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1、环环 境境 岩岩 土土 工工 程程第三讲 人工边坡防护与绿化第三讲 人工边坡防护与绿化一、山区高等级公路路堑边坡综合治理二、植被护坡工程技术一、山区高等级公路路堑边坡综合治理（一）前言（二）路堑边坡主要变形破坏形式（三）路堑边坡综合治理措施l随着我国基础设施建设的飞速发展，高速公路不 断向边远山区辐射。在山区、重丘陵区修建高等级公 路，不可避免遇到深挖高填路基，为此，路堑边坡工 程成为高速公路设计研究的重要内容之一。l 路堑边坡失稳的危害： 造成交通中断 经济损失 不良社会影响 增加后期维护处理费用（一） 前言山区高等级公路路堑边坡特点：地域的分散性地质条件的复杂性边坡工程规模不一性边坡破坏类
2、型多样性环境影响因素的随机性路堑边坡治理存在的问题：勘察工作的深度和广度不够对边坡治理设计缺乏系统研究施工技术落后管理重视不够（二）路堑边坡主要变形破坏形式路 堑边坡 的破坏 形式整体失稳破坏局部失稳破坏u平面滑动u弧形滑动u大规模崩塌、倾 倒u坠落u塌滑u局部倾倒u块体滑动u岩屑或土体流动平面滑动主要发生在顺向岩质边坡和流塑、软塑 状土构成的缓倾角土质边坡、以及古滑坡中。坡脚开 挖后，边坡岩土体沿某一软弱面滑动。（二）路堑边坡主要变形破坏形式弧形滑动主要发生在粘土边坡中，边坡中部和后缘可 见多道拉裂缝和错动面，前缘剪出口土体上翘，开始 滑动速度较慢，但坡面拉裂后，随着雨水的渗入，加 剧了边坡
3、的变形破坏，最终导致边坡整体失稳。（二）路堑边坡主要变形破坏形式倾倒变形一般发生在反倾向岩质边坡（岩层倾角 5080）和岩层近乎直立的顺向坡中，路基开挖 后，岩层发生明显的弯曲和拉裂变形，坡面出现多到 反坎，其岩层为强风化和弱风化的薄层砂岩、泥岩、 页岩。（二）路堑边坡主要变形破坏形式塌滑破坏主要出现残坡积土、崩坡堆积物、风化碎 石土构成的边坡和碎裂结构的岩质边坡中，一般在亚 粘土、全强风化的砂岩、页岩构成的高陡边坡上浅 表部岩土体受卸荷和雨水作用会迅速解体破坏。（二）路堑边坡主要变形破坏形式散落主要发生在极为破碎的岩质边坡中，风化破碎的岩 石受雨水冲刷时岩石碎块顺坡落下。如红砂岩边坡中散 落
4、普遍存在，节理切割岩体中也常见坠落和块体滑动。（二）路堑边坡主要变形破坏形式土体流动主要发生在风化土边坡中，特别是灰岩与上 覆土体构成的边坡中。由于雨水入渗或基岩裂隙水渗 出，土体饱和后极易产生流动，在路面上形成泥滩。（二）路堑边坡主要变形破坏形式（三） 路堑边坡综合治理措施n一般原则路堑边坡治理的作用改善边坡的力学平衡状态，提高 边坡的稳定性，保护环境。边坡治理目的可分两类，即预防性处理和补救性处理 ，前者适合于潜在不稳定边坡；后者适用于正在变形破坏 的边坡和已破坏边坡。路堑边坡综合治理设计的基本原则是：“因地制宜、 综合设计、就地取材、防治结合、确保施工”。路堑边坡治理措施选择应以保障安全
5、、节省投资、施 工方便为前提，同时考虑实施后应达到协调周围环境、保 持生态平衡的效果。措施分类 路堑边坡治理措施按作用和目的可分为开挖卸载、支 挡加固、排水和坡面防护。开挖卸载是选择一个稳态坡形；支挡加固的主要手段为：挡土墙、护面墙、抗滑桩、 树根桩、砂浆锚杆、预应力锚索等。排水措施为：边沟、坡顶截水沟、坡面排水沟、地下 盲沟、坡内排水孔。坡面防护手段为：圬工防护、混凝土网格、挂钢筋网 喷射混凝土、植草、植树等。（三） 路堑边坡综合治理措施n 开挖卸载由于边坡的稳定性受坡形的控制，设计合理的边坡坡 形对于保证边坡稳定方面尤为重要。就高速公路运行安全而言，路堑边坡坡形设计只要达 到良好的通视条件
6、和环境协调即行。为了安全需要，开挖边坡一定要满足稳定要求，有时 要进一步放缓边坡或降低坡高。对于潜在不稳定边坡和已变形破坏边坡治理，开挖卸 载是主要考虑方案之一，边坡卸载具有经济实用的特点。（三） 路堑边坡综合治理措施n 开挖卸载开挖卸载的目的是放缓边坡、减小边坡潜在滑体的有 效高度，从而提高边坡的稳定性。边坡开挖的负面影响是破坏自然植被，加快雨水入渗 速度和加大入渗量。就高速公路运行安全而言，路堑边坡 坡形设计只要达到良好的通视条件和环境协调即行。合理采用开挖卸载方案是边坡设计中应该研究的内容 之一。（三） 路堑边坡综合治理措施实例开挖线1开挖线2减少植被 破坏范围原地形线开挖卸载方案分析：
7、l开挖方案是否从根本上提高边坡的稳定度；l卸载开挖是否造成更大的植被破坏和水土流失问题；l卸载开挖与加固防护处理方案的经济比较、工期比较 、环保比较。（三） 路堑边坡综合治理措施n边坡支挡加固措施应根据边坡的规模、地质条件 和变形破坏类型确定。n对于低矮的不稳定边坡一般采用挡土墙、砌石护 面墙和砌石拱形骨架进行支挡防护；n对于规模较大的边坡，必须通过稳定验算来确定 边坡的加固方案和加固度，同时经过技术经济比较选 定加固措施。n有些边坡采用单一方法加固，有些边坡根据需要 可同时采用了几种措施综合加固。（三） 路堑边坡综合治理措施n 支挡加固支挡加固边坡变形 破坏形式边坡类型支挡防护措施塌滑土坡嵌
8、入式砌石拱形骨架、混凝土网格梁， 短锚锚杆加固，植草岩坡短锚锚杆加固，混凝土网格梁，挂网喷喷射 混凝土滚滚石坠坠落岩坡挂网喷喷射混凝土、挂网植草弯曲倾倾倒岩坡砂浆锚浆锚 杆、锚锚索加混凝土网格梁，锚锚 杆挡墙挡墙 ，弧形滑动动土坡锚锚杆、树树根桩桩、抗滑桩桩、重力挡墙挡墙 ， 混凝土网格梁植草防护护 平面滑动动土坡树树根桩桩、抗滑桩桩、重力挡墙挡墙 、锚锚杆挡挡 墙墙，混凝土网格梁植草防护护 岩坡锚锚杆、重力挡墙挡墙 、抗滑桩桩土体流动动土坡挂网植草、规规模较较大的缓缓坡上采用树树 根桩桩加联联梁或锚锚杆挡墙挡墙 ，植草防护护n支挡结构分析比较l传统边坡加固设计中，处理措施主要沿点线布置， 如
9、抗滑挡墙和抗滑桩，一般说是有效的，但是使用几年 之后，常出现加固结构产生位移甚至被推倒的事例，并 且产生的危害比较大。其原因是这种被动支挡结构侧向 压力会由于岩土体蠕变和水文地质条件的改变而增加， 发展到一定程度，往往由于某种激发因素使结构破坏。l现代边坡加固设计更强调处理措施沿面布置，并从 改善岩土体力学性质出发，如灌浆、加筋土、锚杆支护 等，其加固作用是提高了岩土体的整体性和强度，从而 达到稳定边坡的目的。在较大规模边坡治理措施的选择 时应优先考虑中整体性加固措施。（三） 路堑边坡综合治理措施n锚固技术应用锚杆、锚索树根桩锚杆挡墙实例边坡排水措施包括： 边沟、坡顶截水沟、坡面排水沟、地下盲
10、沟、坡内 排水孔。施工临时排水问题： 国内有些项目施工过程中的临时排水设施设置很少 ，临时排水设置没有系统地进行设计，使得很多地 表水直冲路基边坡。坡面没做临时的防护，挖方时 不按规范的操作程序进行，出现边挖塌，诱发了很 多工程滑坡、边坡坍塌、侵蚀等问题。（三） 路堑边坡综合治理措施n 排水措施排水措施l植物护坡的一般作用：保持生态平衡、美化环境，使工程建设更人性化 、景观化、自然感。实施植物护坡，可以防止坡面水土流失、提高边 坡稳定性外，起到吸收噪音的作用。对于规模较小的路堑开挖边坡，植物护坡可以是 主要手段；而对于深切路堑边坡，植物护坡可配合其它支挡 措施进行表面防护。（三） 路堑边坡综合
11、治理措施n 植物护坡植物护坡有关植物护坡的具体内容，将在下一部分进行详述。有关植物护坡的具体内容，将在下一部分进行详述。二、植被护坡工程技术（一）绪论（二）植被护坡基本理论（三）植物护坡的基本原则及设计要求（四）一般边坡的植物护坡方法（五）高陡边坡的植物护坡方法（六）植物护坡实例武汉市青郑高速 清江隔河岩 混凝土坡面，坡比 1:0.75，坡高35m， 坡面面积3800。沪蓉西高速公路 东莞塘厦龙林高速入口 （一） 绪论 植被护坡是利用植被涵水固土的原理稳定岩土边坡， 同时美化生态环境的一种新技术，是涉及岩土工程、 恢复生态学、植物学、土壤肥料学等多学科于一体的 综合工程技术。其主要意义在于解决
12、边坡工程建设与生态环境破坏 的矛盾。 必要性生态环境保护的需要；护坡工程的需要；经济规律的需要。1.植物护坡的意义及必要性 深根的锚固作用； 浅根的加筋作用； 降低坡体孔隙水压力； 降雨截留、削弱溅蚀； 控制土粒流失。2. 植被护坡的功能护坡功能改善环境功能恢复被破坏的生态环境； 降低噪声、光污染，保证行车安全； 促进有机污染物的降解、净化大气、调节 小气候。景观功能（一） 绪论 3. 植被护坡与工程护坡功能对比（一） 绪论 功能工程护坡植被护坡坡面保护片石护坡、喷混 凝土等植被的完全覆盖加筋加筋土草、小灌木根系锚固锚杆木本植物的根系排水坞工渠垂直或倾斜的排 水活枝捆垛3. 植被护坡与工程护坡
13、功能对比工程措施护坡： 对减轻坡面修建初期的不稳定性和侵蚀方面效果很好； 过分追求强度功效，破坏了多样性自然生态的和谐； 而且随着时间的推移，混凝土面、桨砌片石面都会风化 、老化，甚至造成破坏，后期整治费用高;边坡坡面采用工程防护措施后，由于缺乏植物生长的环 境，被破坏了的植被很难迅速恢复。 （一） 绪论 植被护坡： 初期作用弱，后期作用越来越大； 恢复生态环境，保持生态平衡； 根系延伸使土体产生裂隙，增加渗透力； 无法控制更深层滑动； 对高陡边坡，生长基质难于附于坡面。植被护坡技术与工程措施结合，发挥二者各自的优 点，可有效解决边坡工程防护与生态环境破坏的矛 盾，既保证边坡的稳定，又实现坡面
14、植被的快速恢 复，达到人类活动与自然环境的和谐共处。 二、植被护坡工程技术（一）绪论（二）植被护坡基本理论（三）植物护坡的基本原则及设计要求（四）一般边坡的植物护坡方法（五）高陡边坡的植物护坡方法（六）植物护坡实例（二） 植物护坡基本理论 1. 植被护坡机理根系的力学效应木本类根系草本类根系加筋垂直（锚固）水平（支撑）茎叶的水文效应降雨截留抑制地面径流削弱溅蚀（1）草本类根系与边坡岩土体的相互作用草本根系的分布特征0-30cm土层急剧减少，在30-70cm土层逐渐减少及在70- 150cm土层保持最低水平。 总根数的90集中分布在0-30cm的土层内， 30-70cm土 层内根数约占总根数的8
15、，70cm以下土层仅占总根数 的2 左右。 1. 植被护坡机理（1）草本类根系与边坡岩土体的相互作用草本根系土体相互作用力学模型抗剪强度（2） 木本类根系与边坡岩土体的相互作用木本根系的分布特征主直根系散生根系水平根系根系形态取决于植物本性、外界条件及人为作用。 1. 植被护坡机理（2） 木本类根系与边坡岩土体的相互作用垂直木本类根系与边坡岩土体的相互作用（50cm）垂直根系木本植物的主根扎入土体的深层，通过主根 和侧根与周边土体的摩擦作用把根系与周边土体联系 起来，结合垂直根系分布特点，可以把根系简化为以 主根为轴向、侧根为分支的全长粘接型锚杆来分析其 对周边 土体的力学作用，其锚固力的大小
16、可通过计算 各侧根与周边土体的摩擦力以及主根与周边土体的摩 擦力的累加而获得。 （2） 木本类根系与边坡岩土体的相互作用水平木本类根系与边坡岩土体的相互作用（50cm）下 滑土体把剩余推力作用于主根及树干，主根及 树干再把所受的力传递给各水平侧根，通过侧根与 土体的摩擦阻力来平衡下滑土体的剩余推力。 （3） 植被的水文效应降雨截留一部分降雨在到达坡面之前就被植被茎叶截留并暂 时贮存在其中，以 后再重新蒸发到大气中或落到坡面 。植被通过截留作用降低了到达坡面的有效雨量，从 而减弱了雨水对坡面土体的侵蚀。削弱溅蚀植被能够拦截高速落下的雨滴，通过地上茎叶的缓 冲作用，消耗掉雨滴大量的动能，并且能使大雨滴分 散为小雨滴，从而把雨滴的动能大大降低。1. 植被护坡机理（3） 植被的水文效应抑制地表径流地表径流集中是坡面土体冲蚀的主要动力，土体 冲蚀的强弱取决于径流流速的大小、径流所具有的 能量。草本植物能够有效地分散、减弱径流，而且 还阻截径流改变径流形态。1. 植被护坡机理（二） 植物护坡基本理论
