黄土边坡失稳机理及防治措施研究

2019-10-20王婷茹

砖瓦世界·下半月 2019年5期

关键词：黄土防治措施

王婷茹

摘要：黄土因其特殊的性质，对边坡的稳定性产生许多不利影响。通过对黄土特性以及黄土边坡的破坏形式进行分析，得到影响黄土边坡稳定性的影响因素，并提出具体的边坡失稳防治方案，为相关工程提供必要的理论基础。

关键词：黄土;边坡失稳;防治措施

一、黄土边坡失稳形式分析

（一）黄土概述

黄土颜色上大多为浅黄色、黄褐色或红褐色;成分上大多以粉粒为主，孔隙度大，土粒之间结合性能较差，存在肉眼可见的不同大小的孔洞;在较为干旱的条件下形成，垂直方向节理发育;遇水后具有湿陷性等特征。据统计，黄土的分布范围占全世界陆地范围的十分之一左右，而我国是黄土分布最广泛且最厚的国家，我国的黄土于黄土高原最为集中，黄土高原的黄土约占我国黄土的四分之三。

（二）黄土失稳的特征

根据黄土自身的特点，黄土边坡的失稳也具有一些特征如下：1、黄土边坡失稳发生频繁。由于黄土的分布范围较为广泛，而我国地质条件复杂多样，在山地和沟壑区域，黄土由于坡度较大，经常发生黄土滑坡的问题;2、黄土边坡失稳的规模更大。我国部分区域黄土厚度较大，又由于黄土的垂直节理发育的特點，在重力的影响下，黄土边坡的失稳经常大面积出现;3、由于黄土的孔隙率小，使得黄土抗剪强度更低，当黄土边坡发生失稳时，经常在坡顶产生宽度较大且贯通的张拉裂缝，发生滑坡后形成的坡壁几乎为垂直状态;4、黄土大多处于较为干旱的地带，土体上植被较少，黄土边坡失稳的发展过程速度快，造成的危害更加严重[2]。

（三）黄土的破坏形式

1、黄土坡面的破坏

黄土边坡处于较小扰动的环境中时，边坡的坡面会产生一定的损坏。包括：（1）坡面黄土剥落。坡面的剥落是黄土坡面经常发生的破坏形式，虽然剥落不是边坡整体的失稳，但是其会引起坡面的变形，加速边坡的破坏，应当引起足够的重视，剥落主要分为鱼鳞状剥落、片状剥落、层状剥落、块状剥落等;（2）孔洞。黄土边坡的坡面上会存在着各种形态，大小不一的孔洞，当这些孔洞达到一定的程度时，便会对坡面的整体性造成危害，在自然的应力下，会引起边坡整体的破坏。其中这些孔洞根据形成的原因可以分为水体侵蚀的孔洞以及生物侵蚀的孔洞。

2、黄土边坡的失稳破坏

黄土在干燥状态下具备一定的强度，在水的作用下，土粒之间的黏结作用急剧减小，故在雨水、地表水的作用下，当黄土的边坡较高、坡角较大、黄土力学性能过低、排水效果差或者降雨影响等原因均会对黄土边坡的稳定造成一定的不良影响。边坡失稳的破坏形式主要有以下几种：（1）坡面的冲刷。黄土坡面受水的冲刷将造成严重的水土流失，使坡脚破坏、坡肩坍塌、坡面形成大量的条带、沟穴等。（2）边坡的湿陷。对于新形成的黄土，其湿陷性更加明显，在水的作用下，经常造成坡面的孔洞，严重则造成坡面整体的沉降湿陷，造成边坡失稳;（3）崩塌和坍塌。由于黄土的垂直节理发育的特征，如果黄土边坡坡度过大，则边坡经常由于土体自身的重力或者坡顶的人类活动等的压力，而造成破题突然崩落和坍塌;（4）边坡的滑坡。当黄土坡体的厚度达到一定程度时，在地震、雨水或施工严重扰动的情况下，经常由于黄土之间的粘结效果不足以及土体强度的下降，引起坡体的整体稳定性丧失，造成滑坡的严重问题[3]。

二、黄土边坡稳定性影响因素

（一）黄土的力学性质对边坡的影响

黄土在有水的条件下，其物理状态会发生改变，随着含水率的增加，黄土的抗剪强度迅速减小。因此，黄土的密实度、渗透性以及抗冲蚀性对黄土的力学性质产生很大的影响。当降水量一定时，黄土的渗透性越强，雨水会迅速使土体达到饱和状态，增加边坡失稳的危险。其原因是：1、雨水的渗入一方面使得边坡的土体重量增加，从而使得土体之间的剪切应力增大;2、二是因为雨水的渗入，使得土粒之间的内聚力减少，土体的抗剪强度大大降低。在此两个影响相互作用下，边坡的失稳危险大大增加。当土体的密实度更高时，土粒之间的孔隙越小，内聚力及土粒间的阻尼也越大，使得边坡土体的抗剪强度大大提高，同时也会减小土体的渗透性，增加土体抵抗冲刷侵蚀的能力，对边坡的稳定起到至关重要的作用[4]。

（二）边坡的形状对边坡的影响

1、坡度对边坡的影响

坡度一定程度上表示着径流对边坡坡面的冲刷作用的大小。而冲刷作用的大小与坡度的数量关系并不是随之增大的简单的线性关系，而是存在一个临界的坡度值，一般情况下，冲刷作用随着坡度的增大而增大，直至到达临界坡度后，冲刷作用随坡度增大而减少。不同的黄土性质有着不同的临界坡度值，我们一般认为，在保证边坡稳定的前提下，坡度应尽量大于70度或者小于15度，这样可以将坡面的冲刷作用将至最低。

2、坡长对边坡的影响

坡长一方面影响着径流水在坡面上存在的时间，一方面影响着边坡土体的自重，还影响着坡面的形状。当坡长过长时，径流水的入渗量越大，边坡土体的自重也随之增大，对边坡产生不利的影响。而坡长与坡度的改变会影响坡面的形状，坡面呈凸形、凹形、阶梯型时边坡上的径流将对边坡的不同部位产生不同的冲刷侵蚀作用，影响边坡的稳定。

（三）自然和人为因素对边坡的影响

边坡的地质条件、地下水的水位及分布、降雨量的大小、冻融的循环以及地震作用，都会对边坡的孔隙率、密实性、抗剪强度等力学性能产生较大的影响。同时，人为的施工作业、农耕灌溉、污水排放、坡脚的开挖等也会造成边坡的破坏，影响边坡的稳定性。

三、边坡失稳防治方案

黄土边坡的失稳防治要遵循“防治结合、以预防为主、早治、治本”的原则进行，实际工程中，首先应尽量改变线路、避开可能发生边坡失稳的地质和区域，应注意黄土边坡的变形，对可能出现失稳的地方，提前采取措施，进行加固防治。主要的防治方案有以下几种。

（一）排水方案

有效的排水和止水措施，可以保证土体的力学性能，有效的减少边坡失稳的可能性。主要的排水措施有：地面设置截水沟、防渗沟等设施改变水的流向;地下设置盲洞、水平钻孔排水或垂直疏干井进行排水等。

（二）力学平衡方案

1、削坡减载法

当坡面较高且陡峭时，为了降低边坡由于自身重力的影响而产生的滑移，可以对不利位置进行削除，减少坡体的荷载，增加稳定性。

2、减重反压法

为提高边坡的稳定度，可将坡顶的土体转移至坡脚，既可以减少边坡向下力的作用，又可以加固坡脚，使边坡的稳定性大大的提高。

3、支撑设施的布置