高填方边坡的不稳定性因素及治理措施研究

何兴熠

摘要：高填方边坡稳定性问题一直以来是岩土工程领域研究关注的焦点，本文详细阐述了高填方边坡失稳的破坏形式，引入实际工程案例，分析高填方边坡稳定性的影响因素，并提出高填方边坡的防治措施。

关键词：高填方边坡；失稳；影响因素；治理措施

随着经济发展和社会进步，对各类工程建设的质量和安全提出了更高的要求。高填方边坡高陡、填料短期固结效果不佳，容易引发滑坡、泥石流等诸多安全事故。对于高填方边坡稳定性影响因素的研究目前学术界已开展了诸多研究，本文笔者将借助实际案例来分析探讨高填方边坡稳定性影响因素，以期能够为广大岩土工程领域从业者带来一丝启发。

1.高填方边坡失稳的破坏形式

1.1雨水冲刷破坏

在干燥环境中，高填方边坡的自身强度能够满足实际工程建设的要求，但是当降雨集中，雨水冲刷会降低高填方边坡的强度，尤其是雨水浸泡会降低高填方边坡内部粘聚力，进而出现侵蚀、坡面破坏。

1.2坡面剥落掉块

高填方边坡施工完毕后，受长时间风化、侵蚀的影响，加上高填方边坡自重作用，高填方边坡会出现自上而下的滑动趋势。在这些因素的影响下，高填方边坡岩土体会沿着坡面向下滚落。尽管这种现象对高填方边坡的稳定性影响可以忽略不计，但是常年日积月累滚落的土块会在坡脚堆积，导致坡脚凹陷，此时就会对高填方边坡的稳定性造成影响。

1.3滑坡

在高填方土质边坡或泥质边坡中，滑坡是常见的地质灾害。高填方边坡的斜坡面岩体受到自重作用，会沿着一定的软弱结构面缓缓向下移动，发生剪切破坏。在这个破坏的过程中，首先是发生蠕动形变，慢慢发展成滑动破坏，随着时间的推移会逐步稳定。

1.4滑塌

高填方边坡中，会偶然突发性的出现滑塌现象，高填方边坡在开挖和填筑的过程中，由于堆载导致斜坡出现滑移和塌落现象。

1.5泥石流

高填方边坡发生泥石流所造成的破坏较大，通常发生在突发性的强降雨、降雪天气或者其他自然灾害所导致的山体滑坡。泥石流发生时会夹带很多泥沙和石块，会对周边人们生命和财产造成巨大的危害。

2.高填方边坡失稳的影响因素

对于高填方边坡而言，稳定性的影响因素非常多，不仅仅有内在的，还有外在的因素。内在因素包含了边坡的形态、填土的岩土体类型和力学特性等，而外在的因素主要是指气候条件、植被的覆盖率、地震作用等因素。在高填方边坡稳定性影响的因素中，影响最为明显的为内部因素，但是加上外部因素的影响，高填方边坡的破坏形式会加速，也会更加明显，这是因为高填方边坡内部发生的变形是一个长期缓慢的过程，高填方边坡内部不发生变形破坏，没有外部因素的影响，边坡变形将不需要进行加固治理。因此，在对高填方边坡失稳的因素分析中，不仅仅要分析高填方边坡失稳破坏的内部因素，同时还要分析外部因素，这是一个多种因素共同作用的结果。

2.1地质因素

在分析高填方边坡稳定性因素上，岩土原因、岩土体的地质构造以及物理学性质统一归类为地质因素，高填方边坡稳定性随着条件的增加而变化。同时，岩层的结构面与坡面呈现出来的关系也会对边坡稳定性造成影响。高填方边坡由于是土体回填，填土体与岩层面的角度为垂直时，稳定性最好。除此之外，還需要考虑到填土体材料的混合型和复杂性，岩土体的重量、内摩擦角以及粘聚力等地质因素都会影响到高填方边坡的稳定性。

2.2边坡形态

高填方边坡形态是影响边坡稳定性的关键因素之一。主要通过对边坡长宽高和平面剖面的形态以及所处的临空条件而对稳定性造成影响。通常来说，高填方边坡越长，坡度越缓就越稳定，边坡越短且直则稳定性差。除此之外，平面处于凹形的稳定性要高于凸形的稳定性，张力会在边坡处于最不利形态时出现，并形成张拉裂缝，加大了坡脚处的剪应力，高填方边坡的稳定性会随之降低。

2.3动力作用

高填方边坡由于受到自身重力的影响，一般情况下会处于稳定状态，但是一旦发生诸如地震的地壳活动，会引发震动，导致边坡的稳定性会受到破坏，主要原因在于在震动时，边坡上回形成一种动荷载，边坡的受力形式发生了变化，进而导致了内部应力发生了变化，出现失稳的状态。日常生活中常见的动力荷载如地震或者大型爆破等。

2.4地下水

对高填方边坡稳定性造成影响的地下水因素，主要来源于动静水压力、软化作用和冲刷作用。高填方边坡的稳定性受到了边坡土体的物理学性质影响较大，地下水作用会改变土体的弹模、粘聚力以及内摩擦角力学性质等，容重增加，进而导致了边坡稳定性的降低。同时，高填方边坡的稳定性受到岩层结构面的影响最大，而地下水的作用容易导致边坡内部的岩层结构发生变化，容易导致结构软弱面流失，长期在地下水的影响下，边坡内部会形成渗水通道，边坡内部的岩层结构被削弱，稳定性会降低，另外在水的作用下，在坡脚处强度会降低，可能一开始会发生失稳破坏，并逐步导致高填方边坡发生失稳。

2.5气候条件

根据以往的理论研究和实践证明，气候条件对于高填方边坡的稳定性影响也十分显著，如温度变化、降雨等，尤其是降雨天气，雨水渗入到坡体内部，高填方边坡吸收雨水容重增加，粘聚力和内摩擦角会降低，土体物理学性质也会下降，导致了边坡稳定性降低。除此之外，降雨会导致高边坡地下水位上升，孔隙水压力由静止变为运动，进而造成失稳。降雨的特征、降雨量以及降雨时长都会对高填方边坡的稳定性造成影响。除此之外，边坡自身的类型，土体的渗透性以及所在地区的地形条件、地质地貌特征都会在一定程度上影响高填方边坡的稳定性。

2.6人类工程活动

随着经济的发展，人类的社会活动越来越频繁，也开始借助大肆地改造自然，高填方边坡的工程项目越来越多。在这些高填方边坡中，如果对坡脚进行过度开挖，会导致坡脚的结构出现破坏，并导致整个高填方边坡出现失稳破坏。除此之外，边坡的开挖方式和速度也会影响到高填方边坡的稳定性，如在施工过程中，将开挖的弃土堆积在边坡顶部，堆积的土方量过大，可能会产生高于自身强度的边坡下滑力，并引发失稳破坏的情况。除此之外，地下建筑物施工过程中的开挖也会在一定程度上影响到高填方边坡的稳定性，如开挖隧道的过程中，使用爆破振动或者大型机械的振动都会对边坡的内部结构造成影响。因此，在进行这些项目施工的过程中，要加强对高边坡的监测，一旦出现异常立即停止施工进行边坡加固处理。

3.高填方边坡工程案例分析

3.1工程案例概况

A高填方边坡项目处于构造、剥蚀中-浅丘地貌，根据设计要求，高填方边坡填筑高度为90m，填方量约为330万方。该项目施工所处缓倾顺向坡地带，且最高填方高度高达90m，截至目前，A高填方边坡项目出现了多次滑坡、沉降变形的问题，对附近居民的生命和财产安全造成了一定的威胁。通过对A高填方边坡项目坡面进行模型分析，并进行网格划分，得出如图1所示的模型。

3.2高填方边坡稳定性影响因素

3.2.1降雨因素

A高填方边坡项目所在地区降雨集中在5月～10月，年均降雨量为765.8mm，年最大降雨量998.8mm，降雨对高填方边坡稳定性影响十分显著。通过计算，当降雨量为20mm/d与40mm/d时，降雨对A高填方边坡项目影响较小，说明降雨渗入边坡对稳定性的干扰较小。主要是因为降雨量小，雨水渗入边坡深度较小，不能对已有的高填土起到软化的作用。同时，降雨量小，高填方土体中的含水率较小，填方岩土体参数变化不大，对边坡稳定性的影响不明显。

3.2.2地下水因素

A高填方边坡项目中，降雨对高填方边坡影响较小，但是降雨完全吸收到土壤当中，转化为地下水运移，为A高填方边坡项目所在地区的地下水提供了水源，随着A高填方边坡项目施工进度的推进，填方高度越来越高，越来越多的地下水形成了高填方边坡的地下水特征。根据A高填方边坡项目所在地区的情况，本文绘制了0.3m/d流量的地下水渗流10天的孔隙水压力图（如图2所示）。可以看出，地下水渗流对于A高填方边坡项目土体稳定性影响较为明显，在地下水的作用下，边坡的不稳定因素增加，并且随着地下水作用越来越明显，边坡失稳的概率越高。同时研究还发现，A高填方边坡项目边坡稳定性系数的降低不完全与降雨入渗相同。降雨对A高填方边坡项目边坡的影响仅发生在表部浅层，但是地下水的作用对A高填方边坡项目边坡稳定性的影响较为显著，呈现出波浪线趋势下降。由此说明，A高填方边坡项目边坡内部发生变形破坏，经历了几轮的蠕变-稳定的循环变化，到最后才形成了拉裂缝，当内部软弱面变形较大，出现贯通后，滑裂面一般表现较深，此时就会引发较大规模的滑坡灾害。

3.2.3填土密度因素

填土密度是填料非常重要的力学参数，不同密度的填料对A高填方边坡项目边坡稳定性的影响有所差异。在实验中，A高填方边坡项目填土密度为18～25kN/m3时，填土密度因素对A高填方边坡项目边坡稳定性影响几乎可以忽略不计，而当填土密度提高至30kN/m3时，A高填方边坡项目边坡稳定性系数开始发生较为显著的变化，在此基础上提高填土密度，A高填方边坡项目边坡稳定性系数会逐步降低。由此得出，填土密度对高填方边坡的稳定性存在一定的影响。

3.3高填方边坡防治建议

根据上文对A高填方边坡项目边坡稳定性的研究，本文认为可以采取以下防治措施。

根据雨季汛期的到来时间，对存在滑坡迹象的区域，应及时在滑坡后缘进行支护，避免发生大规模垮塌，如针对A高填方边坡项目边坡设计开挖出“n”字形沟，便于高边坡的排水，当遇到强降雨天气时，雨水不会渗入到整个边坡区域中，以防止边坡后缘陡壁出现坍塌。

在对高填方边坡进行治理时，应该要加强滑坡区和高边坡地表及深度变形监测，做好预警预报工作。随着现代科学技术的发展，对于高填方边坡稳定性的监控要注重技术创新，可应用现代安全报警传感器对施工区域进行不间断的监测，以便于能够及时地掌握高填方边坡滑坡体的运动规律。同时在进行高填方边坡施工的过程中，应该要关注到填土的密度，在确保不影响高填方边坡稳定性的情况下，选择合适密度的填土进行回填。

4.结束语

高填方邊坡出现失稳后，易发生滑坡、泥石流等诸多安全事故，本文在理论研究的基础上，引入具体工程案例展开分析，发现高填方边坡失稳主要的破坏形式为雨水冲刷破坏、坡面剥落掉块、滑坡、滑塌、泥石流等，而导致边坡失稳破坏的因素很复杂，如地质因素、边坡形态、动力作用、地下水、气候条件、人类工程活动，且一般出现失稳破坏大多是内外部多种因素共同作用的结果，这些因素都是需要在实际施工过程中引起高度重视，除此之外还需要加强高填方边坡位移的监测工作，一旦出现位移异常及时采取措施进行防治，以确保高填方边坡的安全和稳定。

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