高边坡病害类型、特征、发生机理

高边坡病害类型、特征、发生机理中铁西北科学研究院西安斯莱德滑坡防治技术咨询有限公司主要内容1、地质灾害的主要类别2、高边坡问题的提出3、高边坡的含义及类型4、影响路堑边坡稳定的主要因素5、高边坡的坡体结构类型6、路堑边坡变形类型7、常见地段高边坡的一般破坏模式8、路堑高边坡的设计9、几点认识和体会1、地质灾害的主要类别•1、地质灾害的定义•地质灾害是地质体在众多因素作用下变形、破坏、运动而给人类生存环境造成危害和生命财产损失的地质现象。•2、常见的地质灾害有：•（1）深层地壳运动造成的地震、火山喷发、地裂缝等；•（2）由斜坡块体运动形成的崩塌、滑坡、错落、倾倒、坍塌和岩体深层蠕变等；•（3）由地表水作用形成的泥石流、碎屑流、水土流失、洪水、河流水毁、冲刷等；•（4）由地下水作用引起的岩溶塌陷、地面沉降、湿陷、涌水突泥等•（5）由表生地质作用引起的沙漠化、盐渍化、风化剥落、膨胀、收缩等等。2、高边坡问题的提出•我国是一个多山的国家，自然地理、工程地质环境十分复杂，高等级公路是一项大型带状工程，穿越多种工程地质单元，甚至不同的气候区。由于高等级公路技术标准高、路基宽度大，对山体的破坏严重，将加剧各种自然和人为地质灾害的发生。•近年来的公路建设，凡公路进入丘陵、山区，还没有发现那一条公路沿线没有滑坡发生和不稳定高边坡失稳，仅规模大小、类型、性质不同而已。•如山西运三高速公路穿越中条山北麓低山丘陵区，对公路工程造成威胁的滑坡6处、不稳定高边坡17处；陕西铜黄高速公路，沿线老滑坡和施工中诱发的工程滑坡20多处；重庆万梁高速发生滑坡及边坡病害70余处；云南保龙高速公路全线74公里，老滑坡多达47处，高于30m边坡127处；川藏公路自2000年6月～2001年5月，不到一年的时间里，先后在西藏境内波密县易贡藏布、八宿县的怒江和芒康县的海通沟发生了三次特大型崩塌、滑坡，造成堵江“溃坝”的严重自然灾害，给人们的生命财产带来巨大损失。•云南保龙高速一合同段高边坡变形照片•重庆万梁高速梁家膀滑坡•后部拉裂谷宽8~10m•宝天铁路105#隧道病害东部错落体全貌•宝兰二线伯阳隧道进口滑坡群•川藏公路102滑坡•在东部沿海和中部省市，凡高速公路穿越丘陵山区，同样滑坡、高边坡失稳等地质灾害均较严重，如京珠高速公路广东省粤北段，路线穿越大瑶山脉西麓山区，110公里路段，滑坡、高边坡病害工程造价增加投资约10亿元；福建省是一个多山的省份，滑坡高边坡等地质灾害也较严重，漳诏高速公路全长140km，路堑高边坡30多处，不稳定高边坡14处；福州～宁德高速公路，全长约152km，路堑高边坡296处，其中稳定性较差的和不稳定高边坡48处，京福高速公路福建境内三明市～福州段长约216km，路堑高边坡大于40m的192处，稳定性较差和不稳定高边坡101处。安徽省徽～杭高速公路，黄山市～昱岭关段长约82km，高度大于30m的路堑高边坡约71处，总长约7744m，滑坡10多处，严重的制约着工程施工进度。京珠高速公路粤北段K108滑坡整治过程中整治后•京珠高速公路粤北段K152滑坡•深圳高速公路K101西滑坡•同三高速公路福建八尺门互通3#滑坡全貌•徽杭高速公路竹岭隧道西洞口左侧滑坡•徽杭高速公路ZK62左侧高边坡千枚岩顺节理面大型楔形体失稳•YK76开挖高边坡诱发大型滑坡•浙江省特别是丽水地区也是一个多山的地区，地质条件较为复杂，在复杂多样的地形地质条件下修建高速公路，如对边坡病害重视程度不够而对其防治不当或不力，轻者会影响整条路线正常建设，延误工期或造成重大经济损失；重者在建设和运营期间可能造成人员伤亡事故，产生极大的社会影响。因此，金丽温公司着眼于地质灾害的判断和预防工作，对高速公路高边坡地质灾害防患于未然是十分必要的。•章坑岭隧道进口滑坡•K49+700～+900滑坡变形•K62～K64坡面坍塌•两龙高速公路部分变形照片2、高边坡的含义及类型1、高边坡的定义•就目前铁路及公路通行的认识，一般定义高边坡为•土质边坡≥20m，岩质边坡≥30m2、高边坡的类型（1）按边坡物质组成分土质边坡、类土质边坡、岩质边坡、二元结构边坡（2）岩质边坡按坡体结构分顺层边坡、切层边坡、碎裂结构边坡、块状结构边坡（3）按使用对象分露天矿边坡、水电工程边坡、铁路公路边坡、城建边坡等3、影响路堑边坡稳定的主要因素•高边坡是将地质体的一部分改造为人为工程的一部分，公路高边坡坡体多为较复杂的工程岩体，其复杂性不仅表现在边坡岩体的成因、岩性、构造以及各类构造裂面的空间组合与边坡面的关系，而且受边坡施工开挖方式、堆弃渣、排水等工程活动影响，处于不断风化、卸荷、构造解体与复杂的工程活动中，稳定性影响因素较为复杂。•概括而言，影响高边坡稳定的因素主要为以下四个方面。3.1、工程地质特征是决定边坡稳定与不稳定的内因•它包括以下几个方面：•（1）地层岩性：岩性决定岩石的强度，抗风化能力，岩体结构及所能保持的稳定边坡高度及坡度。•（2）地质构造：地质构造决定岩层的产状，节理裂隙的性质及发育程度，断层破碎带的性质等，这些因素又决定了路堑边坡的岩体结构和破碎程度。岩质边坡的稳定性主要受缓倾角倾向线路的结构面、构造面特别是层面的控制。•（3）边坡岩体的风化程度：岩体风化破坏了岩体的完整性，使岩石物质成份发生变化，导致岩石物理力学性质的改变，直接影响岩体的强度及其水稳性，进而影响路堑边坡的稳定。如残积层及全风化岩体构成的高边坡的稳定性，起控制作用的是土状岩体的强度能否支撑设计的坡率、坡高；强风化碎裂结构岩体，由岩体强度、破碎程度及结构、构造面的组合及其与临空面的关系等共同控制边坡的稳定性；硬质岩石边坡，主要由结构、构造面组合及其与临空面的关系控制边坡的稳定性。•（4）水文地质条件：地下水软化岩（土）体，降低其强度，增大重度而增大了下滑力，有时还产生静、动水压力，这些均不利于边坡的稳定。是否存在地下水及其发育程度是评价边坡稳定的重要因素，特别是在岩性较弱的泥岩、砂岩地层中或全风化地层中，一旦地下水较为丰富，开挖后变形的概率较高。作用于高边坡的不利因素是高边坡变形的触发因素使高边坡不稳定的影响因素作用因素对滑坡的作用自然因素风化作用降低岩土体的强度降雨（雪）增大滑体重量和下滑力；减少滑带土强度和抗滑力；灌入裂缝产生静水压力；提高地下水位地下水变化增加滑带土孔隙水压力减小抗滑力；增大动水压力和下滑力；潜蚀或溶蚀滑带减小抗滑力河流冲刷增大斜坡高度和坡脚陡度和应力；减小抗滑支撑力地震增大下滑力；减小抗滑力；滑带土液化崩塌加载增大坡体重量和下滑力；增大地表水下渗人为因素开挖坡脚增大坡脚应力，减小抗滑力坡上加载增大坡体重量和下滑力；增大地表水下渗水库水位升降增大动水压力和下滑力，浸泡抗滑地段减小抗滑力；提高地下水位和滑带土孔隙压力;减小抗滑力灌溉水下渗增大滑体重量和下滑力，提高地下水位，增加滑带土孔隙压力，减小抗滑力采空塌陷增大下滑力；滑带松弛、地表水下渗，减小抗滑力爆破振动增大下滑力；破坏滑带，减小抗滑力破坏植被增大地表水下渗和下滑力，减小抗滑力3.2路堑边坡开挖对边坡稳定性的影响•路堑边坡的开挖是对自然应力状态的重大改变，是造成边坡失稳的直接原因，因此路堑边坡的设计是否合理是决定路堑边坡稳定的关键，它包括确定坡形、坡率、边坡高度和加固与防护结构的类型等。故在一定的工程地质条件下，路堑边坡的稳定性取决于设计的坡形坡率及加固措施是否与地质条件相适应。3.3施工对边坡稳定性的影响•施工方法、工艺及施工顺序对路堑边坡的稳定也有很大影响，在设计合理的前提下，有效的施工方法及工艺，开挖与支挡工程的有机配合是保证边坡稳定的保障。•如预加固抗滑桩的设立,必需抗滑桩设立后才能开挖桩前土体。•如对可能失稳的边坡，需要分级开挖，随即支挡，挖一级，支挡加固一级，再向下挖。•如对硬质岩石边坡，避免大爆破施工而使岩体进一步松弛，造成失稳变形，从而增加投资及影响施工进度。•如对开挖的边坡，已确定防护加固措施，应及时施工，开挖后长期不施工，造成坡体应力进一步松弛，地下水下渗，特别是在雨季中极易产生施工过程中的变形，变形后会使工程规模成倍增加。•如高边坡加固采用锚固工程，工程质量与施工技术密切相关，对锚固工程施工队伍的专业技术水平要求较高，应选择有经验、责任心强的施工队伍，并加强施工质量监督与管理，才能确保边坡稳定和结构安全。3.4其它因素的影响•除上述因素以外的其它一些因素也会使边坡由稳定向不稳定转化，如破坏植被或边坡防护排水措施不到位，生产、生活用水管理、边坡上部加载等，均对边坡的稳定有一定的影响。4、高边坡的坡体结构类型•坡体结构是构成坡体的不同岩层及其中的各种的结构面（层面、片理面、断层面、节理面、接触面、不整合面等）的产状、分布及其与边坡临空面之间的关系。它控制着边坡变形的类型和性质。一般分为土质边坡、类土质边坡、岩石边坡、二元结构边坡四类，对岩石边坡，又可进一步划分为近水平层状结构、顺倾层状结构、反倾层状结构、碎裂状结构和块状结构。4.1土质边坡堆积土层(如崩积、坡积、冲积、洪积等）及残积土层构成土质边坡。土质边坡岩体结构面对边坡稳定已不起控制作用，控制稳定的是岩土的强度和含水状态，其破坏主要是坍塌、坍滑与近圆弧滑面的滑动破坏及坡面变形，以及沿沉积界面的滑动变形破坏。由灌溉引起的黑方台缘黄土滑坡保龙高速六标膨胀土边坡4.2、类土质边坡•类土质边坡主要为坡残积层、全风化层，及断层破碎带等构成边坡主体。类土质边坡的稳定性既受岩土强度控制，又受软弱结构面（层面、节理面、片理面、断层面等）控制，变形类型有坍塌、坍滑、圆弧形滑动及折线形滑面滑动等。•保龙高速公路14标、九标类土质边坡变形4.3、岩质边坡•岩石边坡，即边坡主体由岩石组成，上部残坡层和全风化层较薄，边坡由强～微风化岩体构成边坡主体，其风化破碎程度呈正常接触或渐变，岩质边坡边坡的稳定性主要受不利结构面控制。•按结构面与临空面的关系可分为三种类型：•(1)顺倾层状岩质边坡•(2)反倾层状结构边坡•(3)碎裂状结构边坡•(1)顺倾层状岩质边坡•层面倾向路线，边坡开挖后很容易发生沿层面或层间错动面滑动的顺层滑坡，有时可形成多层滑动。•万梁高速公路大荒田西砂泥岩顺层滑坡•清连高速公路灰岩顺层边坡的危岩及顺层滑动•(2)反倾层状结构边坡•层面倾向山内或与边坡斜交，不会发生顺层滑动，其破坏主要由倾向临空的结构面及其组合面控制，特别是延伸长、贯通性良好、软弱含水的断层、节理等结构面，有沿折线形滑面滑动的，也有楔形体滑动或崩塌的。也可以是边坡整体失稳，也可以是局部失稳。保龙高速9标户冲河2＃隧道出口错滑体保龙高速9标105m高边坡•((3)碎裂状结构边坡•由破碎岩体构成的边坡，由于岩体破碎，加之边坡开挖后坡脚应力集中和地下水作用，可因坡脚先变形而引起边坡坍塌或滑坡。保龙高速1标碎裂结构边坡V型槽坍滑保龙高速9标碎裂结构边坡槽坍滑4.4、二元结构边坡•该类边坡上部为较厚的残坡积层和全、强风化层，下部为弱或微风化的岩体，该类型边坡上部产生土质、类土质边坡变形类型，下部产生岩石边坡变形类型，且该类边坡多沿不同岩性的接触或风化界面发生变形。5、路堑边坡变形类型•关于路堑高边坡的变形破坏类型，徐邦栋教授在《深路堑高边坡设计及病害治理》一文中，根据变形及破坏涉及的地形地貌范围，将人工高边坡变形破坏划分为四种类型，即山体病害，坡体病害，斜坡病害和坡面病害四类。•根据公路高边坡的特点和防治要求，目前公路界常对高边坡的破坏类型分为三类。•1、坡体变形•边坡所在山体或斜坡体工程地质条件较差，有不良坡体结构或岩体结构，有贯通且延伸度长的倾向临空的不利结构面或软弱夹层，地下水发育，影响范围深、边坡高度高，会产生规模较大的滑坡、崩塌、错落和坍塌等坡体整体失稳变形，其范围常超出边坡范围。•2、边坡变形•在边坡范围内工程地质条件较差，或含水量高，或有倾向临空的不利结构面，变形破坏可以是一级或数级边坡的变形，但破坏深度一般不超过10m，在边坡范围内发生如坍塌、浅层滑坡、局部契形体滑动等。•3、坡面变形•坡体、边坡自身是稳定的，但坡面在