PPT边坡工程的稳定分析与设计讲座

边坡工程的的稳定分析析与设计华中科科技大大学岩土工工程研研究所所讲座内容一、坡体地地形地质环环境二、坡体形形变－渗流流场三、边坡工工程勘察要要点四、边坡工工程的设计计与加固五、边坡工工程的锚杆杆设计六、预应力力锚索设计计与施工华中科科技大大学岩土工工程研研究所所一、坡体地形地地质环境1．地形地地貌华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所地形是制制约岸坡坡稳态的的第一控控制要素素。岸坡坡变形的的第一个个起因是是地形的的改造，，而变形形易发部部位是地地形坡度度陡变部部位，变变形域规规模则取取决于岸岸坡的高高度。2．区域构构造与地地震地质质环境在边坡工工程中，，区域构构造环境境问题可可涉及四四级构造造单元及及其后续续各级构构造。这这个问题题并没有有怎么引引起工程程师们的的注意，，特别是是土木工程程师。当我们们看到有有些部位位集中分分布多个个崩滑体体时，第第一个要要想到的的是区域域构造环环境和地地震地质质环境。。区域构造造环境的的分析要要点是自自老至新新构造应应力场的的转化，，包括主主应力的的偏转(移)、压(剪)应力场向张(剪)应力场的转化化、初始应力力释放环境、、蠕(流)变环境以及对对渗流场和风风化作用的制制约作用(优势面)等。3．边坡地质构构造边坡地质构造造是判断独立立变形、运动动单元的根本本依据。具体体要点如下：：华中科技技大学学岩土工程程研究究所<2>坡体结构控制岸坡的稳稳态或变形的的地质构造效效应有以下两两层意思：（1）刚度效应坡坡体的整体刚刚度取决于节节理裂隙的发发育程度(当然还有风化化程度)；（2）变形、失稳稳类型取决于于各类地质结结构面产状同同坡面产状之之间的相互关关系。其中刚刚度效应的表表象是取决于于刚度的变形形差异，总体体上表现为沉沉陷伴随应力力相对集中域域。如果应力力相对集中域域里不存在软软弱夹层等低低刚度层位，，一般不会形形成一定规模模的崩滑事件件。其效应可可分以下五种种：<l>节理裂隙序次次，至少要进进行以下三个个序次的统计计分析：第一序次—周边完整基岩岩的节理裂隙隙和劈理；第二序次—破碎岩体各独独立块体的节节理裂隙和劈劈理，含微构构造、显微构构造系列；第三序次—新近出现的变变形裂隙（缝缝）。1）顺向坡。构构造界面倾向向坡外。在众众多地质界面面中，层面是是第一控制界界面，而坡体体的变形、失失稳型式是：：华中科技技大学学岩土工程程研究究所—随着层面倾斜斜角的加大，，顺层滑移就就更趋明显，，但当倾斜角角不小于70度时，坡体的的变形、失稳稳将转化为倾倾倒、崩塌型型；—顺层滑移的必必备条件是控控制界面上覆覆岩体在坡脚脚处临空、被被反倾向裂隙隙切断或挠曲曲（皱）。不同于其他类类型滑坡，顺顺向坡上残留留的滑体不多多见或即使残残留但规模不不大而且多处处于非稳态或或正在变形。。2）由陡倾转缓缓倾顺向坡。。自坡体向坡坡外方向，地地层倾角由陡陡变缓，陡倾倾部位是主滑滑体，缓倾部部位对主滑体体构成阻滑体体，其阻滑作作用将取决于于缓倾段的面面积。在顺向坡中，，横向复精皱皱（轴线垂直直江河流向））是最易变形形的部位，特特别是当层间间分布有煤线线或碳质页岩岩时；而纵向向复把皱（轴轴线平行江河河流向）则决决定治理方针针甚至提示诸诸如抗滑桩的的设置部位。。所以，对于于顺向坡，微微构造研究也也是主要的研研究内容。3）逆向坡。逆逆向坡的稳态态取决于岩体体的总体刚度度，而变形、、失稳控制界界面是反倾向向裂隙。华中科技技大学学岩土工程程研究究所当坡体为石灰灰岩或石英长长石砂岩等高高刚度岩体时时，岸坡的变变形、失稳是是局部性的且且规模不大，，但以易风化化碎屑岩为主主体的岸坡，，岸坡的变形形、失稳规模模大，甚至也也会出现滑移移型失稳，但但基本上是坠坠溃型，反倾倾向裂隙的风风化追踪会构构成坡体变形形、失稳主控控界面，进而而出现以滑移移为主要形式式伴有崩塌、、旋转等复杂杂的失稳事件件。4）斜切坡。斜斜切坡往往形形成高、陡稳稳态坡形，变变形、失稳基基本上是局部部性崩塌，除除非存在几乎乎平行坡面且且倾向坡外的的断层或一组组倾向裂隙（（裂隙走向垂垂直地层走向向）。5）水平层状结结构岸坡。地地层产状几乎乎水平或微倾倾坡外或微倾倾山体。这类类岸坡的变形形首先是取决决于刚度的铅铅直方向压缩缩。在这类岸岸坡的变形、、失稳形式中中需要指出的的特例是：当当分布有富含含蒙脱石的泥泥岩和易风化化长石砂岩时时，上覆层位位的变形、失失稳规模可达达到几百万立立方米甚至几几千万立方米米。<3>节理裂隙层次次同坡体结构构之间的相互互关系华中科技技大学学岩土工程程研究究所物质结构水平结构顺倾向结构1顺倾向结构2垂直结构反倾向结构红层张裂谷华中科技技大学学岩土工程程研究究所张裂槽倾滑倾倒错落顺向坡坠溃4．地层岩性华中科技技大学学岩土工程程研究究所<1>火成岩岸坡在微、新状态态下为均匀介介质，其不均均匀程度及刚刚度将随风化化程度与节理理裂隙发育程程度而变化，，岸坡的变形形、失稳主要要是风化带的的崩(剥)落和水沙流，，极少有大规规模滑坡发生生。火山灰堆堆积体类似沉沉积岩特别是是松散堆积体体。当深挖高高边坡涉及微微新岩体时，，地应力场的的调整效应是是一个很重要要的方面。地层岩岩性的的岸坡坡变形形、失失稳效效应最最终反反映在在各层层的刚刚度与与抗剪剪强度度。如如果坡坡体各各组成成层位位的刚刚度比比值大大于1／3，该坡坡体可可作为为准均均质体体考虑虑；若若刚度度比值值不大大于1／3，变形形第一一控制制层位位是刚刚度比比值最最小的的那一一层位位。分分析塑塑性域域扩展展趋势势时，，各层层抗剪剪强度度值都都有影影响，，但控控制层层位仍仍然是是刚度度最小小的那那个层层位。。<2>沉积岩岸坡坡（1）以碳酸盐盐岩为主体体的岸坡这这类岸坡的的变形主控层层位是泥、页岩岩夹层，变变形表象是是因刚度相相差悬殊而而出现的变变形差异，，崩塌、倾倾倒和滑移移等多种形形式变形、、失稳都可可出现，而而在什么样样的情况下下是倾倒、、崩塌或滑滑移则取决决于页岩夹层的的空间分布布格局。当不含泥泥、页岩夹夹层时，碳碳酸盐岩岸岸坡可视为为高刚度准准均匀介质质，其中的的各级风化化带将反映映在渐变的的刚度上，，故岸坡的的变形、失失稳多局限限在表层。。深挖高边边坡涉及微微、新岩体体时要考虑虑地应力场场调整。不同于火成成岩微、新新岩体的地地应力场，，在碳酸盐盐岩微、新新岩体中会会出现喀斯斯特作用域域和地下水水深循环通通道，该域域已经释放放有一定范范围的初始始地应力。。华中科科技大大学岩土工工程研研究所所华中科科技大大学岩土工工程研研究所所（2）碎屑岩岸岸坡这类岸岸坡的特点是砂岩(含石灰岩、、泥灰岩)同泥、页岩岩交互出现现。从变形形角度立论论，若砂岩岩与泥、页页岩准等厚厚度交互出出现时，可可视泥、页页岩的刚度度为坡体的的刚度；双双层结构且且上覆砂岩岩时，下伏伏泥、页岩岩的刚度即即成为控制制性刚度，，变形、失失稳表象是是砂岩层的的倾倒、倾倾滑、座(错)落以及座滑滑等，取决决于下伏泥泥、页岩的的风化、剥剥落、掏(蚀)空带往坡体体深部的延延伸程度。。以泥、页岩岩为主体的的岸坡，鉴鉴于表层风风化速度快快且风化物物随即以剥剥离或泥沙沙形式被地地表径流冲冲蚀，故除除非下伏砂砂岩或灰岩岩等高刚度度层位且倾倾向坡外，，一般难以以出现大规规模滑坡。。5．汇水域及及地表、地地下水文网网华中科科技大大学岩土工工程研研究所所当一处坡体体具备变形形、失稳条条件时，导导致其失稳稳的直接诱诱发因素之之一是水的的作用，包包括地表水水和地下水水的作用，，其中地表表水及大气气降雨又往往往是该部部位地下水水的直接补补给源，故故对一处坡坡体的研究究，它的研研究范围应应该是地表表水汇水域域，如下图图。地表水水系的展布布格局往往往提示变形形域或崩滑滑体的分布布轮廓，同同时又往往往是崩滑体体的解体边边界。其次，一次次大气降雨雨有多少渗渗人地下和和渗入到什什么深度（（不一定都都渗人到地地下水位而而使地下水水位回升））等，即大大气降雨怎怎样改变原原有渗流场场，都要通通过该汇水水域的水文文计算才能能推断。6．人为改造造在前面已经经提到，一一处岸坡的的新的变形形都是从改改造地形而而开始的。。所以，人人类的改造造活动对岸岸坡稳态的的影响首先先是不合理理的开挖、、切脚。当当然，人为为的诱发作作用还有爆爆破、（给给）排水和和排污失控控以及乱砍砍滥伐和开开垦等。二、坡体体形变－渗渗流场华中科科技大大学岩土工工程研研究所所“地质体””是坡体形形变－渗流流场的物质质载体。所所谓地质体体，是指那那些具备相相对独立地地形有变形形作用的自自然体，其其规模大者者可以是一一个板块或或大地构造造单元中的的I级或II级等构造单单元，小者者可以是可可独立变形形、运动的的坡体或崩崩滑堆积体体。若要对对一处岸坡坡的稳态进进行评估或或对今后的的变形趋势势进行预测测，需要用用具体的特特征参数建建立各种变变形影响因因素之间的的相互制约约关系，进进而描述变变形进程。。为此，必须须将前述的的地形地质质环境与条条件转化为为可用数学学物理模型型进行描述述的形变一一渗流场这这样一个地地质体。1．形变场形变场由形形变空间、、形变主控控界面、应应力场和地地震力等构构成。<1>形变空间地壳表层是是一个开放放系统，而而自然岸坡坡或人工边边坡的坡体体外侧是无无限形变空空间。但在在另一方面面，对一个个具体的坡坡体而言，，形变空间间具有特定定的含义：：（1）均质坡体体应力松弛弛域的下沉沉、倾倒、、倾覆以及及旋转，形形变空间除除了坡外无无限形变空空间外，还还有岩体自自身的各类类界面和风风化域。（2）非均质坡体体在具备均质质坡体上述形形变空间的同同时，易变形形层位的存在在使坡体的下下沉、倾倒、、倾覆以及旋旋转等形变优优势化或特性性化，即易变变形层位的分分布格局(水平、顺向、、逆向或斜切切)决定坡体的主主要变形型式式及变形域的的规模。作为特例的切切脚顺向坡，，形变空间特指指坡脚临空部位位，或者说该该部位是导致致边坡滑移的的初始形变空空间。华中科技技大学学岩土工程程研究究所当研究崩滑体体的今后变形形趋势时，形形变空间的判判断具有特别别重要的意义义，同时有一一定难度，因因为形变空间间的函义同时时包含两个方方面的内容：：华中科技技大学学岩土工程程研究究所一是崩滑体是是沿着原来的的主滑带发生生整体性滑移移；二是崩滑体自自身的变形同同以滑移型式式出现的整体体性失稳又有有什么关系？？其中，前一个个问题是坡外外无限形变空空间问题，而而后一个问题题是地质体自自身的有限形形变空间，二二者的概念截截然不同。所以，边坡工工程中很重要要的研究内容容是形变空间间的判断，而而正是这个判判断方能揭示示坡体的变形形、失稳机理理。<2>形变主控界面面华中科技技大学学岩土工程程研究究所形变主控界面面要分以下四四个层次进行行研究：（1）第一层次构构造成因节理理裂隙和断层层、挤压带、、劈理、层间间剪切(滑)带、层间揉皱皱带，而节理理裂隙的基本本格局是走向向、倾向及一一对剪裂隙(平面)和反倾向裂隙隙(剖面)，但要注意不不同构造期的的节理裂隙系系统；（2）第二层次同同边坡成型同同步的卸荷松松弛域，多数数追踪初始构构造成因界面面并使其规模模扩大，但也也会形成新的的界面，使断断续构造界面面相互连接贯贯通；（3）第三层次风风化作用在脆脆性岩体中基基本上追踪构构造成因界面面发生，在泥泥质碎屑岩中中还可产生风风化裂隙；（4）第四层次变变形裂缝、重重力成因断层层、蠕（流））变域。只有在对上述述四个层次的的界面系统进进行细微的调调查、归类之之后才能判断断那些直接控控制坡体变形形、失稳的界界面组合模式式，而这个问问题却往往被被忽略。<3>应力场华中科技技大学学岩土土工工程程研研究究所所一般般来来讲讲，，地地壳壳的的应应力力场场自自表表层层、、浅浅部部的的自自重重应应力力场场向向深深部部地地壳壳构构造造应应力力场场过过渡渡，，而而自自重重应应力力场场同同构构造造应应力力场场之之间间的的差别别在于于后后者者应应力力场场的的两两个个水水平平方方向向主主应应力力s2和s3大或或者者说说三三个个主主应应力力量量级级相相当当甚甚或或水水平平主主应应力力s2或s3大于于铅铅直直方方向向主主应应力力s1。2．渗渗流流场场华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所汇水水域域及及地地表表、、地地下下水水文文网网对对边边坡坡稳稳定定的的影影响响趋趋势势华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所（一一））地地下下水水的的补补给给、、赋赋存存和和运运移移系系统统华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所坡体体地地处处地地表表、、地地下下水水的的排排泄泄部部位位，，除除了了碳碳酸酸盐盐岩岩以以外外，，碎碎屑屑岩岩、、特特别别是是第第四四系系地地层层岸岸坡坡，，地地表表水水改改造造坡坡体体表表面面甚甚至至形形成成各各种种类类型型冲冲沟沟网网或或使使坡坡体体解解体体；；地地下下水水排排泄泄（（出出露露））部部位位又又往往往往是是坡坡体体变变形形、、失失稳稳起起始始点点。。所以以，，在在对对一一处处坡坡体体进进行行研研究究时时，，必必须须查查明明地地下下水水的的补补给给源源，，地地下下水水的的赋赋存存条条件件或或层层位位以以及及该该地地下下水水的的循循环环过过程程。。一一般般而而言言，，有有以以下下四四种种情情况况：：（1）越越流流式式补补给给主主要要是是长长石石石石英英砂砂岩岩、、岩岩溶溶地地区区和和第第四四系系地地层层中中的的粉粉细细砂砂、、中中粗粗砂砂层层，，往往往往以以层层间间赋赋水水形形式式出出现现，，承承压压或或间间歇歇型型承承压压，，地地下下水水动动态态基基本本上上不不受受坡坡体体处处大大气气降降雨雨影影响响，，且且具具有有一一定定的的动动贮贮量量。。华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所（4）江水水波动动域主主要是是松散散介质质岸坡坡，在在汛期期受江江水瞬瞬即补补给，，特大大洪水水往往往形成成负型型，地地下水水位即即地下下水位位外侧侧高内内侧低低但塞塞水域域限于于沿江江一带带，对对坡体体的改改造影影响明明显。。（2）上层滞水水型这是完完全受控于于大气降雨雨的、浅层层封闭或半半封闭型赋赋水，这类类赋水层(域)往往是浅层层变形、失失稳的控制制部位；岩岩质岸坡中中的卸荷松松弛域也属属于这种类类型。（3）地下水赋赋水带(层)主要出现于于第四系地地层及崩滑滑体中，大大体上以下下伏基岩面面为底板，，在松散地地层底部一一定厚度赋赋水，补给给源一是周周边基岩裂裂隙水，二二是大气降降雨或地表表堰塘渗水水。地下水水动态同大大气降雨之之间的相互互关系取决决于坡体的的渗透性能能，中、强强透水介质质中，地下下水位变化化直接受控控于大气降降水，但一一般地，地地下水位变变化滞后大大气降雨数数小时至数数日，在弱弱透水介质质中这种关关系不甚明明显。坡体渗流场场地下水补补给源的判判断有以下下三种情况况：3）同时有第第1）和第2）两种补给给源，是一一种最复杂杂的情况，，多出现在在岩溶地区区和深大断断裂或断裂裂、裂隙密密集部位。。判断这三种种类型最简简便的方法法是钻孔分分段、分层层地下水位位与水温及及水化学成成分的鉴定定，故在岸岸坡稳态研研究中“终孔混合水水位”的概念是是忌讳的。。华中科科技大大学岩土工工程研研究所所1）渗流场面面积同补给给区面积相相对应，即即坡体渗流流场的地下下水直接由由大气降雨雨渗入补给给，故渗流流场仅局限限在浅层风风化带中；；2）补给区面面积大于渗渗流场面积积，坡体渗渗流场的地地下水可由由外围地下下水补给甚甚至越流式式补给，坡坡体中地下下水多呈现现为脉状承承压，在岩岩溶地区还还会出现集集中型甚至至管道流；；（二）地地下水动动力学参参数华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所对坡体地地下水的的补给、、赋存和和运移条条件的研研究，其其最终目目标是要要判断以以下地下下水动力力学参数数：(1)集水结构构垂直直岸线或或同岸线线大角度度斜切的的长而大大或可追追踪贯通通的节理理裂隙、、断层、、挤压破破碎带和和松动域域，可汇汇集地表表地下水水。(2)受(水)压结构(面)大致平行行岸线或或同岸线线小角度度斜切的的长大或或可追踪踪贯通的的节理裂裂隙、断断层、挤挤压破碎碎带和松松动域。。由于地地表水位位的波动动，这一一结构(面)始终处于于静、动动水压力力周期性性变化环环境中，，故构成成岸坡的的变形与与失稳的的第一控控制界面面。华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所水平地层(稳态)水平地层(泥岩侵蚀效应)

水平地层(泥岩侵蚀效应)华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所

陡倾顺向坡(稳态)

缓倾顺向坡(侵蚀性改造)

切向坡(稳态)在非均质质松散介介质中，，渗透系系数剧变变部位可可以形成成明显的的静水压压力或浮浮托力，，而这两两种力对对该地质质体的整整体作用用表象是是似动水水压力，，而在准准均匀介介质中，，地下水水的作用用则表现现为有效效应力场场即孔隙隙水压力力效应。。华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所孔隙水压压力效应应也是一一个复杂杂的过程程：孔隙隙水压力力的存在在条件是是饱水介介质处于于围压作作用环境境，而若若不存在在围压条条件，孔孔隙水压压力即消消散。实实践资料料提示，，在K=10-5～10-7cm/s介质中，，孔隙水水压力也也在消散散。但实际调调查必须须注意的的问题是是介质的的渗透各各向异性性和非均均质程度度，故若若能进行行渗透系系数区划划，可大大体了解解孔隙水压压力、静静水压力力以及浮浮托力等等三种效效应。（3）动水压压力形成成条件华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所确定地下下水流网网系统(孔隙或裂裂隙系统统)、渗透系系数等。。其中

Pid为第i条块单宽上体中的动水压力(t/m)，作用点取水深之一半、方向为水流的切线方向；bi为第i条块水压力作用倾斜角；A0i为第i条块地下水位以下部分的面积(m2)；n

为边坡材料的孔隙比；n

为水的重度。（4）附加荷荷重效应应华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所考虑到崩崩滑体等等介质的的渗透系系数多居居10-3～10-5cm/s间以及非非均匀渗渗透性，，地下水水位的变变化还往往往表现现为附加加荷重的的形式。。地表水体体(如湖泊、、水库等等)自低水位位至正常常水位，，然后自自正常水水位再到到低水位位，将直直接干扰扰岸坡渗渗流场。。如果水水位快速速降落，，岸坡、、松散介介质中地地下水位位回升之之后来，，特别是是在水库库中水位位同步降降落，高高、低水水位之间间的水体体对下伏伏主滑带带等变形形主控界界面是将将产生额额外增加加的附加加荷重，，在主控控界面的的正应力力分量增增大，相相应地，，沿变形形界面的的剪应力力成分也也增大，，故地质质体沿变变形界面面的抗滑滑强度也也随之变变化。在在这样的的情况下下，额外外增加了了的水体荷重重对该地地质体的的稳态是是不利。（5）物理化化学效应应对于一个个倾斜型型主变形形界面(如原主滑滑带或基基岩面)上的地质质体而言言，影响响甚至决决定该地地质体稳稳态的主主控因素素就是主主变形界界面饱水水后的物物理化学学作用。。饱水体体的力学学参数总总是小于于干燥体体的力学学参数。。如果水水化学作作用兼而而有之，，特别是是溶蚀而不是诸诸如钙化等胶胶结作用用，c、f值会有根根本性的的变化。。三、边坡坡工程勘勘察要点点华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所从力学角度度考察，边坡工工程介于于地基工工程与硐硐室工程程之间。。地基工工程的主主要指标标是岩土土地基的的承载力力，而地地基内任任意点基基本上处处于三维维应力状状态；硐硐室则改改造（释释放）硐硐周初始始地应力力场但硐硐室尺寸寸不大，，对初始始应力场场的改造造空间有有限。边坡工程程则是开放系统统，具备大大体积岩岩体自由由运动的的空间，，高陡人人工边坡坡还涉及及初始构构造应力力场。所所以，边边坡工程程的地质质勘察所所涉及的的内容要要比地基基工程或或硐室工工程丰富富很多。。边坡工工程勘察设设计阶阶段技术设计竣工验收

施工详图设计初步设计选线勘察1．基本本资料料及工工程地地质分分段（（区））华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所类似其其他类类型工工程，，边坡坡工程程，公公路(铁路)跨越不不同的的地形形地貌貌类型型及构构造单单元的的线型型工程程的边边坡设设计，，特别别需要要区域域性地地质、、地震震资料料。区域性性地质质、地地震资资料的的研究究目标标是了解解各部部位坡坡体的的岩石石类型型及其其组合合、控控制坡坡体变变形、、失稳稳的主主要构构造、、地表表水的的展布布格局局及水水文地地质类类型以以及地地震等等，进进而进进行工工程地地质分分段(区)。各段段(区)要分别别编制制相应应的勘勘察要要求，，其目目的是是明确确各部部位地地质勘勘察工工作的的内容容与目目标，，防止止或避避免普普通地地质学学调查查。通过勘勘察，，各不不同类类型段段（区区）要要按边边坡工工程的的难易易程度度进行行“边坡工工程适适宜程程度分分区”。边边坡工工程适适宜程程度分分区的的依据据是地地形坡坡度及及微地地貌分分区图图；稳稳态分分区图图和水水文地地质分分区图图。（一））地形形坡度度及微微地貌貌分区区图华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所地形坡坡度及及微地地貌分分区图图的编编制依依据是是地形形坡变变，可可按(用坡角角表示示)小于5度，5～10度，10～15度，15～20度，20～30度及大于30度等六级级进行行分区区。（二））稳态态分区区--稳态的的判别别标志志是：：l）在自然然状态态下坡坡体整整体稳稳定，，不存存在可可导致致坡体体大体体积变变形、、失稳稳的构构造界界面及及这类类界面面的组组合条条件；；2）开挖挖边坡坡不会会导致致坡体体大体体积变变形、、失稳稳。根根据坡坡体的的稳态态，可可划分分为稳稳定的的、欠欠稳定定的、、不稳稳定的的和警警戒区区等四级：（4）警戒戒区正正在变变形中中的坡坡体（（变形形体））和崩崩滑体体等。。（l）稳定的的坡体体在自自然状状态下下和开开挖边边坡后后均处处于稳稳定状状态，，基本本上可可不采采取护护坡措措施。。（2）欠稳稳定的的坡体体在自自然状状态下下稳定定但在在开挖挖边坡坡后可可能导导致局局部性性变形形、失失稳，，需要要采取取支护护措施施。（3）不稳稳定的的坡体体内存存在着着的地地质结结构面面在开开挖边边坡后后可能能构成成较大大体积积变形形、失失稳的的控制制界面面（组组合）），支支护工工程量量大。。（三））水文文地质质分区区--两个层层次华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所第一层层次——地下水水补给给源的的判断断有三三种情情况：：（1）越流流式补补给指指坡体体地表表水汇汇水域域的外外围补补给源源。这这类情情况主主要地地出现现在岩岩溶地地区和和易风风化（（特别别是层层间风风化））长石石砂岩岩分布布区，，它们们的水水补给给源较较远甚甚至很很远（（如地地下暗暗河））。（2）大气气降雨雨补给给指含含水层层或赋赋水域域的面面积同同大气气降雨雨补给给面积积一致致或大大体相相当，，换句句话说说坡体体中的的地下下水补补给源源仅限限于该该部位位的地地表水水汇水水域。。（3）混合合补给给除了了第（（2）补给给源外外还有有周边边裂隙隙水补补给，，或第第（1）和第第（2）补给给源同同时存存在。。第二层层次—坡体各各层（（部位位）赋赋水、、透水水性可可按下下述内内容进进行分分析判判断：：1）在砂砂泥岩岩交互互层中中，砂砂岩是是否顺顺层深深化构构成层层间含含水层层。2）断层层带、、劈理理带、、裂隙隙密集集带以以及剧剧烈揉揉格带带。3）岩溶溶洞穴穴、溶溶隙。。4）松散散堆积积层。。（四））边坡坡工程程适宜宜程度度分区区华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所坡度、、稳态态及水水文地地质分分区图图是边边坡工工程适适宜程程度分分区图图的编编制依依据。。边坡坡工程程适宜宜程度度可分分以下下五级级（区区）：：V区（（回回避避区区、、警警戒戒区区））－具具备备大大体体积积变变形形、、失失稳稳的的条条件件、、如如崩崩滑滑体体和和变变形形体体等等。。I区（（适适宜宜区区））－地地形形坡坡度度（（用用坡坡角角））小小于于10度，，即即基基本本上上不不形形成成人人工工边边坡坡，，或或深深挖挖边边坡坡的的坡坡顶顶近近水水平平，，不不存存在在斜斜坡坡一一带带常常见见的的、、平平行行坡坡面面的的主主应应力力效效应应，，这这类类主主应应力力往往往往导导致致斜斜坡坡浅浅部部倾倾覆覆、、剪剪滑滑；；地地质质条条件件稳稳定定；；不不存存在在大大的的静静、、动动水水压压力力形形成成条条件件；；边边坡坡支支护护工工程程简简单单或或不不需需支支护护。。II区（（较较适适宜宜区区））－基基本本上上类类似似I区，，唯唯地地形形坡坡度度(坡角角)10～15度，，仍仍不不会会形形成成高高、、陡陡边边坡坡，，但但深深挖挖边边坡坡会会揭揭露露软软硬硬相相间间层层位位或或地地下下水水位位，，需需要要一一定定的的支支护护、、排排水水工工程程量量。。III区（（限限制制区区））－地地形形坡坡度度15～25度，，坡坡体体地地质质结结构构复复杂杂或或遇遇见见地地下下水水处处理理问问题题，，要要求求严严格格论论证证坡坡高高、、坡坡形形以以及及支支护护排排水水措措施施IV区（（复复杂杂区区））－地地形形坡坡度度大大于于25度且且地地质质结结构构复复杂杂，，开开挖挖边边坡坡会会诱诱发发坡坡体体变变形形、、失失稳稳，，支支护护工工程程量量大大。。2．必必须须提提交交的的成成果果华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所1）区区域域地地质质、、地地震震环环境境论论证证报报告告；；2）综综合合工工程程地地质质图图（（含含地地质质剖剖面面图图））；；3）边坡工程适适宜程度分区区图；4）分段控制结结构（面）及及其组合模式式和边坡稳态态分析模型；；5）边坡设计基基本参数，含含可导致边坡坡失稳的各参参数临界值；；6）可导致边坡坡失稳的主诱诱发因素。四、边坡工程程的设计与加加固1．边坡工程设设计与加固的的顺应性与协协调性准则华中科技技大学学岩土工程程研究究所判断一处边坡坡是否安全，，取决于对边边坡所处自然然环境与地形形、地质环境境的了解程度，以及能否把把握住保持边边坡安全的基本条件（或主导因素素）。这个问问题在地形地地质情况复杂杂的地区更显显突出、重要要。改造自然的第一条基本准准则是“顺应”，，即充分利用用自然界造就就出来的稳定状态（简简称稳态）条条件，改造那些处处于非稳态的的自然条件使使之处于新的的稳态。边坡工程设计计与加固的顺应性与协调调性准则所体现的基本本思路是岩土土工程问题需需要从大局着着眼，判断区区域性环境对对局部环境的的主控成分（（要素），然然后对各类问问题逐一进行行调查并作出出结论或拟定定“顺应”条条件。2．边坡的设计计与支护思路路华中科技技大学学岩土工程程研究究所以土质边坡为为例，今设在在该边坡上开开辟一条公路或房基，在考虑顺应应性与协调性性准则的前提提下容许的人人工边坡、坡坡高与坡度应应该怎么决定定。人工边坡是否遵循了顺顺应性准则，，其参比识别别标志是所谓谓的稳态坡形。处于稳定状状态的自然边坡，是经历地质质历史时期形形变场、渗流流场、热流场场、化学场以以及地表侵蚀蚀等多种改造造作用综合调调整的结果，，所以它是识识别稳态坡形形的第一依据据坡形。顺应性与协调调性准则的实实质是要充分分利用自然界界自身的稳定定条件，改造造不稳定部分分，使边坡长长期处于稳定定状态。依山山就势和因地地制宜，可以以说是实施顺顺应性与协调调性准则的具具体体现。自自然界是一个个复杂系统，，既合稳定成成分也有不稳稳定成分，随随着时间的推推移，原来稳稳定的成分还还会转化成为为不稳定成分分，或者说人人类活动的干干扰将会加速速这类转化。。所谓地质灾害或环境地质问题题，是以人类的的生存条件(环境)为主体而定义义的。如何防止或避避免这类环境境地质问题即即构成边坡设计的基基本思路。环境地质问题题将起因于以以下三个方面面：华中科技技大学学岩土工程程研究究所一是地形、地地质环境中的的不稳定成分分直接转化为为环境地质问问题。比如，，若一条公路路穿越变形中中的崩滑体，，该崩滑体终终会失稳。而而这一趋势是是客观存在的的，公路建设设会加速变形形进程但不是是导致其失稳稳的直接原因因。二是人类的工工程活动诱发发新的地质问问题发生。比比如堆积在倾倾斜面的坡积积层在自然状状态下是稳定定的，但将其其长距离开挖挖至基岩面时时，坡积层即即开始变形甚甚至大面积下下滑。当边坡坡揭露地下水水面时也出现现类似的地质质问题。三是诸如地震震等或然性事事件诱发坡体体变形、失稳稳等。地震动动所引起的崩崩、滑即属这这一类。所以，如何区区别上述可导导致环境地质质问题的三种种原因及它们们之间的相互互关系，是边边坡的设计与与支护工程首首先必须答复复的问题，而而这些问题又又将因坡体类类型不同而不不同。（1）边坡的设设计与支护基基本要素(一)岩质边坡华中科技技大学学岩土工程程研究究所<1>地形要素－诱发新的地质质问题，首先先是由于对原原有地形的改改造，特别是是在山区。要要使改造后的的地形仍然处处于稳定状态态，人工边坡的设计参比坡形就是该部位的的自然稳态坡形形。<2>地层岩性要素素-从岩石类型可可以推断边坡坡的变形、失失稳型式。1）结晶岩宽厚厚风化层(壳)沿冲沟两侧岸岸坡的局部性性崩塌，南方方多成“崩岗岗”地形。2）石灰岩除了了含夹层顺向向坡可以发生生滑移性失稳稳外，多呈现现为崩塌或被被溶隙切割而而形成的分割割块体的倾倒倒、倾滑以及及空间挠曲、、压裂等。3）砂、泥岩交交互层主要表表现为泥岩风风化、侵蚀而而导致上覆砂砂岩座落(滑)，故多呈台阶阶型地形。4）泥岩基本上上是风化剥蚀蚀、水土流失失或泥石流；；当其被深大大冲沟切割时时，两冲沟间间岩体风化、、松弛后有可可能发生较大大体积岩体滑滑移。5）膨润土蒙脱脱石等亲水矿矿物必然成为为坡体变形、、失稳控制层层，在地层产产状近水平的的地区也是如如此。<3>地质构构造要要素1）地层层产状状近水水平坡坡体的的变形形、失失稳主主控界界面是是平行行江河河、沟沟谷的的垂直直裂隙隙同层层面的的组合合，变变形体体的规规模取取决于于侧向向（垂垂直江江河、、沟谷谷）界界面的的间距距。当当下伏伏亲水水矿物物层或或易风风化层层时，，变形形、失失稳规规模可可达几几百万万甚至至几千千万立立方米米，重重庆市市和万万县市市即是是如此此。2）顺向向坡当当地层层层面面倾向向江河河时，，顺层层（面面）的的变形形、失失稳是是基本本型式式，而而变形形、失失稳规规模的的控制制参数数是层层问摩摩擦角角（f）同岩层层倾斜斜角(as)二者的的关系系，即即变形形、失失稳条条件是是：as>f。3）反向坡坡当地地层倾倾向山山体时时，坡坡作的的变形形、失失稳控控制界界面是是反倾倾向（（即倾倾向江江河））裂隙隙同层层面的的组合合。在在低刚刚度砂砂、泥泥岩交交互层层中呈呈现为为坠溃溃型失失稳。。4）斜切切坡坡坡体的的变形形、失失稳型型式及及规模模取决决于走走向裂裂隙与与倾向向裂隙隙产状状同层层面产产状之之间的的相互互关系系，在在高刚刚度岩岩体中中呈现现为局局部性性崩塌塌，在在低刚刚度岩岩体中中可形形成一一定规规模的的崩滑滑或坠坠溃。。华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所(二)土质边边坡华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所1）冲洪洪积层层变形形、失失稳控控制层层是层层间粉粉细砂砂（即即易液液化层层）、、淤泥泥以及及膨润润土；；当边边坡切切穿地地下水水面时时，地地下水水渗出出部位位往往往是边边坡失失稳的的起跳跳部位位。2）倾斜斜面上上的崩崩坡积积层这这类层层位需需要特特别谨谨慎，，基岩岩面往往往是是地下下水循循环带带，一一旦揭揭露地地下水水必将将导致致大面面积变变形、、失稳稳。3）崩滑滑体崩崩滑体体首先先必须须论证证其今今后的的演化化趋势势，分分别论论证浅浅层失失稳与与整体体性失失稳的的条件件。在在对崩崩滑体体的整整体稳稳态进进行充充分论论证之之后，，具体体研究究建筑筑物位位置或或公路路线路路。不不同于于冲洪洪积层层，崩崩滑体体多疏疏松、、架空空，故故边坡坡工程程必须须考虑虑上体体的固固结问问题。。崩滑滑体要要按物物质结结构进进行分分区并并利用用以碎碎块石石为主主体的的区域域，回回避以以泥土土为主主体的的部位位，因因为崩崩滑体体的后后期改改造主主要地地出现现在这这类部部位。。4）地表地地下水除除了地震震和大药药量爆破破等不合合理的人人类活动动干扰外外，影响响边坡和和崩滑体体稳定的的第一因因素是水水，故对对地表水水和地下下水的研研究进而而建立渗渗流场模模型，是是边坡工工程和崩崩滑体治治理工程程的第一一任务。。具体地，，要明确确以下几几个方面面的问题题：1>地下水同同大气降降雨、洪洪水之间间的相互互关系；；2>地下水的的补给、、赋存、、运移及及排泄；；3>坡体的渗渗透系数数分区；；4>静、动水水压力形形成条件件及量级级；5>地下水的的化学成成分。据此，具具体进行行地表、、地下水水排水型型式及系系统设计计。华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所疏干坡体体或崩滑滑体，固固然是我我们所期期望的最最终目标标，但实实际上不不可能做做到。我我们所能能做到的的就是：：坡体或或崩滑体体的地下下水位要要保持在在一个水水平，在在这个水水平下，，该坡体体或崩滑滑体的稳稳态能得得以保证证。必须须强调的的是：不不要改变变变形主主控界面面（如原原主滑带带或层间间软弱夹夹层）处处于季节节性干、、湿交替替环境中中。要保保证：要要么使其其处于干干燥或天天然含水水量状态态，要么么使其处处于饱和和状态（（但必须须论证饱饱水条件件下坡体体或崩滑滑体的抗抗滑安全全余度））。(2)边坡的支支护华中科科技技大学学岩土工工程程研究究所所边坡的支支护基本本上是以以下三个个方面考考虑：1）对坡体体上已经经出现的的松动带带的处理理。实际际上所有有人工边边坡都注注意到了了这个问问题。故故多采用用挂网喷浆浆、锚固、清除等多种手手段进行行治理。。2）不使人人工边坡坡导致坡坡体出现现新的松松动域。。这个问问题主要要出现在在深挖而而且涉及及初始地地应力场场边坡中中。在这这类场合合，首先先要进行行地应力力场研究究，然后后进行弹塑性有有限元分分析，大体评评估可能能的应力力松弛带带及其规规模并用用变形监监测数据据进行反反分析。。同有限限元分析析结果相相比较，，依次修修正分析析模型，，最后推推断可能能的变形形量量级级与应力力松弛带带的规模模，以作作为锚固设计计依据。在这一一分析中中，还要要进行独独立运动动块体的的判断甚甚至离散散元分析析，以确确定局部补强强方案。3）不使人人工边坡坡改变坡坡体初始始渗流场场。该个个问题的的难度较较大，特特别是地地下水排排水系统统设计，，主要是是由于初初始渗流流场情况况不明了了。岩体渗流流场模型型的建立立依据主主要是断断层、劈劈理带、、裂隙密密集带以以及松动动、风化化带等集集水构造造或部位位的空间间展布格格局，然然后进行行水文地地质钻探探与试验验，以获获取必要要的渗流场参数数。故治理措措施基本上上是地表排水，人工边坡坡要及时挂网喷浆进行保护。。3．土质边坡坡的抗滑措措施华中科科技大大学岩土工工程研研究所所土坡增加稳稳定的常用用两种方法法是：①利用一种种外来施加加的力系抵抵消或平衡衡下滑力；；②增加土体体的内在强强度以致斜斜坡在没有有外来力系系的帮助下下保持稳定定。在设计研究究期间，两两种方法都都应予以考考虑，以保保证最好的的技术经济济效果。类类似的方法法也被用来来整治施工工期或施工工后发生的的滑坡。增加潜在的的或现有的的滑坡的抗抗力的很多多方法都是是适用的。。尽管这些些方法的内内容可以是是很广泛的的，但可以以把它们概概括为两个个基本原则则：①在滑坡的的趾部施加加抗滑力；；②增加滑动动带土体的的强度。下面介绍三三种方法（（扶壁或填土土反压、桩桩系统和锚锚固系统）主要是在在滑动体趾趾部施加抗抗力，而其其余的方法法(地下排水、、化学处理理、电渗排排水和焙烧烧处理)是增加破坏坏带土体强强度的主要要方法。（一）施加加外力(1)扶壁或填土土反压法华中科科技大大学岩土工工程研研究所所稳定斜坡的的扶壁或填填土反压设设计包括一一个基本原原则，那就就是提供足足够的自重重或在不稳稳定体的趾趾部附近人人为地增强强约束以防防止坡体移移动。根据据未支挡前前的斜坡几几何形状和和可利用的的土的抗剪剪强度作的的稳定分析析预示出导导致坍滑的的各种力和和土体中存存在的抵抗抗移动的各各种力。扶扶壁则在斜斜坡的趾部部附近提供供一个附加加抵抗分力力以保证足足够的抗破破坏安全系系数。作为设计的的稳定体的的任何抗滑滑结构的效效能体现在在该结构物物对下述三三种情况的的抗衡作用用：①倾覆；②沿基底面或或基底以下下的滑动；③内部剪切作作用。在抗倾覆分析析中，把扶壁壁视为承重重结构并对对力系进行行解析，以以保证合力力的适当位位置。在基基底面或基基底以下的的潜在滑动分分析中，在设计计和施工阶阶段都必需需注意，确确保扶壁具具有足够的的基础深度和保证扶壁壁置于其上上的土层的的规定质量。考虑内部剪切作作用时，要求设设计者必需需验算扶壁壁或填土反反压结构内内不同高度度处横断面面的尺寸，，保证抗滑滑结构不致致受内部剪剪切而破坏坏。(2)支承桩法华中科科技大大学岩土工工程研研究所所加筋土是由由回填土和和土工织物物、土工格格栅按一定定的设计组组成的材料料，能形成成一个足够够支承和约约束大负荷荷的块体。。加筋土挡挡墙的侧面面通常是垂垂直的，且且填料被充充填在织物物或素混凝凝土板的后后面。加筋筋上在公路路建设中正正获得更多多的用途，，特别是用用作扶壁式式的挡土结结构。和扶扶壁一样，，加筋土是一种设置置于稳定基基础上的重力式结构构，并且这种种结构的设设计必须能能抵抗各种种斜坡推动动力，即能能抗倾覆、抗内部剪切切和抗基底面面或低于基基底面的滑动。通常采用的的扶壁或支支承结构的的其他类型型包括木材材挡土墙；；木的、金金属的和混混凝土的框框架；毛石石的和污工工的挡土墙墙、钢筋混混凝土挡土土墙及不同同型式的锚锚杆挡墙。。在城市地区区减缓斜坡坡或填土反反压都不适适于解决路路堑边坡的的稳定问题题。由于用用地的限制制和已有的的结构物的的存在，要要求更紧密密地注意拟拟定的稳定定方案所带带来的可以以接受的危危险。一种种实用的方方法是用大大直径的桩桩群作为预预挖支承。。需详细地地预示出导导致移动的的力系，而而抵消土体体移动所必必需的附加加力由紧密密排布的垂垂直桩墙来来提供。现现浇桩群可可以设计成成悬臂臂式式或带锚锚杆杆的的锚锚系系式式。两两者者中中任任一一方方式式都都要要求求桩桩的的横横断断面面能能抵抵抗抗土土体体在在开开挖挖过过程程中中的的全全部部土土推推力力。。(3)锚固固法法在很很多多情情况况下下，，大大的的滑滑体体移移动动往往往往在在桩尖以下土体中发展成成破裂面，所所以，这种桩桩的所有设计计方案都应该该用实际的土土参数慎重进进行。甚至是是最小的滑体体，这些力也也是较大的，，因而，为防防止土体滑动动并充分发挥挥桩的效能，，必须使它具具有足够的横断面和锚固深度。华中科技技大学学岩土工程程研究究所锚固系统是一一种类型锚系墙，这种墙的许许多变换形式式的设计是有有用的。这种种墙的设计都都是利用拉杆系统传递荷载到滑滑体后面良好好抗力区域，，并使其承受受作用在墙上上的回填土压压力这一基本本原则的。拉拉杆包括先张张拉或后张拉拉的钢束、拉拉杆或者是钢钢丝和某些形形式的锚固桩桩或能发挥足足够被动土压压力的其他方方法。（二）增加滑滑体滑面本身身强度(1)地下排水法华中科技技大学学岩土工程程研究究所滑体的最有效效处理措施之之一是通过地地下排水来增增加土体的抗剪强度，即提高土体体的c、f值，同时也可可增加破坏面面上的有效垂垂直应力，使使总的抗滑能能力提高。－－破坏面上的有效垂直应力。(2)化学处理法该项技术包括括用浓缩的化化学溶液处理理沿潜在滑动动面的粘土矿矿物。用于离离子交换的实实际化学溶液液是由被处理理土的粘土矿矿物和滑动土土体中的主要要地下水状况况来确定的。。为了借助于于离子交换使使粘土的性质质产生化学变变化，粘土矿矿物中的一些些阳离子被注注入的化学溶溶液中的不同同阳离子置换换出来。在饱和粘土中中，阳离子通通过土结构的的迁移速度比比水渗透的速速度似乎快得得多。阳离子子置换可能导导致土的剪切切强度增到200％～300％。虽然用各种种方法处理的的大多数粘土土的剪切带初初始强度是较较低的，但是是，强度相对的较较小增加通常常就足以使滑滑体稳定。华中科技技大学学岩土工程程研究究所其他化学处理理法有石灰或石灰土混合法法、水泥砂浆和含钾溶液浆。试图增加土土的抗剪强度度最常用的化化学处理主要要是石灰。水泥灌浆法在在某公路工程程中得到应用用，一段90m台阶形公路路路堑开始向前前滑动，并威威胁公路和公公路边坡下大大的供水水库库。经调查分分析表明道路路基础区域由由较厚的破碎碎块石、岩锥锥碎屑组成。。在沿岩石空空隙大的滑动动面处设置了了观测仪器，，将大量的水水泥浆灌注到到该层的空隙隙中和周围区区域，增加了了斜坡基础的的抗剪强度。。虽然大量的的浆液费用很很高，但斜坡坡确实被稳定定住了。(3)高压喷射注浆浆法华中科技技大学学岩土工程程研究究所利用钻机将带带有喷嘴的注注浆管钻进滑滑体滑动面的的预定位置后后，以高压设设备使浆液或或水以20MPa左右的高压流流从喷嘴中喷喷射出来，冲冲击破坏土体体。当能量大大、速度快和和呈脉动状的的喷射流的动动压超过滑体体土体的结构构强度时，土土粒便从土体体剥落下来，，在喷射流的的冲击力、离离心力和重力力等作用下与与浆液搅拌混混合，并按一一定的浆土比比例和质量大大小有规律的的重新排列。。浆液凝固后后，便在土中中形成一个固固结体。固结结体的形状和和喷射流移动动方向有关。。一般分为旋转喷射（简称旋喷，，主要用在地地基加固）及及定向喷喷射（定喷喷）。。后者者是喷喷嘴一一面喷喷射一一面提提升，，喷射射方向向固定定不变变，固固结体体形如如壁状状，特特别适适合于于加固固滑坡坡体，，它不不仅具具有加加固质质量好好、可可靠性性高、、止水水防渗渗、防防止砂砂土液液化、、降低低土中中含水水量和和减少少支挡挡结构构上的的滑体体压力力等特特点，，而且且还具具有不不影响响邻近近建筑筑物、、不对对周围围环境境产生生危害害、不不影响响滑体体上的的建筑筑物、、道路路交通通和节节省钢钢材等等特点点。(4)电渗法法华中中科科技技大大学学岩土土工工程程研研究究所所电渗法法可在在现场场有效效地增增加土土体抗抗剪强强度。。这种种方法法虽然然费用用昂贵贵，但但它能能够引引起孔孔隙水水在预预先埋埋置的的电极极之间间迁移移，孔孔隙水水的损损失又又可引引起土土壤固固结并并增加加土的的抗剪剪强度度。国外一一个开开挖约约45m深和面面积约约24mX12m的基坑坑以便便设置置桥基基支撑撑的公公路工工程，，四周周边坡坡主要要是饱饱和的的稍均均匀的的粉砂砂土位位于2.5:1的斜坡坡上。。在开开挖边边坡时时发生生了滑滑坡。。在考考虑冻冻结、、化学学灌注注、放放缓边边坡和和挡墙墙等比比较方方案之之后，，选择择了电电渗作作为最最经济济的方