边坡工程处治技术

后勤部长 · 发表于 2011-1-24 11:40

第1章　绪　论§1.1　概　述§1.1.1边坡失稳与滑坡

边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。作为全球性三大地质灾害(地震、洪水、崩塌滑坡泥石流)之一的边坡失稳塌滑严重危及到国家财产和人们的生命安全。随着我国基础建设的大力发展，在矿山、水利、交通等部门都涉及到大量的边坡问题，因此对边坡的正确认识，合理地设计、适当的治理，把边坡失稳造成的灾害降低到最低限度，是岩土工程界的学者和工程设计人员必须考虑的问题。

边坡是否稳定受多种因数的影响，主要有：(1)岩土性质的影响，包括岩土的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等；(2)岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向坡角等；(3)水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等；(4)地貌因数，如边坡的高度、坡度和形态等；(5)风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩土的强度，改变地下水的动态；(6)气候作用的影响，气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化，同时引起地下水(降水)作用的变化；(7)地震作用除了使岩土体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩土体的强度的降低；另外人类活动的开挖、填筑和堆载等人为因数同样可能造成边坡的失稳。

一个边坡的失稳往往是多种因素的共同作用的结果，我们通常将导致边坡失稳的这些因素归结为两大类。一是外界力的作用破坏了岩土体原来的应力平衡状态，如路堑或基坑开挖、路堤填筑或边坡顶面上作用外荷载，以及岩土体内水的渗流力、地震力的作用等，改变原有应力平衡状态，使边坡坍塌；另一是边坡岩土体的抗剪强度由于受外界各种因素的影响而降低，促使边坡失稳破坏，如气候等自然条件使岩土时干时湿、收缩膨胀、冻结融化等，水的渗入、软化效应、地震引起砂土液化等均将造成强度降低。

边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要表现为滑坡、滑塌、崩塌和剥落。滑坡(slides)是斜坡部分岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面，缓慢地整体向下移动，具有蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段，有时也具有高速急剧移动现象。滑塌(slip—slumps)是因开挖、填筑、堆载引起斜坡的滑动或塌落，一般较突然，粘性土类边坡有时也会出现一个变形发展过程。崩塌(fall—slumps)是整个岩土体块脱离母体，突然从较陡的斜坡上崩落、翻转、跳跃、堆落在坡脚，规模巨大的称为山崩，规模较小的称为塌方。剥落(falls)是斜坡岩土长期遭受风化、侵蚀，在冲刷和重力作用下，岩(土)屑(块)不断沿斜坡滚落堆积在坡脚。

边坡失稳破坏产生的滑坡、滑动、沉陷、泥石流、岩崩，这些在表面上看似斜坡岩土体运动的不同表现形式，但随时都有可能带来严重的破坏，甚至是灾难。如美国的布法罗的煤矿废物泥浆挡坝的倒塌造成125人的死亡；1963年北意大利的Vaiont水库左岸滑坡，使得25 000万立方米的滑体以28m／s的速度下滑到水库，形成250多米高的涌浪，造成下游2 500多人丧生；1980年我国湖北运安盐池河磷矿发生山崩，100万立方米的岩体崩落，摧毁了矿务局和坑道的全部建筑物，造成280人死亡；l989年7月10日，华莹市溪口镇因崩塌形成的滑坡、泥石流造成222人死亡。l994年宜宾市兴文县久庆镇，因建设切坡脚，诱发滑坡，导致楼房倒塌，赶集村民一次死亡48人，伤40人。l995年10月，330国道青田县茅洋村路段边坡崩塌，途经此地至金华大客车被埋，车内37人全部身亡，车辆报废。1998年美姑县乐约乡特大滑坡，导致l50余人失踪；l999年，古蔺县滑坡、泥石流灾害死亡41人。2001年5月1日重庆市武隆县县城江北西段发生山体滑坡，造成一栋9层居民楼房跨塌、死亡79人，阻断了319国道新干道，几辆停靠和正在通过的汽车也被掩埋在滑体中。世界上每年由于人工边坡或自然边坡失稳造成的经济损失数以亿记，如1978年Schuster收集的资料显示，在美国仅加州由于边坡失稳造成的损失每年可达33亿美元，除此之外，在美国平均每年至少有25人死于这种灾害；l984年在英国的Carsington大坝滑动，使耗资近1500万英镑的主堤几乎完全破坏。在我国，据不完全统计,1998年以来福建省先后发生的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等21300多起，涉及40多个县(市、区)，造成300余人死亡，伤500余人，毁房500余间，经济损失高达10多亿元；四川省近l0 年来，每年地质灾害造成的损失达数亿元，死亡人数在300人左右；三峡库区的最新统计表明，1982年以来库区两岸发生滑坡、崩塌、泥石流70多处，规模较大的40多处，死亡400人，直接经济损失数千万。云南省的公路边坡灾害调查数据显示，1990～1999年，云南公路边坡发生大、中型崩塌、滑坡、泥石流135～144次，造成l 000余座桥梁被毁，经济损失达l68亿余元，并对全省2 220km公路的运营构成严重威胁。

边坡的治理费用在工程建设中也是极其昂贵的，根据1986年E.N.Brohead的统计，用于边坡治理的费用约占地质和自然灾害的25％～50％左右。如在英国的北Kent海岸滑坡处治中，平均每公里混凝土挡墙耗资高达l 500万英镑；在伦敦南部的一个仅2 500m2的小型滑坡处理中，勘察滑动面耗资2万英镑，而建造上边坡抗滑桩、挡土墙及排水系统花去l5万英镑，如果加上下边坡，费用将翻倍。在我国，随着大型工程建设的增多，用于边坡处治的费用在不断增大，如三峡库区仅用于一期的边坡处治国家投资高达40亿元人民币；特别是在我国西部高速公路建设中，用于边坡处治的费用占总费用30％～50％。因此对边坡进行合理地设计和有效治理将直接影响到国家对基础建设的投资以及安全运营。