1、邊坡工程防護技術(shù)提 綱1 認識邊坡 2 邊坡穩(wěn)定性分析 3 邊坡病害的防治 4 邊坡處治設(shè)計的程序提 綱1 認識邊坡 2 邊坡穩(wěn)定性分析 3 邊坡病害的防治 4 邊坡處治設(shè)計的程序1 認識邊坡什么是邊坡 邊坡是自然或人工形成的斜坡，是人類工程活動中最基本的地質(zhì)環(huán)境之一，也是工程建設(shè)中最常見的工程形式邊坡的構(gòu)成要素邊坡形態(tài)邊坡分類(1)按成因：天然邊坡、人工邊坡(2)按構(gòu)成巖土性質(zhì)：粘性土類邊坡、碎石類邊坡、黃土類邊坡和巖石類邊坡。(3)按高度：大于l5m稱為高邊坡，小于l5m稱為一般邊坡。(4)根據(jù)使用年限：臨時性邊坡、永久性邊坡結(jié)構(gòu)面:巖體中具有一定方向、力學(xué)強度相對較低，兩向延伸（或具 有

2、一定厚度）的各種地質(zhì)界面（或帶）。包括物質(zhì)分界面、巖層層面、軟弱夾層和溶蝕面等，規(guī)模大者如斷層帶，小者如節(jié)理。由于這種界面中斷了巖體的連續(xù) 性，故又稱不連續(xù)面。 結(jié)構(gòu)體:是由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合起來，將巖體切割成各種形狀的單元塊體。認識巖質(zhì)邊坡整體與塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)坡體結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)類碎裂狀結(jié)構(gòu)坡體結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)類受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（斷裂面、節(jié)理面、劈理面）控制坡體結(jié)構(gòu) 碎裂結(jié)構(gòu)類受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（斷裂面、節(jié)理面、劈理面）控制散體狀結(jié)構(gòu)提 綱1 認識邊坡 2 邊坡穩(wěn)定性分析 3 邊坡病害的防治 4 邊坡處治設(shè)計的程序2 邊坡穩(wěn)定性分析2.1 邊坡變形特征邊坡變形規(guī)模邊坡變形類型滑坡是斜坡部分巖土體在重力作用

3、下，沿一定的軟弱面，緩慢地整體向下移動，具有蠕動變形、滑動破壞和漸趨穩(wěn)定三個階段，有時也具有高速急劇移動現(xiàn)象?；且蜷_挖、填筑、堆載引起斜坡的滑動或塌落，一般較突然，粘性土類邊坡有時也會出現(xiàn)一個變形發(fā)展過程。崩塌是整個巖土體塊脫離母體，突然從較陡的斜坡上崩落、翻轉(zhuǎn)、跳躍、堆落在坡腳，規(guī)模巨大的稱為山崩，規(guī)模較小的稱為塌方。剝落是斜坡巖土長期遭受風(fēng)化、侵蝕，在沖刷和重力作用下，巖(土)屑(塊)不斷沿斜坡滾落堆積在坡腳。萬梁高速公路張家坪滑坡5.12地震寶成線109隧道崩塌現(xiàn)場 邊坡表層剝落 邊坡穩(wěn)定性概念邊坡一般是指具有傾斜坡面的土體或巖體，由于坡表面傾斜，在坡體本身重力及其他外力作用下，整個

4、坡體有從高處向低處滑動的趨勢，同時，由于坡體土(巖)自身具有一定的強度和人為的工程措施，它會產(chǎn)生阻止坡體下滑的抵抗力。一般來說，如果邊坡土(巖)體內(nèi)部某一個面上的滑動力超過了土(巖)體抵抗滑動的能力，邊坡將產(chǎn)生滑動，即失去穩(wěn)定；如果滑動力小于抵抗力，則認為邊坡是穩(wěn)定的。2.2 邊坡穩(wěn)定性土坡穩(wěn)定安全系數(shù) 式中： 沿整個滑裂面上的平均抗剪強度； 沿整個滑裂面上的平均剪應(yīng)力； 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。 按照上述邊坡穩(wěn)定性概念，顯然，F(xiàn)s1，土坡穩(wěn)定；Fs1，土坡失穩(wěn)；Fs=1，土坡處于臨界狀態(tài)。 邊坡穩(wěn)定性影響因素 (1)邊坡體自身材料的物理力學(xué)性質(zhì) 邊坡體材料一般為土體、巖體、巖土及其他材料混合堆積或

5、混合填筑體(如工業(yè)廢渣、廢料等)，其本身的物理力學(xué)性質(zhì)對邊坡的穩(wěn)定性影響很大，如抗剪強度(內(nèi)摩擦角，凝聚力)、容重(包括天然容重和飽和容重等)。 (2)邊坡的形狀和尺寸 這里指邊坡的斷面形狀、邊坡坡度、邊坡總高度等。一般來說，邊坡越陡，邊坡越容易失穩(wěn)，坡度越緩，邊坡越穩(wěn)定；高度越大，邊坡越容易失穩(wěn)，高度越小，邊坡越穩(wěn)定。 (3)邊坡的工作條件 邊坡的工件條件主要是指邊坡的外部荷載，包括邊坡和邊坡頂上的荷載、邊坡后傳遞的荷載，如公路路堤邊坡頂上的汽車荷載、人行荷載等，儲灰場后方堆灰傳遞的荷載，水壩后方水壓力等。 邊坡體后方的水流及邊坡體中水位變化情況是影響邊坡穩(wěn)定的一個重要因素，它除自身對邊坡產(chǎn)

6、生作用外，還影響邊坡體材料的物理力學(xué)指標。 (4)邊坡的加固措施 邊坡的加固是采取人工措施將邊坡的滑動傳送或轉(zhuǎn)移到另一部分穩(wěn)定體中，使整個邊坡達到一種新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)，加固措施的種類不同，對邊坡穩(wěn)定的影響和作用也不相同，但都應(yīng)保證邊坡的穩(wěn)定。2.3 邊坡穩(wěn)定性分析基本理論定性分析法(工程地質(zhì)類比法)定量分析法 (以極限平衡理論為基礎(chǔ)的條分法和以彈塑性理論為基礎(chǔ)的數(shù)值計算方法 )條分法由瑞典人彼得森(K.E.Petterson)在1916年提出 對比分析工程地質(zhì)類比法將已有的天然邊坡或人工邊坡的研究經(jīng)驗（包括穩(wěn)定的或破壞的），用于新研究邊坡的穩(wěn)定性分析，如坡角或計算參數(shù)的取值、邊坡的處理措施等。

7、選取的經(jīng)驗值（如坡角、計算參數(shù)等）僅能用于地質(zhì)條件簡單的中、小型邊坡 特點：經(jīng)驗性和地區(qū)性巖體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)分析赤平極射投影圖法巖體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)分析的基本內(nèi)容和實質(zhì) 通過對巖體結(jié)構(gòu)要素結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體分析，明確巖體滑移的邊界條件是否具備，就可以對巖體的穩(wěn)定性作出判斷。 分析步驟 （1)對巖體結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀及其特征進行調(diào)查、統(tǒng)計、研究。 (2)對各種結(jié)構(gòu)面及其空間組合關(guān)系以及結(jié)構(gòu)體的立體形式進行圖解分析。 初步判斷邊坡的穩(wěn)定性：(1)當(dāng)結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面交線的傾向與坡面傾向相反時，邊坡為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(2)當(dāng)結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面交線的傾向與坡面傾向基本一致但其傾角大于坡角時，邊坡為基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(3)當(dāng)結(jié)構(gòu)面或結(jié)

8、構(gòu)面交線的傾向與坡面傾向之間夾角小于45且傾角小于坡角時，邊坡為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 假設(shè)邊坡上的變形巖體為單一的層狀結(jié)構(gòu)，如圖所示，巖體在自重作用下的穩(wěn)定性系數(shù)為 式中：W變形巖體的重力； h滑動面上變形巖體的高度； 滑動面的傾角； L滑動面的長度； 巖體的容重； c、 滑動面的內(nèi)摩擦角和粘聚力。巖質(zhì)邊坡平面破壞的穩(wěn)定性驗算當(dāng)楔形巖體由兩個結(jié)構(gòu)面所構(gòu)成，兩個結(jié)構(gòu)面為預(yù)測的滑動面，邊坡為直立平頂?shù)倪吰聲r，可得：楔形體的體積：楔形體的重力：兩個結(jié)構(gòu)面的面積：巖質(zhì)邊坡楔形破壞的仿平面處理又令BD=L，設(shè)兩結(jié)構(gòu)面的值相等，cl和c2分別為兩結(jié)構(gòu)面的單位粘聚力，且斷面是三角形，按“仿平面”問題來處理，則巖體的

9、穩(wěn)定系數(shù)為 土坡條分法條分法實際上是一種剛體極限平衡分析法。其基本思路是：假定邊坡的巖土體坡壞是由于邊坡內(nèi)產(chǎn)生了滑動面，部分坡體沿滑動面而滑動造成的?；瑒用嫔系钠麦w服從破壞條件。假設(shè)滑動面已知，通過考慮滑動面形成的隔離體的靜力平衡，確定沿滑面發(fā)生滑動時的破壞荷載，或者說判斷滑動面上的滑體的穩(wěn)定狀態(tài)或穩(wěn)定程度。該滑動面是人為確定的，其形狀可以是平面、圓弧面、對數(shù)螺旋面或其他不規(guī)則曲面。隔離體的靜力平衡可以是滑面上力的平衡或力矩的平衡。隔離體可以是一個整體，也可由若干人為分隔的豎向土條組成。由于滑動面是人為假定的，我們只有通過系統(tǒng)地求出一系列滑面發(fā)生滑動時的破壞荷載，其中最小的破壞荷載要求的極限荷

10、載與之相應(yīng)的滑動面就是可能存在的最危險滑動面。條分法的基本假定如下： 把滑動土體豎向分為n個土條，在其中任取1條記為i，如圖2.1所示，在該土條上作用的已知力有：土條本身重力Wi，水平作用力Qi(如地震產(chǎn)生的水平慣性力等)，作用于土條兩側(cè)的孔隙水壓力Ui及Ui+1，作用于土條底部的孔隙水壓力Udi。土條上的力矢多邊形如圖2.2所示。當(dāng)滑面形狀確定后，土條的有關(guān)幾何尺寸也可確定，如底部坡角ai，底弧長li，滑面上的土體強度，也已確定。要使整個土體達到力的平衡，其未知力還有：每一土條底部的有效法向反力，共n個；兩相鄰?fù)翖l分界面上的法向條間力Ei，共n-1個，切向條間力Xi，共n-1個；兩相鄰?fù)翖l間

11、力Xi及Ei合力作用點位置Zi，共n-1個；每一土條底部切力Ti及法向力Ni的合力作用點位置ai，共n個。另外，滑體的安全系數(shù)Fs，l個。綜合上述分析，我們得到共計有5n-2個未知量，我們能得到的只有各土條水平向及垂直向力的平衡以及土條的力矩平衡共計3n個方程。因此，邊坡的穩(wěn)定分析實際上是一個求解高次超靜定問題。如果土條比較薄(bi較小)，Ti與Ni的合力作用點可近似認為在土條底部的中點，ai變?yōu)橐阎?，未知量變?yōu)?n-2個。與已有的方程數(shù)相比，還有n-2個未知量無法求出，要使問題有唯一解就必須建立新的條件方程。解決的途徑有兩個：一個是利用變形協(xié)調(diào)條件，引進土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，另一個是作出各種簡

12、化假定以減少未知量或增加方程數(shù)。前者會使問題變得異常復(fù)雜，工程界基本上不采用，后者采用不同的假定和簡化，而導(dǎo)出不同的方法。假定n-1個Xi值，更簡單地假定所有Xi=0，這就是常用的畢肖普方法。 假定Xi與Ei的交角或條間力合力的方向，而有斯賓塞(Spencer.E)法，摩根斯坦普賴斯法(MorgenstemN.R，Price.V.E)、沙爾瑪法(Sarma.S.K.)以及不平衡推力傳遞法。 假定條間力合力的作用點位置，簡布(N.Janbu)提出普遍條分法。 考慮土條間力的作用，可以使穩(wěn)定安全系數(shù)得到提高，但有兩點必須注意：一是在土條分界面上不能違反土體破壞準則，即切向條間力得出的平均剪應(yīng)力應(yīng)小

13、于分界面土體的平均抗剪強度；二是不允許土條間出現(xiàn)拉應(yīng)力，如果這兩點不能滿足，就必須修改原來的假定，或采用別的計算辦法。提 綱1 認識邊坡 2 邊坡穩(wěn)定性分析 3 邊坡病害的防治 4 邊坡處治設(shè)計的程序3.1 邊坡整治的原則以防為主，輔以治理 堅持以工程地質(zhì)條件為依據(jù) 安全性 技術(shù)經(jīng)濟合理性 實施的可能性 重視社會人文因素 重視環(huán)保綠化 3.2 邊坡整治邊坡工程防護技術(shù) 坡面防護 抹面防護 捶面防護 噴砂漿和噴混凝土防護 勾縫和灌漿 做護面墻 干砌片石防護漿砌片石護坡 抹面防護適用于易風(fēng)化的軟質(zhì)巖層路塹邊坡 常用的抹面材料有各種石灰混合料灰漿、水泥砂漿等 抹面厚度一般為37cm，可使用68年 捶

14、面防護適用于易受沖刷的土質(zhì)邊坡或易風(fēng)化剝落的巖質(zhì)邊坡，且坡度不陡于1：0.5 一般厚度為10一15cm，捶面厚度較抹面厚度要大，相應(yīng)強度較高，可抵抗較強的雨水沖刷，使用期限為810年 噴砂漿和噴混凝土防護適用于坡面易風(fēng)化、節(jié)理裂縫發(fā)育、坡面為碎裂結(jié)構(gòu)的巖石坡面 優(yōu)點：重量輕、施工簡單 、防止風(fēng)化缺點：費用高、厚度難控制、易偷工減料、對公路自然景觀破壞大、封面阻水易引起邊坡飽水坍塌滑坡 勾縫和灌漿適用于較堅硬且不易風(fēng)化的巖石路塹邊坡，節(jié)理裂縫多而細者用勾縫，大而深者用灌漿 做護面墻用于風(fēng)化嚴重或易風(fēng)化的軟質(zhì)巖，也用于較破碎巖石的挖方邊坡和坡面易受侵蝕或易小型坍塌的土質(zhì)邊坡 護面墻必須建在符合穩(wěn)定

15、邊坡要求的地段，且護面墻的基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)定的地基上 優(yōu)點：既提高了挖方邊坡的穩(wěn)定性，又降低了邊坡高度，還減少了邊坡挖方數(shù)量、節(jié)省了工程造價 干砌片石防護適用于土質(zhì)、軟巖及易風(fēng)化、破壞較嚴重的填挖方路基邊坡 在不適于植物防護或者有大量開山石料可以利用的地段最為適合圖13-3 單層石砌護坡示意圖漿砌片石護坡一般適用于易受水侵蝕的土質(zhì)邊坡、嚴重剝落的軟質(zhì)巖石邊坡、強風(fēng)化或較破碎巖石邊坡、殘坡積較厚而松散的邊坡 在不適于植物防護或者有大量開山石料可以利用的地段最為適合堅固耐用、材料易得、施工工藝簡單、防護效果好 錨桿加固防護 高邊坡防護錨桿施作抗滑擋土墻 抗滑樁3.3 邊坡植物防護技術(shù) 邊坡防護植物選

16、擇的原則 護坡功能考慮 從氣候土質(zhì)環(huán)境考慮 植物防護技術(shù)的種類及特點 種草防護 鋪草皮防護 種樹防護 土工網(wǎng)植草防護 行栽香根草防護 蜂巢式網(wǎng)格植草防護客土植生(客土噴播)植物防護 噴混植生植物防護 植生基質(zhì)噴射防護 種草防護適用于邊坡穩(wěn)定、坡面沖刷較微且邊坡高度不高、坡度不陡于1：1.25、適宜種草的土質(zhì)邊坡或經(jīng)改良的邊坡；一般要求邊坡高度不高(6m)、不浸水或短期浸水，邊坡上已扎根的種草坡面防護可容許緩慢流水的短期沖刷。 一般不適于巖石邊坡防護，若要在巖石邊坡中適用，需使用針對巖石邊坡研發(fā)的生物防護技術(shù) 優(yōu)點：施工簡單方便、成本低、勞動強度小、施工進度快、美化路容與保護環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟

17、效益與社會效益 種草常用的幾種播種方法：撒播；是最簡單易行的方法，適用于比較松軟的土質(zhì)邊坡。溝播；適用于土質(zhì)比較堅硬的邊坡上，須對溝內(nèi)土體進行換土處理，使草籽易于發(fā)芽生長。噴播；適用于人員作業(yè)不便，或因邊坡土質(zhì)過于貧瘠、或是巖石邊坡上。植生帶；在暴雨強度較大的地區(qū)，可在坡面上鋪設(shè)草坪植生帶進行種草。 鋪草皮防護 適用于邊坡坡度較陡，沖刷稍嚴重、需要迅速得到防護或綠化的土質(zhì)邊坡 可以迅速對施工完后的邊坡實施坡面防護 根據(jù)坡面沖刷的情況、邊坡坡度、坡面水流速度的具體條件，分別采用平鋪(平行于坡面鋪裝)、水平疊鋪(平行于水平地面)、垂直疊鋪(垂直于坡面)、斜交疊鋪(與水平坡面垂直成一小于90的角)等

18、形式 種樹防護 植樹應(yīng)在1：1.5或更緩的邊坡上，或在邊坡以外河岸及漫灘處 主要作用是加固邊坡、防止和減緩水流的沖刷。 植樹品種以根系發(fā)達、枝葉茂盛、生長迅速的低矮灌木為主。 土工網(wǎng)植草防護 不僅具有加固邊坡的功能，在播種初期還起到防止沖刷、保持土壤以利草籽發(fā)芽、生長的作用。 土工網(wǎng)植草護坡能承受4ms以上流速的水流沖刷，在一定條件下可替代漿(干)砌片石護坡。 行栽香根草防護 具有顯著增強邊坡穩(wěn)定性和理想的固土護坡功能 香根草是近十多年才被人們“重新發(fā)現(xiàn)”的一種禾本科植物，長勢挺立，根系發(fā)達、粗壯，耐旱、耐澇、耐火、耐貧瘠、抗病蟲、適應(yīng)能力極強 蜂巢式網(wǎng)格植草防護 類似于干砌片石護坡 在修整好

19、的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網(wǎng)格后，在網(wǎng)格內(nèi)鋪填種植土，再在磚框內(nèi)栽草或種草的一項邊坡防護施工簡單，外觀齊整，造型美觀大方，具有邊坡防護、綠化雙重效果，工程造價適中，略高于漿砌片石骨架護坡，多用于填方邊坡的防護。 客土植生(客土噴播)植物防護 在邊坡坡面上掛網(wǎng)機械噴填(或人工鋪設(shè))一定厚度、適宜植物生長的土壤或基質(zhì)(客土)，并噴播種子的邊坡植物防護措施 多用于普通條件下無法綠化或綠化效果差的邊坡 施工工序為：清理坡面、鉆孔打錨桿、掛網(wǎng)、噴射客土 噴混植生植物防護 類似于客土噴播的一項生態(tài)防護技術(shù) 在穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡上施工短錨桿、鋪掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)后，采用專用噴射機，將拌和均勻的種植基材

20、噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長發(fā)育，形成植物護坡的施工技術(shù)，具有防護邊坡、恢復(fù)植被雙重作用 缺點：保水、保肥效果較差，植物演替及隔熱性能較低。 植生基質(zhì)噴射防護 可應(yīng)用于坡度小于1：0.5的軟巖、硬巖邊坡及酸性、強酸性土質(zhì)邊坡。 工序：打錨桿(錨釘)、掛土工合成網(wǎng)和噴植生基質(zhì) 優(yōu)點：成本低，不足國內(nèi)外同類技術(shù)成本的一半，且施工后養(yǎng)護較粗放，維護簡便，只需作適當(dāng)?shù)臐菜芾?3.4 邊坡綜合防護技術(shù) 邊坡加固、邊坡水土保持及生態(tài)恢復(fù)三個方面 綜合防護技術(shù)的種類及特點 三維植被網(wǎng)結(jié)合植被護坡技術(shù) 框格結(jié)構(gòu)結(jié)合植草護坡 綜合防護工程的基本原理 邊坡加固原理 邊坡水土保持原理 生態(tài)恢復(fù)原理 裸露坡面

21、植被恢復(fù)設(shè)計流程63Unit 2 - Overview三維植被網(wǎng)結(jié)合植被護坡技術(shù) 具有施工方便、工期較短、造價低廉、護坡效果好等優(yōu)點，可在短期內(nèi)綠化、美化邊坡，使公路與周圍環(huán)境景觀融為一體，并有利于生態(tài)平衡的恢復(fù)與維持。 三維植被網(wǎng)框格的優(yōu)點 ：工程造價低 ；社會效益好 ；工程效果好 蓋無紡布排水設(shè)施回填客土土工格室噴播施工掛三維網(wǎng)前期養(yǎng)護坡面植被恢復(fù)施工技術(shù)坡面清理三維網(wǎng)坡面植被恢復(fù)施工流程高陡巖石坡面三維網(wǎng)施工裸露坡面噴播覆蓋植被恢復(fù)高陡巖石坡面植被恢復(fù)前后對比67Unit 1 - Introduction主動防護網(wǎng)加三維植被網(wǎng)種植框格結(jié)構(gòu)結(jié)合植草護坡采用混凝土、漿砌片塊石、卵(礫)石等材料做骨架，框格內(nèi)宜采用植物防護或其他輔助防護措施 適用于土質(zhì)或風(fēng)化巖石邊坡防護砌石護坡與植被護坡的結(jié)合高陡邊坡噴播施工人工復(fù)合土噴混施工復(fù)合土噴混植生效果復(fù)合土噴混植被恢復(fù)施工72Unit 1 - Introduction拱形骨架護坡種植在實際中要結(jié)合具體情況，因地制宜，靈活應(yīng)用，