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公路边坡稳定性研究及防护措施综述
作者：王金利
来源：《建材发展导向》2015年第03期
摘 要：公路边坡是现代公路的重要组成部分，边坡稳定问题是公路建设需要解决的问题之一，文章主要介绍了国内外关于公路边坡稳定性的研究现状，主要从边坡稳定性分析方法以及防护加固两个方面进行阐述，最后总结了现代公路边坡的发展方向。 关键词：公路边坡；稳定性；边坡加固
近几年我国经济持续快速发展，城市建设也得到急速的扩张和膨胀，然而由于地区间差异，导致各地的经济发展水平存在差距。在要想富先修路的指导思想下，我国的公路建设也在飞速发展。公路建设能够提高各个地区内部及地区间的交通能力，然而受地质条件的，使各级公路的边坡稳定性出现不同程度的下降，从而产生各种工程灾害事故，例如坡面坍塌、边坡侵蚀等。这些工程灾害事故不仅造成极大的经济损失，也潜在威胁人民群众的生命安全。为防止由于道路边坡失稳造成的国家经济损失和对人民生命财产安全的威胁，故在进行公路建设时应在合理布局的前提下，选择经济、实用、美观、合理的工程边坡防护措施，提高道路的行车安全和稳定性，同时到达与美化道路、协调周围环境、平衡周围生态环境的效果。 目前在公路工程中，研究公路边坡稳定性已是重要的技术问题之一，公路施工及正常运营在一定程度上受边坡长期稳定的影响。以前未能充分认识和重视对各等级公路的高边坡开挖的边坡稳定性问题。随着我国公路建设的快速发展，高等级公路里程的增多，因边坡失稳导致的边坡坍塌、滑坡事故逐渐增多，因此对边坡稳定性的要求越来越高。边坡的稳定性分析及相关的治理措施研究也成工程研究的重点。在公路建设过程中，在选用合理方法对边坡的稳定性进行评价后，需根据评价结果选择针对性的边坡治理措施。边坡治理既要节约资金，也要保证公路安全运营。如何在保证边坡稳定的情况下合理选择适用的边坡保护形式成为我国公路建设需要急需解决的研究课题之一。 1 国内外研究现状 1.1 国内研究现状
1.1.1 边坡稳定性分析方法研究现状
边坡稳定性分析方法可以概括为三类：极限平衡法、塑性极限分析方法和数值分析方法。80年代后期，随着计算机理论及硬件水平的大幅度提高以及对岩体力学性质的研究进展，在边坡研究中开始应用各种复杂的数值计算方法，同时由于各个学科之间的相互联系与渗透，这一时期的边坡研究成果较多。其重要的研究进展有：
1.1.1.1 边坡变形破坏的地质力学模式得到不断补充和完善。
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1.1.1.2 数值模拟技术愈加广泛。边坡的稳定性研究已广泛应用数值模拟技术。80年代后，其不论在计算方法、计算模型和岩石土力学参数确定方面都有了很大的进展。目前，常用的数值计算方法有：较完善的各类极限平衡法、边界元法、有限单元法、块体理论、离散元法以及各种耦合计算方法等。
1.1.1.3 类比统计方法的引入。传统的工程地质学主要研究地质对，80年代后，由于学科之间的相互渗透使得许多与现代科学有关的理论和方法应用到边坡稳定性的研究中，如灰色理论、信息论方法、系统方法、模糊数学、数量化理论及现代概率统计理论等，使这种对比研究方法从定性分析逐渐发展到定量分析，并且形成多种具有特色的边坡稳定性预测模型。 1.1.1.4 数据库及专家系统方法逐步得到应用。 1.1.1.5 边坡稳定性监测预报技术迅速发展。 1.1.1.6 非线性科学方法的引入。 1.1.2 病害边坡防治技术的研究现状
病害边坡防治技术是伴随着采矿工程、交通及地质灾害防治工程、水利水电工程的发展而发展起来的。早在50年代初，由于对边坡的病害认识与研究不足，在早期的山区公路修建时，边坡病害具有普遍性和突出性，处理措施主要是在边坡前缘修建抗滑土堤或抗滑挡墙来保持山体的平衡，或再边坡的后缘或侧边修建截水沟、排水沟；60年代初，在处理路基病害时主要采用边坡前部修建抗滑挡墙和支撑盲沟群相结合的工程，有支护与疏水作用；60年代后期，在吸取前期公路边坡防治经验教训的基础上，在选线时避开滑坡地段，并在调查研究路线经过的地质的性质和稳定性后，采取了相应的工程措施，应用了钢筋混凝土挖孔抗滑桩、深井抗滑挡墙和垂直钻孔群排泄边坡地下水的新措施；70 年代初，在湘黔、太焦等线路的建设中，遇到了湖相沉积粘土中的浅层滑坡等新的病害边坡，在研究和试验国外的化学加固方法的基础上，以及对土质与离子化学作用领域的研究，并结合大量试验研究，铁道部科学研究院西北研究所出版了国内第一本有关病害边坡防治的专著《滑坡防治》；70 年代末期和 80 年代初，病害边坡防治技术开始广泛应用锚固技术；80 年代末期至目前，在大量的工程实践与边坡工程研究的基础上，病害边坡的防治技术在工程加固机理与设计方面获得发展等。中国铁道出版社定期出版的《滑坡文集》基本上反映了我国铁道系统对病害边坡的防治技术的进展。采矿与水利水电系统也根据自身的特点对岩质边坡的加固技术研究做出了贡献。目前，我国的地质灾害防治进入了一个新时期，大量的防治工程实践，如豆芽棚滑坡、鸡冠岭崩塌体、链子崖危岩体、黄腊石滑坡、黄石市板岩山危岩滑坡体等的整治推进了病害边坡防治技术的进一步发展。
根据病害边坡的可能失稳成因，常用的病害边坡加固方法有：第一，用于截排地下水目的的坡体表面排水沟、边坡外围截水沟、盲洞、支撑渗沟、地下盲沟、边坡渗沟、水平钻孔群、垂直钻孔群、井点抽水等；第二，用于减少下滑力的边坡上部减重；第三，用于增加抗滑力的
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抗滑土堤、抗滑片石垛、抗滑挡墙、抗滑键、抗滑墩、抗滑桩、交错杆抗滑桩、竖向预应力锚杆挡墙、锚杆、锚索、刚架抗滑桩、预应力锚杆锚索、抗滑明洞、支撑渗沟等；第四，用于防止河岸冲刷目的的河岸防护工程；第五，用于改善滑带上性质的冻结、麻面爆破、压浆（包括水泥浆和化学浆液等）、焙烧、电渗等。 1.2 国外研究现状
边坡稳定性研究历史悠久，英国学者赖尔在他所著的《地质学原理》一书中最早研究了边坡稳定问题并首次提到滑坡，认为地下水影响边坡稳定性。后来，由于研究边坡稳定性具有实际价值和理论意义，凡是涉及地质问题的工程学科都开始进行边坡稳定性研究。从土质滑坡开始对边坡的稳定性进行分析、评价与计算，法国工程师库伦首次介绍圆弧形滑动面，并用剪切试验数据来分析滑坡的稳定性。后来，费林纽斯提出用摩擦圆法来预测边坡的稳定性。太沙基在引入孔隙水压力的概念后提出有效应力分析法，Morgenstern N.R.和Price V E.提出著名的摩尔根—柏莱斯法，Sarma S.K提出著名的Sarma法。
国外对病害边坡防治技术的研究主要是在第二次世界大战以后，美国公路局编写了世界上第一部全面阐述病害边坡防治的专著《滑坡与工程实践》，后又出版了《滑坡分析及其控制》，1960 年日本的高野秀夫发表了专著《滑坡及防治》，1969 年捷克人 Q.Zaruba 和 V.Mencl出版了《滑坡及其防治》，1971年日本的山田刚二等出版了《滑坡与斜面崩坏的实态和对策》等。随着在世界范围内对环境保护的重视，日本将生物防护和工程防护紧密结合，德国将公路景观设计的思想引入边坡防护。从目前的国内外资料来看，病害边坡的防治技术方法基本是相同的，但由于各国的具体条件不同，在防治办法和研究上有所差异和侧重，如欧美各国以改变边坡体外形和水平钻孔排地下水为主，故对减重、加载的位置和防治孔的堵塞（特别是化学作用的堵塞）研究得较好；日本因年降雨量大和钢材较多，故对排水与钢管桩研究得较好。
2 发展方向
随着我国公路建设的飞速发展，公路边坡护防设计与施工越来越引起人们的重视，根据我国公路边坡防护工程经验表明，公路边坡防护的未来发展方向是：
2.1 边坡防护以绿化为基本防护方法，尽量采用植物防护方法来保证边坡稳定性。 2.2 对一些单靠植物防护不能保证稳定的边坡，可结合水泥混凝土、砌石等工程防护方法，美国公路局编写并尽可能采取有效措施对边坡加以绿化。
2.3 当采用某一边坡防护方法难以起到固坡的效果时，可以采用多种防护方法进行综合防护，如植草防护和框格防护的结合，能环境绿化的效果下达到稳固边坡的目的。
2.4 在山区、丘陵区修建道路时，尽量选定挖、填方数量及面积最少的路线方案，尽量减少对自然植被的破坏。
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2.5 对于重点和易出事故路段的边坡，利用GPS、TDR、3D-GIS、光纤传感等监测技术实施全天候监控，通过对监测数据的变化分析，可预警边坡滑坡的潜在破坏，该法具有很大的应用前景。
2.6 数值计算方法的应用。用数值计算方法能够定性和定量的分析各种潜在滑动面的致滑力和抗滑力，同时也能够促进边坡的防护。现在公用的数值计算方法主要有有限差分法、边界元法、有限元法和离散元法，公认的数值计算软件主要有ANSYS、FLAC-3D、3D-UDEC等。 3 结语
公路边坡是现代公路建设的重要组成部分，是保护路基稳定的关键，保证车辆行驶安全的重要因素，同时也促进我国公路运输行业的发展。在当今的社会经济条件下，我们应该在原有研究的基础上，更加注重公路边坡的稳定性，应用更先进的边坡稳定分析方法，提前检测到公路边坡的稳定情况，根据边坡所处的实际条件，分析影响稳定的各个因素，抓住关键，对不稳定的边坡进行养护加固，保证边坡的稳定。 参考文献
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[4] 饶运章，朱为民.我国道路边坡防护现状及发展方向[J].华东公路，2011（187）：46-48. [5] 段海巍.公路边坡稳定性影响因素及改进措施[J].民营科技，2011 （9）：284. 作者简介：王金利（1980- ），男，汉族，山西平遥人，本科，助理工程师，研究方向：公路生态保护等。
