路基边坡降雨入渗灾害防治措施

黄津华

[摘要]降雨入渗是路基破坏和边坡失稳的主要因素，滑坡与降雨有着紧密的关联。本文对孕育阶段应该合理的种植边坡植被；潜存阶段需要依据雨量预警基准来疏散人群和车辆；而诱发阶段需要采取预应力锚索框架、锚杆框架、挡墙、护坡及排水等措施。

[关键词]降雨入渗 积水点 路基 边坡

[中图分类号] U213.1+3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-343-1

1孕育阶段的断链措施

据调查，在影响边坡地质灾害的众多因素中，降雨量是主要因素之一。如果水分渗入到路基土体，尤其是砂性路堤，容易使路堤过湿，过大的含水量将严重降低其内摩擦力和粘聚力，一旦遭遇雨水冲刷或渗透，极易发生边坡灾害。对于粘性土来说也是如此。在降雨过程中，假设某个地区在某个时段的降雨强度不变，在这个时段内，土体的入渗能力随时间逐渐减小，在开始一段时间内，降雨强度小于土体的入渗能力。当在某一时刻，降雨强度等于土体的入渗能力，此时土体由非饱和性土逐渐变为饱和性土，这个过程称为孕育阶段。根据灾变链式理论，在阻止灾害发生的方法中，断链是最有效的方法，尤其是在早期孕育阶段，这样可以把灾害的损失减小到最低。由于孕育阶段是指在雨水渗入过程中降雨强度小于入渗能力这个阶段。在这个时段内，降雨强度一直保持为定值，土体中的含水量随着时间逐渐增大，而入渗能力随着土体中的含水量增加而减小。要对这个阶段进行断链，只有阻止土体入渗能力的进一步减小。除了对其采取有效的排水措施，还应种植相应的植被。而种植的相应植被的各参数应该根据土体的入渗能力和降雨强度来确定。植物根系对边坡的加固作用，可以保护路基边坡免受大气降水与地表径流的冲刷。对于枝叶繁茂的植被来说，大面积的植被覆盖可以减少地表径流。同时对水土冲刷有极大的减缓作用。除此之外，枝叶繁茂的树冠能够截留一部分降水量，庞大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，还可以稳定地表土层。这里引入截留量的概念。截流量（I）即为植被截留降雨量，分为灌木截流量和草本植物截流量。截流量对边坡水土流失有影响，采用Horton R.E.的经验公式计算。

I=a+bXn

式中：I为截流量，mm；X 为某一次降雨量，mm；a、b、n为系数，根据植物种类定。灌木时a=1.0，b=0.8，n=0.5；阔叶型草本a=0.5，b=0.5，n=0.5；细叶型草本（主要指禾本科类）时a=0.5，b=0.15，n=0.5。

利用该式计算出每种植被所对应的I值，然后利用未截留量（W）的公式即W =X-I计算出相应的W 值。将每种植被的未截留量（W）和当地土体入渗流量（Q）进行比较，从而选择适合该地区的植被种类。如果某一地区边坡入渗流量（Q）较大即Q>W ，为了阻止雨水的进一步入渗，应该较大程度地拦截降雨量，此时应该选用I值较大的灌木。

而没有植被覆盖的地方，降水量全部落在地表面，形成地表径流，造成水土侵蚀和冲刷。因此，合理的种植边坡植被可以降低土体入渗能力减小的速率。从而达到在孕育阶段断链的目地。

2潜存阶段的防御措施

在降雨一段时间后，降雨强度与土体的入渗能力相当，此时土体为饱和性土。土体的入渗能力也几乎达到极限。如果在孕育阶段，降雨量足够大超过土体的入渗量和植被的截留量时，雨水将在边坡表面形成地表径流且在表面形成积水。一方面，边坡表面上的植被可以减缓地表径流的冲刷。另一方面，随着降雨量的逐渐增加，边坡表面的积水也逐渐增加，从而对灾害的发生蓄积了潜存的能量，但此时边坡土体的变形还未超过土体变形的容许值。这个过程称为潜存阶段，对于这一阶段，主要采取防御措施。在这一阶段中，主要是由于边坡地表的累积雨量对其边坡稳定性造成影响。由于假设降雨强度在某一时间段内不变，降雨量随着时间而逐渐积累直至超过土体的入渗能力和植被的吸水能力。此时应利用降雨量，或者利用天气数据等对累积雨量进行监控判断。在对累积雨量进行监测时，应对该地区建立雨量预警基准。这里采用的雨量预警机制是以累积雨量为基准参数。并用“门槛累积雨量”作为雨量预警的基准。其目的是作为人员疏散避难的参考依据。在开始一段时间内，边坡表面不形成地表水即无累积雨量，当达到积水点时，边坡表面开始形成累积雨量，并且累积雨量随着时间逐渐增大，达到该地区边坡的门槛累积雨量，此时应启动相应的雨量预警机制进行预警。该预警机制准确率的高低直接影响防救灾资源经济的合理利用。较低的基准所造成的高误报率，不仅造成资源的浪费也会使人民失去防灾的警觉；而较高的基准导致的误报率却可能直接造成人员的伤亡。在潜存阶段，主要采取的防御措施是依据雨量预警基准疏散人群和车辆。雨量预警基准主要是根据边坡土体的入渗能力、降雨强度、植被根系和树冠的吸水能力等综合确定的。

3诱发阶段的治理措施

随着降雨量的不断增加，地表积水越来越多。边坡土体的下滑力增大。当边坡土体超过土体变形的容许值时，边坡开始下滑。表现为滑坡、泥石流、崩塌等边坡地质灾害。在诱发阶段，过程短暂且破坏力极强。所积蓄的能量也很大。在这个阶段，断链几乎是不可能的，由于时间很短暂，防御也是不可能的，只能对其采取治理措施。边坡的治理措施通常是预应力锚索框架、锚杆框架、挡墙、护坡及排水措施等。对于高度较大、面积广、且边坡土体多为粘性土体的边坡，通常对边坡采取锚杆框架梁边坡支护措施，即将框架梁与锚杆连为一体，在框架梁内喷播草籽，进行绿化。在锚杆施工方法中，首先利用锚杆成孔，最好采用风动潜孔锤钻进施工，该施工方法的优点是不需用水及泥浆清孔，能有效地避免冲刷坡体，施工速度快，然后进行混凝土框架梁施工。当边坡土体已出现变形或对变形要求严格的工程部位时，应采用受力比锚杆大的预应力锚索框架梁支护结构，此种施工方法是将预应力锚索施加的预应力和滑动岩土体与稳定岩体紧密连结为一体，增加岩土体各层面的抗滑力，同时又通过坡面上框架梁将各个锚索有效地连成一个整体，形成一个由表及里的加固体系，进而达到防止整体边坡失稳的目的，是一种新型的抗滑结构。目前，这2种治理方法是先进的岩土工程加固支护方法。除此之外，可以根据边坡坡度和高度以及岩石顺层情况适当设置挡墙和抗滑桩等治理措施。

4结束语

综上所述，对降雨入渗到非饱和性土进行阶段划分并对各个阶段进行更深入的研究，对减灾防灾有显著的效果，并且可以通过对当地降雨量以及当地边坡岩体的入渗能力的调查，可以确定所选的植被种类和数量。从而减少不必要的植被浪费。

参考文献

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