高速公路順層高邊坡災(zāi)害分析及治理

摘 要：隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，高速公路的建設(shè)里程不斷增加，穿越復(fù)雜地形地貌的情況也日益增多。在這些復(fù)雜地質(zhì)條件下，順層高邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題成為高速公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中不可忽視的重要方面。順層高邊坡由于其特定的地質(zhì)構(gòu)造和巖層特性，容易發(fā)生滑坡等災(zāi)害，對(duì)高速公路的安全性和通行能力構(gòu)成嚴(yán)重威脅。本文首先分析高速公路順層高邊坡災(zāi)害類型及其成因，接著研究其治理措施，以期為高速公路順層高邊坡災(zāi)害的預(yù)防和治理提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路 順層高邊坡 災(zāi)害分析 治理措施

順層高邊坡作為一種典型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其在自然和人為因素的共同作用下，容易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害，給沿線的交通運(yùn)輸和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大隱患。因此研究順層高邊坡災(zāi)害的成因、特征及其治理方法，對(duì)于提高高速公路的安全性和保障交通暢通具有重要意義。針對(duì)順層高邊坡的特殊性，需要從地質(zhì)條件、邊坡形態(tài)、氣候變化等多方面入手，開(kāi)展細(xì)致的分析與評(píng)估，并結(jié)合科學(xué)的治理方案，采取有效的預(yù)防與加固措施。

1 高速公路順層高邊坡災(zāi)害成因分析

1.1 地質(zhì)因素

順層高邊坡通常存在復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu)，其中軟弱夾層和節(jié)理裂隙是常見(jiàn)的不良地質(zhì)條件。軟弱夾層往往是由泥巖、頁(yè)巖、砂巖等低強(qiáng)度巖石組成，具有較低的抗剪強(qiáng)度和較高的風(fēng)化性。當(dāng)遇到外部因素如降雨、震動(dòng)等作用時(shí)，這些軟弱夾層的抗壓能力急劇下降，導(dǎo)致邊坡整體或局部的失穩(wěn)。此外，節(jié)理裂隙作為巖石中天然的弱面，在經(jīng)歷長(zhǎng)期風(fēng)化或水流侵蝕作用后，裂隙的擴(kuò)展和彎曲也會(huì)顯著降低巖體的整體強(qiáng)度。節(jié)理面之間的滑動(dòng)會(huì)使得巖體的穩(wěn)定性急劇下降，尤其是在遇到強(qiáng)降水或地震等強(qiáng)外力時(shí)，裂隙面的錯(cuò)動(dòng)更易引發(fā)邊坡滑坡、崩塌等災(zāi)害[1]。

此外，巖性的不同特征對(duì)順層高邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。不同巖石的力學(xué)性質(zhì)差異明顯，軟弱巖石如泥巖、頁(yè)巖在風(fēng)化作用下會(huì)迅速降低抗剪強(qiáng)度，形成不穩(wěn)定的邊坡。相對(duì)較堅(jiān)硬的巖石如石灰?guī)r、花崗巖則具有較高的抗壓強(qiáng)度，但它們可能因節(jié)理的發(fā)育而影響整體的穩(wěn)定性。節(jié)理是巖石中由于構(gòu)造變動(dòng)而形成的天然裂縫，具有一定的導(dǎo)水性和脆弱性，這些裂隙可能成為外部水分侵入的通道，進(jìn)一步加劇邊坡的風(fēng)化和滑動(dòng)。當(dāng)外力作用到這些節(jié)理面時(shí)，巖體的抗剪強(qiáng)度大大降低，導(dǎo)致邊坡發(fā)生滑坡或崩塌。因此，順層高邊坡的災(zāi)害成因往往源于復(fù)雜的地質(zhì)條件，包括軟弱夾層的存在、節(jié)理裂隙的發(fā)育及巖石本身的力學(xué)性質(zhì)等多個(gè)因素的相互作用。

1.2 設(shè)計(jì)因素

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，若邊坡坡度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致邊坡體的重力作用增大，從而加劇邊坡的剪切破壞風(fēng)險(xiǎn)。在順層高邊坡中，巖體層理面的存在可能導(dǎo)致邊坡的抗剪強(qiáng)度大幅下降，坡度過(guò)大會(huì)使得這些天然裂隙和節(jié)理面在重力的作用下發(fā)生滑動(dòng)，最終引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害。因此，合理確定邊坡坡度，并結(jié)合巖土體的力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效降低邊坡災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。另外，支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型直接決定了邊坡的安全性。常見(jiàn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)如擋土墻、加筋土、錨桿等，若選型不當(dāng)，未能充分考慮巖土體的特性，可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力不足，無(wú)法有效抵抗邊坡體的滑動(dòng)或傾覆。例如，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)若未考慮到巖體裂隙的分布或土體的軟弱性，可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)在受力過(guò)大時(shí)發(fā)生失效，進(jìn)而影響邊坡的整體穩(wěn)定性[2]。

1.3 施工因素

不合理的開(kāi)挖方法，如過(guò)度開(kāi)挖、無(wú)序開(kāi)挖等，可能導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性急劇下降。過(guò)度開(kāi)挖會(huì)破壞邊坡原有的支撐力，使巖土體受到過(guò)大的擾動(dòng)，導(dǎo)致裂隙的擴(kuò)展和滑移面的發(fā)展，從而引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害。同時(shí)，無(wú)序開(kāi)挖往往不能有效控制邊坡的受力狀況，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均，易形成不穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，增加了災(zāi)害發(fā)生的概率。因此，合理規(guī)劃開(kāi)挖順序和切削深度是確保邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵，施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，采取科學(xué)的開(kāi)挖方法，以最大程度降低施工對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

排水是高速公路順層高邊坡災(zāi)害治理中的重要環(huán)節(jié)。邊坡體內(nèi)的積水是引發(fā)邊坡失穩(wěn)的重要因素之一，尤其是在降水量大或水文條件復(fù)雜的地區(qū)，若排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或施工過(guò)程中排水不暢，將導(dǎo)致水分在邊坡內(nèi)部積聚，從而降低邊坡的抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性。積水會(huì)沿著裂隙、節(jié)理面滲透，進(jìn)一步加劇巖土體的軟化和滑動(dòng)，形成潛在的滑坡面，增加災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此，在施工過(guò)程中，必須重視排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，確保排水系統(tǒng)的有效性，采用排水管、截水溝等措施，避免水流滯留在邊坡體內(nèi)，減少水分對(duì)邊坡穩(wěn)定性的負(fù)面影響。

1.4 環(huán)境因素

降雨過(guò)程中，雨水滲入邊坡體內(nèi)，顯著增加了邊坡的重量，進(jìn)而降低了巖土體的抗剪強(qiáng)度。水分的滲透使得邊坡體內(nèi)的土壤和巖石發(fā)生軟化，原本堅(jiān)固的邊坡逐漸失去支撐力，易發(fā)生滑坡、崩塌等災(zāi)害。降雨還可能在邊坡體內(nèi)形成水流通道，沿著裂隙和節(jié)理面加速水流的滲透，進(jìn)一步破壞邊坡的穩(wěn)定性，尤其是在連續(xù)降雨或強(qiáng)降雨天氣下，邊坡的穩(wěn)定性極易遭到破壞。此外，長(zhǎng)期的降水積累還可能導(dǎo)致土壤的飽和，增加土體的孔隙水壓力，形成潛在的滑動(dòng)面，進(jìn)一步加劇災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。其次，地震作為一種突發(fā)性自然災(zāi)害，也在高速公路順層高邊坡災(zāi)害的成因中占有重要地位。地震作用下，邊坡體受到強(qiáng)烈的動(dòng)力荷載，導(dǎo)致邊坡體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。地震的振動(dòng)可以引起邊坡內(nèi)土體和巖體的應(yīng)力重新分布，改變了原有的平衡狀態(tài)，可能誘發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害。特別是在地震震中或震源區(qū)域，邊坡的滑動(dòng)面可能發(fā)生變化，地震波的傳播使得原本穩(wěn)定的順層高邊坡變得脆弱，進(jìn)而觸發(fā)災(zāi)害的發(fā)生。地震的震動(dòng)不僅會(huì)引起邊坡體的瞬時(shí)失穩(wěn)，還可能加劇地質(zhì)構(gòu)造中的裂隙和節(jié)理的擴(kuò)展，形成新的滑坡面，增加災(zāi)害發(fā)生的概率。

2 高速公路順層高邊坡災(zāi)害

2.1 滑坡災(zāi)害

滑坡通常發(fā)生在邊坡穩(wěn)定性受到外界擾動(dòng)，如降雨、地震等因素的影響時(shí)，邊坡體沿某一滑動(dòng)面整體或局部下滑，形成較為顯著的地形變動(dòng)，嚴(yán)重威脅高速公路的交通安全?；聻?zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大的特點(diǎn)，往往在短時(shí)間內(nèi)迅速發(fā)展，造成邊坡上的交通設(shè)施、道路及周圍環(huán)境的破壞。

滑坡的表現(xiàn)形式主要包括推移式滑坡和牽引式滑坡。推移式滑坡是指邊坡體在某一滑動(dòng)面上整體下滑，滑動(dòng)面通常較為平滑，滑坡面可呈現(xiàn)出較大的滑動(dòng)距離，破壞范圍廣；而牽引式滑坡則表現(xiàn)為邊坡體在重力作用下，下部土體首先滑動(dòng)，帶動(dòng)上部土體依次下滑，導(dǎo)致滑坡逐步推進(jìn)，形成不規(guī)則的滑坡形態(tài)。牽引式滑坡的特點(diǎn)是滑動(dòng)過(guò)程較為緩慢，但其破壞力較為持久且難以預(yù)測(cè)，往往會(huì)影響較長(zhǎng)的邊坡區(qū)域。

2.2 崩塌災(zāi)害

崩塌災(zāi)害是由于邊坡體的穩(wěn)定性受到破壞，導(dǎo)致邊坡上的土體或巖體在重力作用下突然脫離母體并沿著坡面向下傾倒或滾落的現(xiàn)象。崩塌災(zāi)害通常發(fā)生在陡峭的邊坡上，尤其是巖石層或土層存在弱面、裂隙的地方，極易引發(fā)不穩(wěn)定的崩塌。崩塌的發(fā)生具有強(qiáng)烈的突發(fā)性，通常無(wú)明顯預(yù)兆，往往在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生，造成嚴(yán)重的交通事故和設(shè)備破壞。崩塌災(zāi)害具有極強(qiáng)的破壞力，巖體或土體在滑坡過(guò)程中會(huì)伴隨大量碎片的崩落，導(dǎo)致高速公路的路面、設(shè)施、交通信號(hào)等設(shè)施遭受不同程度的破壞，甚至可能造成道路的完全中斷。崩塌的表現(xiàn)形式包括落石、傾倒等。落石通常是在邊坡體上石塊因失去穩(wěn)定性后脫離母體，在重力作用下滾落或墜落到下方的道路上，形成對(duì)交通的直接威脅。傾倒則是指邊坡上的土體或巖體在重力作用下整體傾斜，可能形成大規(guī)模的滑落區(qū)域，導(dǎo)致邊坡大面積的失穩(wěn)[3]。

2.3 泥石流災(zāi)害

高速公路順層高邊坡泥石流災(zāi)害是指在高邊坡地區(qū)，尤其是在降水較多的季節(jié)，受到暴雨或強(qiáng)降水的影響，坡面上的土壤、巖石及其他固體顆粒在重力作用下快速沿坡面流動(dòng)的現(xiàn)象。此類災(zāi)害具有突發(fā)性、流速快、破壞性強(qiáng)等特點(diǎn)，往往能夠在短時(shí)間內(nèi)造成道路嚴(yán)重?fù)p毀，甚至導(dǎo)致交通中斷，給高速公路的安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)極大威脅。泥石流的發(fā)生通常與暴雨等氣象因素密切相關(guān)，尤其在坡度較大、植被覆蓋不良或人為開(kāi)挖的區(qū)域更為常見(jiàn)。在這些區(qū)域，由于土體松散、巖層不穩(wěn)定，加之降水飽和土壤，極易誘發(fā)泥石流。泥石流的表現(xiàn)形式可分為稀性泥石流和粘性泥石流兩種。稀性泥石流固體顆粒含量較低，流動(dòng)性較強(qiáng)，具有較高的流速和較大的破壞力，通常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速流經(jīng)坡面和溝谷，形成較大的泥石流堆積物；而粘性泥石流則由于含有較多的細(xì)顆粒，流動(dòng)性較差，流速較慢，但在流動(dòng)過(guò)程中，能量釋放同樣巨大，常常導(dǎo)致大范圍的土石堆積，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施造成長(zhǎng)時(shí)間的破壞。

3 高速公路順層高邊坡災(zāi)害治理措施

3.1 加固措施

錨桿加固通過(guò)在邊坡內(nèi)設(shè)置錨桿，將其與坡體緊密結(jié)合，形成一種整體性的加固結(jié)構(gòu)。錨桿通過(guò)增強(qiáng)坡體的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，有效提高了邊坡的整體穩(wěn)定性，且施工簡(jiǎn)便，適用于不同類型的邊坡。錨桿的加固效果在一定程度上還能夠減少降水對(duì)坡體的影響，防止水流滲透造成的土體軟化和滑動(dòng)。抗滑樁加固通過(guò)在邊坡滑動(dòng)面附近設(shè)置豎直或傾斜樁基，增強(qiáng)邊坡體的抗滑力，從而防止邊坡滑動(dòng)的發(fā)生。抗滑樁不僅能有效增強(qiáng)坡體的抗滑穩(wěn)定性，還能承受較大的橫向荷載，適用于具有較高滑坡風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域。格構(gòu)加固作為一種新興的邊坡加固方式，通過(guò)構(gòu)建格構(gòu)梁、格構(gòu)柱等結(jié)構(gòu)物，將邊坡體劃分成多個(gè)較小的單元，從而提高邊坡體的整體穩(wěn)定性。格構(gòu)加固通過(guò)改善坡體的力學(xué)性質(zhì)，增加邊坡的抗滑動(dòng)性與抗傾覆性，有效抵御因降水或震動(dòng)引起的滑坡和塌方。該方法施工周期相對(duì)較短，且加固效果顯著，適用于多種地質(zhì)條件下的高邊坡治理[4]。

3.2 排水措施

在地表排水方面，在邊坡外側(cè)設(shè)置截水溝、排水溝以及排水管等排水設(shè)施，能夠有效攔截并引導(dǎo)地表水遠(yuǎn)離邊坡，減少水流對(duì)坡體的沖刷作用。尤其在降水量較大或長(zhǎng)時(shí)間的降水季節(jié)，截水溝和排水溝不僅要具有足夠的排水能力，還要具備防止邊坡水土流失的功能。排水溝需要根據(jù)邊坡的坡度、土質(zhì)和氣候特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保其排水能力與邊坡的滲水量相匹配。

地下排水是降低邊坡體內(nèi)地下水位、增強(qiáng)坡體穩(wěn)定性的有效手段。地下水的積聚會(huì)導(dǎo)致邊坡體內(nèi)水壓力的增大，從而降低坡體的抗剪強(qiáng)度，增加滑坡發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。為此，通過(guò)在邊坡體內(nèi)設(shè)置排水孔、排水井等設(shè)施，可以引導(dǎo)地下水向外排放，降低地下水位，減少水的滲透對(duì)坡體結(jié)構(gòu)的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，排水孔的布置需確保能在坡體的不同深度進(jìn)行水位控制，排水井則要具有足夠的排水容量，避免地下水的積存。

設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)要兼顧排水系統(tǒng)的耐久性和可維護(hù)性。合理的系統(tǒng)布局，合適的排水管道直徑及坡度，以及科學(xué)的排水設(shè)施間距，都能顯著提高排水效果，確保排水系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，合理選擇排水設(shè)施類型和組合形式，如在重要部位增加監(jiān)測(cè)設(shè)施，實(shí)時(shí)掌握水位變化，及時(shí)進(jìn)行排水系統(tǒng)的調(diào)整，以應(yīng)對(duì)不同天氣條件下的排水需求。

3.3 植被恢復(fù)

噴播植草技術(shù)通過(guò)將草籽、肥料等混合物使用噴播設(shè)備均勻噴灑到邊坡體表面，從而形成均勻的植被覆蓋層。此法適用于施工環(huán)境較為復(fù)雜，無(wú)法進(jìn)行傳統(tǒng)人工種植的場(chǎng)合，具有施工簡(jiǎn)便、成本低廉的優(yōu)勢(shì)[5]。噴播植草技術(shù)能夠迅速提高邊坡的植被覆蓋率，從而達(dá)到較好的水土保持效果，尤其適用于坡度較陡的區(qū)域。為了保證噴播效果，需合理選擇草種，根據(jù)區(qū)域氣候、土壤類型及邊坡的具體情況，選擇適宜的草種配比。同時(shí)，為了提高草種的發(fā)芽率和生長(zhǎng)質(zhì)量，噴播后要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，避免水分過(guò)多或過(guò)少，確保草種的順利生長(zhǎng)。其次，客土噴播技術(shù)則是在邊坡上鋪設(shè)一層人工配制的土壤（客土），其目的是為植物提供更好的生長(zhǎng)環(huán)境，提高植物的生長(zhǎng)率和植被覆蓋效果。客土噴播技術(shù)在處理土壤貧瘠、沙性較強(qiáng)的邊坡時(shí)效果尤為突出。通過(guò)在邊坡體表鋪設(shè)一定厚度的客土層，能夠有效改善土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)草本植物、灌木等植被的生長(zhǎng)。同時(shí)，客土層的存在也有助于改善水分的滲透性，減少邊坡表層的水分流失。為了確保客土噴播的效果，需考慮選擇合適的客土材料，并對(duì)鋪設(shè)層厚度、平整度進(jìn)行嚴(yán)格控制。

4 結(jié)語(yǔ)

順層高邊坡由于其特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和易受自然及人為因素影響的特點(diǎn)，導(dǎo)致了邊坡災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響了交通安全和周邊環(huán)境的穩(wěn)定。為有效防治此類災(zāi)害，必須綜合考慮地質(zhì)、氣候、土壤等多方面因素，采用科學(xué)的災(zāi)害評(píng)估方法，對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行全面的分析與預(yù)測(cè)。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，邊坡災(zāi)害治理將更加精細(xì)化、綜合化，生態(tài)修復(fù)與工程技術(shù)的結(jié)合將成為主流趨勢(shì)。

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