邊坡支護邊坡支護1本章重點（1）邊坡失穩與滑坡的定義（2）邊坡形態與分類（3）邊坡工程的地質勘探邊坡支護(最全版)PTT課件2概述

邊坡失穩與滑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環境之一，也是工程建設中最常見的工程形式。作為全球性三大地質災害(地震、洪水、崩塌滑坡泥石流)之一的邊坡失穩塌滑嚴重危及到國家財產和人們的生命安全。隨著我國基礎建設的大力發展，在礦山、水利、交通等部門都涉及到大量的邊坡問題，因此對邊坡的正確認識，合理地設計、適當的治理，把邊坡失穩造成的災害降低到最低限度，是巖土工程界的學者和工程設計人員必須考慮的問題。概述3

邊坡是否穩定受多種因數的影響，主要有：(1)巖土性質的影響，包括巖土的堅硬程度、抗風化能力、抗軟化能力、強度、組成、透水性等；(2)巖層的構造與結構的影響，表現在節理裂隙的發育程度及其分布規律、結構面的膠結情況、軟弱面和破碎帶的分布與邊坡的關系、下伏巖土界面的形態以及坡向坡角等；(3)水文地質條件的影響，包括地下水的埋藏條件、地下水的流動及動態變化等；(4)地貌因數，如邊坡的高度、坡度和形態等；(5)風化作用的影響，主要體現為風化作用將減弱巖土的強度，改變地下水的動態；(6)氣候作用的影響，氣候引起巖土風化速度、風化厚度以及巖石風化后的機械、化學變化，同時引起地下水(降水)作用的變化；邊坡是否穩定受多種因數的影響，主要有4

(7)地震作用除了使巖土體增加下滑力外，還常常引起孔隙水壓力的增加和巖土體的強度的降低；另外人類活動的開挖、填筑和堆載等人為因數同樣可能造成邊坡的失穩。 邊坡在自然與人為因素作用下的破壞形式主要表現為滑坡、滑塌、崩塌和剝落。滑坡(slides)是斜坡部分巖土體在重力作用下，沿一定的軟弱面，緩慢地整體向下移動，具有蠕動變形、滑動破壞和漸趨穩定三個階段，有時也具有高速急劇移動現象。滑塌(slip—slumps)是因開挖、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一個變形發展過程。 (7)地震作用除了使巖土體增加下滑力外，還常常引起孔隙5

崩塌(fall—slumps)是整個巖土體塊脫離母體，突然從較陡的斜坡上崩落、翻轉、跳躍、堆落在坡腳，規模巨大的稱為山崩，規模較小的稱為塌方。剝落(falls)是斜坡巖土長期遭受風化、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。

邊坡失穩破壞產生的滑坡、滑動、沉陷、泥石流、巖崩，這些在表面上看似斜坡巖土體運動的不同表現形式，但隨時都有可能帶來嚴重的破壞，甚至是災難。崩塌(fall—slumps)是整個巖土體塊脫離母體6

邊坡形態與分類

在實際工程中，為滿足不同工程用途的需要，邊坡設計形態多種多樣，邊坡的分類通常有以下幾種：

(1)按照邊坡的成因可分為天然邊坡和人工邊坡。天然邊坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。(2)按照構成邊坡坡體的巖土性質可分為粘性土類邊坡、碎石類邊坡、黃土類邊坡和巖石類邊坡。(3)按照邊坡的穩定性程度可分為穩定性邊坡、基本穩定邊坡、欠穩定邊坡和不穩定邊坡。這種分類方法一般根據邊坡的穩定性系數的大小進行劃分，但無嚴格的規定。(4)按照邊坡的高度分類，邊坡高度大于l5m稱為高邊坡，小于l5m稱為一般邊坡。邊坡形態與分類7(5)根據邊坡的斷面形式可分為直立式邊坡、傾斜式邊坡和臺階形邊坡，如圖所示。根據這三種形式可構成復合形式的邊坡，如圖所示。邊坡橫斷面外形和各部位名稱如圖所示。(6)根據使用年限分為臨時性邊坡和永久性邊坡。臨時性邊坡是指工作年限不超過兩年的邊坡；永久性邊坡是指工作年限超過兩年的邊坡。除了上述分類方法外，邊坡還可以根據支護結構形式進行分類。在實際工程中，由于設計或施工不當，或因地質條件的特殊復雜性難以預計，邊坡中一部分坡體相對于另一部份坡體產生相對位移以至喪失原有穩定性，從而形成滑坡，其滑動形式可用圖表示。(5)根據邊坡的斷面形式可分為直立式邊坡、傾斜式邊坡和臺階形8式中：——土顆粒的重，kN；在計算錨桿變形和支護結構水平位移與垂直位移時，荷載效應組合應為正常使用極限狀態準永久組合，但不計人風荷載和地震荷載作用。一般地，完整性好密度大的巖石，滲透系數很低，常常小于l0-7m／s水頭梯度是指地下水沿著水流方向(滲透方向)單位長度上的水頭差，用i表示，其表達式為：探井的深度受施工難易程度的限制，不及鉆探所能達到的深度，成本也比鉆探高得多。（）①受力主動、可靠；這種分類方法一般根據邊坡的穩定性系數的大小進行劃分，但無嚴格的規定。(4)地貌因數，如邊坡的高度、坡度和形態等；當土體被壓縮時，土粒間的距離減小，原始粘結力隨之增大。（）②噴射素混凝土防護(1)土的天然容重天然邊坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。由于邊坡巖土介質的復雜性、可變性和不確定性，地質勘察參數難以準確確定，加之設計理論和設計方法帶有經驗性和類比性。復合邊坡形態式中：——土顆粒的重，kN；9邊坡支護(最全版)PTT課件10

牽引式滑坡主要是由于邊坡開挖卸載，坡體內部應力釋放，原有平衡狀態被打破，在坡頂后緣一定位置處產生拉裂縫，隨著邊坡開挖深度的增加，裂縫逐漸向后發展，滑動面位置相應由淺部向深部發展。推移式滑坡主要是由于整個路堤(或堤壩、土堤等)向下滑動，推動坡體變形或破壞，坡頂出現明顯的下沉，并出現拉裂縫，形成臺階；坡腳附近的地面有較大的側向位移并向上隆起。而整體式滑坡則是由于坡體開挖或填筑，破壞了整個古滑坡體的平衡狀態，致使整個古滑坡體復活，在整個坡面上均出現大小不同的拉裂縫，坡腳產生明顯的向上隆起。 牽引式滑坡主要是由于邊坡開挖卸載，坡體內部應力釋放，原有11

邊坡的安全等級的劃分是根據邊坡破壞后造成的損失的嚴重性、邊坡的類型及坡高等因素確定的，它是邊坡工程設計和施工中根據不同的地質環境條件及工程具體情況加以區別對待的重要標準。根據《建筑邊坡支護技術規范》，邊坡的安全等級劃分為三級，如表所示。

邊坡的安全等級的劃分是根據邊坡破壞后造成的損失的嚴重性、12邊坡穩定性研究的發展 邊坡研究的基礎理論是建立在土力學和巖石力學之上的，所以土力學和巖石力學的成就與發展決定了對邊坡研究的完善程度。二次世界大戰前后，邊坡問題的研究尚屬土力學的研究范疇，邊坡穩定性分析方法主要借鑒土力學的研究成果，例如l916年由Prantle提出，Felle－nius和Taylor(1922)發展的圓弧滑動法、1955年的Bishop條分法、l954年的Janbu條分法和20世紀70年代的王復來分析方法等形成極限平衡理論，是建立在剛塑性體模型基礎上的破壞理論，是古典土力學解決土質邊坡穩定性的核心。而現代土力學致力于土體真實破壞過程的理論研究，它的建立可能要運用到損傷力學、細觀力學和分形理論等現代力學分支，最后要完成對邊坡破壞過程的數學模擬。邊坡穩定性研究的發展13

進入20世紀90年代，邊坡問題的研究將傳統的邊坡工程地質學、現代巖土力學和現代數學力學相結合，形成了所謂的現代邊坡工程學；各種現代科學的新技術，如系統工程論、數量理論、信息理論、模糊數學、灰色理論、現代概率統計理論、耗散論、協同學、突變理論、混池理論、分形理論等不斷用于邊坡問題研究中，從而給邊坡的穩定性研究提供了新理論、新方法。 進入20世紀90年代，邊坡問題的研究將傳統的邊坡工程地質14 綜上所述，不難發現，目前邊坡穩定性研究已有了相當的水平與規模。邊坡作為一個系統工程，其發展過程可表述為5個階段，即借助于古典土力學的穩定性分析階段、50年代偏重于穩定性描述與分析的地質分析階段、60年代考慮時效過程的穩定性分析階段、80年代后期以數值模擬、模型試驗為主的半定量分析階段和90年代以后的現代邊坡工程學階段。 綜上所述，不難發現，目前邊坡穩定性研究已有了相當的水15邊坡處治技術的發展 邊坡治理是一項技術復雜、施工困難的災害防治工程。近年來，隨著高速公路建設事業的迅速發展，以及大型重點工程項目的日益增多，邊坡治理總是越來越突出。 在20世紀90年代，壓力注漿加固手段及框架錨固結構越來越多地用于邊坡處治，尤其是用于高邊坡的處治防護工程中。它是一種邊坡的深層加固處治技術，能解決邊坡的深層加固及穩定性問題，達到根治邊坡的目的，因而是一種極具廣泛應用前景的高邊坡處治技術。邊坡處治技術的發展16

目前可供采用的邊坡加固措施很多，有削坡減載技術、排水與截水措施、錨固措施、混凝土抗剪結構措施、支擋措施、壓坡措施以及植物框格護坡、護面等，在邊坡治理工程中強調多措施綜合治理的原則，以加強邊坡的穩定性。然而隨著工程建設規模的不斷增大，邊坡高度增高，復雜性增大，對邊坡的處治技術要求也越來越高。如采礦邊坡可達300～500m，在新西蘭已達1000m；舉世矚目的長江三峽工程，其雙線連續五級船閘是世界上規模最大的船閘，位于山頂劈嶺下切的巖槽中，土石方開挖量達3700萬立方米，形成的花崗巖體高邊坡高度達l70多米，且下部為50～60m的直立巖墻，在邊坡加固中僅錨桿用量就達18萬多根。可以預見，隨著科學技術的發展，邊坡處治技術將得到進一步的發展，并逐步走向完善。 目前可供采用的邊坡加固措施很多，有削坡減載技術、排水與截17邊坡工程的地質勘探邊坡工程的地質勘察主要目的是查明邊坡的工程地質條件、確定邊坡的類型和破壞模式、為邊坡穩定性分析和設計計算提供必備的參數，同時給出不穩定邊坡的整治建議措施。其具體內容包括地形地貌特征、地層結構特征、地質構造、地下水、地震、邊坡巖土體的物理力學參數、邊坡的穩定性現狀及邊坡鄰近的建筑物情況。邊坡勘察應根據不同的階段布置不同的勘察工作；通常在初步勘察階段要求在收集已有的地質資料的基礎上，進行工程地質測繪、勘探和試驗工作，通過分析邊坡的變形機制，以達到初步評價邊坡穩定性的目的。而詳細勘察則是對經過初勘發現不穩定或穩定性差的邊坡及其鄰近地段進行工程地質測繪、勘探、測試和分析計算，提出邊坡計算參數，作出邊坡的穩定性評價。施工勘察主要是對前階段勘察的補充。不同階段勘察中采用的勘察手段所占工作量是不同的，應當符合相關規范的要求。邊坡工程的地質勘探18邊坡勘察中的地質測繪邊坡工程地質測繪的主要任務是在圖上如實反映出邊坡的地形、地貌、地物特征以及結構面的產狀和性質等。邊坡地形復雜，起伏高差大。邊坡測繪時，應盡量以導線點作測站。當導線點作測站測繪范圍受到限制時，可根據導線點用視距法或交會法設置獨立地形轉點。在地物、地貌復雜處，可連續設置第二個地形轉點。邊坡測繪范圍應超出工程處治范圍一定距離，一般為20m。地形圖所用比例尺一般不小于1：500。邊坡橫斷面地形圖測繪通常每隔20m一道。當地形復雜變化較大時，在地形變化特征點處應加測橫斷面地形圖。橫斷面地形圖所用比例尺通常不小于l：200。邊坡勘察中的地質測繪19邊坡工程地質勘探手段 僅通過工程地質測繪是難于查明邊坡的工程地質條件的，所以在邊坡的工程地質勘察中必須采用地質勘探工作。邊坡工程地質勘探工作的首要任務就是要全面查明邊坡的工程地質條件，包括地質構造、地貌特征及其成因、滑動面形狀特征以及水文地質條件，其次就是為測定邊坡巖土的物理力學性質、地下水運動規律準備條件。勘探的主要手段有鉆探、探井、探槽和物探等。邊坡工程地質勘探手段20

1)鉆探通過鉆探，可揭示邊坡各地層的厚度、位置、產狀。根據鉆孔取芯試樣的分析，可進一步確定出各地層的物質成分、物理力學性質。為鑒別和劃分地層，鉆孔直徑不宜過小，須滿足試驗對取樣尺寸的要求。

2)探井··

探井比鉆探更直觀、更能準確地揭示邊坡各地層的厚度、位置、產狀、結構組成情況。探井的深度受施工難易程度的限制，不及鉆探所能達到的深度，成本也比鉆探高得多。

3)探槽在邊坡頂部滑動面邊緣附近下部剪出口附近，滑動面位置較淺，可利用槽探手段揭示滑動面在邊緣或剪出口部位處的形態特征及相應地層的情況。1)鉆探21

4)物探物探(又稱地球物理勘探)應在工程地質測繪和鉆探的相互配合下進行，可作為一種輔助性勘探手段。物探方法可根據工程要求、探測對象的地球物理特性和場地地形地質條件等因素確定。選擇物探方法時，應充分考慮邊坡場地的地形起伏、表土層的均勻性和各向異性、場地附近有無對物探工作造成干擾的因素(如變電設備、高壓電線、地下金屬管道、機械振動)等場地條件的適宜性。4)物探22邊坡工程地質試驗

測繪、勘探只能查明邊坡中土石的結構和地下水位等問題，要定量地測定邊坡中土石和地下水各種性能指標，則必須由室內實驗和野外試驗工作來完成。野外試驗工作能在天然條件下測定邊坡土石的各種性能，其所得資料比在實驗室內用小塊土石試樣所得資料更符合實際情況，更能反映巖土體由于裂隙、軟弱夾層及層理等的切割而造成的非均質性及各向異位，但是這類工作需要較大型設備，費時而且成本高昂，所以一般多在后期勘察階段中采用，即主要應在詳細勘察階段進行，以便為詳細設計計算提供指標。初步勘察階段也要進行相當數量的這類工作，但所得數據主要是用于初步評價邊坡的穩定性。在補充勘察階段中，為了補充前一階段工作之不足也進行一定量的實驗室實驗及野外試驗工作。邊坡工程地質試驗23

工程地質勘察中常用的野外測試工作大致可分成4大類，亦即巖土力學性質的試驗、巖體中應力測量、水文地質試驗和改善巖石性能的試驗等。土石力學性質野外測定包括疏松土和堅硬巖石的強度和變形性能的野外測定。巖體中應力測量不僅要測定巖體的原有應力狀態，同時還要測定工程活動過程中應力的變化，一般對于大型邊坡才進行。水文地質試驗包括測定地下水的流動途徑、滲水、鉆孔注水、壓水、抽水試驗測定土石的滲透性等。在一般邊坡的治理工程中，對于邊坡巖土體的試驗通常僅考慮下列項目的試驗。 工程地質勘察中常用的野外測試工作大致可分成4大類，亦24邊坡變形觀測邊坡在坡體自重、震動或地震等外荷載作用下，常會產生開裂、沉降、位移甚至失穩破壞，因此有必要對邊坡的變形情況進行觀測，以便對邊坡的穩定性進行預測及評價。變形觀測網的形式，應根據邊坡的特征和地形地貌條件確定。當邊坡的范圍不大，其形狀窄而長，主軸位置較明顯時，可采用十字交叉狀觀測網；當地形開闊，邊坡范圍不大，在其四周有小山丘時，可采用放射狀觀測網；當邊坡地形復雜，范圍較大時，可采用任意方格觀測網。·

在進行觀測點的布置時，主要觀測線上的觀測點，不得少于5個。水準點、置鏡點、照準點及其兩端的觀測點，均應設置在邊坡體的穩定地段上。觀測站樁點的埋設應考慮觀測線的通視要求。邊坡變形觀測的次數，一般每月l～2次，遇降雨或變形速度加快時，應適當增加觀測次數。每次的觀測資料及時整理，當發現異常現象時，應及時分析處理。邊坡變形觀測25邊坡滑動面的地質勘探邊坡滑動面地質勘探的主要目的是查明滑動面的位置、形態、力學特征、滑體結構、各地層面物理力學性質、滑動的成因、穩定程度，并預測其發展趨勢。邊坡滑動面勘探點、線的布置應以查明滑動面的位置和形態為原則，除應在滑動主軸線布置勘探線外，在其兩側宜布置一定數量的勘探點、線。勘探主軸線上的勘探點間距，一般不大于30m。在支擋構筑物位置處，應布置一條勘探線。在勘探點的總數中，宜有適量探井或探槽。勘探孔的深度應超過最底層的滑動面，并應進入穩定地層一定深度；在抗滑樁位置處的勘探深度，應按其預計錨固深度確定。勘探取樣時，應從滑體前、中、后部的滑動帶及其上下各主要土層中分別采取土樣；當滑動面不明顯時，應在預定的滑動帶附近連續取樣。邊坡滑動面的地質勘探26邊坡設計的基本資料設計基本資料邊坡設計開始之前，除了應掌握有關整個邊坡的資料，包括工程地質、水文條件、地震烈度受國家頒發的有關設計規范外，應注意相關工程資料的搜集和分析，如公路邊坡設計中應搜集路線平、縱、橫斷面設計資料及路基設計表，水工邊坡中應搜集大壩、船閘等相關工程的有關資料。此外，還應重視土質調查試驗資料，當地同類邊坡工程的經驗資料的搜集與分析。邊坡設計的基本資料271)工程地質勘察報告這是對邊坡進行穩定性分析與評價的主要資料，它包括邊坡的地層結構，各地層的產狀、構造、巖層的完整及破碎程度、風化程度等，覆蓋層厚度及變化情況，可能破裂面(或滑動面)的立置、形態及潛在變化，地形變化及地貌特征等。2)水文條件邊坡設計時，應掌握邊坡地段處地表水及地下水的情況，包括雨季及枯水季節的地下水位情況，設計標準年限內的最大降雨量等資料。1)工程地質勘察報告283)地震資料邊坡設計時，應查閱國家地震烈度區劃圖，當地震烈度低于6度時，可不考慮地震荷載；當地震烈度達到6度以上(含6度)時，應計算地震荷載的影響。4)土質調查試驗報告在進行邊坡設計時，應掌握土層的類別及物理、力學性質，它是在進行工程地質勘測時通過調查、鉆(挖)孔采集各土層(地層)的原狀土(巖)樣，并以室內或原位試驗方法取得的。各層土的物理力學性質指標有粒徑級配、塑液限、天然含水量、土體天然容重、飽和容重、抗剪強度指標、滲透系數水力坡體、巖石天然狀態及飽和狀態下的單軸(無側限)抗壓強度，以及土(巖)樣柱狀剖面圖等。3)地震資料295)相關工程資料邊坡工程的設計應與相關工程相適應，盡量不影響相關工程的使用功能，因此，在設計前應搜集相關工程的總體平面布置圖、縱斷面及橫斷面設計圖，對于公路邊坡工程，還應搜集路基設計表。6)同類邊坡工程的經驗資料邊坡設計時，在對當地的地質條件及降雨情況缺乏把握的情況下，對當地同類邊坡工程的經驗資料，包括邊坡斷面設·計形狀、坡比、臺階高度、臺階寬度、防護結構形式等進行深入細致的分析研究顯得尤為重要。7)邊坡工程環境資料邊坡工程設計應考慮邊坡工程對周邊環境的影響，以保護與美化環境，因此在邊坡設計前必須收集與邊坡工程有關的環境資料。5)相關工程資料30常用設計參數 邊坡治理工程設計中，常用物理力學參數有邊坡巖土體的物理力學參數以及結構面的抗剪強度指標參數。

1)土體物理力學指標

(1)土的天然容重土的天然容重是指在天然狀態下單位體積內的土體重力，是邊坡穩定性分析荷載計算中常用的一個指標，用y表示，其表達式為

（）式中：W——土體在天然狀態下的重力，kN；

V——土體的體積，m3。常用設計參數31(2)土的飽和容重土的飽和容重是指土體中的孔隙全部被水充滿時，即飽和狀態下單位體積內的土體重力，用表示，其表達式為（）式中：——土顆粒的重，kN；

——土體中孔隙的體積，m3；

——水的容重，kN。(2)土的飽和容重32(3)土的浮容重土體浮容重是指土體被水淹沒，受到水的浮力作用時單位體積內的土體重力，以，表示，其表達式為：

（）式中：——土體中土顆粒的體積，m3。

(4)土的孔隙率孔隙率是指土體中孔隙體積與總體積之比，用n表示，其表達式為：（）(3)土的浮容重33(5)水頭梯度 水頭梯度是指地下水沿著水流方向(滲透方向)單位長度上的水頭差，用i表示，其表達式為：（）式中：——沿水流方向(滲流方向)相鄰兩點間的水頭差，m；

——沿水流方向(滲流方向)相鄰兩點間的透徑距離，m。

(5)水頭梯度34(6)土的粘結力土的粘結力是指土體中顆粒間的連接力，又稱內聚力，用c表示。土的抗剪強度主要取決于粘結力c的大小。土的粘結力包括原始粘結力和固化粘結力。原始粘結力是指由于土粒間水膜與相鄰土粒之間的分子引力所形成的粘結力。當土體被壓縮時，土粒間的距離減小，原始粘結力隨之增大。當土體的天然結構被破壞時，將喪失原始粘結力的一部分，但會隨著時間而恢復其中的一部分。固化粘結力是指由于土中化合物的膠結作用而形成的粘結力。當土體的天然結構被破壞時，即喪失這一部份粘結力，而不能恢復(7)土的內摩擦角土的內摩擦角是反映土體顆粒之間摩擦特性的一個重要指標，用φ表示。土的粘結力c與內摩擦角φ可通過直剪試驗或三軸試驗測定。(6)土的粘結力35邊坡勘察應根據不同的階段布置不同的勘察工作；這種分類方法一般根據邊坡的穩定性系數的大小進行劃分，但無嚴格的規定。（）（1）何謂邊坡失穩?談談你對邊坡失穩的認識和看法。(1)按照邊坡的成因可分為天然邊坡和人工邊坡。(9)結合邊坡設計制定施工、監測方案。在補充勘察階段中，為了補充前一階段工作之不足也進行一定量的實驗室實驗及野外試驗工作。(4)按照邊坡的高度分類，邊坡高度大于l5m稱為高邊坡，小于l5m稱為一般邊坡。巖石材料的物理性質指標主要是指巖石的密度、容重、空隙比、含水量、吸水性，力學指標主要有抗拉壓強度，C、φ值，以及變形參數等。(4)地貌因數，如邊坡的高度、坡度和形態等；其具體內容包括地形地貌特征、地層結構特征、地質構造、地下水、地震、邊坡巖土體的物理力學參數、邊坡的穩定性現狀及邊坡鄰近的建筑物情況。邊坡研究的基礎理論是建立在土力學和巖石力學之上的，所以土力學和巖石力學的成就與發展決定了對邊坡研究的完善程度。①計算邊坡與支擋結構的穩定性及滑坡推力時，其荷載分項系數應取；在抗滑樁位置處的勘探深度，應按其預計錨固深度確定。所以，在山區土木工程建設中，注意識別和防治滑坡，其治理原則要求方案可行、安全可靠、經濟合理、一次根治、不留后患。勘探取樣時，應從滑體前、中、后部的滑動帶及其上下各主要土層中分別采取土樣；橫斷面地形圖所用比例尺通常不小于l：200。其具體內容包括地形地貌特征、地層結構特征、地質構造、地下水、地震、邊坡巖土體的物理力學參數、邊坡的穩定性現狀及邊坡鄰近的建筑物情況。

2)巖石物理力學指標巖石材料的物理性質指標主要是指巖石的密度、容重、空隙比、含水量、吸水性，力學指標主要有抗拉壓強度，C、φ值，以及變形參數等。(1)巖石質量密度巖石的質量密度是指單位體積巖石所含有的質量，設巖塊的質量為m，自然體積為V，則天然狀態下巖石的質量密度為

（）

邊坡勘察應根據不同的階段布置不同的勘察工作；36(2)容重單位體積巖石的重力叫重力密度，簡稱為容重。由于天然體積包括孔隙體積，巖石的重力又可能包括其中含水的重力，因此，容重應有干容重、濕容重之分，天然狀態下的容重應與濕容重相同，因此天然容重為（）式中：W——巖石自然狀態下的重力，kN；

V——相應的巖石在自然狀態下的體積，m3

。干容重為（）式中：——巖石試件完全烘干后的重力，kN；

V——巖石試件的體積，m3，這里假定干燥過程中巖石試樣的體積保持不變。

(2)容重37(3)巖石的孔隙性 巖石的孔隙性指巖石內的裂隙和空隙發育程度。在工程上常用孔隙比來表示孔隙性的大小。定義為孔隙體積與巖石實在固體體積之比，即

（）式中：——孔隙體積；

——巖石內固體礦物顆粒的體積。(3)巖石的孔隙性38(4)巖石的吸水性與滲水性巖石的吸水能力指標用吸水率表示。在一定的壓力下，巖石于試樣吸入水的重力與巖樣干重力之比即為吸水率，吸水率常用ω表示。即

（）式中：——在一個大氣壓力下試樣吸入水的重力；

——巖樣的干重力。 巖石的滲水性是指在一定的試驗條件下水滲入巖石透過試樣的能力。由于透過巖石必須有連通的孔隙，透水性的大小不僅取決于孔隙比的大小。還與孔隙的大小和連通情況有關。(4)巖石的吸水性與滲水性39巖石滲水性指標用滲透系數K表示，滲透系數根據達西定律定義為（）式中：q——單位時間內的滲流重；

i——水力梯度；

F——過水面積；

K——透水性系數，其量鋼為速度的量綱。一般地，完整性好密度大的巖石，滲透系數很低，常常小于l0-7m／s巖石滲水性指標用滲透系數K表示，滲透系數根據達西定律定義為40

(5)巖石單軸抗壓強度與抗拉強度巖石單軸抗壓強度反映了巖石在無側限條件(即=o)下承受單向壓縮荷載的能力，用Rc表示，抗拉強度反映了巖石在無側限條件(即=o)下承受單向拉伸荷載的能力，用Rt表示。

(6)巖石的抗剪強度指標巖石的抗剪強度指標是指巖石的粘結力C與內摩擦角φ，它可以通過巖石的直剪試驗和三軸試驗獲得

。(5)巖石單軸抗壓強度與抗拉強度41(7)巖石的變形基本指標 描述巖石變形性的基本指標有巖石的變形模量和泊松比，這兩個指標可以根據應力一應變曲線求得。變形模量是指巖石在單軸壓縮下軸向壓應力與軸向應變之比。如果巖石的應力應變曲線是直線，巖石的變形為彈性變形，巖石的變形模量為一常數。巖石的泊松比是側應變與軸應變之間比值，對于彈性體來也是一個常數。在實際工程中，常采用應力應變曲線上與應力為極限強度50％的對應點的側應變與軸應變來計算巖石的泊松比。邊坡支護(最全版)PTT課件42

邊坡設計的基本原則

邊坡處治的常用措施

1)放緩邊坡放緩邊坡是邊坡處治的常用措施之一，通常為首選措施。它的優點是施工簡便、經濟、安全可靠。邊坡失穩破壞通常是由于邊坡過高、坡度太陡所致。通過削坡，削掉一部份邊坡不穩定巖土體，使邊坡坡度放緩，穩定性提高。

2)支擋支擋(擋墻、抗滑樁等)是邊坡處治的基本措施。對于不穩定的邊坡巖土體，使用支擋結構(擋墻、抗滑樁等)對其進行支擋，是一種較為可靠的處治手段。它的優點是可從根本上解決邊坡的穩定性問題，達到根治的目的。邊坡設計的基本原則433)加固

(1)注漿加固當邊坡坡體較破碎、節理裂隙較發育時，可采用壓力注漿這一手段，對邊坡坡體進行加固。灌漿液在壓力的作用下，通過鉆孔壁周圍切割的節理裂隙向四周滲透，對破碎邊坡巖土體起到膠結作用，形成整體；此外，砂漿柱對破碎邊坡巖土體起到螺栓連接作用，達到提高坡體整體性及穩定性的目的。注漿加固可對邊坡進行深層加固。

(2)錨桿加固當邊坡坡體破碎，或邊坡地層軟弱時，可打入一定數量的錨桿，對邊坡進行加固。錨桿加固邊坡的機理相當于螺栓的作用。錨桿加固為一種中淺層加固手段。3)加固44(3)土釘加固對于軟質巖石邊坡或土質邊坡，可向坡體內打入足夠數量的土釘，對邊坡起到加固作用。土釘加固邊坡的機理類似于群錨的作用。與錨桿相比，土釘加固具有“短”而“密”的特點，是一種淺層邊坡加固技術。兩者在設計計算理論上有所不同，但在施工工藝上是相似的。

(4)預應力錨索加固當邊坡較高、坡體可能的潛在破裂面位置較深時，預應力錨索不失為一種較好的深層加固手段。目前，在高邊坡的加固工程中，正逐漸發展成為一種趨勢，被越來越多的人接受。(3)土釘加固45

在高邊坡加固工程中，與其他加固措施相比，預應力錨索具有：①受力主動、可靠；②作用力可均勻分布于需加固的邊坡上，對地形、地質條件適應力強，施工條件易滿足；③勿需放炮開挖，對坡體不產生擾動和破壞，能維持坡體本身的力學性能不變；④施工速度快等優點。

4)防護邊坡防護包括植物防護和工程防護。

(1)植物防護 植物防護是在坡面上栽種樹木、植被、草皮等植物，通過植物根系發育，起到固土，防止水土流失的一種防護措施。這種防護措施一般適用于邊坡不高、坡角不大的穩定邊坡。 在高邊坡加固工程中，與其他加固措施相比，預應力錨索具有：46(2)工程防護①砌體封閉防護當邊坡坡度較陡、坡面土體松散、自穩性差時，可采用圬工砌體封閉防護措施。砌體封閉防護包括漿砌片石、漿砌塊石、漿砌條石、漿砌預制塊、漿砌混凝土空心磚等。②噴射素混凝土防護對于穩定性較好的巖質邊坡，可在其表面噴射一層素混凝土，防止巖石繼續風化、剝落，達到穩定邊坡的目的。這是一種表層防護處治措施。③掛網錨噴防護對于軟質巖石邊坡或石質堅硬但穩定性較差的巖質邊坡，可采用掛網錨噴防護。掛網錨噴是在邊坡坡面上鋪設鋼筋網或土工塑料網等，向坡體內打入錨桿(或錨釘)將網鉤牢，向網上噴射一定厚度的素混凝土，對邊坡進行封閉防護。(2)工程防護47

5)排水

(1)截水溝為防止邊坡以外的水流進入坡體，對坡面進行沖刷，影響邊坡穩定性，通常在邊坡外緣設置截水溝，以攔截坡外水流。

(2)坡內排水溝除在邊坡外緣設置截水溝外，在邊坡坡體內應設置必要的排水溝，使大氣降雨能盡快排出坡體，避免對邊坡穩定產生不利影響。5)排水48邊坡工程設計的基本原則

1)邊坡工程中的極限狀態設計原則邊坡設計要解決的根本問題是在邊坡的穩定與經濟之間選擇一種合理的平衡，力求以最經濟的途徑使工程建筑物的邊坡滿足穩定性和可靠性的要求。邊坡工程的可靠性是指邊坡及其支護結構在規定的時間內，在規定的條件下，保持自身整體穩定的能力，它是邊坡安全性、適用性和耐久性的總稱。①安全性。邊坡及其支護結構在正常施工和正常使用時能承受可能出現的各種荷載作用，以及在偶然時間發生時及發生后應能保持必須的整體穩定性。②適用性。邊坡及其支護結構在正常使用時能滿足預定的使用要求，如作為建筑物環境的邊坡能保證主題建筑物的正常使用。③耐久性。邊坡及其支護結構在正常維護下，隨著時間的變化，仍能保持自身整體穩定，同時不會因邊坡的變形而引起主體建筑物的正常使用。邊坡工程設計的基本原則49

2)邊坡設計中的荷載效應原則 根據結構設計原理有永久荷載、可變荷載和偶然荷載。各種荷載的取值應根據不同極限狀態的設計要求取不同的代表值，永久荷載一般以其標準值作為代表值，可變荷載一般以其標準值、組合值、準永久值作為代表值。 可變荷載的準永久值是按照正常使用極限狀態長期效應組合設計時采用的荷載代表值，準永久值主要依據荷載出現的累計持續時間而定，即按照設計基準期內荷載超過該值的總持續時間與整個設計基準期的比值確定。可變荷載的組合值是當結構承受兩種或兩種以上的可變荷載時，按承載能力極限狀態基本組合及正常使用極限狀態短期組合設計時采用的荷載代表值。

2)邊坡設計中的荷載效應原則50

各種荷載效應組合應根據有關國家現行規范，按照最不利原則進行。邊坡工程設計中采用的荷載效應按照最不利原則進行組合。通常在下列情況下采用荷載效應組合應采用承載能力極限狀態基本組合： ①計算邊坡與支擋結構的穩定性及滑坡推力時，其荷載分項系數應取；②在確定錨桿、支護結構立柱、擋板、擋地墻截面尺寸、內力與配筋及相應的基底反力時，并用相應的荷載分項系數。在計算錨桿變形和支護結構水平位移與垂直位移時，荷載效應組合應為正常使用極限狀態準永久組合，但不計人風荷載和地震荷載作用。 各種荷載效應組合應根據有關國家現行規范，按照最不利原則進51承載能力極限狀態下基本組合的荷載效應設計值按下式計算：（）式中：——按永久荷載標準值G。計算的荷載效應值；

——永久荷載分項系數；

——可變荷載分項系數；

——可變荷載組合系數。承載能力極限狀態下基本組合的荷載效應設計值按下式計算：52在按錨桿承載力確定錨桿錨固段長度和按地基承載力確定支護結構立柱(肋柱或樁)與擋墻基礎底面積埋深時，采用荷載效應組合應采用正常使用極限狀態標準組合；而在支護結構抗裂計算時，荷載效應組合采用正常使用極限狀態的標準組合，并應考慮長期荷載影響。正常使用極限狀態下荷載效應標準值按下式計算：（）式中：——按永久荷載標準值計算的荷載效應值；

——按可變荷載標準值計算的荷載效應值；

——可變荷載組合系數；各分項系數的取值應按照相關國家規范執行。在按錨桿承載力確定錨桿錨固段長度和按地基承載力確定支護結構立53 3)邊坡工程設計中的設計計算原則在邊坡工程設計中必須進行下列驗算： ①支護結構強度計算，包括錨桿抗拉，立柱、擋板、擋墻及其基礎的抗壓、抗彎、抗剪及局部抗壓承載力均應滿足要求。 ②在錨桿擋墻設計中，必須錨桿抗拔承載力和立柱與擋墻基礎的地基承載力驗算。 ③當邊坡位于滑坡地段或邊坡的滑踏可能影響道周圍的建筑物時，應對邊坡工程進行支護結構整體或局部穩定性驗算。 ④如果對邊坡的變形有較高的要求時，應對邊坡進行變形分析，并根據分析結果采取有效的措施控制變形量，使之滿足規定要求。 3)邊坡工程設計中的設計計算原則544)邊坡工程設計中的信息化設計原則由于邊坡巖土介質的復雜性、可變性和不確定性，地質勘察參數難以準確確定，加之設計理論和設計方法帶有經驗性和類比性。因此邊坡工程的設計往往難以一次定型，需要根據施工中反饋的信息和監控資料不斷效核、補充和完善設計，這是目前邊坡工程處治設計中較為科學的動態設計方法，這種設計法要求提出特殊的施工方案和監控方案，以保證在施工過程中能獲取對原設計進行效核、補充和完善的有效資料和數據。

5)邊坡工程設計中的綜合治理原則廠在邊坡工程設計，應根據邊坡的具體情況，結合主體工程建筑物實施多措施綜合治理原則。在保證邊坡自身整體穩定的前提下，綜合考慮主體建筑物、周邊建筑物、周邊環境以及整體美觀、適用、經濟等特點進行優化設計。4)邊坡工程設計中的信息化設計原則555)邊坡工程設計中的綜合治理原則 在邊坡工程設計，應根據邊坡的具體情況，結合主體工程建筑物實施多措施綜合治理原則。在保證邊坡自身整體穩定的前提下，綜合考慮主體建筑物、周邊建筑物、周邊環境以及整體美觀、適用、經濟等特點進行優化設計。邊坡處治方案比選及優化邊坡處治方案主要取決于地層的工程性質、水文地質條件、荷載的特性、使用要求、原材料供應及施工技術條件等因素。方案選擇的原則是：力爭作到使用上安全可靠、施工技術上簡便可行、經濟上合理。因此，一般應作幾個不同方案的比較，從中得出較為適宜而又合理的設計方案與施工方案。5)邊坡工程設計中的綜合治理原則56

對于高邊坡，由于其穩定性較差，在邊坡頂部常常產生平行于坡面的張性拉裂縫，表現為邊坡中上部極易失穩破壞。高邊坡一旦失穩，造成的后果是比較嚴重的。因此，在高邊坡治理時，對于中上部應加大削坡減載的力度，放緩邊坡，并采取必要的加固處理措施，確保一次根治，不留后患。對于滑坡，由于是在一定的地形地質條件下，受地下水活動、河流沖刷、人工切坡、人工填筑、地震活動等因素的影響，使斜坡上的大量土體或巖體在重力作用下，沿地層中的某一軟弱面(或帶)作整體的、緩慢的、間歇性的滑動。其對工程建設的危害是很大，在以往的工程實踐中，有的由于缺乏經驗，對自然界中暫時處于穩定狀態的滑坡認識不足，工程建設開始后不久或建成以后發生了滑坡，有的已建成工程被滑坡摧毀，有的被迫遷移或改線，有的則耗費大量的整治費用。所以，在山區土木工程建設中，注意識別和防治滑坡，其治理原則要求方案可行、安全可靠、經濟合理、一次根治、不留后患。對于高邊坡，由于其穩定性較差，在邊坡頂部常常產生平57邊坡處治設計的程序 邊坡工程處治設計是在地質勘察分析資料的基礎上，通過對邊坡穩定性進行分析計算后，給出控制不穩定邊坡的具體方案和措施的技術工作。設計內容包括邊坡穩定性分析、邊坡荷載效應分析或推力計算、治理方案的設計與優化、支護結構的設計與計算、施工設計圖紙文件編制、施工方案、施工監測及長期監測方案的設計與制定等。其設計程序如下步驟：

(1)現場考察并分析邊坡工程地質勘察資料。這是邊坡設計人員熟悉現場和邊坡性狀的必不可少的重要步驟。

(2)在考察現場分析地勘資料的基礎上，初步判斷邊坡的穩定狀態，并根據邊坡服務的工程情況和相關規范規定，確定邊坡的穩定性系數。邊坡處治設計的程序58 (3)參照試驗資料，對邊坡的穩定性進行詳細分析計算，對于大型復雜的邊坡，往往還要輔以必要的數值分析；分析過程中可以采用反分析法對滑動面及滑動面參數進行分析計算，同時研究邊坡穩定性對各影響參數的敏感性。

(4)分析邊坡穩定性滿足規定要求時的各種荷載效應，為支護結構的計算作好準備。

(5)按照邊坡設計基本原則，擬定邊坡處治方案，并進性各種方案的對比，選擇最優方案。

(6)進行支護結構的設計計算。

(7)對邊坡及支護結構進行局部和整體穩定性驗算。

(8)編制并出版設計圖紙文件。

(9)結合邊坡設計制定施工、監測方案。

(10)在施工過程中，根據施工及監測的反饋信息不斷對設計進行補充、優化和完善。 (3)參照試驗資料，對邊坡的穩定性進行詳細分析計算59思考題：（1）何謂邊坡失穩?談談你對邊坡失穩的認識和看法。（2）談談地質測繪、地質試驗在邊坡工程中的重要意義。（3）在某地下水位以下的土層中，用體積為72cm的環刀取樣，經測定，土樣質量，烘干質量為120g，土粒密度為，求該土樣的含水量、天然密度、飽和密度、干密度、浮容重、試比較該土樣在各種情況下的重度值有何區別。（4）簡述邊坡工程設計的基本原則思考題：60感謝觀看感謝觀看61邊坡支護邊坡支護62本章重點（1）邊坡失穩與滑坡的定義（2）邊坡形態與分類（3）邊坡工程的地質勘探邊坡支護(最全版)PTT課件63概述

邊坡失穩與滑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環境之一，也是工程建設中最常見的工程形式。作為全球性三大地質災害(地震、洪水、崩塌滑坡泥石流)之一的邊坡失穩塌滑嚴重危及到國家財產和人們的生命安全。隨著我國基礎建設的大力發展，在礦山、水利、交通等部門都涉及到大量的邊坡問題，因此對邊坡的正確認識，合理地設計、適當的治理，把邊坡失穩造成的災害降低到最低限度，是巖土工程界的學者和工程設計人員必須考慮的問題。概述64

邊坡是否穩定受多種因數的影響，主要有：(1)巖土性質的影響，包括巖土的堅硬程度、抗風化能力、抗軟化能力、強度、組成、透水性等；(2)巖層的構造與結構的影響，表現在節理裂隙的發育程度及其分布規律、結構面的膠結情況、軟弱面和破碎帶的分布與邊坡的關系、下伏巖土界面的形態以及坡向坡角等；(3)水文地質條件的影響，包括地下水的埋藏條件、地下水的流動及動態變化等；(4)地貌因數，如邊坡的高度、坡度和形態等；(5)風化作用的影響，主要體現為風化作用將減弱巖土的強度，改變地下水的動態；(6)氣候作用的影響，氣候引起巖土風化速度、風化厚度以及巖石風化后的機械、化學變化，同時引起地下水(降水)作用的變化；邊坡是否穩定受多種因數的影響，主要有65

(7)地震作用除了使巖土體增加下滑力外，還常常引起孔隙水壓力的增加和巖土體的強度的降低；另外人類活動的開挖、填筑和堆載等人為因數同樣可能造成邊坡的失穩。 邊坡在自然與人為因素作用下的破壞形式主要表現為滑坡、滑塌、崩塌和剝落。滑坡(slides)是斜坡部分巖土體在重力作用下，沿一定的軟弱面，緩慢地整體向下移動，具有蠕動變形、滑動破壞和漸趨穩定三個階段，有時也具有高速急劇移動現象。滑塌(slip—slumps)是因開挖、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一個變形發展過程。 (7)地震作用除了使巖土體增加下滑力外，還常常引起孔隙66

崩塌(fall—slumps)是整個巖土體塊脫離母體，突然從較陡的斜坡上崩落、翻轉、跳躍、堆落在坡腳，規模巨大的稱為山崩，規模較小的稱為塌方。剝落(falls)是斜坡巖土長期遭受風化、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。

邊坡失穩破壞產生的滑坡、滑動、沉陷、泥石流、巖崩，這些在表面上看似斜坡巖土體運動的不同表現形式，但隨時都有可能帶來嚴重的破壞，甚至是災難。崩塌(fall—slumps)是整個巖土體塊脫離母體67

邊坡形態與分類

在實際工程中，為滿足不同工程用途的需要，邊坡設計形態多種多樣，邊坡的分類通常有以下幾種：

(1)按照邊坡的成因可分為天然邊坡和人工邊坡。天然邊坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。(2)按照構成邊坡坡體的巖土性質可分為粘性土類邊坡、碎石類邊坡、黃土類邊坡和巖石類邊坡。(3)按照邊坡的穩定性程度可分為穩定性邊坡、基本穩定邊坡、欠穩定邊坡和不穩定邊坡。這種分類方法一般根據邊坡的穩定性系數的大小進行劃分，但無嚴格的規定。(4)按照邊坡的高度分類，邊坡高度大于l5m稱為高邊坡，小于l5m稱為一般邊坡。邊坡形態與分類68(5)根據邊坡的斷面形式可分為直立式邊坡、傾斜式邊坡和臺階形邊坡，如圖所示。根據這三種形式可構成復合形式的邊坡，如圖所示。邊坡橫斷面外形和各部位名稱如圖所示。(6)根據使用年限分為臨時性邊坡和永久性邊坡。臨時性邊坡是指工作年限不超過兩年的邊坡；永久性邊坡是指工作年限超過兩年的邊坡。除了上述分類方法外，邊坡還可以根據支護結構形式進行分類。在實際工程中，由于設計或施工不當，或因地質條件的特殊復雜性難以預計，邊坡中一部分坡體相對于另一部份坡體產生相對位移以至喪失原有穩定性，從而形成滑坡，其滑動形式可用圖表示。(5)根據邊坡的斷面形式可分為直立式邊坡、傾斜式邊坡和臺階形69式中：——土顆粒的重，kN；在計算錨桿變形和支護結構水平位移與垂直位移時，荷載效應組合應為正常使用極限狀態準永久組合，但不計人風荷載和地震荷載作用。一般地，完整性好密度大的巖石，滲透系數很低，常常小于l0-7m／s水頭梯度是指地下水沿著水流方向(滲透方向)單位長度上的水頭差，用i表示，其表達式為：探井的深度受施工難易程度的限制，不及鉆探所能達到的深度，成本也比鉆探高得多。（）①受力主動、可靠；這種分類方法一般根據邊坡的穩定性系數的大小進行劃分，但無嚴格的規定。(4)地貌因數，如邊坡的高度、坡度和形態等；當土體被壓縮時，土粒間的距離減小，原始粘結力隨之增大。（）②噴射素混凝土防護(1)土的天然容重天然邊坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。由于邊坡巖土介質的復雜性、可變性和不確定性，地質勘察參數難以準確確定，加之設計理論和設計方法帶有經驗性和類比性。復合邊坡形態式中：——土顆粒的重，kN；70邊坡支護(最全版)PTT課件71

牽引式滑坡主要是由于邊坡開挖卸載，坡體內部應力釋放，原有平衡狀態被打破，在坡頂后緣一定位置處產生拉裂縫，隨著邊坡開挖深度的增加，裂縫逐漸向后發展，滑動面位置相應由淺部向深部發展。推移式滑坡主要是由于整個路堤(或堤壩、土堤等)向下滑動，推動坡體變形或破壞，坡頂出現明顯的下沉，并出現拉裂縫，形成臺階；坡腳附近的地面有較大的側向位移并向上隆起。而整體式滑坡則是由于坡體開挖或填筑，破壞了整個古滑坡體的平衡狀態，致使整個古滑坡體復活，在整個坡面上均出現大小不同的拉裂縫，坡腳產生明顯的向上隆起。 牽引式滑坡主要是由于邊坡開挖卸載，坡體內部應力釋放，原有72

邊坡的安全等級的劃分是根據邊坡破壞后造成的損失的嚴重性、邊坡的類型及坡高等因素確定的，它是邊坡工程設計和施工中根據不同的地質環境條件及工程具體情況加以區別對待的重要標準。根據《建筑邊坡支護技術規范》，邊坡的安全等級劃分為三級，如表所示。

邊坡的安全等級的劃分是根據邊坡破壞后造成的損失的嚴重性、73邊坡穩定性研究的發展 邊坡研究的基礎理論是建立在土力學和巖石力學之上的，所以土力學和巖石力學的成就與發展決定了對邊坡研究的完善程度。二次世界大戰前后，邊坡問題的研究尚屬土力學的研究范疇，邊坡穩定性分析方法主要借鑒土力學的研究成果，例如l916年由Prantle提出，Felle－nius和Taylor(1922)發展的圓弧滑動法、1955年的Bishop條分法、l954年的Janbu條分法和20世紀70年代的王復來分析方法等形成極限平衡理論，是建立在剛塑性體模型基礎上的破壞理論，是古典土力學解決土質邊坡穩定性的核心。而現代土力學致力于土體真實破壞過程的理論研究，它的建立可能要運用到損傷力學、細觀力學和分形理論等現代力學分支，最后要完成對邊坡破壞過程的數學模擬。邊坡穩定性研究的發展74

進入20世紀90年代，邊坡問題的研究將傳統的邊坡工程地質學、現代巖土力學和現代數學力學相結合，形成了所謂的現代邊坡工程學；各種現代科學的新技術，如系統工程論、數量理論、信息理論、模糊數學、灰色理論、現代概率統計理論、耗散論、協同學、突變理論、混池理論、分形理論等不斷用于邊坡問題研究中，從而給邊坡的穩定性研究提供了新理論、新方法。 進入20世紀90年代，邊坡問題的研究將傳統的邊坡工程地質75 綜上所述，不難發現，目前邊坡穩定性研究已有了相當的水平與規模。邊坡作為一個系統工程，其發展過程可表述為5個階段，即借助于古典土力學的穩定性分析階段、50年代偏重于穩定性描述與分析的地質分析階段、60年代考慮時效過程的穩定性分析階段、80年代后期以數值模擬、模型試驗為主的半定量分析階段和90年代以后的現代邊坡工程學階段。 綜上所述，不難發現，目前邊坡穩定性研究已有了相當的水76邊坡處治技術的發展 邊坡治理是一項技術復雜、施工困難的災害防治工程。近年來，隨著高速公路建設事業的迅速發展，以及大型重點工程項目的日益增多，邊坡治理總是越來越突出。 在20世紀90年代，壓力注漿加固手段及框架錨固結構越來越多地用于邊坡處治，尤其是用于高邊坡的處治防護工程中。它是一種邊坡的深層加固處治技術，能解決邊坡的深層加固及穩定性問題，達到根治邊坡的目的，因而是一種極具廣泛應用前景的高邊坡處治技術。邊坡處治技術的發展77

目前可供采用的邊坡加固措施很多，有削坡減載技術、排水與截水措施、錨固措施、混凝土抗剪結構措施、支擋措施、壓坡措施以及植物框格護坡、護面等，在邊坡治理工程中強調多措施綜合治理的原則，以加強邊坡的穩定性。然而隨著工程建設規模的不斷增大，邊坡高度增高，復雜性增大，對邊坡的處治技術要求也越來越高。如采礦邊坡可達300～500m，在新西蘭已達1000m；舉世矚目的長江三峽工程，其雙線連續五級船閘是世界上規模最大的船閘，位于山頂劈嶺下切的巖槽中，土石方開挖量達3700萬立方米，形成的花崗巖體高邊坡高度達l70多米，且下部為50～60m的直立巖墻，在邊坡加固中僅錨桿用量就達18萬多根。可以預見，隨著科學技術的發展，邊坡處治技術將得到進一步的發展，并逐步走向完善。 目前可供采用的邊坡加固措施很多，有削坡減載技術、排水與截78邊坡工程的地質勘探邊坡工程的地質勘察主要目的是查明邊坡的工程地質條件、確定邊坡的類型和破壞模式、為邊坡穩定性分析和設計計算提供必備的參數，同時給出不穩定邊坡的整治建議措施。其具體內容包括地形地貌特征、地層結構特征、地質構造、地下水、地震、邊坡巖土體的物理力學參數、邊坡的穩定性現狀及邊坡鄰近的建筑物情況。邊坡勘察應根據不同的階段布置不同的勘察工作；通常在初步勘察階段要求在收集已有的地質資料的基礎上，進行工程地質測繪、勘探和試驗工作，通過分析邊坡的變形機制，以達到初步評價邊坡穩定性的目的。而詳細勘察則是對經過初勘發現不穩定或穩定性差的邊坡及其鄰近地段進行工程地質測繪、勘探、測試和分析計算，提出邊坡計算參數，作出邊坡的穩定性評價。施工勘察主要是對前階段勘察的補充。不同階段勘察中采用的勘察手段所占工作量是不同的，應當符合相關規范的要求。邊坡工程的地質勘探79邊坡勘察中的地質測繪邊坡工程地質測繪的主要任務是在圖上如實反映出邊坡的地形、地貌、地物特征以及結構面的產狀和性質等。邊坡地形復雜，起伏高差大。邊坡測繪時，應盡量以導線點作測站。當導線點作測站測繪范圍受到限制時，可根據導線點用視距法或交會法設置獨立地形轉點。在地物、地貌復雜處，可連續設置第二個地形轉點。邊坡測繪范圍應超出工程處治范圍一定距離，一般為20m。地形圖所用比例尺一般不小于1：500。邊坡橫斷面地形圖測繪通常每隔20m一道。當地形復雜變化較大時，在地形變化特征點處應加測橫斷面地形圖。橫斷面地形圖所用比例尺通常不小于l：200。邊坡勘察中的地質測繪80邊坡工程地質勘探手段 僅通過工程地質測繪是難于查明邊坡的工程地質條件的，所以在邊坡的工程地質勘察中必須采用地質勘探工作。邊坡工程地質勘探工作的首要任務就是要全面查明邊坡的工程地質條件，包括地質構造、地貌特征及其成因、滑動面形狀特征以及水文地質條件，其次就是為測定邊坡巖土的物理力學性質、地下水運動規律準備條件。勘探的主要手段有鉆探、探井、探槽和物探等。邊坡工程地質勘探手段81

1)鉆探通過鉆探，可揭示邊坡各地層的厚度、位置、產狀。根據鉆孔取芯試樣的分析，可進一步確定出各地層的物質成分、物理力學性質。為鑒別和劃分地層，鉆孔直徑不宜過小，須滿足試驗對取樣尺寸的要求。

2)探井··

探井比鉆探更直觀、更能準確地揭示邊坡各地層的厚度、位置、產狀、結構組成情況。探井的深度受施工難易程度的限制，不及鉆探所能達到的深度，成本也比鉆探高得多。

3)探槽在邊坡頂部滑動面邊緣附近下部剪出口附近，滑動面位置較淺，可利用槽探手段揭示滑動面在邊緣或剪出口部位處的形態特征及相應地層的情況。1)鉆探82

4)物探物探(又稱地球物理勘探)應在工程地質測繪和鉆探的相互配合下進行，可作為一種輔助性勘探手段。物探方法可根據工程要求、探測對象的地球物理特性和場地地形地質條件等因素確定。選擇物探方法時，應充分考慮邊坡場地的地形起伏、表土層的均勻性和各向異性、場地附近有無對物探工作造成干擾的因素(如變電設備、高壓電線、地下金屬管道、機械振動)等場地條件的適宜性。4)物探83邊坡工程地質試驗

測繪、勘探只能查明邊坡中土石的結構和地下水位等問題，要定量地測定邊坡中土石和地下水各種性能指標，則必須由室內實驗和野外試驗工作來完成。野外試驗工作能在天然條件下測定邊坡土石的各種性能，其所得資料比在實驗室內用小塊土石試樣所得資料更符合實際情況，更能反映巖土體由于裂隙、軟弱夾層及層理等的切割而造成的非均質性及各向異位，但是這類工作需要較大型設備，費時而且成本高昂，所以一般多在后期勘察階段中采用，即主要應在詳細勘察階段進行，以便為詳細設計計算提供指標。初步勘察階段也要進行相當數量的這類工作，但所得數據主要是用于初步評價邊坡的穩定性。在補充勘察階段中，為了補充前一階段工作之不足也進行一定量的實驗室實驗及野外試驗工作。邊坡工程地質試驗84

工程地質勘察中常用的野外測試工作大致可分成4大類，亦即巖土力學性質的試驗、巖體中應力測量、水文地質試驗和改善巖石性能的試驗等。土石力學性質野外測定包括疏松土和堅硬巖石的強度和變形性能的野外測定。巖體中應力測量不僅要測定巖體的原有應力狀態，同時還要測定工程活動過程中應力的變化，一般對于大型邊坡才進行。水文地質試驗包括測定地下水的流動途徑、滲水、鉆孔注水、壓水、抽水試驗測定土石的滲透性等。在一般邊坡的治理工程中，對于邊坡巖土體的試驗通常僅考慮下列項目的試驗。 工程地質勘察中常用的野外測試工作大致可分成4大類，亦85邊坡變形觀測邊坡在坡體自重、震動或地震等外荷載作用下，常會產生開裂、沉降、位移甚至失穩破壞，因此有必要對邊坡的變形情況進行觀測，以便對邊坡的穩定性進行預測及評價。變形觀測網的形式，應根據邊坡的特征和地形地貌條件確定。當邊坡的范圍不大，其形狀窄而長，主軸位置較明顯時，可采用十字交叉狀觀測網；當地形開闊，邊坡范圍不大，在其四周有小山丘時，可采用放射狀觀測網；當邊坡地形復雜，范圍較大時，可采用任意方格觀測網。·

在進行觀測點的布置時，主要觀測線上的觀測點，不得少于5個。水準點、置鏡點、照準點及其兩端的觀測點，均應設置在邊坡體的穩定地段上。觀測站樁點的埋設應考慮觀測線的通視要求。邊坡變形觀測的次數，一般每月l～2次，遇降雨或變形速度加快時，應適當增加觀測次數。每次的觀測資料及時整理，當發現異常現象時，應及時分析處理。邊坡變形觀測86邊坡滑動面的地質勘探邊坡滑動面地質勘探的主要目的是查明滑動面的位置、形態、力學特征、滑體結構、各地層面物理力學性質、滑動的成因、穩定程度，并預測其發展趨勢。邊坡滑動面勘探點、線的布置應以查明滑動面的位置和形態為原則，除應在滑動主軸線布置勘探線外，在其兩側宜布置一定數量的勘探點、線。勘探主軸線上的勘探點間距，一般不大于30m。在支擋構筑物位置處，應布置一條勘探線。在勘探點的總數中，宜有適量探井或探槽。勘探孔的深度應超過最底層的滑動面，并應進入穩定地層一定深度；在抗滑樁位置處的勘探深度，應按其預計錨固深度確定。勘探取樣時，應從滑體前、中、后部的滑動帶及其上下各主要土層中分別采取土樣；當滑動面不明顯時，應在預定的滑動帶附近連續取樣。邊坡滑動面的地質勘探87邊坡設計的基本資料設計基本資料邊坡設計開始之前，除了應掌握有關整個邊坡的資料，包括工程地質、水文條件、地震烈度受國家頒發的有關設計規范外，應注意相關工程資料的搜集和分析，如公路邊坡設計中應搜集路線平、縱、橫斷面設計資料及路基設計表，水工邊坡中應搜集大壩、船閘等相關工程的有關資料。此外，還應重視土質調查試驗資料，當地同類邊坡工程的經驗資料的搜集與分析。邊坡設計的基本資料881)工程地質勘察報告這是對邊坡進行穩定性分析與評價的主要資料，它包括邊坡的地層結構，各地層的產狀、構造、巖層的完整及破碎程度、風化程度等，覆蓋層厚度及變化情況，可能破裂面(或滑動面)的立置、形態及潛在變化，地形變化及地貌特征等。2)水文條件邊坡設計時，應掌握邊坡地段處地表水及地下水的情況，包括雨季及枯水季節的地下水位情況，設計標準年限內的最大降雨量等資料。1)工程地質勘察報告893)地震資料邊坡設計時，應查閱國家地震烈度區劃圖，當地震烈度低于6度時，可不考慮地震荷載；當地震烈度達到6度以上(含6度)時，應計算地震荷載的影響。4)土質調查試驗報告在進行邊坡設計時，應掌握土層的類別及物理、力學性質，它是在進行工程地質勘測時通過調查、鉆(挖)孔采集各土層(地層)的原狀土(巖)樣，并以室內或原位試驗方法取得的。各層土的物理力學性質指標有粒徑級配、塑液限、天然含水量、土體天然容重、飽和容重、抗剪強度指標、滲透系數水力坡體、巖石天然狀態及飽和狀態下的單軸(無側限)抗壓強度，以及土(巖)樣柱狀剖面圖等。3)地震資料905)相關工程資料邊坡工程的設計應與相關工程相適應，盡量不影響相關工程的使用功能，因此，在設計前應搜集相關工程的總體平面布置圖、縱斷面及橫斷面設計圖，對于公路邊坡工程，還應搜集路基設計表。6)同類邊坡工程的經驗資料邊坡設計時，在對當地的地質條件及降雨情況缺乏把握的情況下，對當地同類邊坡工程的經驗資料，包括邊坡斷面設·計形狀、坡比、臺階高度、臺階寬度、防護結構形式等進行深入細致的分析研究顯得尤為重要。7)邊坡工程環境資料邊坡工程設計應考慮邊坡工程對周邊環境的影響，以保護與美化環境，因此在邊坡設計前必須收集與邊坡工程有關的環境資料。5)相關工程資料91常用設計參數 邊坡治理工程設計中，常用物理力學參數有邊坡巖土體的物理力學參數以及結構面的抗剪強度指標參數。

1)土體物理力學指標

(1)土的天然容重土的天然容重是指在天然狀態下單位體積內的土體重力，是邊坡穩定性分析荷載計算中常用的一個指標，用y表示，其表達式為

（）式中：W——土體在天然狀態下的重力，kN；

V——土體的體積，m3。常用設計參數92(2)土的飽和容重土的飽和容重是指土體中的孔隙全部被水充滿時，即飽和狀態下單位體積內的土體重力，用表示，其表達式為（）式中：——土顆粒的重，kN；

——土體中孔隙的體積，m3；

——水的容重，kN。(2)土的飽和容重93(3)土的浮容重土體浮容重是指土體被水淹沒，受到水的浮力作用時單位體積內的土體重力，以，表示，其表達式為：

（）式中：——土體中土顆粒的體積，m3。

(4)土的孔隙率孔隙率是