淺談工程建設邊坡穩(wěn)定性影響因素及地質(zhì)災害防治措施

田月明，覃純，吳圣華

廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站

在基礎工程建設以及礦山開采過程中，如工程防護措施不當，極容易引發(fā)邊坡地質(zhì)災害。隨著基礎工程建設的高速發(fā)展，以及社會各領域?qū)ΦV產(chǎn)資源需求的提升，更加推動了工程活動的開發(fā)力度，由此造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變，形成的工程建設邊坡可能存在滑坡、崩塌地質(zhì)災害安全隱患。因此，為全面提升工程建設邊坡穩(wěn)定性，確保不對人員及財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，應對邊坡地質(zhì)災害進行綜合防治。

一、邊坡穩(wěn)定性影響因素

邊坡發(fā)生變形、破壞，甚至失穩(wěn)形成崩塌、滑坡地質(zhì)災害，是一個動態(tài)、累積的過程[1]。影響邊坡穩(wěn)定性的因素復雜多樣，往往又互相作用。通常將邊坡失穩(wěn)的原因大致歸納為內(nèi)在因素與外在因素兩大類，其中內(nèi)在因素是邊坡自身所固有的特征，包括巖土體物理性質(zhì)、邊坡形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征；外在因素是邊坡所處的環(huán)境條件，包括水、地震以及人類工程活動等[2]。

（一）巖土體物理性質(zhì)

主要包括邊坡的組成物質(zhì)、堅硬程度及透水性等，并且物理性質(zhì)決定了邊坡自身的力學強度和外力抵抗能力。一般情況下，邊坡中原材料含有大量的黏土礦物質(zhì)，由于自身結(jié)構(gòu)問題容易出現(xiàn)泥質(zhì)充填物，最終形成巖石。在巖石方面主要劃分為多種形式，比如說：泥巖、頁巖、凝灰?guī)r等，此類巖石更容易受到外界的影響，嚴重造成軟化現(xiàn)象，從而降低了力學強度，因此出現(xiàn)了邊坡性能不斷下降的情況，最終形成了崩塌問題。

（二）邊坡形態(tài)

邊坡形態(tài)方面主要分析坡度、高度、組合關系、平面形態(tài)以及各方面條件等多個因素。邊坡形態(tài)對于穩(wěn)定性有直接影響作用。一般而言，邊坡的坡度越陡，則越容易變形失穩(wěn)；坡高越大，穩(wěn)定性越差。當邊坡坡向組合關系為順向坡，巖層傾角小于邊坡坡角時，容易引發(fā)滑坡地質(zhì)災害。邊坡形態(tài)大致可劃分為凹形、凸形或直線形，從力學平衡的角度分析，凸形坡面是穩(wěn)定性相對較差的形態(tài)。

（三）結(jié)構(gòu)特征

邊坡的結(jié)構(gòu)特征對其穩(wěn)定性也有較明顯的影響，主要體現(xiàn)在巖體內(nèi)本身發(fā)育的各種結(jié)構(gòu)面。對于結(jié)構(gòu)面而言，巖石的結(jié)構(gòu)面需要明確方向、形態(tài)、規(guī)模等，還需明確是否出現(xiàn)連續(xù)面等問題，其中分析工作，主要包括節(jié)理裂隙、剪切面、層理等，屬于強度減弱的地質(zhì)界面。不同的結(jié)構(gòu)面破壞了邊坡巖體的完整性，對巖體產(chǎn)生了切割作用，使之與邊坡形成分離狀態(tài)，當結(jié)構(gòu)面的抗剪強度明顯低于邊坡的剪應力時，巖土體易沿臨空面發(fā)生滑動，是誘發(fā)滑坡地質(zhì)災害的必要條件[3]。除此之外，松散的巖石結(jié)構(gòu)面并不明顯，自身抗剪強度較低，因此更容易出現(xiàn)地質(zhì)災害問題。

（四）水的作用

對于邊坡穩(wěn)定性而言，水是嚴重影響邊坡穩(wěn)定性的因素之一，邊坡變形一般均在雨季過后所形成，由于降雨的沖刷問題，造成了巖土流失的情況，導致松動現(xiàn)象，又發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞；二是大量地表水的入滲會在巖土交界面或風化程度不同的界面匯集，軟化巖土體，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，導致邊坡抗剪強度降低，抗滑能力減弱；三是受降雨影響，江河、水庫水位自然漲落，所產(chǎn)生的靜水壓力和動水壓力易引起岸坡失穩(wěn)滑動。

（五）地震的破壞作用

地震的破壞作用是導致邊坡巖土體松動的外在原因之一。區(qū)域性地震所產(chǎn)生的反復性震動波，能使邊坡巖土體結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈波動，結(jié)構(gòu)面強度驟減，或產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)面，邊坡易沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑塌。特別是在強震作用下，巖土體結(jié)構(gòu)受到更大的破壞，誘發(fā)滑坡、崩塌地質(zhì)災害的可能性更大。一般而言，地震烈度在Ⅵ級以上時，邊坡出現(xiàn)群發(fā)性滑塌的可能性較大，如2008年5 月12 日汶川大地震烈度達到Ⅺ級，導致震區(qū)多處工程建設邊坡發(fā)生滑坡、崩塌地質(zhì)災害，造成了重大的人員傷亡及財產(chǎn)損失。

（六）人類活動的影響

人類活動往往也是導致邊坡發(fā)生滑塌的一個重要外在因素。隨著工程建設逐步由城市向山區(qū)發(fā)展，交通、水利及基礎設施的大量興建，對山區(qū)原始地形地貌實施大規(guī)模改造。人類活動的影響主要體現(xiàn)在：一是施工過程中，若采取不合理的開挖方式，極容易造成邊坡變形破壞；二是不適宜的爆破作業(yè)，會產(chǎn)生強大的振動作用，導致巖體發(fā)生開裂、錯動及擴張跡象，降低巖體結(jié)構(gòu)強度，直接影響邊坡穩(wěn)定性；三是過量的堆載、填筑會增加坡體荷載，造成邊坡原有力學平衡遭到破壞，產(chǎn)生的變形累積到一定程度后，邊坡容易瞬時失穩(wěn)出現(xiàn)滑塌事故。

二、邊坡地質(zhì)災害防治原則

邊坡地質(zhì)災害防治是一項系統(tǒng)工程，應當遵循“以防為主、防治結(jié)合、綜合治理”的原則，可分析概括為以下內(nèi)容[4]：

（1）分析邊坡周圍的地質(zhì)條件、變形情況、邊坡特性等多方面因素，以此判斷可能對邊坡穩(wěn)定性造成影響主要因素。

（2）工程建設選址時，應避免可能產(chǎn)生較大規(guī)模地質(zhì)災害。

（3）結(jié)合工程實際需求，選擇不同的防治措施，針對造成邊坡失穩(wěn)問題的影響因素作出分析，從而優(yōu)化整體安全系數(shù)，盡可能增加工程投資力度。

（4）針對邊坡方面問題需要明確當?shù)鼐唧w情況，主要針對生物作出監(jiān)測，還需明確政策等信息，以此優(yōu)化綜合防治措施，達到最佳防治效果。

三、邊坡地質(zhì)災害防治措施

針對上述防治原則，邊坡地質(zhì)災害防治工作可以主要從兩個方面入手：首先是提高自身抗滑能力，此時可以增強巖土自身的抗剪力，還可選擇增加外抗力；其次可以選擇減小下滑力，此過程需要重視排水工作，減少崩塌的概率。常用的邊坡地質(zhì)災害防治措施簡述如下：

（一） 詳細勘查

在工程建設前要做好邊坡詳細勘查工作，出現(xiàn)災（險）情后要立即開展補充勘查。勘查應采取工程地質(zhì)測繪、物探、鉆探、槽探、現(xiàn)場原位測試及巖土取樣室內(nèi)試驗等綜合手段，重點查明邊坡巖土體結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)、水文地質(zhì)條件等，準確地提供工程設計所需的巖土體物理力學參數(shù)。分析研判可能發(fā)生的地質(zhì)災害范圍、規(guī)模、破壞機制及其發(fā)展演化趨勢，提出工程的治理方案建議，為工程治理施工圖設計提供完整的地質(zhì)依據(jù)。

（二）科學評價

邊坡是否具備穩(wěn)定性需求，直接與工程整體設計有關聯(lián)，也關系著工程的安全性。因此，科學地開展邊坡穩(wěn)定性分析評價尤為關鍵。目前從邊坡穩(wěn)定狀態(tài)的定性分析到量化分析，已形成了較為科學、系統(tǒng)的評價體系。主要的穩(wěn)定性分析方法有工程類比分析法、極限平衡分析法、數(shù)值分析法、非確定性分析法以及基于GIS 理論的空間數(shù)據(jù)融合分析法［5-7］。工程建設前應結(jié)合邊坡勘查資料，從誘發(fā)地質(zhì)災害的危害性、破壞性及影響工程安全施工的角度，有針對性地采取一種或多種方法進行穩(wěn)定性分析、評價及論證，充分研判穩(wěn)定性評價結(jié)果的合理性及適用性，為最終形成適宜的邊坡防治工程設計方案，提供科學的數(shù)據(jù)支撐。

（三）截排水工程

水的沖刷、浸泡作用是形成邊坡地質(zhì)災害的重要因素。在治理工程施工中，設置適宜的截排水工程是最為關鍵有效的防治措施。截排水工程的主要作用是對潛在成災區(qū)及周圍的水體實施疏導、截流及排放，具體可分為地表排水和坡內(nèi)排水。地表排水一方面是在邊坡外圍修建環(huán)形或樹狀截水溝，對水起到攔截、引離的作用；另一方面是在邊坡區(qū)修建相互連通的排水溝，降低水流的沖刷，減少滲入問題。對于排水工程而言，則需明確地形和位置等各類地質(zhì)條件，設置坡內(nèi)排水通道，如泄水孔（管）、排水井（管）等。此類方式可以有效處理邊坡內(nèi)部出現(xiàn)的各類地下水，還可快速將其排出，減少結(jié)構(gòu)面軟化的概率，降低影響穩(wěn)定性的不利條件。

（四）削方減載工程

削方減載是一種有效減小邊坡下滑力的防治措施，削坡減載主要指的是以小邊坡為目標進行巖土處理，以此降低邊坡荷載。削坡減載主要降低邊坡中出現(xiàn)的不為穩(wěn)定的巖土體積，從而降低邊坡坡度，以此優(yōu)化整體穩(wěn)定性。上述方式的應用還可以降低剩余下滑力。此類方法在實際工程應用過程中較為普遍，并且不容易受到限制；而削坡減載對施工部位及工藝要求較高，如若處理不當，很有可能造成施工期間的滑塌事故。

（五）支護工程

1.抗滑樁

該措施主要是通過不同形式的樁體，此時需要將其主動安入滑動面之下，以此組織滑坡問題，樁身在材料方面可以選擇木樁或者鋼筋混凝土樁等，一般會選擇使用相互連接、相互交錯等方式進行布置，樁的錨固深度與巖土體物理力學性質(zhì)有關，一般為樁全長的 1/2～1/3 。抗滑樁在選擇布設位置時，應充分考慮地形、水文地質(zhì)條件及災害特征，實際施工中常配合錨桿（索）使用，能起到更好的抗滑效果。

2.抗滑擋墻

抗滑擋墻是目前邊坡治理最為常用的工程措施之一，其作用是提高邊坡整體穩(wěn)定性。抗滑擋墻多采用漿砌片石、（鋼筋）混凝土作為墻體，利用墻體自重，或借助于錨索（桿）等結(jié)構(gòu)抵抗邊坡的下滑力。對于擋墻方面需要明確類型和布置方式，整體應該結(jié)合位置、規(guī)模、地質(zhì)條件等方面因素作出分析，其基礎必須設置于滑動面以下穩(wěn)定地層。對于抗滑擋墻方面應該遵循就近取材的原則，保證施工工藝的簡單性，以此發(fā)揮出抗滑工作的優(yōu)勢；但是此類方式也具有一定缺點，比如說開挖量較大，不利于控制施工的穩(wěn)定性。因此選擇此類施工方式需要明確開挖工作，盡可能做到及時填筑，以此減少滑動問題。

3.錨固措施

主要采用錨索、錨桿、土釘?shù)儒^固方式，在坡體施工一定深度的鉆孔，穿過軟弱結(jié)構(gòu)面，直至完整巖土體內(nèi)，再插入鋼筋、鋼索或預應力鋼筋，最后灌注設計強度的砂漿，以此提高邊坡巖土體的摩擦阻力及抗剪強度。根據(jù)是否預先施加應力，錨固措施可分為預應力錨固和非預應力錨固兩種類型。預應力錨固是一種主動加固措施，對地形、地質(zhì)條件適應性強，施工方便，作用力可均勻分布于邊坡，對高陡邊坡或存在較深潛在破裂面的坡體，有更好的加固效果。非預應力錨固是一種被動加固措施，常用于地質(zhì)條件簡單、規(guī)模較小的邊坡。

4.格構(gòu)梁

格構(gòu)梁是利用漿砌片石、現(xiàn)澆（鋼筋）混凝土或預應力混凝土，結(jié)合錨桿（索）固定邊坡的治理措施，其將護坡與柔性支撐有機結(jié)合，是一種有效的加固措施，在邊坡治理中常常運用。

（六）生物防護

生物防護是穩(wěn)固邊坡的一種有效措施，主要可分為植草和植樹兩種防護方式。植草可直接嵌入邊坡，防止坡面被沖刷形成水土流失，對表層土起到穩(wěn)固作用，施工時一般可選擇平鋪草皮或噴播草籽的形式。植樹應盡量選擇低矮、易生長的本土灌木。植草與植樹防護應聯(lián)合使用，對于土質(zhì)邊坡風化較為嚴重的區(qū)域，有利于達到綠樹成林的效果。

（七）監(jiān)測工程

實時監(jiān)測是邊坡地質(zhì)災害防治的有效手段。早期的監(jiān)測技術(shù)主要以人工巡視為主，使用鋼尺、水準儀等進行坡體表面變形宏觀監(jiān)測，主要方法有肉眼觀測法、尺量法、貼片法等。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，特別是電子測量及激光雷達技術(shù)的發(fā)展，極大地推動了新型監(jiān)測儀器的研發(fā)與運用，如：位移計、壓力計、沉降儀、雨量計、測斜儀等[8]。以上新技術(shù)的成功應用，為監(jiān)測邊坡穩(wěn)定性提供了可靠的技術(shù)保障。

四、結(jié)語

綜上所述，本文介紹了影響工程建設邊坡穩(wěn)定性的因素，通常情況下各種因素并非獨立存在，而是疊加共同作用。在實際工程建設時，應當遵循“以防為主、防治結(jié)合、綜合治理”的原則，在科學分析評價的基礎上，因地制宜地綜合應用邊坡地質(zhì)災害防治措施，并加強施工質(zhì)量把控，確保工程及人員安全。