桶 置于坡頂，桶底接膠皮管，借助重力把漿均勻噴至坡面。機(jī)械噴漿是用噴 漿機(jī)，通過噴嘴把漿噴至坡面，由于它有一定壓力，漿與坡面黏著較好， 質(zhì)量明顯優(yōu)于重力式噴漿。噴漿前坡面應(yīng)清理干凈，噴漿厚度12cm。常用漿料為水泥砂漿、水泥石灰砂漿。若坡面巖石節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化嚴(yán)重時(shí)， 宜采用錨桿鋼絲網(wǎng)噴漿，或噴射鋼纖維混凝土。3.5漿砌片石護(hù)墻適用于較陡（1： 0.3）（1： 1）的土

15、質(zhì)邊坡及易風(fēng)化剝落或節(jié)理發(fā)育 較破碎的巖石邊坡。護(hù)墻不承受土壓力，所防護(hù)邊坡應(yīng)為穩(wěn)定邊坡。護(hù)墻的厚度 由自身的穩(wěn)定性及基底承載力確定。護(hù)墻型式多種，視邊坡具體情況，合理選用。邊坡為土質(zhì)或破碎巖，采用實(shí)體護(hù)墻；邊坡不陡于1： 0.75時(shí)，為節(jié)約圬工，可 采用孔窗護(hù)墻；比較完整的較陡邊坡，可采用肋式護(hù)墻；僅需防護(hù)邊披上部，可 采用拱式護(hù)墻總之，采用以上加固方法給各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，采取工程加固措施，對(duì)減輕坡 面修建初期的不穩(wěn)定性和侵蝕效果較好，作用顯著，然而，隨著時(shí)間的推移、巖 石的風(fēng)化、混凝土的老化、鋼筋的腐蝕，強(qiáng)度降低，效果也越來越差。而采用植 被護(hù)坡則恰恰相反，開始時(shí)的作用弱，但隨著植物的生長(zhǎng)、繁殖，強(qiáng)度增加，對(duì) 減輕坡面不穩(wěn)定性和侵蝕的作用會(huì)越來越大。除此之外，植被護(hù)坡還有一個(gè)顯著 的優(yōu)點(diǎn)，它能夠恢復(fù)因工程建設(shè)所破壞的生態(tài)環(huán)境。4結(jié)束語(yǔ)綜上所述，高邊坡的邊坡穩(wěn)定性分析與防護(hù)加固是工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其 關(guān)系著工程的建設(shè)與安全運(yùn)行。是影響工程進(jìn)度和投資的關(guān)鍵因素，因此，在進(jìn) 行高邊坡邊坡穩(wěn)定性分析與防護(hù)加固治理時(shí)，應(yīng)從引起高邊坡滑坡的原因人手， 結(jié)合高邊坡的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌及水文地質(zhì)條件，并