边坡加固与处理技术

第 六 篇 边坡工程加固与处理技术 第一章 岩石高边坡工程 第一节 岩石高边坡工程的现状 一、岩石高边坡的研究意义 岩石高边坡在我国的分布相当广泛，不论是自然滑坡、崩塌以及泥石流等地质灾 害，还是人类工程活动引起的不稳定边坡灾害，都对经济建设和人民生命财产造成巨大 损失。据有关部门统计，我国的岩石高边坡主要分布在 !"个省、市、自治区，其中以 四川省的工程滑坡发生的频次最高，其次为湖北、广东、海南、广西、云南、青海、甘 肃等省。从总体上看，以西南和西北地区为主，它们的受灾频次完全受我国的地质和地 理格局的影响。 据报道，我国的滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害，正随着资源的开发而加剧，我国 每年由此造成的损失近 #$$亿元，对国民经济造成了不可估量的损失。近十年来，全国 "$$多个市、县受到严重侵害，有近万人死亡，一半以上的地质灾害是人为因素造成 的。 随着我国社会主义经济建设的大规模发展，岩石高边坡研究、治理的作用与地位日 益显得重要。在水电站工程、铁道工程、公路工程筹建设中，经常需要开挖高边坡。高 边坡的稳定性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与高边坡治理常常是工程成败的关键技术，也是确保工程安全和降低 建设费用的重要环节。 二、铁道、公路建设中的边坡工程 在铁道、公路建设过程中，人工开挖边坡，或筑路爆破，松动了岩体使坡体失稳而 形成滑坡及崩塌，有一些工程是设计与施工不当而形成的，经常出现几万立方米至几百 万立方米的滑坍事故。 以宝成铁路陕西省某段为例。这段铁路通过的地段大部分为深山峡谷区，河道婉 蜒，山坡陡立，自然斜坡一般接近其临界坡度，稳定性较差。该地段岩性复杂，岩浆 岩、碎屑岩、碳酸盐岩和变质岩均有分布，还分布有砾质上、粘土和黄土等。构造上以 —#!#— 第一章 岩石高边坡工程 秦岭东西向构造带及龙门山华夏构造带为主体，经历多次构造变动。由于当时条件的限 制，对复杂的工程地质条件缺乏足够的了解，加上为节省造价，限制修筑隧道，线路大 多沿河绕行，不得不在较陡的地形条件下强行开挖路堑，因此高陡边坡多。据不完全统 计，这段铁路的边坡开挖多达 !"#处，累计 $"%$&’，其中接近或超过临界安全坡度的 有 (!#处，累计长 )!#&’，占边坡开挖长度的 *#%+,。这些边坡主要集中在略阳—马角 坝之间，由于存在问题较多，在后期边坡整治过程中，仅因洞口灾害严重而接长超过 )+’的隧道有 !-座，占隧道总量 .%.,，隧道接长 #%+$&’，占隧道总长的 #%(,。通过 整治后，工程边坡的稳定程度虽有很大改善，但目前仍存在与开挖有关的不稳定边坡 ""处，长度达 !-%-&’，其中因开挖边坡过陡而尚未稳定的边坡 #+处，长度 "%"&’。一 遇暴雨，常突然发生灾害，影响铁路运输，威胁人民生命和财产的安全。 三、水利水电工程建设引起的滑坡 水利水电工程建设引起的滑坡有两类：一类是在水利工程建设中，因施工开挖等因 素而造成的；另一类是在水利工程建成后，由于水库蓄水，放水或渠道渗漏等原因造成 的。后者发生的次数比前者多，一般多发生在水渠或水电站建设比较多的地区，如甘 肃、湖北、湖南、四川等省区。 国际上最为著名的滑坡事故为 ("-#年意大利北部山区的瓦依昂水库滑坡，水库左 岸的一个体积达 # / (+$’#的大滑坡在 #+0内填满水库，激起的涌浪越过 !-!’高的坝顶 冲向下游，毁坏了坝内地下厂房的大部分设施和下游的一个市镇，死亡 !+++人，成为 震惊世界的水库滑坡事故。 我国在水利建设过程中，因施工开挖等因素形成的滑坡，以云南漫湾滑坡损失最 大。漫湾水电站位于云南省云县和景东县境内，为澜沧江中游河段梯级开发的第一座水 力发电工程。其左岸在施工开挖过程中，(号、!号导流洞和泄洪洞的出口地段曾多次 发生规模不等的岩体塌滑，其中尤以 ("."年 (月 $日发生在坝基下游侧边滑坡的规模 最大，总方量 (+%-万立方米，严重地影响了整个工程的进程。滑坡处理耗资 (%!亿元， 延误工期一年以上，损失超过 (+亿元。此外，如二滩水库的金龙山滑坡，李家峡的坝 前滑坡也都是水利水电建设中比较重大的工程事故。 乱建水电站而导致滑坡的事故也时有发生，比较典型的如广东广宁潭布第四水电 站，是 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 外工程，没有审批手续，设计施工都违反自然规律，水电站建在可能发生滑 坡的“崩岗”脚下，且因施工质量极差，对可能发生滑坡地段没有采取任何加固防御措 施，终于在 (".*年 (+月 #(日发生了滑坡，# / (+)’# 的强风化混合花岗岩土石掩埋了 水电站，全部设备报废，死亡 (!人，经济损失 (++万元。 四、开发矿产资源引起的滑坡 矿产资源开发引起的滑坡（崩塌）主要由以下原因造成： —)!#— 第六篇 边坡工程加固与处理技术 !" 由于在边坡、山体或陡崖下部开挖矿石，形成采空区，引起坡体变形，山体开 裂而导致滑坡（崩塌）； #" 采矿时爆破，松动了岩体而使斜坡失稳； $" 露天采矿中，由于坡上加荷、坡下开挖，或者违反边坡稳定规律进行开挖，或 边坡设计不合理等人为因素影响而形成滑坡（崩塌）。 这类滑坡（崩塌）主要分布在四川、贵州、广东、湖北、河南、安徽和云南等省， 其他省区零星分布。滑坡规模一般为几万立方米至几百万立方米。湖北省的采矿滑坡 （崩塌）多发生在鄂西山区。鄂西山区山高谷深，地形切割强烈，且为多雨区，自然滑 坡很发育，地质环境比较脆弱，所以采矿或其他人为活动稍有不慎就发生滑坡和崩塌， 这里的采矿管理应有别于其他地区。另外，广东省的特点是地质环境比较优良，如果没 有人为的乱采乱挖，有些滑坡灾害是完全可以避免的。 露天矿发生的滑坡，大多在数年或数十年中反复多次发生，地下采矿引起的滑坡在 %&年代以来明显增多，’&(是 !)%&年以来发生的。 五、边坡工程的研究现状 随着经济的飞速发展，人类对自然环境的改造、利用日益广泛。城市建设、铁道、 公路及水利枢纽的修建，露天开采矿产资源、煤炭资源等，都迫切需要进行边坡工程的 研究和整治。边坡工程是岩土工程的一个重要领域，涉及到工程数学、力学、工程地质 学等多个学科，其研究历史已达 !&&多年。边坡工程研究的范围涉及所有人类工程活动 所形成的各种人工边坡，也包含了自然滑坡及崩塌体。国际学术活动和技术合作非常活 跃，边坡工程成为许多国际会议的中心议题或主要议题，还出版了许多对边坡工程的研 究与治理有重要指导意义的专著和工程手册。 !)%*年，在举行国际地质大会期间，成立了国际工程地质协会（+,-.），同时成立 了“滑坡及其他块体运动委员会”，它是世界上第一个专门研究滑坡及其防治的国际组 织。该国际组织的成立对于边坡工程的理论研究有着重要的意义。该委员会除每年向 +/ ,-.提出工作报告以外，还向联合国科教文组织（01-234）提交全球灾害性滑坡年度 报告。国际岩石力学与工程学会、国际工程地质协会均将边坡工程作为一个重要的课题 进行学术交流和探讨。!))5年后，香港政府土木工程署出版了斜坡工程手册，总结了 香港地区治理滑坡的工程 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 ，对斜坡工程提出了分析、计算和治理措施的建议。 国际工程地质协会在联合国科教文组织资助下，成立了全球滑坡登录工作组，对滑 坡登记的内容、名词、标准等作了专门规定，计划建立一个完整的全球数据管理系统。 !))!年 )月 #$ 6 #’日在北京召开了“应用空间技术抵抗自然灾害研讨会”，它是由中国 国家科学技术委员会、中国国际减灾十年委员会与联合国外层空间事务司、亚太经济与 社会委员会、联合国救济署（01784）联合组织召开的。!))#年 #月 !& 6 !9日在新西 兰3:;<=>?:@;?:召开了第 *届“国际滑坡会议”。!))#年 !#月 ’ 6 !!日在印度新德里召开 了“国际滑坡会议”。!))*年 *月 !’ 6 #!日在挪威 A;BCD:E）是指由大量简单神经元经广泛互连构成 的一种计算结构，是一种广义的并行处理系统。人脑的认知模式被认为是一种并行的分 布式模式，神经网络采用类似于人大脑的神经网络的体系结构来构造模型仿真人的大脑 功能，即把对信息的储存和计算推理同时储存在一个单元里。因此，在某种程度上神经 网络被认为可以模拟生物神经系统的工作过程。 近年来，人工神经网络开始应用于边坡工程的稳定性分析和评价，对于解决复杂的 边坡系统工程的稳定性问题提供了一条新的途径。 白占平针对露天矿发生的顺层滑坡，使用 ?8神经网络原理，建立了边坡系统状态 识别人工神经网络模型，选择某露天矿 %%次滑坡实例和 !@个典型非失稳边坡模型作为 样本进行训练和预测，取得了显著成果。 （五）数值计算和仿真技术在边坡工程中的应用 应用数值方法进行边坡工程的计算具有下列独特的优点： #A 由于边坡具有复杂的边界条件和地质环境，如岩土体的非均匀性、非连续性， 造成边坡工程问题的非线性等特性，这些问题要采用弹塑性理论和极限平衡分析解决， 数值分析可以方便地处理上述问题； BA 数值方法可以得到边坡的应力场、应交场和位移场，非常直观地模拟边坡变形 破坏过程； !A 数值方法适用于分析边坡工程的分步开挖，边坡岩土体与加固结构的相互作用， 地下水渗流，爆破和地震等因素对边坡稳定性的影响； @A 数值分析能根据岩土作的破坏 准则 租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载 ，确定边坡的塑性区或拉裂区域，分析边坡 的累进性破坏过程和确定边坡的起始破坏部位； CA 采用离散元法可以仿真边坡整体滑动的过程，对于预测边坡的破坏规模和方式 具有重要意义。 —DB!— 第六篇 边坡工程加固与处理技术 近十几年来，孙钧、钱七虎、葛修润、周维垣、朱维申、卓家寿等从国外引进和自 行研制了许多切实可行的数值分析方法用于解决边坡工程的计算。 另外，随着数值分析方法的不断发展，出现了不同数值方法的相互耦合，如有限 元、边界元、无限元、离散元与块体元等的相互耦合，数值解和解析解的结合，以及非 确定性的数值方法，如随机有限元、模糊有限元、概率数值分析等方法。这些方法的耦 合能够充分发挥各自的特长，解决复杂的岩土工程问题。 （六）边坡工程中的可靠性分析 在边坡稳定性分析中，最基本的评价指标是极限平衡方程的解，传统的方法是采用 以安全系数为度量指标的定值法。这种方法经过长期的工程实践证明是一种有效的工程 实用的方法。但在某些工程设计中，按此法计算是安全的，实际运营却发生了破坏，其 原因复杂多样，其中很重要的一个因素就是从理论上忽视了计算参数的不确定性。另一 方面边坡以多大程度保证安全，定值法是无法确定的，而可靠性分析却能作出明确的回 答。因此，在概率论基础上进行边坡可靠性分析，考虑边坡的各种影响因素的不确定性 用概率来度量边坡的安全度，必将成为边坡工程研究的发展趋势。何满潮、杨强等将优 化可靠性分析的边坡状态函数，实现 !"#$!#法与蒙特卡洛模拟法的有机耦合。 第二节 岩石高边坡治理及应用实例 一、边坡治理工程分类及发展 （一）边坡治理工程的分类 边坡治理工程一般可以分为两类：一类是排除滑坡产生的诱因，或者恢复滑坡平衡 状态的工程方法，即所谓控制滑坡产生的防治工程；另一类是通过设置阻止滑坡作用的 构筑物，阻止滑坡移动，即所谓直接治理滑坡运动的工程。 滑坡控制工程法，一般采用排除滑坡处的地表水、地下水，改良滑动面软弱物质的 性质，恢复和保持滑动面的平衡状态。滑坡治理工程法采用对滑坡体施加反作用力的方 法，增加抵抗滑动的作用，维持滑坡体的平衡。 排水包括排除地表水和地下水，这是防止滑坡的最好方法之一。 采用设置排水系统拦截流入不稳定边坡区的地表水流，采用排水廊道和钻孔等方 法，排除并降低地下水，以减少滑坡体内的地下水动水压力和渗透压力，而且可以疏干 岩土体的含水量，以增强岩土体的抗剪强度。如黄腊石坡，位于长江西陵与巫峡之间， 湖北省巴东县下游 %&’()的长江北岸。地下排水工程由各长 %’*)的主平硐和左右支硐 组成，同时布置垂直向排水井 +%个，并间距 ’ , %’)，竖井深入滑动面以下，并与主平 —-.+— 第一章 岩石高边坡工程 硐连接将地下水排出。这是一个多层次、多 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 治理的边坡，可以使滑坡在 !"年一遇 的水文条件下保持稳定。 （二）边坡治理工程的发展 在 #"世纪 !"年代以前，锚固技术只是作为施工中的临时应急措施使用。自 $"年 代以来，在修建永久性工程中也得到了广泛的应用。在隧道、桥梁、水利水电工程、建 筑工程、国防工程中都大量采用，不仅在坚硬岩石、裂隙岩石中应用，而且在软岩、风 化岩中都可以采用。过去我国采用从法国、瑞士、瑞典等国进口的锚索、锚杆设备。现 在我国已可以制造锚固技术的各种设备和锚固材料。 边坡治理工程技术在国内外发展很快，大体可以分为三个阶段： %& #"世纪 !"年代以前，治理工程以排除地下水和地表水为主，抗滑支挡工程主要 作挡土墙。 #& #"世纪 $" ’ ("年代，在以排水工程和挡土墙为主的同时，大力开发应用抗滑桩 以解决挡土墙施工中的困难。欧美国家和俄罗斯多用钻孔钢筋混凝土灌注桩，桩径 %&" ’ %&!)，深 #" ’ *")。日本则多用钻孔钢管桩钻孔直径 +"" ’ !!"))，深 #" ’ *")，孔中 放入直径 *%,&! ’ +!(&#))，壁厚 %" ’ +"))的钢管，在钢管内外灌注混凝土或水泥砂 浆，以增强桩的抗剪断能力。(" 年代后期，日本开始应用 %&! ’ *&!)的挖孔抗滑桩。 我国曾在贵昆线二梯岩滑坡治理中采用沉井式挡土墙，在成昆线建设中成功地使用大截 面挖孔钢筋混凝土抗滑桩。由于抗滑能力大，对滑坡体的扰动影响小，施工方便，很快 在滑坡治理中广泛应用，在治理大、中型滑坡中几乎取代了抗滑挡土墙。已使用的抗滑 桩截面有 %&#) - #&")、%&,) - #&+)、#&") - #&")、#&") - *&")、*&") - +，")、*&") - !&")、*&!) - (&")，深度 %! ’ *!)，最深的达 !")。("年代的中、后期，在深入研究 抗滑桩受力状态和设计理论的同时，又研究开发了排架桩、刚架桩、椅式桩挡墙等新的 结构形式，改变了抗滑滑的受力状态，节省污工和钢材。 *& #"世纪 ,"年代以来，在采用小直径抗滑桩的同时，为治理大型滑坡，开始采用 大直径的挖孔抗滑桩。如日本在大阪府的龟之濑滑坡治理中采用直径 !)，深 !" ’ $") 的大型抗滑桩，在周围均匀布筋，只在滑动面附近设置型钢加强。抗滑支挡结构的另一 个发展特点是锚索工程在滑坡治理中的大量应用。锚索可以与抗滑桩联合使用，或在加 反力梁或锚墩的条件下单独使用。单根锚索承受的拉力 !"" ’ *"""./不等，长度一般 *" ’ $")，最长的达 %#")。由于锚索工程不开挖滑体，又能机械化施工，比抗滑桩工程节 省造价 !"0。我国目前锚索的应用有两种情况： （%）锚索与抗滑桩联合形成“锚索抗滑桩”。其受力状态是在抗滑桩顶部加 # ’ +束 锚索，以改变一般抗滑桩的悬臂受力条件，同时可以施加预应力使桩由原来的被动受力 状态改变为主动受力状态，从而大大地减小了抗滑桩的截面和埋置深度，较普通抗滑桩 节省投资约 +"0。 （#）用锚索单独稳订滑坡，即在滑坡体上设置若干条锚索，锚索锚固在滑动面以下 的稳定地层中，用梁或墩作为锚索的反力装置，可以施加预应力来稳定滑坡。例如长江 —"**— 第六篇 边坡工程加固与处理技术 三峡链子崖危岩体加固采用了锚索，锚固力选用 !"""#$、%"""#$、&"""#$级，锚索长 度 !’(，直径分别为 &!’((、&)’((和 %&)((，间距为 *+" , *+"(、*+’ , *+’(、’+" , ’+"(，倾角为 %’-、%"-、&’-。 二、岩石边坡控制技术应用实例 （一）三峡永久船闸高边坡加固处理案例 &+ 工程概况与地质条件 三峡永久船闸位于长江右岸，坛子岭以北约 %""(，距长江水边约 &.!/(，原地形高 程在 %%" 0 %’"(之间，开挖后形成南北两大高边坡，北坡最大高度达 &)"(，开挖坡角 自上而下为：全强风化带 *’-，弱风化带及其以下梯级坡段 .!- 0 )!-，下部闸室高为 *" 0 ./(，边坡为直立坡。 基岩主要为前震旦系闪云斜长花岗岩，岩石抗压强度（湿）1" 0 &""234，抗拉强度 %+.’234，容重 %)#$ 5 (!，变形模量 !’ 0 *’634，一般硬性结构面的摩擦系数为 "+)，凝 聚力为 "+%234。 岩体风化自上而下分为全风化、强风化、弱风化和微风化四个风化带。全风化带的 厚度一般为 &’ 0 !’(，平均 &’ 0 %’(，最厚 *.(；弱风化带上部变化极大，平均厚度 ’(，但最厚可达 ’1(。 岩体结构可分为六类，即：整体结构、块状结构及似层状结构、次块状结构、镶嵌 结构、碎裂结构和散体结构。弱风化带下部及微风化与新鲜岩体中，整体结构和块状结 构占 /"7以上。根据地质测绘，共发现断层 ))条，以 $8 0 $88及 $$9最为发育。与 船闸轴线交角小于 !"-的断层对边坡稳定最为不利，但该方向断层较少，且规模比较小。 边坡岩体由四种水文地质介质组成，渗透系数随深度迅速降低。 根据实测地应力资料，在船闸区最大水平主应力一般为 1+’ 0 &"234，方向为 $9*"-，与边坡夹角为 %1-。 %+ 边坡稳定性的工程地质评价 通过上述工程地质条件的综合分析，对船闸区的高边坡岩体做如下工程地质评价： （&）边坡以微新岩体为主，岩体完整，整体强度高：断层多为胶结良好的裂隙性断 层，不存在由单条断层引起的大规模失稳问题； （%）岩体结构面与边坡走向的夹角多大于 %’-以上，连通性差，缓倾角裂隙不发育， 不具备形成整体平面或圆孤滑动的边界条件； （!）区内地应力、地震力不高，对边坡稳定性影响小； （*）地下水渗透压力对边坡稳定影响显著，应采取合理的工程措施，降低边坡内水 压力； （’）据物理模拟试验，有限元计算及极限平衡分析，最大水平位移在强风化岩及直 立坡顶为 !"((左右，垂直位移在 ’"((以内，南北坡的斜坡段和中墩上部存在拉应力 —&!!— 第一章 岩石高边坡工程 区，坡脚为压应力集中和高剪应力区，个别断层出现剪切屈服，但边坡出现整体稳定的 概率很小。边坡的局部稳定性是结构面组合形成的块体稳定，只有在施工时才能处理解 决。 !" 边坡的加固处理措施 （#）边坡排水 边坡排水包括水源补给的截、防、排以及边坡体内地下水的疏排两方面： 消除水源补给的措施：包括阻止大气降水和其他地表水的入渗，隔断山体来水，防 止水库渗水，以及消除闸室渗漏等，即在闸室两侧泄水区内设置排水沟，将地表水引离 边坡，在边坡表面及马道面全面铺盖，防止降水入渗，设置防渗帷幕及幕后排水，截排 上游库水。控制闸室混凝土的防渗质量，防止闸室内的水向边坡渗透。 山体排水：船闸区岩体的水文地质结构具有不均匀性，浅部的地下水补给强度与渗 流速度远高于深部。故在山体内设置了七层排水洞，每层排水洞内向上打两排排水孔以 疏于地下水，另外在直立坡上设置水平排水孔，将地下水排到闸室衬砌墙后面的排水管 网内。 （$）系统支护 为了保持边坡的长期稳定，对边坡采取了系统的支护措施。对全强风化带边坡 （# %#），采取挂网喷混凝土支护，并设置排水管；对弱风化带边坡（# % &"’），采取系统 锚杆支护和挂网喷混凝土支护，并设置排水孔；对直立墙以上微新岩体（# % &"!），采用 系统铺杆和素混凝土喷锚支护。对于开挖时发现的松动区，裂隙张开或爆破裂隙发育， 在马道以下 ! ( ’)内，普遍采取系统锚固。对直立坡也采用系统锚杆加固。 （!）随机支护 对于施工中发现的地质缺陷，如结构面发育区、岩体破碎区、断层带、节理密集带 或局部不稳定块体等，需分别情况进行支护。 （二）天生桥水电站超高边坡处理实例 #" 工程概况与地质条件 天生桥二级水电站位于红水河上游南盘江，水电站厂房在中包山—芭蕉林地区。从 厂房地基到调压井坡顶边坡高度达 !*&)，堪称超高边坡。 工程场地的基岩为中三叠统砂岩与泥页岩互层，是典型的软硬相间的层状岩体。由 于岩体条件和构造裂隙发育，岩层风化剧烈，在自然状态下的边坡就已经产生了多种变 形和破坏，包括崩塌、滑坡、溃屈、倾倒和蠕变等。在这种地质条件下开挖超高边坡， 必将产生很大的困难，特别在暴雨季节，险情不断，高边坡的稳定问题严重影响施工和 工程的安全。 在这个工程中采取了综合治理措施，以抗滑桩、锚索和排水工程等方法成功地治理 了这一超高边坡工程。治理面积达 ’& + #&,)$，总开挖量达 ,#& + #&,)!，规模之大，在 国内外边坡治理工程中也堪称之最。 $" 滑坡加固治理 —$!!— 第六篇 边坡工程加固与处理技术 对天生桥二级水电站的下包山滑坡，在进行滑坡滑动机理分析和稳定性分析的基础 上，根据滑动面的位置，采取上部卸载和下部加压，顺层清理的方法，逐层解决。在关 键地段采用抗滑桩穿过滑动面，抑挡岩体滑动；在岩体比较坚硬完整的斜坡地带，采用 锚索或锚杆加固岩体；同时设置了排水沟、排水洞和排水孔，以排除地表水及地下水； 在有些地段还设置了框架护坡等永久性护坡。 （!）抗滑桩治理 根据稳定性分析的计算结果，抗滑桩的截面尺寸为 "# $ %#，单排布置，桩的间距 为 &#。抗滑桩的竖向受力筋采用了 !’() * #的轻型钢轨，每根抗滑桩能承受滑坡推力 !+ ,%-(.。抗滑桩的长度为 +’ / %"#。采用人工挖孔方法成孔，采取间隔一个桩位的方 式，分两期施工。在第一期抗滑桩浇筑过程中，滑坡的位移速率明显减缓，第二期施工 结束后，观测孔显示滑坡已处于稳定状态。 （+）预应力锚索和铺杆 下包山滑坡的前缘主滑面以下地带有一层泥化不充分的夹泥层。为提高全开挖边坡 的稳定性，在 ’&’ / ’,- 高程间的坡面上，布置了 ++% 根锚索。根据空间有限元分析， 每单位宽度剩余下滑力为 + !-&(.。若每根锚索提供的阻滑力为 00- / 1+"(.，则每 "# 设一列，每列有 0根锚索。 无粘结预应力锚索由锚固段、自由张拉段和外锚固段组成。 （"）框架护坡 是保证边坡长期稳定性的一种方法，也是滑坡综合治理不可缺少的组成部分，对岩 质坡和土质坡都适用。 在下包山滑坡地段，整合强风化岩石和覆盖土层，都需要进行框架护坡处理。 根据工程实际条件，采用了两种形式：在滑面附近，框架节点设置长锚杆穿过滑 面；距滑面较远的坡面框架，节点设短锚杆与强风化坡面在一定范围内形成整体“保护 壳”式框架。 下山包滑坡治理，是采用多种方法的综合治理，在滑坡稳定分析和滑移机理分析的 基础上，有针对性地对不同的地段不同的时期结合工地条件，采用恰当的治理措施，从 而保证了施工期的安全，又保证了永久持续性运行的安全贮备。 经过多年雨季的考验，滑坡治理及建筑物都处于正常运行状态。通过监测及复核工 作，得出滑坡治理效果大约是：减荷提高了 "2’3 / !-3，抗滑桩提高了 %3 / ,3，预 应力锚秆提高了 !3，预应力锚索提高 !"2’3，最终整体稳定安全系数提高约 "-3，若 滑坡体起动前，整体稳定系数为 !的话，治理后的安全系数为 !2"。故下山包滑坡的综 合治理是有效的，稳定性是有保证的。 滑坡的综合治理，必须建立在前期的工程地质勘察和岩土工程的综合分析基础之 上。 （三）十三陵水库外边坡岩体稳定处理 !2 工程概况与地质条件 —"""— 第一章 岩石高边坡工程 为了发电的需要，在十三陵水库左岸 !"" # $""%的蟒山顶上，修建了一个上池蓄 水，作为抽水蓄能用水池。而上池西部的山体，是由倾向池外的数条缓倾角断层以及不 良的岩体结构组成。这样就构成了，以破碎岩体结构为特征的不稳定边坡问题。 上池原为一单薄分水岭，池盆外侧自然边坡为 &’( # )’(，池盆内坡开挖后为 * + *,’， 宛如一天然堤坝。 西坡地层为中生代侏罗纪多次喷发形成的安山岩，并夹有安山质角砾岩及凝灰岩 等。其下伏地层为陆相沉积砾岩，在高程 ’’"%以上，普遍分布有正长岩斑岩脉，厚度 ’ # *"%，并与安山岩成断层破碎接触而倾向池外，在高程 ’&"%以下为砾岩，也与安山 岩呈断层接触，有明显的挤压破碎特征，接触带附近岩体风化蚀变剧烈，形成 ’ # &"% 的古风化壳。 受区域地质构造影响，西坡地质构造较为复杂：一是安山岩等火成岩为多次喷发形 成，岩层产状变化大，层理不明显，其中又穿插多次侵入的岩脉，破坏了安山岩岩体的 完整性；二是断裂构造发育，构造裂隙十分发育，各个方向均有节理，裂隙，裂隙密度 可达 *" # &"条 - %，又受风化卸荷影响，裂隙大部张开，宽度多在 ) # *"%%之间，大者 可达 *" # )".%，充填岩石碎屑及红黄色次生泥质土。 上池区无常年地表径流，包气带水主要由季节性大气降水补给水量甚微，地下水位 一般在高程 ’""%以下，仅在断层中见少量地下水，天然状态下断层泥呈软塑状。总体 上看西边岩体属透水性较强岩体。 上池西坡岩体中发有缓倾角断层，其泥化软弱结构带的延伸方向与山体自然山坡基 本一致，倾向池外，构成了潜在山坡岩体的滑动面，并与其他节理裂隙及小断层组合形 成了联合滑动面。 因此试验、分析、研究滑动面上的泥化物质就十分重要。经现场压缩变形试验表 明：泥化物的变形模量为 */ # &/012，断层破碎带 )’ # /’012，强风化带上部岩土层 3" # *)"012。泥化物含黏粒量为 )’4 # ’"4，矿物成分以蒙脱石和伊利石为主，其中蒙 脱石含量一般占 ’"4 # $"4，属膨胀性粘土。 &, 治理措施 为保证上池西外边坡的稳定和安全，采取了综合治理的措施，采用 ’! 根抗滑桩， 桩深一般为 ’ # /"%，最深 /’%。桩的截面尺寸为 &% 5 )%，少量 )% 5 /%，其中 /)根为 预应力锚索抗滑桩。 治理后，十三陵抽水蓄能电站上池西外边坡的稳定性大大加强安全系数大大提高， 故上池边坡的治理工程是合理有效的。 —/))— 第六篇 边坡工程加固与处理技术 第二章 软岩边坡工程 第一节 软岩边坡工程的预备性工作 软岩边坡防治工程和边坡工程设计无论从其工程重要性还是技术复杂性来说都是十 分巨大的。要事先进行一系列的预备性工作，其工作量也往往是庞大的。考虑到一些常 规性的工作，例如滑坡防治规划的制订、对滑坡特征和机理的调查以及一般的地质勘查 等，这些工作对于软岩滑坡工程的设计人员来说应该是十分熟悉的了。 一、滑坡防治措施确定规划安全系数 用滑坡防治工程确保安全系数的程度以此为大体目标来确定规划安全系数。以目前 常用的安全系数为基础，再根据该滑坡的重要程度，确定应取的安全系数的增加比例。 要想达到工程防治的预期目的，就应制定防治措施规划，如果由于人为造成的滑坡，可 根据人为因素降低安全系数，根据防治工程的实际情况，保持与原地形相同的稳定性。 在滑坡恢复稳定性方面，所降低的安全系数为假设所需的规划安全系数。由于只产生自 然滑坡无其它诱发现象，安全系数取 !"#$或 !"#%。如果只通过计算获得值作规划安全 系数，它并不能完全消除人为因素的影响。 规划安全系数的确定，按以下几个步骤进行。需在假设的某滑坡处，以建筑物为区 域中心，确定该处的安全系数。假设此处有重要公路、铁路及有关居民住宅、设施等， 其破坏不限于该区，还包括该区附近是否稳定。它们对社会、经济有很大影响，特别是 山区公路、铁路，如果均发生中断，极可能从根本上打乱了人们正常生活秩序。为了保 证人们的生活安定、社会稳定，需提高规划安全系数的标准。采用滑坡防治措施，希望 滑坡移动量为零，但实际上很困难，采用好的防治施工法可使防治工程稳定性好，至少 达到半永久状态，因此施工方法也很重要。 从地形变化角度看，当滑坡的边坡稳定时，其安全系数变化范围为 & %’，它是表 征滑坡移动和停止规律的一个重要指标。对防治滑坡措施，安全系数以 ("!%做为最低 标准。如果工程量已经确定，可以基本保证滑坡的稳定性。 如果将安全系数提高 %’，还不能说能够完全控制住滑坡的发生，因为当边坡外部 条件发生变化和气候异常时，滑坡很容易再度发生。虽然滑坡无明显移动，但仍存在着 —%))— 第二章 软岩边坡工程 一定的变形，所以需提高其安全系数。应反复研究滑坡情况及其对该区影响的重要性 等，方能达到提高安全系数的目的，所以规划安全系数设为 !"!# $ !"!%为宜。 如果考虑到滑坡的复杂性，尽管对滑坡机制和滑动面进行稳定分析，也难以达到 !##&的正确，所以不能做出精确的断定，应根据它处于何种地理位置和地质条件来决 定采用相应的规划安全系数，这样就可能防止滑坡产生。但是还要从经济观点进行权 衡。一般安全系数上限取 !"’% $ !"(#，下限取 !"#%。 二、滑坡现场的现象学观测 对滑坡现场的现象学观测应进行以下几项工作： !" 推断滑坡范围。要搞清楚滑坡在什么范围内活动，应严密地划分滑坡块体，提 出控制滑坡的整治方案及其施工法。为了推断滑坡范围，应标明该区滑坡的各种特征， 并将其记载于地形图上。滑坡形态是指位于滑坡头的块体，是处于受拉状态或者处于受 压状态，再研究它与收集到的技术资料之间的关系，踏勘中应明确并搞清下列因素：滑 落崖的滑落地段、沉陷、滑体两侧裂开，并与其相连接处被挤出、末端挤压裂隙与舌端 挤压、隆起、建筑物变形、树木发育变化、倒伏状况，进一步知道凹地、沼泽、涌水、 凸地、台地等微地形分布，基岩露头等情况。 有时根据土地的利用（有无居民、水田或旱田）和地下水的利用，可间接推断过去 有无滑坡活动，即使将来可能活动，有哪些是危险区和不可改变的受灾区及其范围。 ’" 推断因素。利用该地区及其附近的地质图大体上可推断引起滑坡的地质因素， 滑坡范围可利用断层和地层界限来圈定，或者在滑坡区内根据地质构造变化状况推断， 或者是滑坡顺地面坡度滑动，还是逆坡度滑动，此四种类型中任何一种都可根据地形剖 面和道路挖方露头、河流和溪沟切割地质剖面的研究来推断。 (" 推断滑坡诱因及其过程。应考虑发生滑坡当时的气候等情况，观察滑坡运动状 态，通过滑坡发生的全过程来推断和研究滑坡机制，参考涌水量的增减、水田地内水的 增减、裂隙发展过程、滑坡头部到舌部土质变化等情况。根据该滑坡区以前曾发生的滑 坡、滑移过程及其周围发生的滑坡情况，来推断滑坡诱因，并以此预先推断滑坡运动过 程。 )" 预测未来滑坡的运动情况。根据现在滑坡活动情况及其活动范围来研究和预测 将来灾害性滑坡的发生，乃至滑坡范围扩大情况，相应地采用必要的措施（如设置避难 所、警戒线、警报器等）。 %" 划分滑坡块体。将整个滑坡活动区划分为若干个运动块体。主要通过第 !条所 进行的地表观察资料确定和研究滑坡头部的分布范围、裂隙发育情况、移动速度和方 向。如果有地形图和航空照片等地表具有等高线的资料、地表移动观测资料，都可做为 划分的依据。 *" 地表变化调查。滑坡变化常常通过地表出现的裂纹来显示。在裂纹发生之前， 岩土体的变化有时通过井水中的水位升降，有时通过涌水变混浊等异常现象来显示，一 —*((— 第六篇 边坡工程加固与处理技术 旦发现边坡地表出现裂纹，应首先想到是由滑坡引起的。 为了搞清楚滑坡处于何种状态，常通过测量地表裂纹和地面隆起现象来获得，这是 最容易最简单的方法。地表应变能不断积累，致使滑坡面发生变化，要通过对滑坡体的 张拉和挤压现象来观测滑坡移动，应确定具有代表性的移动滑坡，有选择性布置观测 点，在观测点处设置仪器。滑坡进一步扩大，当出现危险时，应充分考虑地形、地质的 实际情况，进一步选择观测点，将仪器布置在合理安全的位置，但必须能够正确的控制 住滑坡范围。 三、滑坡的分解方法 在滑坡防治中常常遇到一些规模巨大的滑坡，沿河流或线路走向延长数百米或千米 以上，体积达数百立方米甚至数千万立方米，使人感到难以治理。从实践中发现，一个 特别大的滑坡常常不是一个整体滑坡，而是由多个滑坡形成的一个滑坡区。它们沿河流 方向可分成若干条块；在高程上可分成若干级；在滑体结构上可分出若干层；在发生年 代、滑坡次数、稳定状态上也不尽相同，因此它们是可以分解的。在滑坡分解之后，即 可针对每一滑块的边界条件、作用因素、与相邻块体的相互关系评价其稳定状态和发展 趋势，从而制定出针对各个滑块的稳定措施。因此，大型滑坡也是可以治理的。具体做 法如下： !" 先从地貌形态上划分滑坡的条块和级数。任一滑动过的滑坡区，由于各块体滑 动速度和滑动距离不同，两块体间形成相对位移，岩土体被撕裂、松弛，常常形成后成 沟谷，后成沟成为块体划分的侧界。滑坡从河边到山顶有几级平台，除正常的剥蚀平台 外，常常是有几级滑坡，或从下到上有几次滑动。 #" 从山坡岩体构造和结构上划分滑坡条块和级数。地貌是山坡岩性和构造等内在 条件的外观表现，因此，地貌上的划分必须以内在条件为根据。通过山坡岩土体的岩性 分布和构造格局的调查分析，常常可将山坡划分出若干个构造单元；每一构造单元即成 为一个滑动块体。再针对每一滑动块体主轴布置一定的勘探点，查明埋藏构造、地层岩 性、滑动面位置和层数、地下水状况，即可基本确定滑坡的性质及各条块的相互关系。 $" 从变形迹象和主要作用因素分析上判定各条块的稳定状态和发展趋势。 四、滑带土抗剪强度参数的选择 滑坡滑带土的抗剪强度参数是滑坡稳定性的定量评价和抗滑工程设计时求滑坡推力 所必需的重要参数。然而，它的正确选择，却使工程技术人员感到困难。在滑坡推力计 算中，!值相差 !% & #%，推力就可能成倍增加。其原因主要在于土介质的多样性、成 因、成分和结构的复杂性与不均匀性，以及其强度随外界因素变化的可变性，加之滑坡 过程本身的多样和复杂，就使得用仪器试验方法很难准确模拟滑带土的实际受力状态和 变化过程。因此试验数据很难直接用于计算，而必须联系滑坡的实际状态和发展的趋势 —’$$— 第二章 软岩边坡工程 加以修正才能应用。 通过滑坡的不同发育阶段及不同的滑带部位滑带土的强度特征的分析，以及抗剪强 度参数选择中应考虑的基本因素，提出结合滑坡的状态综合应用各种方法确定参数的 上、下界限的方法。 （一）滑坡不同发育阶段不同部位的滑带土的强度特征 滑坡的种类很多，就一般最常见的块体而言，大体上都有主滑、牵引和抗滑三个地 段及其相应的滑带。其发生的机理是：由于外界因素的作用，主滑带不能保持平衡而失 稳，产生蠕动；牵引段因前方失去支撑力而产生主动破坏，破坏后牵引段连同主滑段一 起推挤抗滑地段；一俟抗滑地段形成新滑面并贯通时，滑坡即开始整体滑动。随着作用 因素的变化，滑坡可由等速缓慢移动而进入加速剧滑阶段，经较大距离的滑移后，滑坡 又渐趋稳定，滑带开始固结，滑体沉实、压密。 （二）取得抗剪强度参数的方法 通常采用仪器测定和现场实体滑坡上进行大面积剪切试验的方法，这些方法在有关 文献中已有很详细的介绍，这里只介绍用反算法求抗剪强度的方法。 反算法的基本原理，是视滑坡将要滑动而尚未滑动的瞬间为极限平衡状态，即稳定 性系数 ! ! "，列出极限平衡方程求解 " 值或!值，其必要条件是恢复滑动前的滑坡断 面。反算法包括一个断面的反算、多断面联访程的反算和不恢复滑动前斜坡断面的反 算。 （"）一个断面的反算； （#）多断面联立方程的反算，基本条件是断面必须相似。它包括地质条件类似，特 别是滑带土的物质组成和含水状态要类似；运动状态和过程类似；滑坡的发育阶段类 似。 一般方程： #""" $ $"%&’%" ( $")*%%"+,!" ( ""&" ! - ##"# $ $#%&’%# ( $#)*%%#+,!# ( "#&# }! - （. ( # ( "） 用反算法应注意： 对平移式块体滑坡，在极限平衡时，若后部为张开的裂缝，又无充填物，或充填物 非常疏松，则不考虑此段之 "、!值。若后部为地堑式的裂缝带且裂缝闭合时，应考虑 该段之 "、!值。若该部分土颗粒较粗，含水量低可假定 " ! -来选择滑体材料与滑壁 间的摩擦系数。 对于首次滑动的滑坡，极限平衡断面是滑坡刚要开始滑动时的状态，此时整个滑带 土的强度远未达到残余强度，因此反算求出的指标高于残余强度指标，当用于评价大滑 动过或多次滑动过的滑坡的稳定性时，必须根据实际情况予以修正才能应用。此外，还 要考虑求解逆问题的反分析存在解的不唯一性问题。 （/）不恢复滑动前斜坡断面的反算。对于单一平面岩石顺层滑坡，因为地面形状变 化很小，可不必恢复原地面而直接用现有滑坡断面进行反算。 —0//— 第六篇 边坡工程加固与处理技术 对于古老滑坡，由于滑壁的剥蚀、坍塌，改变了原来的形态，或因缺少原有的地形 资料，不容易恢复原地面线。这时，可不恢复原地面线，而根据滑坡复活时所处的发育 阶段及其相应稳定度（即滑动安全系数不一定等于 !），用现有断面进行反算。如滑坡 处于蠕动挤压阶段，取稳定度为 !"#! $ !"!#；正在等速滑动时稳定度为 !"#；加速滑动 时稳定度取 #"%& $ #"%’，代入公式进行反算，所得指标反映当前状态。 当有建筑物（如挡土墙）或地物被滑坡滑动破坏时，在方程中应包括其可能的最大 抗力，即滑坡推力 !!#。这就是工程地质比拟计算法。此外，在计算中还应根据滑坡 发生时的具体情况决定是否计入静水、动水压力和地震力的作用。 应当指出，当主轴断面的方向与滑动方向有偏离时，反算指标也是有差误的，这是 应当注意的。 在工程实践中，常常采用优化参数的直接反分析法，即优化参数使得计算得的位移 或沉降值与实际量测的相应值的差异达到最小的方法。例如若定义计算位移值与实际位 移值的差异为误差函数!，即优化中的目标函数为!： !( ! "" " # ( ! （$# ) $## ）$ * （+ ) * ) *） 式中 $## ———第 # 点的实测位移值； $#———相应点由计算得的值。 五、边坡稳定敏感度分析 边坡稳定敏感度是某一因素对边坡稳定影响的大小，一般以该因素变化时影响稳定 安全系数 % 值率作衡量，影响率大则敏感度大。对尚未开采的新建矿山，在初步设计 阶段缺少对深部坡体的了解，在稳定性计算时难于确定各项影响因素。因此，有必要了 解敏感度分析，对关键因素应重点调查，才可有助于稳定性分析。 根据工程确定的地质破坏模式，选用固定的计算参数———坡高、坡角、内摩擦角、 内聚力、岩石密度、水的埋深、水的影响半径等等，按一定步长逐步变动某因素，以费 辛柯法找出最危险滑动面，求得各量值的稳定性参数，绘制各影响因素在各自变化区间 内影响边坡稳定性系数的关系曲线，计算出各影响因素的单位变化量影响 % 值的增量 及百分率。 这里对边坡稳定敏感度进行分析的初步成果，以供软岩边坡工程设计者参考。 （一）内聚力和内摩擦角 （!）内聚力的单位变化对稳定性系数 % 值的影响是随 & 值的增加呈线性递增 % 值。 如风化层的 &、!值较低， & 值每增加 !##,-.，影响 % 值率达 *’"%/，其敏感度对软弱 的土体为最高。对整体边坡的 &、!值大时，影响 % 值率只有 &"&/。 —%00— 第二章 软岩边坡工程 （!）内摩擦角的单位变化量对 ! 值的影响率是随摩擦角的增加近似呈线性关系递 增 ! 值，!角每增加 "#，对 ! 值最大影响率为 $%&’，最小影响率为 !%(’，可见!角 每增加 "#，对 ! 值的影响率为 !’ ) *’。 （二）坡角和坡高 （"）坡角的单位变化量对 ! 值的影响是随坡角增加呈负指数关系递减 ! 值，这种 负指数关系不明显，可近似为线性关系。坡角每增加 "#，对 ! 值最大影响率为 +’，最 小影响率为 "’。 （!）坡高的单位变化量对 ! 值的影响随坡高增加呈负指数关系递减 ! 值。边坡高 度小于 "!,-，坡高增加对 ! 值影响显著。随着坡高的增加，对 ! 值影响将显著减小。 如风化段 .,-坡高时，坡高每增加 /-，影响 ! 值率为 "*’。而 "$,-坡高时，坡高增 加 /-，影响 ! 值率仅为 !%*’。当岩石边坡高度 */,-时，坡高增加 ".-，对 ! 值影响 率也只有 "%!’。 （三）水降落、水位埋深和岩体重度 （"）水降落影响半径的单位变化量对 ! 值的影响是随影响半径的增大呈指数关系 递增 ! 值。当水降落影响半径小时，它的单位变化量对 ! 值的影响率甚大。当影响半 径愈大时，单位变量对 ! 值的影响率愈小。如整体边坡，当水降落影响半径由 "倍坡 高降至 !倍坡高时，其变化量使 ! 值递增 !/%!&"