邊坡坡面破壞的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

李 磊 吳禮浩 邢 鵬 鄧榕呈

(1.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊，江蘇 鎮(zhèn)江 212001； 2.江蘇地質(zhì)基樁工程公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001)

1 邊坡破壞模式

邊坡是土體、巖體或者土石混合體在自然條件作用下，以某一傾角自然堆積形成的地質(zhì)體，在我國有大量的分布。原始自然堆積形成的邊坡是安全的，但在經(jīng)歷自然風(fēng)化、雨水沖刷和人類活動等影響后，可能會出現(xiàn)邊坡整體破壞或者局部失穩(wěn)等情況。目前，諸多學(xué)者通過大量的室外勘察、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬等方法對邊坡的整體或者穩(wěn)定性進行了深入的研究。

1.1 坡面剝落

坡面剝落是一種常見的邊坡破壞形式，坡面剝落雖然不能定義為坡體的整體破壞，但同樣是一種較嚴(yán)重的邊坡變形或破壞現(xiàn)象，且這種破壞的修復(fù)工作在實際工程中往往面臨各種困難。

1.2 坡面沖刷

坡面沖刷會引起大量的水土流失，使坡面成溝狀或洞穴狀，一般形成坡肩沖刷坍塌、坡面沖刷串溝、坡面沖刷跌水、坡腳沖刷淘空、坡面沖刷溝穴、巖石接觸的沖刷溝穴等。

1.3 沖溝

小規(guī)模的水流沖刷會形成坡面沖刷，但當(dāng)水體的流量較大，坡面土體強度分布不均勻時，水流會由原先均勻水流合并成流量較大的水流，并夾雜著一些土體。隨著土體被大流量的水體帶出，邊坡會形成一條條明顯的沖溝。

1.4 坡面崩塌

邊坡塌方是一種最危險的破壞形式，整塊的邊坡土體一次性傾瀉而下或者滑動，具有強大的破壞力，也會改變邊坡原有的結(jié)構(gòu)形式。

2 邊坡穩(wěn)定性問題研究現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)外學(xué)者針對邊坡開挖誘發(fā)地質(zhì)滑坡的機理方面做了廣泛的研究。目前主要通過數(shù)值軟件的模擬和現(xiàn)場勘查對邊坡穩(wěn)定性問題進行研究。

2006年，馮剛[1]以西堠門大橋為依托工程，研究了GPS2型主動防護新技術(shù)在邊坡防治中的應(yīng)用。西堠門大橋基巖裸露，上部坡度比較陡峭，并且風(fēng)化程度嚴(yán)重，植被發(fā)育。在此種情況下，處置時，還要遵循保證構(gòu)造物安全；避免崩塌落石情況發(fā)生；環(huán)保美觀的原則。在此基礎(chǔ)上，選用了GPS2型防護系統(tǒng)施工。分析了GPS2型防護系統(tǒng)的工作原理以及其優(yōu)點。因為這種系統(tǒng)安裝便捷，后期維護方便；并且能縮短工期，利于地下水和滲透水的排除，減少植被破壞從而達到環(huán)保美觀的效果。馮剛依托西堠門大橋?qū)PS2型邊坡防護系統(tǒng)的研究為類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗。

2008年，劉平平從巖石風(fēng)化角度出發(fā)，研究了針對以風(fēng)化巖石的邊坡防護措施，并闡述各種防護措施的適用情況。其中護面墻適用于易風(fēng)化的片巖、頁巖等地質(zhì)條件，采用護面墻能夠有效防止巖石繼續(xù)風(fēng)化而引起的邊坡破壞，包括實體護面墻、孔窗式護面墻、拱式護面墻和肋式護面墻等形式；噴混防護適用于堅硬巖石風(fēng)化破壞后節(jié)理發(fā)育的巖質(zhì)邊坡或者適用于上部和下部風(fēng)化不均的邊坡。錨桿鐵絲網(wǎng)噴混防護措施適用于風(fēng)化破壞層較厚或者風(fēng)化嚴(yán)重的邊坡，此時，必須采用錨桿鐵絲網(wǎng)這種既有防護又有加固作用的防護措施。

2009年，莫開燕[2]以什運至邦溪公路為依托工程，研究了SNS柔性防護系統(tǒng)在石質(zhì)邊坡的應(yīng)用。SNS系統(tǒng)主要由鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、鋼絲格柵組成。研究表明SNS系統(tǒng)主要有主動防護和被動防護兩大防護類型，具有高強度的同時又有一定的柔性，對于防護崩塌落石、風(fēng)化等地質(zhì)災(zāi)害具有顯著作用。此外，SNS系統(tǒng)具有優(yōu)良的開放性，利于地下水的排出，防止因為水壓力而引起的邊坡失穩(wěn)。莫開燕總結(jié)了SNS系統(tǒng)安全、實用、經(jīng)濟、美觀的優(yōu)點，對類似石質(zhì)邊坡防護問題起到了借鑒作用。

2014年，郭麗霞[3]依托某高速公路工程，闡述了幾種邊坡防護的措施。包括種草植樹、平鋪草坪等植被防護，并說明各種植被防護措施的適用條件以及優(yōu)缺點，如種草防護適應(yīng)于草類容易生長的邊坡，平鋪草坪適應(yīng)于陡峭邊坡，植樹防護適用于風(fēng)化嚴(yán)重的土質(zhì)邊坡，如存在不適于樹木或者灌木生長的砂類土，可進行局部換填成粘質(zhì)土。除植被防護之外，還可以進行錨桿框架梁防護施工，主要工序包括測量放線、錨桿施工、框架梁基槽開挖、模板安裝和鋼筋綁扎、混凝土澆筑以及混凝土養(yǎng)護。除此之外，還可以用漿砌片石骨架等方式進行邊坡防護。郭麗霞的分析闡述較為詳細(xì)，為邊坡防護提供了寶貴經(jīng)驗。

2015年，王闊然，房國龍[4]以湄公河大橋為依托工程，重點分析了邊坡滑塌的主要原因在于砌筑砂漿用量不足，未做防滑平臺和泄水孔反濾層，護坡基礎(chǔ)承載力不足，導(dǎo)致邊坡裂縫出現(xiàn)進而引發(fā)滑塌，且破壞已不能進行再次施工，因此，王闊然、房國龍主張對設(shè)計階段進行優(yōu)化，控制施工質(zhì)量，從根源上達到邊坡防護的目的。

2017年，張巧紅[5]以福建省某公路為依托工程，詳細(xì)介紹了植被防護和工程防護兩種措施。其中植被防護方式主要包括陡坡水平階栽植護坡、柴草網(wǎng)格障蔽、三維植被網(wǎng)、液噴綠化護坡等方式，并指出柴草網(wǎng)格因為其經(jīng)濟適用性較高，在公路路基邊坡或類似工程中是最佳的防護措施。當(dāng)不適合植被防護時，便可以采用噴漿錨固等措施進行工程防護。張巧紅從植被防護以及工程防護的闡述對類似工程具有一定參考作用。2017年，周友闡述了路基邊坡防護的重要意義，指出邊坡破壞的幾種原因，并且給出了進行邊坡防護的措施。

2018年，劉麗[6]基于重慶某山區(qū)公路研究了強暴雨地區(qū)邊坡穩(wěn)定性問題。研究指出：出現(xiàn)強暴雨時，滲流場分布和滲水壓力是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素。并采用數(shù)值模擬的方法得出重要結(jié)論：雨水容易造成邊坡土體的軟化，抗剪強度隨之降低，尤其當(dāng)降雨量達到205 mm/d時，邊坡安全儲備較小；而且，邊坡穩(wěn)定性會隨著降雨強度的增大而減小。

綜合以上分析可以看出，目前關(guān)于軟弱土在凍融循環(huán)作用下的力學(xué)特性研究尚不完善。且由于試驗條件、試驗方案、試驗方法的差異，得出的結(jié)論具有明顯的特異性。

2.2 國外研究現(xiàn)狀

隨著時間增長，邊坡坡面土體將承受多次凍融循環(huán)。P.Viklander采用X射線對經(jīng)歷凍融循環(huán)土體顆粒結(jié)構(gòu)進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)：重塑土體在1次,2次,4次和10次循環(huán)后，部分顆粒出現(xiàn)了上下運動的情況，使得土樣的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，表現(xiàn)在滲透系數(shù)的增加；Van Bochove，Eric等通過室內(nèi)試驗和分析，得出了凍融循環(huán)會對土樣的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響的結(jié)論；Maria Hohmann Porebska凍融循環(huán)后土樣的強度特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)：凍融循環(huán)對土樣的粘聚力影響大于對內(nèi)摩擦角的影響；

Meiye 和 Mier Weisiqie等人結(jié)合有限元分析模型和室內(nèi)試驗，研究了土的物理特性、降雨特性差異對不同坡長、傾角的邊坡穩(wěn)定性和破壞模式的影響；約奧契斯蒼、托利亞斯基等人通過對已滑坡邊坡的分析，研究了人類活動對邊坡穩(wěn)定性的影響；美國農(nóng)業(yè)部于1960年建立了最早的通用土壤流失方程，該方程綜合考慮了降雨大小、邊坡傾角、坡長和土壤腐蝕因子對邊坡坡面破壞的影響；Willams于1975年獲得了修正的土壤流失方程，獲得了較好的匹配效果。

3 結(jié)語

邊坡坡面的破壞形式有多種，主要包括剝落，沖刷，沖溝，崩塌四種。

坡面防護主要分為工程防護和植被防護兩種類型，工程防護主要有護面墻，噴漿錨固等措施，植被防護主要有種草植樹，平鋪草坪等措施。要根據(jù)邊坡的特性，選擇合適的防護措施。同時，也可以采用工程防護與植被防護相結(jié)合的措施，如土工(網(wǎng))格柵植草綠化技術(shù)、土工格室植草綠化、掛三維網(wǎng)噴播植草技術(shù)等。

針對邊坡坡面容易發(fā)生的破壞形式，采用合適的防護方式，以提高支護效果。