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1、研究背景uu随着诸永公路的建成运营，打开了楠溪江流域对外开放的大随着诸永公路的建成运营，打开了楠溪江流域对外开放的大通道，改善了楠溪江流域的投资硬环境，社会经济的发展紧通道，改善了楠溪江流域的投资硬环境，社会经济的发展紧紧依赖着公路基础设施，因此楠溪江流域公路须满足更高的紧依赖着公路基础设施，因此楠溪江流域公路须满足更高的安全通行要求。安全通行要求。uu近年来楠溪江流域随着农村公路及近年来楠溪江流域随着农村公路及“ “康庄工程康庄工程” ”的实施，形的实施，形成了大量的公路边坡，边坡地质、水文地质条件复杂。在台成了大量的公路边坡，边坡地质、水文地质条件复杂。在台风雨季极易发生公路边坡滑塌，台风
2、季节楠溪江山区容易发风雨季极易发生公路边坡滑塌，台风季节楠溪江山区容易发生山体塌方，沿山公路边坡往往也发生严重塌方，对交通的生山体塌方，沿山公路边坡往往也发生严重塌方，对交通的正常通行造成了极大的安全威胁。正常通行造成了极大的安全威胁。uu据公路部门初步统计，十二五安排楠溪江流域乡道以上普通据公路部门初步统计，十二五安排楠溪江流域乡道以上普通公路边坡治理达公路边坡治理达262262处，处治工程量巨大，费用庞大达处，处治工程量巨大，费用庞大达5.65.6亿亿元，主要针对在楠溪江流域山区公路。元，主要针对在楠溪江流域山区公路。主要研究内容uu从研究背景出发，分析楠溪江流域地质情况和公路边坡的特从研
3、究背景出发，分析楠溪江流域地质情况和公路边坡的特点。点。 uu从楠溪江流域公路边坡地质特征，对具体公路工程边坡滑坡从楠溪江流域公路边坡地质特征，对具体公路工程边坡滑坡成因进行分析。成因进行分析。uu介绍目前国内外边坡防治方法，针对具体经典公路滑坡实例介绍目前国内外边坡防治方法，针对具体经典公路滑坡实例提出有效的防治方案，并进行一定的经验总结。提出有效的防治方案，并进行一定的经验总结。uu利用数值模拟方法对该类边坡工程进行数值分析，探讨滑坡利用数值模拟方法对该类边坡工程进行数值分析，探讨滑坡机理，并提出相关的治理措施及建议。机理，并提出相关的治理措施及建议。论文组成架构uu绪论绪论uu楠溪江流域
4、地质概况楠溪江流域地质概况 uu楠溪江流域公路边坡滑坡成因分析楠溪江流域公路边坡滑坡成因分析 uu楠溪江流域公路边坡工程治理方案楠溪江流域公路边坡工程治理方案uu楠溪江流域公路边坡数值模拟研究楠溪江流域公路边坡数值模拟研究 uu主要研究结论与展望主要研究结论与展望 绪论：绪论：1 1国外边坡技术沿革国外边坡技术沿革时间进时间进程程1919世纪世纪2020世纪世纪2020年代年代 2020世纪世纪30304040年代年代 2020世纪世纪5050年代年代 2020世纪世纪6060年年代代 2020世纪世纪7070年代到年代到2020世纪末世纪末 2121世纪世纪之后之后 防治措防治措施施小型滑坡
5、小型滑坡采取刷方采取刷方减载反压，减载反压，对那些大、对那些大、中型滑坡中型滑坡只能绕避只能绕避 欧美等国欧美等国家就开始家就开始将岩土锚将岩土锚固技术应固技术应用于矿山用于矿山和水利建和水利建设中设中 开始出现利开始出现利用排水措施用排水措施来治理滑坡，来治理滑坡，欧美和日本欧美和日本已经开始应已经开始应用仰斜孔群用仰斜孔群排水措施治排水措施治理滑坡理滑坡 开始逐渐开始逐渐利用支挡利用支挡工程，多工程，多采用抗滑采用抗滑挡土墙和挡土墙和小直径抗小直径抗滑桩。滑桩。 国外开始出国外开始出现利用大直现利用大直径抗滑桩来径抗滑桩来治理滑坡如治理滑坡如预应力锚杆预应力锚杆抗滑桩，双抗滑桩，双排抗滑桩
6、等。排抗滑桩等。 人工挖孔人工挖孔钻、钻孔钻、钻孔灌注桩、灌注桩、冲孔灌注冲孔灌注桩等开始桩等开始在边坡支在边坡支护中大量护中大量应用应用 边坡植边坡植物防护、物防护、骨架植骨架植被护坡、被护坡、圬工防圬工防护、石护、石笼防护笼防护等支护等支护措施。措施。 绪论：绪论：2 2国内边坡技术沿革国内边坡技术沿革时间进时间进程程2020世纪世纪5050年代之前年代之前 2020世纪世纪5050年代起年代起 2020世纪世纪6060年年代中期代中期 2020世纪世纪8080年代至年代至9090年代年代 2121世纪之后世纪之后 防治措防治措施施小型边坡小型边坡基本不处基本不处理，大型理，大型边坡一般边
7、坡一般做简单处做简单处理。理。 地表排水、地表排水、截水盲沟，截水盲沟，井点抽水井点抽水等等 大截面挖孔大截面挖孔钢筋混凝土钢筋混凝土抗滑桩抗滑桩 开始逐渐开始逐渐利用支挡利用支挡工程，多工程，多采用抗滑采用抗滑挡土挡土预应预应力锚索加力锚索加固及其与固及其与其他支护其他支护措施的结措施的结合应用开合应用开始逐渐流始逐渐流行。行。墙和墙和小直径抗小直径抗滑桩。滑桩。 虹吸排水，虹吸排水，预应力锚索预应力锚索抗滑桩等新抗滑桩等新型支护方式型支护方式 国际岩土学会滑坡治理措施u改变斜坡的几何形态u排水措施u支挡结构u斜坡内部加固公路边坡防护形式uu 坡面防护坡面防护 ：主要作用是防止坡面冲刷、风化
8、，减少雨水入：主要作用是防止坡面冲刷、风化，减少雨水入渗和增强坡面景观效果。大致可分为植被护坡、骨架式植被渗和增强坡面景观效果。大致可分为植被护坡、骨架式植被护坡和封闭式护坡等三种类型。护坡和封闭式护坡等三种类型。uu落石、崩塌防护：公路边坡防护中比较常见的病害，分镀锌落石、崩塌防护：公路边坡防护中比较常见的病害，分镀锌铁丝网的植被护坡或骨架式生态护坡、混凝土框格骨架或主铁丝网的植被护坡或骨架式生态护坡、混凝土框格骨架或主动及被动型柔性防护网技术。动及被动型柔性防护网技术。uu滑坡防护滑坡防护 ：一方面，消除和减轻地表水和地下水的危害另：一方面，消除和减轻地表水和地下水的危害另一方面，改善边坡
9、岩土体的力学强度一方面，改善边坡岩土体的力学强度 ，通过一定的工程技，通过一定的工程技术措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小术措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小滑动力。滑动力。 uu生态边坡生态边坡 ：一般坡率缓于：一般坡率缓于1 1：0.50.5的岩石坡面和喷射混凝土坡的岩石坡面和喷射混凝土坡面现在基本上都可以实现绿化的效果，如土工格植草法、藤面现在基本上都可以实现绿化的效果，如土工格植草法、藤蔓植物法、喷混植生法、厚层基材法、高次团粒法等蔓植物法、喷混植生法、厚层基材法、高次团粒法等 楠溪江流域地质概况u地理：位于东经1201934205919北纬280108
10、283654。u面积：2698平方公里，山地占86.32%u气候：属于亚热季风气候，雨量充沛，降雨量主要集中在56月份的梅雨季节和79月份的台风暴雨期。u地貌地形：地貌类型复杂,主要分山地、丘陵、平原3类，主要为山地丘陵。地势整体表现为北高南低，自西北向东南倾斜地貌类型，南部与西南部为瓯江、楠溪江冲积平原区，地势平坦。u地质构造：境内大地构造位于浙东南褶皱带温州临海坳陷区之东南部。由于境内以火山岩系为主，火山岩极为坚硬，成层性不好，故褶皱构造不明显，而断裂构造则极为发育。楠溪江流域公路边坡特点u流域内90%为地质灾害易发区（如地质复杂、岩体节理发育u建路开挖主要来源u高边坡居多u岩质边坡为主u
11、台风雨季高发滑塌u强降水是外因，打破平衡公路边坡破坏照片3个典型高边坡线路位置线路位置地质特点地质特点破坏破坏形式形式失稳原因失稳原因工程措施工程措施4141省道省道K103+400K103+400右右侧侧表层覆盖残坡积土，植被表层覆盖残坡积土，植被发育，坡陡，裂隙发育，发育，坡陡，裂隙发育，岩石完整性较好，风化较岩石完整性较好，风化较弱，强风化层弱，强风化层1 12m2m，中，中等风化层等风化层2 23m3m，顶部有，顶部有少量残坡积土层。少量残坡积土层。 坡体坡体滑塌滑塌台风台风+ +暴雨暴雨上部适当削坡上部适当削坡+3.5+3.5米以上米以上全坡面挂高强钢丝格栅网全坡面挂高强钢丝格栅网（
12、民房前增加预应力锚杆（民房前增加预应力锚杆加固）加固）+ +新开挖坡面客土新开挖坡面客土喷播喷播+ +排水排水+ +路面整修路面整修 + +围围墙墙 +小路重建小路重建 白雁线白雁线K7+161K7+161右侧右侧 强中微风化岩，岩体沿强中微风化岩，岩体沿顺坡节理面崩（滑）塌，顺坡节理面崩（滑）塌，留有危岩。岩石风化较弱，留有危岩。岩石风化较弱，岩石较破碎，强风化岩出岩石较破碎，强风化岩出露地表，覆盖层薄。露地表，覆盖层薄。 节节理发育理发育坡体坡体崩塌崩塌暴雨影响暴雨影响清理危岩清理危岩+ +局部（预应力）局部（预应力）锚杆加固锚杆加固+ +全坡面挂钢丝全坡面挂钢丝绳网绳网+ +路面保修路面
13、保修+ +挡墙修复挡墙修复淡下线淡下线K19+350K19+350左侧左侧滑塌发后该路段边坡依然滑塌发后该路段边坡依然不稳定，节理发育不稳定，节理发育 ，近，近直立陡坡，强中风化岩质直立陡坡，强中风化岩质坡体坡体滑塌滑塌暴雨影响暴雨影响削坡削坡+ +挂钢丝绳网挂钢丝绳网+ +预应力预应力锚杆加固锚杆加固 + +路面修复路面修复+ +路路侧护栏侧护栏5边坡锚杆加固数值分析建立模型：建立模型：白雁线白雁线K7+161K7+161右侧的高边坡滑坡具有楠溪江流域沿线典型山右侧的高边坡滑坡具有楠溪江流域沿线典型山区边坡的特征，因此分析其滑坡成因及其治理措施有着重要区边坡的特征，因此分析其滑坡成因及其治理
14、措施有着重要意义。数值模型以白雁线意义。数值模型以白雁线K7+161K7+161右侧的高边坡为例，对其右侧的高边坡为例，对其滑坡成因及其治理措施的有效性进行数值模拟分析。模型概滑坡成因及其治理措施的有效性进行数值模拟分析。模型概化为宽化为宽100100米，高米，高8080米的边坡。根据实际情况分别对开挖前米的边坡。根据实际情况分别对开挖前后及锚杆加固工况下边坡的稳定性进行分析。根据楠溪江流后及锚杆加固工况下边坡的稳定性进行分析。根据楠溪江流域沿线的典型山区边坡及其支护方式，模型分成三种情况进域沿线的典型山区边坡及其支护方式，模型分成三种情况进行边坡稳定性数值模拟分析，分别为开挖前、开挖后以及开
15、行边坡稳定性数值模拟分析，分别为开挖前、开挖后以及开挖后加锚杆支护的边坡。坡体主要由残坡积层、滑动体、滑挖后加锚杆支护的边坡。坡体主要由残坡积层、滑动体、滑动带、弱风化晶屑凝灰岩、微风化晶屑凝灰岩组成。动带、弱风化晶屑凝灰岩、微风化晶屑凝灰岩组成。边坡模型在边坡左侧和右侧施加固定在边坡左侧和右侧施加固定X X方向位移的边界条件方向位移的边界条件在边坡底部施加固定在边坡底部施加固定X X方向和方向和Y Y方向位移的边界条件，方向位移的边界条件，锚杆施加锚杆施加100KN100KN的锚固力，锚杆入射角为的锚固力，锚杆入射角为2020，锚，锚固长度为固长度为5m5m。楠溪江流域楠溪江流域沿线山区边坡
16、的岩土体参沿线山区边坡的岩土体参数数重度泊松比内摩擦角土体参数土体参数滑坡体滑坡体滑滑动带残坡残坡积层弱弱风化晶化晶屑凝灰岩屑凝灰岩微微风化晶屑化晶屑凝灰岩凝灰岩 （KN/m3）22.517.423.524.528.0弹性模量E（KN/m2）2.0e51.4e46.0e52.0e62.9e6泊松比泊松比 u u0.310.340.320.260.25粘聚力c（KPa）2231621315350内摩擦角（）3624324043结果分析1分别显示了开挖前、开挖后，加固后坡体分别显示了开挖前、开挖后，加固后坡体的水平位移变化。可以看出，开挖后，滑的水平位移变化。可以看出，开挖后，滑坡体的水平位移明显
17、增大。而施加锚杆加坡体的水平位移明显增大。而施加锚杆加固后由于锚杆的锚固作用，将不稳定的滑固后由于锚杆的锚固作用，将不稳定的滑坡体锚固于较稳定的土层，岩土体的抗滑坡体锚固于较稳定的土层，岩土体的抗滑力增加，相对位移减小，所以滑坡体的水力增加，相对位移减小，所以滑坡体的水平位移明显减小。平位移明显减小。结果分析2图图5.105.10、图、图5-115-11、图、图5-125-12分别显示了开挖前、开挖后、加固分别显示了开挖前、开挖后、加固后的坡体最大剪应力变化。从图后的坡体最大剪应力变化。从图5.115.11可以看出，开挖后可以看出，开挖后最大剪应力出现在坡脚处，达到最大剪应力出现在坡脚处，达到
18、2.2MPa2.2MPa，坡脚出现明，坡脚出现明显的应力集中。施加锚杆加固后（图显的应力集中。施加锚杆加固后（图5.125.12），坡体内的），坡体内的应力有了很大的变化，土体的应力水平出现了明显的改应力有了很大的变化，土体的应力水平出现了明显的改善，坡体内没有出现明显的应力集中区，应力分布较均善，坡体内没有出现明显的应力集中区，应力分布较均匀，坡脚处的应力降低为匀，坡脚处的应力降低为1.0MPa1.0MPa。原因主要是由于锚。原因主要是由于锚杆限制了围岩的变形杆限制了围岩的变形, ,从而提高了锚固体的总体抗剪强从而提高了锚固体的总体抗剪强度度, ,改善了围岩的整体力学性能，由于锚杆的锚固作用
19、改善了围岩的整体力学性能，由于锚杆的锚固作用, ,增强了岩土体的塑性特征增强了岩土体的塑性特征, ,从而提高了岩体承受更大变从而提高了岩体承受更大变形的能力形的能力, ,促使岩体由脆性向塑性转化。促使岩体由脆性向塑性转化。 结果分析3图图5.135.13、图、图5-145-14、图、图5.155.15分别显示了开挖前、分别显示了开挖前、开挖后、加固后的坡体应变变化。从图中开挖后、加固后的坡体应变变化。从图中可以看出，滑动带附近的应变比较大，出可以看出，滑动带附近的应变比较大，出现了拉应变。由于开挖使坡脚处的应力水现了拉应变。由于开挖使坡脚处的应力水平增大，出现应力集中，所以滑坡带的拉平增大，出
20、现应力集中，所以滑坡带的拉应变有所增加（图应变有所增加（图5.145.14）。施加锚杆加固）。施加锚杆加固后，由于锚杆的锚固作用，坡体的拉应变后，由于锚杆的锚固作用，坡体的拉应变有所减小（图有所减小（图5.155.15）。）。 稳定性分析结论uu采用基于有限元的极限平衡理论分析边坡的稳定性变化，得出开挖前、采用基于有限元的极限平衡理论分析边坡的稳定性变化，得出开挖前、开挖后、加锚杆后的边坡稳定性系数分别为开挖后、加锚杆后的边坡稳定性系数分别为1.2041.204，1.0121.012和和1.2111.211。显示。显示坡脚的开挖会使边坡稳定性降低，不及时采取支护措施，坡体将失去稳坡脚的开挖会使
21、边坡稳定性降低，不及时采取支护措施，坡体将失去稳定。定。uu楠溪江流域的典型山区边坡即由残坡积层和弱微风化层组成的类土质边楠溪江流域的典型山区边坡即由残坡积层和弱微风化层组成的类土质边坡采取锚杆加固措施是有效的。而开挖后若采取锚杆加固措施后，边坡坡采取锚杆加固措施是有效的。而开挖后若采取锚杆加固措施后，边坡稳定性有了明显的提高。稳定性有了明显的提高。uu楠溪江流域公路建设时开挖坡脚土体会造成坡脚处应力增大，剪应变增楠溪江流域公路建设时开挖坡脚土体会造成坡脚处应力增大，剪应变增加，从而有可能导致坡体失稳。因此楠溪江流域沿线山区公路建设时应加，从而有可能导致坡体失稳。因此楠溪江流域沿线山区公路建设
22、时应尽量避免开挖坡脚，或者应先进行有效的坡体支护后再开挖。尽量避免开挖坡脚，或者应先进行有效的坡体支护后再开挖。uu楠溪江流域山区公路边坡防治措施主要采取预应力锚杆加固再加上排水，楠溪江流域山区公路边坡防治措施主要采取预应力锚杆加固再加上排水，清危，挂网等辅助措施的支护方式是有效的，可以明显提高坡体稳定性。清危，挂网等辅助措施的支护方式是有效的，可以明显提高坡体稳定性。从上述的数值模拟分析还可以发现，锚固措施可以有效的提高坡体稳定从上述的数值模拟分析还可以发现，锚固措施可以有效的提高坡体稳定性。性。结论与展望结论结论uu边坡主要是由残坡积层和弱微风化层组成，揭露岩边坡主要是由残坡积层和弱微风化
23、层组成，揭露岩石多属于典型的晶屑凝灰岩，这类岩石受雨水浸泡石多属于典型的晶屑凝灰岩，这类岩石受雨水浸泡后或低温冰冻则易风化、崩落，强度会显著降低，后或低温冰冻则易风化、崩落，强度会显著降低，坡体稳定性较差，此类型占有很高比例。坡体稳定性较差，此类型占有很高比例。 uu楠溪江流域公路的不良工程地质体主要为高填深挖楠溪江流域公路的不良工程地质体主要为高填深挖路段边坡路段边坡, ,主要是高边坡。主要是高边坡。uu楠溪江流域公路沿线的类岩质边坡有其鲜明的特点，楠溪江流域公路沿线的类岩质边坡有其鲜明的特点，因此其边坡的治理措施有着很多的相似之处。因此其边坡的治理措施有着很多的相似之处。uu通过数值模拟分析和极限平衡稳定性综合分析后，通过数值模拟分析和极限平衡稳定性综合分析后，得出预应力锚杆加固是提高边坡稳定性的有效措施。得出预应力锚杆加固是提高边坡稳定性的有效措施。 楠溪江流域公路边坡治理通常做法上部坡面卸载 清理坡面 稳固整个坡面 锚喷加固 坡面排水 安全防护网(如必要) 边坡复绿
