山区边坡稳定性分析方法及防护治理技术研究

陈昌盛

贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队，贵州 贵阳 550000

边坡可分为自然边坡和人工边坡两种，边坡失稳是我国西南地区常见的一种工程地质灾害。随着社会经济的高速发展，工程实践活动正向复杂环境和复杂地质条件推进，相关的自然边坡和人工边坡稳定性问题也随之出现。边坡的稳定性对于整个工程的可行性、安全性和经济性起着重要的作用，如果不能对工程所处地质地貌进行全面的勘察规划，极有可能导致边坡滑坡及塌方事故，因此在边坡工程设计前，必须采用有效的勘察方法，对相应的岩土工程进行勘察和分析，确保施工和后期运营过程的安全。

1 影响边坡稳定性的因素

影响边坡稳定性的因素有很多，其主要可以分为内部因素和外部因素两种。内部因素主要是指边坡所处的地质环境、边坡的地质构造及其他自然环境，这些因素可在长时间内影响边坡的稳定性，并决定边坡的破坏形式，是造成边坡失稳破坏的本质原因。外部因素主要是指因风化等原因导致的边坡外形改变，以及人们在工程实践过程中的开挖工程、削坡工程等人为活动，这些因素使得边坡的受力状态发生改变，从而导致边坡失稳破坏，例如经过雨水长期的渗透腐蚀作用后，边坡上某些岩土层的物理力学参数发生变化，导致边坡出现失稳破坏。如果边坡岩土体内的任意面上的滑动力大于其抵抗力，边坡将发生失稳破坏，相反如果滑动力小于其抵抗力，则边坡稳定。

2 边坡稳定性分析方法

边坡稳定性的分析方法主要可分为定量分析及定性分析两种。定量分析法主要包括极限平衡方法、极限分析方法、灰色理论方法、神经网络分析方法、模糊数学分析方法等。定性分析法主要包括工程类比方法、可靠度分析方法、成因历史分析方法、图解分析法等。虽然边坡稳定性分析的方法有很多，但在边坡稳定性分析的过程中有许多的不确定性因素，因此目前边坡失稳定性分析还不能完全依靠理论分析和数值分析，必须从新的角度寻找新的解决边坡稳定性分析的方法。在工程上应用比较多的边坡稳定性分析方法为极限平衡法、极限分析法、模型试验法和可靠度分析方法。

2.1 极限平衡法

极限平衡法是根据边坡滑块上的下滑力与抗滑力的大小关系来判断边坡的稳定性，或者进一步简化条件，将滑动体分成几块，考虑其静态平衡，然后查明各滑动面的安全系数，安全系数最小的滑动面为滑坡的最危险滑动面，并计算边坡的极限荷载或安全系数。

2.2 极限分析法

极限分析方法是采用数值分析技术建立大尺度线性方程集来求解力学中的微积分多元方程集，并采用先进的计算机技术来求解大尺度方程集，解决工程力学应力和应变分析问题。

2.3 模型试验法

模型试验方法是基于边坡的原始形状建立小规模模型，并在与实际工程相似的条件下，应用相应的工程负荷研究边坡的失稳机理。

2.4 可靠度分析方法

边坡稳定性分析中存在许多不确定因素，将这些不确定因素构造成一个随机模型，并通过现场调查得到多个样本。利用概率论和数理统计的相关计算方法进行统计分析，找到各自的概率分布和特征参数，再使用可靠性分析方法分析边坡的稳定性，评价边坡的安全性。

3 边坡防护治理技术

边坡不稳定产生的后果非常严重，造成的损失巨大，国内部分科研机构和工程建设单位相继开展了边坡不稳定保护技术的研究，并在工程实践中进行使用。这些边坡保护与治理技术主要是通过减少滑坡的滑动力或消除滑动因素，增加滑坡的抗滑阻力或抗滑因素，防止边坡失稳破坏。

3.1 预应力锚杆（索）

预应力锚杆（索）是通过锚杆（索）提高岩土体稳定性的一种加固方法。该方法是用钻机在滑动面上钻一个孔，并将锚杆（索）通过钻孔锚固到岩土中，利用锚杆（索）的预加压力，增加滑动面的抗滑力，以达到提高岩土体或支撑结构稳定性的目的。

3.2 土钉支护

土钉支护是边坡防护加固的常用技术，其具有经济可靠、施工方便的优势，在我国边坡防护工程中得到了广泛的应用。“土钉”是一种细长的杆子，如钢筋、钢管、角钢或其他材料，它们被放置在原地层中，并以相对接近的间隔排列，同时将水泥砂浆注入土钉周围的岩土体中，形成了能显著提高原状土抗剪切性能的复合土体，进而提高边坡的整体稳定性。

3.3 抗滑桩

抗滑桩是一种承受横向荷载，防治滑坡的支撑结构。抗滑桩深入滑面一定深度，利用桩体的强度和桩周岩土对桩的锚固作用，以抵抗滑坡推力，保持滑坡稳定。抗滑桩可单独使用，也可以与其他项目一起使用。施工方便，工作面多，开挖量小，施工周期短，效果快，对滑动体干扰小，桩位选择灵活，在工程中较常使用。

3.4 边坡三维植被网

边坡三维植被网是指将活跃的植物与土工合成材料相结合，在边坡上面构建具有独自成长能力的植物，通过植物的根系生长来增强边坡稳定的新技术。在边坡防护加固时，可以根据边坡所处的地质环境，在边坡上按照特定的组合和间隔种植植物，通过植物的根系增加土壤的抗剪切强度，降低孔隙水压和土壤重量，从而提高边坡的稳定性和耐侵蚀性，这种方法既可以加固边坡，又可以起到绿化环境的作用，在边坡治理中得到了广泛使用。

4 工程实例分析

4.1 工程概况

某边坡位于山区丘陵地带，边坡呈北西-南东分布，边坡脚下的天然坡度约30°，边坡纵向长度约50m，边坡横向宽度约150m，地表植被较好，坡顶为厚度约5m的第四系残坡积层。

4.2 边坡加固方案

采用分级放坡及“挡土墙+锚杆框格梁+防排水”的边坡防治加固方案，同时在网格梁里种植活跃的植物，以此进行边坡坡面绿化，活跃的植物的根系可以和边坡土有效结合在一起，起到加固边坡的作用，同时还能绿化环境。

在边坡的坡脚部位布设长度为17m的混凝土结构挡土墙，框格纵、横梁的规格为50cm×50cm，上、下位置的框格梁分缝错缝布置。框格梁交叉节点部位使用长度为9m、直径为25mm的螺纹黏结锚杆进行锚固，边坡设计采用锚杆地梁加固，锚杆的长度为8.0m，锚杆倾角为25°，地梁整体埋入边坡5.0cm，边坡坡面采用厚度相同的M10浆砌石进行修筑；分别在路堑的顶部、边坡的两侧设置用M7.5浆砌片石修筑的截水沟和排水沟，同时在边坡平台位置设置截水沟，将施工范围内的地表水引排到两侧天然沟渠；在边坡的坡脚位置处设边沟，破碎平台的宽度为1m。边坡防护加固设计方案图如图1所示。

图1 边坡加固设计方案图

5 结束语

在边坡工程中，不同的稳定性分析方法得到的稳定性评价结果是不一样的，不同的防护加固措施的适用条件也存在差别。因此，勘察设计人员需要结合岩土工程的具体情况，根据不同的地质条件，选用合适的稳定性分析方法和合理的防护加固措施，这样才能得到经济可靠的边坡支护技术方案，保证边坡加固稳定的有效性，避免边坡出现失稳破坏。