高速公路滑坡处治技术研究综述

高速公路滑坡处治技术研究综述

吴子桐

中国华西工程设计建设有限公司海南分公司 海南省海口市 570100

摘要：为了推动中国高速公路边坡处治理论及技术的进步，对高速公路理论分析及处治技术的现状及发展进行了综述。介绍了边坡处治理论研究方法以及新研究进展、边坡处治施工技术研究。综合分析表明：在高速公路边坡滑坡方面，借助计算机数值分析方法是边坡分析的主流趋势；边坡处治技术主要通过即绕避、排水、力学平衡和改良滑带土四种方式，也就是削坡、排水、支挡、防护、绿化相结合的方法实现。

关键字：高速公路 边坡 滑坡 理论 处治

引言

在我国高速公路建设迅速发展过程中，越来越多的高速公路被修建起来。由于地形复杂多变，深挖高填的状况经常出现，边坡滑塌现象更加频繁，对工程建设的进度、投资等方面都造成了很不利影响。造成边坡滑塌的原因有很多，包括地质灾害、天气因素、选线调查不明、防护方案不合理、施工时间控制不佳、施工质量控制不严等等。

目前对于边坡滑塌采取的处治方式主要有削坡卸载、抗滑桩、锚杆锚索加固、钢管桩加固、注浆加固、坡面封闭、坡面排水、挡土墙、反压回填等及其互相搭配，一个合理的针对性强的设计方案对工程建设质量和施工安全有安全保障作用，同时，对施工规模的控制和降低造价也有重要作用。

1.滑坡处治理论研究进展

早在上个世纪20年代，国外学者就已经开始了对边坡稳定性分析的方法研究，在基于古典土力学基础上， Fellenius和Taylor在1927年提出了圆弧滑动法、Janbu在1954年提出通用条分法、Bishop在1955年提出了修正的条分法、Morgenstern 和 Price在1965年提出了滑裂面分析方法、1979 年 Sarma提出了对任意形状进行的条分法。在取得大量研究成果的同时，这些研究成果也在工程实践中得到大量的运用。

英国研究学者W.J.M.Rankine在平衡状态基础上提出主动土压力和被动土压力的计算方法并结合库伦土压力计算方法在边坡稳定性分析中不断的完善和改进，最终发展成为极限平衡状态分析方法。目前，该方法是运用最多的边坡稳定性分析方法，主要通过力学平衡原理来进行分析边坡的稳定性，也就是依据岩土层的计算参数求得抗滑力与滑动力进行比较，继而得出稳定系数。该方法能将边坡稳定性分析简化成刚体平衡的问题，主要有三个前提：（1）把失稳坡体作为刚性物体，用力学原理分析保持稳定的条件；（2）假定失稳坡体在滑动面处于极限平衡状态时，作用在岩土层上的力能符合库伦屈服准则；（3）失稳坡体的滑动面特征，大体分为直线、曲线和折线三大类，分别对应不同的岩性边坡，砂性土边坡渗水性强、黏性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力支撑，失稳坡体的滑动面近似直线形态，所以采用直线法。具有一定黏结力的土边坡，其滑动面多数呈曲面，多用条分法及其简化的表解和图解方法计算其边坡稳定；对于岩石边坡其滑动面为平滑的层面用直线法。如果是不同岩性岩层断裂面贯通形成折线型滑动面通常采用折线滑动法计算剩佘下滑力。

美国研究人员K.Terxoghi在其著作中分析了边坡滑坡产生的原因和发展过程并就滑坡现象提出了分析方法，也针对部分实例进行了演示说明。

美国滑坡委员会在总结了欧美当时的滑坡防治经验的基础上，发表了《滑坡与工程实践》一书，详细描述了滑坡的形成原因，地质调查方法及滑坡沉降观测法以及滑坡的治理方法。为后来工程界野外工作，调査滑坡，观测滑坡变化给予指导。

国内学者中，张天宝在1987年详细的介绍了土质边坡的设计方法以及稳定性评价方法，并就提出了施工时的注意事项。陈新民以灰色理论为基础，提出定量结合已有边坡稳定性分析的工程实例经验的方法，在分析和评价边坡稳定性分析中取得应用。陈祖煜在《土质边坡稳定分析》一书中系统介绍了土质边坡稳定性分析的原理及评价方法。

随着计算机的普及，越来越多的数值分析方法被运用到边坡稳定性分析中，主要的数值分析方法有边界元法、离散单元法以及有限单元法等等。这些数值分析方法在分析边坡稳定性时的优点是不受坡体自身的形状和构造的影响，而且还可以满足材料的本构关系。因此，借助计算机数值分析方法成为边坡分析的重要方法之一。

2.边坡处治施工技术研究

边坡处治技术的主要途径有两种，一是减弱下滑力或将下滑因素消除，二是增大阻滑力或增加阻滑因素。结合边坡的地形、地质、水文等条件，对边坡的形成机理进行分析，采取合理适当的措施，可以防止滑坡灾害发生或治理已发生的滑坡灾害。国外研究人员从19世纪50年代开始关注滑坡病害，对其处治技术可以分为三个阶段：

第一阶段由于对滑坡的性质、规律了解不深，对小型边坡滑坡处理主要以排水、削坡、反压等措施为主，以挡土墙作为支挡工程；第二阶段在第一阶段处理滑坡技术上，开始探索抗滑桩开发与应用，并取得了显著效果，但限于生产技术和经济水平的限制，当时抗滑桩直径都较小，使用规模并不大。与此同时，美国将防治措施分为四类，即绕避、减小下滑力、增加抗滑力及滑带土改良；第三阶段开始研究并推广大直径的抗滑桩，直径可以达到5m，深度达到50m～60m；同时也在探索将施工简单，不需要开挖坡体，可以机械化施工的锚索的施工工艺。

我国在上个世纪90年代开始研究边坡滑坡灾害的处治技术，由于我国幅员辽阔、地质多样，在借鉴国外先进的技术理念和施工工艺上，提出了适合我国国情的治理方法，即绕避、排水、力学平衡和改良滑带土四种方式，也就是削坡、排水、支挡、防护、绿化相结合的方法。

（1）削坡

边坡稳定性取决于下滑力与抗滑力的大小，当抗滑力大于下滑力时，边坡保持稳定，反之则出现滑坡病害。削坡，顾名思义，即将边坡土体减少，卸载荷载，降低坡体的自重，而下滑力等于坡体自重沿滑动面的分力，自重减少，下滑力也就随之减少。从而能提高坡体的稳定性。同时，削坡也可以改变边坡的外形，使坡体美观，线条自然。但需要注意的是削坡的位置，应该在坡体主滑段减载，而非坡体抗滑段减载。

（2）排水

我国边坡失稳现象大多与降雨有关，水对边坡稳定性有着显著影响，水主要通过降低土体强度来影响边坡的稳定性，并且有可能使地下水位升高，进一步影响土体的稳定性。因此，在处理边坡时，应首先解决水的问题。在边坡的处治中，截水沟、排水沟要设置合理，还可以通过地下排水工程排水如盲沟，渗井等减少地表水渗入边坡中，将地表水对边坡的影响降到最低。

（3）支挡结构

边坡滑坡处治技术目前主要采用的是挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支挡结构。成熟的设计理论和施工工艺使得支挡结构得到广泛应用。且国内在支挡结构工程施工中，积累了丰富的施工经验，针对不同规模的边坡滑坡采用不同的支挡结构或者组合使用可以提高边坡的稳定性，既能保证达到处治边坡的目的，又能使造价最低。

（4）防护工程

对边坡滑坡采用削坡、排水、支挡结构建设以后，边坡表面可能存在破碎的岩土，为防止破碎的岩土掉落，坡面通常采用防护措施。主流的防护措施分为两种：一种是植物防护如植草、种树、铺草皮等，适用较缓的土质边坡或者严重分化的岩质边坡；另一类是工程防护如抹面、捶面，勾缝等。当不适宜采用植物防护时，可采用工程防护措施。

（5）绿化

绿化是目前兴新的一种有效防护坡面的方式，目前的路线设计强调和谐的理念，强调车在路上走，人在画中游。在边坡稳定较好，不易发生滑坡的岩质或土质边坡底部栽种藤蔓植物，随着植物的生长，在坡面形成网状绿色植物保护层。对稳定边坡有积极作用。对于稳定性较差的边坡，可以采用喷射含草籽的植生砼的方式稳定边坡。

总结

高速公路边坡滑坡研究已成为多学科理论、方法、技术相互结合的交叉研究领域，其研究方法和实际应用得到了长足的发展。本文对高速公路边坡滑坡理论分析及处治技术现状进行了阐述，重点论述了边坡处治理论研究方法以及新研究进展、边坡处治施工技术研究。主要结论如下：

1. 在高速公路边坡滑坡方面，借助计算机数值分析方法是边坡分析的主流趋势；

2. 边坡处治技术主要通过即绕避、排水、力学平衡和改良滑带土四种方式，也就是削坡、排水、支挡、防护、绿化相结合的方法实现。

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