邊坡坡面破壞的國內外研究現狀

李 磊 吳禮浩 邢 鵬 鄧榕呈

(1.江蘇省地質礦產局第三地質大隊，江蘇 鎮江 212001； 2.江蘇地質基樁工程公司，江蘇 鎮江 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，但在經歷自然風化、雨水沖刷和人類活動等影響后，可能會出現邊坡整體破壞或者局部失穩等情況。目前，諸多學者通過大量的室外勘察、室內試驗、數值模擬等方法對邊坡的整體或者穩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，但同樣是一種較嚴重的邊坡變形或破壞現象，且這種破壞的修復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

小規模的水流沖刷會形成坡面沖刷，但當水體的流量較大，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構形式。

2 邊坡穩定性問題研究現狀

2.1 國內研究現狀

近年來，國內外學者針對邊坡開挖誘發地質滑坡的機理方面做了廣泛的研究。目前主要通過數值軟件的模擬和現場勘查對邊坡穩定性問題進行研究。

2006年，馮剛[1]以西堠門大橋為依托工程，研究了GPS2型主動防護新技術在邊坡防治中的應用。西堠門大橋基巖裸露，上部坡度比較陡峭，并且風化程度嚴重，植被發育。在此種情況下，處置時，還要遵循保證構造物安全；避免崩塌落石情況發生；環保美觀的原則。在此基礎上，選用了GPS2型防護系統施工。分析了GPS2型防護系統的工作原理以及其優點。因為這種系統安裝便捷，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保美觀的效果。馮剛依托西堠門大橋對GPS2型邊坡防護系統的研究為類似工程提供了寶貴的經驗。

2008年，劉平平從巖石風化角度出發，研究了針對以風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化的片巖、頁巖等地質條件，采用護面墻能夠有效防止巖石繼續風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化破壞后節理發育的巖質邊坡或者適用于上部和下部風化不均的邊坡。錨桿鐵絲網噴混防護措施適用于風化破壞層較厚或者風化嚴重的邊坡，此時，必須采用錨桿鐵絲網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柔性防護系統在石質邊坡的應用。SNS系統主要由鋼絲繩網、環形網、鋼絲格柵組成。研究表明SNS系統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、風化等地質災害具有顯著作用。此外，SNS系統具有優良的開放性，利于地下水的排出，防止因為水壓力而引起的邊坡失穩。莫開燕總結了SNS系統安全、實用、經濟、美觀的優點，對類似石質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缺點，如種草防護適應于草類容易生長的邊坡，平鋪草坪適應于陡峭邊坡，植樹防護適用于風化嚴重的土質邊坡，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，為邊坡防護提供了寶貴經驗。

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，護坡基礎承載力不足，導致邊坡裂縫出現進而引發滑塌，且破壞已不能進行再次施工，因此，王闊然、房國龍主張對設計階段進行優化，控制施工質量，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、柴草網格障蔽、三維植被網、液噴綠化護坡等方式，并指出柴草網格因為其經濟適用性較高，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]基于重慶某山區公路研究了強暴雨地區邊坡穩定性問題。研究指出：出現強暴雨時，滲流場分布和滲水壓力是影響邊坡穩定的重要因素。并采用數值模擬的方法得出重要結論：雨水容易造成邊坡土體的軟化，抗剪強度隨之降低，尤其當降雨量達到205 mm/d時，邊坡安全儲備較小；而且，邊坡穩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，目前關于軟弱土在凍融循環作用下的力學特性研究尚不完善。且由于試驗條件、試驗方案、試驗方法的差異，得出的結論具有明顯的特異性。

2.2 國外研究現狀

隨著時間增長，邊坡坡面土體將承受多次凍融循環。P.Viklander采用X射線對經歷凍融循環土體顆粒結構進行了對比分析，發現：重塑土體在1次,2次,4次和10次循環后，部分顆粒出現了上下運動的情況，使得土樣的孔隙結構發生變化，表現在滲透系數的增加；Van Bochove，Eric等通過室內試驗和分析，得出了凍融循環會對土樣的微細觀結構產生較大影響的結論；Maria Hohmann Porebska凍融循環后土樣的強度特性進行了研究，發現：凍融循環對土樣的粘聚力影響大于對內摩擦角的影響；

Meiye 和 Mier Weisiqie等人結合有限元分析模型和室內試驗，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定性的影響；美國農業部于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合的措施，如土工(網)格柵植草綠化技術、土工格室植草綠化、掛三維網噴播植草技術等。

針對邊坡坡面容易發生的破壞形式，采用合適的防護方式，以提高支護效果。