黃土邊坡失穩機理及防治措施研究

王婷茹

摘 要：黃土因其特殊的性質，對邊坡的穩定性產生許多不利影響。通過對黃土特性以及黃土邊坡的破壞形式進行分析，得到影響黃土邊坡穩定性的影響因素，并提出具體的邊坡失穩防治方案，為相關工程提供必要的理論基礎。

關鍵詞：黃土;邊坡失穩;防治措施

一、黃土邊坡失穩形式分析

（一）黃土概述

黃土顏色上大多為淺黃色、黃褐色或紅褐色;成分上大多以粉粒為主，孔隙度大，土粒之間結合性能較差，存在肉眼可見的不同大小的孔洞;在較為干旱的條件下形成，垂直方向節理發育;遇水后具有濕陷性等特征。據統計，黃土的分布范圍占全世界陸地范圍的十分之一左右，而我國是黃土分布最廣泛且最厚的國家，我國的黃土于黃土高原最為集中，黃土高原的黃土約占我國黃土的四分之三。

（二）黃土失穩的特征

根據黃土自身的特點，黃土邊坡的失穩也具有一些特征如下：1、黃土邊坡失穩發生頻繁。由于黃土的分布范圍較為廣泛，而我國地質條件復雜多樣，在山地和溝壑區域，黃土由于坡度較大，經常發生黃土滑坡的問題;2、黃土邊坡失穩的規模更大。我國部分區域黃土厚度較大，又由于黃土的垂直節理發育的特點，在重力的影響下，黃土邊坡的失穩經常大面積出現;3、由于黃土的孔隙率小，使得黃土抗剪強度更低，當黃土邊坡發生失穩時，經常在坡頂產生寬度較大且貫通的張拉裂縫，發生滑坡后形成的坡壁幾乎為垂直狀態;4、黃土大多處于較為干旱的地帶，土體上植被較少，黃土邊坡失穩的發展過程速度快，造成的危害更加嚴重[2]。

（三）黃土的破壞形式

1、黃土坡面的破壞

黃土邊坡處于較小擾動的環境中時，邊坡的坡面會產生一定的損壞。包括：（1）坡面黃土剝落。坡面的剝落是黃土坡面經常發生的破壞形式，雖然剝落不是邊坡整體的失穩，但是其會引起坡面的變形，加速邊坡的破壞，應當引起足夠的重視，剝落主要分為魚鱗狀剝落、片狀剝落、層狀剝落、塊狀剝落等;（2）孔洞。黃土邊坡的坡面上會存在著各種形態，大小不一的孔洞，當這些孔洞達到一定的程度時，便會對坡面的整體性造成危害，在自然的應力下，會引起邊坡整體的破壞。其中這些孔洞根據形成的原因可以分為水體侵蝕的孔洞以及生物侵蝕的孔洞。

2、黃土邊坡的失穩破壞

黃土在干燥狀態下具備一定的強度，在水的作用下，土粒之間的黏結作用急劇減小，故在雨水、地表水的作用下，當黃土的邊坡較高、坡角較大、黃土力學性能過低、排水效果差或者降雨影響等原因均會對黃土邊坡的穩定造成一定的不良影響。邊坡失穩的破壞形式主要有以下幾種：（1）坡面的沖刷。黃土坡面受水的沖刷將造成嚴重的水土流失，使坡腳破壞、坡肩坍塌、坡面形成大量的條帶、溝穴等。（2）邊坡的濕陷。對于新形成的黃土，其濕陷性更加明顯，在水的作用下，經常造成坡面的孔洞，嚴重則造成坡面整體的沉降濕陷，造成邊坡失穩;（3）崩塌和坍塌。由于黃土的垂直節理發育的特征，如果黃土邊坡坡度過大，則邊坡經常由于土體自身的重力或者坡頂的人類活動等的壓力，而造成破題突然崩落和坍塌;（4）邊坡的滑坡。當黃土坡體的厚度達到一定程度時，在地震、雨水或施工嚴重擾動的情況下，經常由于黃土之間的粘結效果不足以及土體強度的下降，引起坡體的整體穩定性喪失，造成滑坡的嚴重問題[3]。

二、黃土邊坡穩定性影響因素

（一）黃土的力學性質對邊坡的影響

黃土在有水的條件下，其物理狀態會發生改變，隨著含水率的增加，黃土的抗剪強度迅速減小。因此，黃土的密實度、滲透性以及抗沖蝕性對黃土的力學性質產生很大的影響。當降水量一定時，黃土的滲透性越強，雨水會迅速使土體達到飽和狀態，增加邊坡失穩的危險。其原因是：1、雨水的滲入一方面使得邊坡的土體重量增加，從而使得土體之間的剪切應力增大;2、二是因為雨水的滲入，使得土粒之間的內聚力減少，土體的抗剪強度大大降低。在此兩個影響相互作用下，邊坡的失穩危險大大增加。當土體的密實度更高時，土粒之間的孔隙越小，內聚力及土粒間的阻尼也越大，使得邊坡土體的抗剪強度大大提高，同時也會減小土體的滲透性，增加土體抵抗沖刷侵蝕的能力，對邊坡的穩定起到至關重要的作用[4]。

（二）邊坡的形狀對邊坡的影響

1、坡度對邊坡的影響

坡度一定程度上表示著徑流對邊坡坡面的沖刷作用的大小。而沖刷作用的大小與坡度的數量關系并不是隨之增大的簡單的線性關系，而是存在一個臨界的坡度值，一般情況下，沖刷作用隨著坡度的增大而增大，直至到達臨界坡度后，沖刷作用隨坡度增大而減少。不同的黃土性質有著不同的臨界坡度值，我們一般認為，在保證邊坡穩定的前提下，坡度應盡量大于70度或者小于15度，這樣可以將坡面的沖刷作用將至最低。

2、坡長對邊坡的影響

坡長一方面影響著徑流水在坡面上存在的時間，一方面影響著邊坡土體的自重，還影響著坡面的形狀。當坡長過長時，徑流水的入滲量越大，邊坡土體的自重也隨之增大，對邊坡產生不利的影響。而坡長與坡度的改變會影響坡面的形狀，坡面呈凸形、凹形、階梯型時邊坡上的徑流將對邊坡的不同部位產生不同的沖刷侵蝕作用，影響邊坡的穩定。

（三）自然和人為因素對邊坡的影響

邊坡的地質條件、地下水的水位及分布、降雨量的大小、凍融的循環以及地震作用，都會對邊坡的孔隙率、密實性、抗剪強度等力學性能產生較大的影響。同時，人為的施工作業、農耕灌溉、污水排放、坡腳的開挖等也會造成邊坡的破壞，影響邊坡的穩定性。

三、邊坡失穩防治方案

黃土邊坡的失穩防治要遵循“防治結合、以預防為主、早治、治本”的原則進行，實際工程中，首先應盡量改變線路、避開可能發生邊坡失穩的地質和區域，應注意黃土邊坡的變形，對可能出現失穩的地方，提前采取措施，進行加固防治。主要的防治方案有以下幾種。

（一）排水方案

有效的排水和止水措施，可以保證土體的力學性能，有效的減少邊坡失穩的可能性。主要的排水措施有：地面設置截水溝、防滲溝等設施改變水的流向;地下設置盲洞、水平鉆孔排水或垂直疏干井進行排水等。

（二）力學平衡方案

1、削坡減載法

當坡面較高且陡峭時，為了降低邊坡由于自身重力的影響而產生的滑移，可以對不利位置進行削除，減少坡體的荷載，增加穩定性。

2、減重反壓法

為提高邊坡的穩定度，可將坡頂的土體轉移至坡腳，既可以減少邊坡向下力的作用，又可以加固坡腳，使邊坡的穩定性大大的提高。

3、支撐設施的布置

設置擋土墻防治邊坡的失穩，具體可設置重力式擋土墻、預應力擋土墻以及錨桿抗滑擋土墻。其他類似的措施還有預應力錨索、錨桿、設置抗滑樁等

（三）土體改良方案

使用一些低成本、方便施工且綠色環保的土體加固材料對邊坡的土體進行改良，通過加固材料不同的配合比，將土體的滲透性、抗剪強度、粘聚性等進行改良，同時加強邊坡抵抗徑流沖刷的作用，使得邊坡的整體性能得到加強。

（四）生態護坡方案

在邊坡的表面進行植被的覆蓋，一方面，植被的根系可以提升土體的聚合力，起到邊坡土體加強的作用;另一方面，植被可以對地下水及地表水起到一定的調節作用，減少水土流失的影響。

四、結語

我國是黃土分布最廣泛且最厚的國家，黃土在水的作用下，土粒之間的黏結作用急劇減小，使得土體的抗剪強度大大降低，影響邊坡的穩定。通過對黃土邊坡的影響因素進行分析，得到了提高黃土邊坡穩定性的具體措施，從而保障了相關工程的施工質量以及周邊區域的經濟發展。

參考文獻：

[1]張碩. 黃土高填方邊坡失穩機理和臨災預警判據研究[D].成都理工大學，2016.

[2]劉世鋒. 黃土高邊坡滑坡機理及整治技術研究[D].蘭州交通大學，2015.

[3]張麗萍. 黃土邊坡坡面穩定及防治技術研究[D].西北農林科技大學，2009.