公路岩质边坡崩塌灾害影响因素及防治措施

□ 钱 璞 田建文 范丽晓

崩塌多是由于斜坡上岩土介质在内外地质应力及各种诱发因素综合作用下，坡体内脆弱结构面强度降低，岩土体失稳而作整体或部分向下或向前滑动或坠落的现象。根据岩土组成类型，可将崩塌划分为岩质边坡崩塌、岩土组合边坡崩塌和土质边坡崩塌等3种类型。而岩质边坡崩塌现象主要发生在山区，会给山区公路通行带来极大的危害，是山区公路边坡发生自然灾害的主要类型之一。

岩质边坡崩塌的主要特征有：崩塌体脱离母岩而运动，发生突然，下落速度较快；崩塌体在下落过程中受到撞击会使崩塌体发生整体性破坏；崩塌体的水平位移一般小于垂直位移；崩塌具有多发性，一般发生过的地方还会再次发生；崩塌的发生具有一定的时间规律，一般发生在雨季或6级以上地震的发生过程中。

2004年12月11日22时许，甬台温高速公路K256＋065～K256＋135左侧边坡发生山体崩塌，崩塌体规模约为1.5×104立方米，交通被迫中断近5个月。为了减少公路岩质边坡崩塌给带来的影响和损失，相关部门必须了解造成崩塌的因素，进而从根本上预防崩塌的发生，将损失降到最低。

一、公路岩体边坡崩塌的破坏阶段

为了更好地了解公路岩质边坡崩塌灾害，应首先对崩塌的破坏过程有一定的了解。笔者结合S302（榆林至佳县段）沿线岩质边坡崩塌灾害点的调查，总结得出崩塌灾害的破坏阶段可分为酝酿阶段、起动阶段、下滑阶段和滚动碰撞等4个阶段。

1.酝酿阶段

公路岩体边坡崩塌酝酿阶段主要是边坡开始出现一些细微裂缝，裂缝有不断扩张的趋势，并且边坡开始受到风化作用影响，出现较少的风化破坏点，但岩体边坡整体稳定性较好，边坡还未出现下滑的趋势，是崩塌发生的第一个阶段。

2.起动阶段

在崩塌起动阶段岩体边坡裂缝不断扩张，山体裂缝清晰可见，在裂缝处边坡已经开始出现少量岩体碎落。随着山体裂缝不断发生和发展，当变形达到一定程度时，岩体形成有效贯通性破坏面，坡体最终因贯通性破坏面分割而开始松动。

3.下滑阶段

崩塌下滑阶段由于在自身应力或外力作用下崩塌体脱离母体，此过程持续时间比较短暂，并且时间和空间环境不断发生变化。从崩塌体下滑开始，岩土介质受到的应力不断发生变化，岩体自身积累的总能量一部分转化为崩塌体下滑的动能，另一部分转化为其他形式的能量（如热能、克服摩擦阻力做功等）。

4.滚动碰撞阶段

崩塌体的滚动碰撞阶段与下滑运动阶段，整个过程在瞬间完成。崩塌体脱离母体，随着高度的变化，重力势能迅速转化为动能，滑体速度逐渐增加。最终崩塌体滚落到坡脚及道路中间，给道路的正常运营带来影响。

二、公路岩质崩塌的影响因素

影响公路岩质崩塌的因素主要分为两个方面，即内在因素和外在因素。内在因素主要包括边坡坡高、坡度、岩体结构、岩性、结构面状态和崩塌体积等。外在因素主要是降雨、风化、地震和人为因素等。

1.内在因素

（1）坡高。边坡越高，顶部岩石体获得的重力势能越大，相应所受到的拉应力也越大，越容易导致岩体失稳而产生的边坡崩塌灾害。另外，边坡越高，暴露在外边的面积越大，越容易受到风化因素的影响，导致岩体完整性降低。

（2）坡度。边坡坡度大小对公路岩质边坡崩塌有显著影响，坡度越陡，坡顶所受拉应力和临空势能也越大，边坡坡顶的岩体越容易产生拉裂缝，日积月累，岩体裂缝增加，进而导致边坡崩塌灾害的发生。

（3）岩体结构。岩体结构对岩质边坡的稳定有着重要的意义。其主要可分为整体块状结构、厚层状结构、薄层结构、互层状结构、碎裂结构和散体结构。其中，整体块状结构和厚层状结构的岩体整体强度较高，最利于边坡的稳定性，而碎裂结构和散体结构由于岩体本身整体强度不足，故最不利于边坡稳定，易引起边坡崩塌灾害的发生。

（4）岩性。边坡岩性对岩质边坡崩塌的控制作用是明显的，主要可分为硬岩、软岩和软硬相间3类。坚硬或较坚硬的脆性岩石，常构成较陡的地形，且因其构造节理发育，有可能导致崩塌发生。当软岩在相同高度和坡度的情况下，因强度低易于风化，产生崩塌的可能性与硬岩相比更大。软硬相间岩性遭受风化的程度差异性较大，会出现木桶的短板效应，边坡在软岩层处稳定性下降，与单一岩性相比，更易于发生崩塌。

（5）结构面状态。结构面形状对边坡稳定性也有一定的影响，粗糙不规则的结构面受外界因素的影响不明显，抵御外界影响能力较强；边坡整体较稳定，而有粘土充填或能看到擦痕的结构面，受到外界因素影响明显，严重的易导致边坡发生崩塌灾害。另外，表面光滑的结构面介于前两者之间。

（6）崩塌体积。崩塌体积直接关系到边坡危险的程度，是影响边坡稳定的关键因素。崩塌体越大，崩塌灾害对道路及其附属设施的破坏程度就越大，道路抢通工程量也就越大，越应该受到重视。

2.外在因素

（1）风化。风化对岩质边坡崩塌灾害的影响有一定的针对性。风化作用对坚硬岩质边坡的影响不是太明显，而对软弱岩质或含有软弱夹层的边坡影响非常明显，在风化作用下，剥落速度快，与硬质边坡相比有明显的差异。正是由于存在这种差异，才使边坡在软硬岩层交界处的软岩内缩，形成凹岩腔，硬岩外悬，形成悬挑状危岩。随着风化作用的不断进行，危岩会越来越突出，底部的承载力逐渐降低，最终导致崩塌的发生。

（2）降雨。降雨对岩质边坡的崩塌灾害的发生有明显的推动作用。降雨后，雨水会沿着边坡存在的裂缝渗入，雨水内含有的化学物质会对岩体边坡有一定的侵蚀作用，另外在雨水的浸泡下，软弱岩层软化，使岩体抗剪强度显著下降。除此之外，雨水还会对坚硬岩层有一定的影响，它会渗入到节理后，强大的静水压力将危岩体朝临空的危险面挤压。所以，降雨是边坡岩体崩塌灾害发生的直接触发因素。

（3）地震。地震是诱发山区边坡崩塌灾害发生的直接因素之一。岩体边坡本身存在一定的裂缝和缓慢的滑移。由于地震的发生，会使边坡裂缝瞬间增大，再加上对边坡带来瞬间的外力作用，催进崩塌体的下滑。另外，地震烈度越大，地震产生的破坏性就越大，从而引发崩塌的规模和概率越大。

（4）冻融作用。冻融作用对岩体边坡也有一定的影响。尤其在春季，早晚温差较大，温度升高时，公路边坡顶面的积雪和内部的冰晶就会融化，水的压力及软化泥化作用又进一步降低了斜坡中弱层的抗剪强度，造成岩石边坡崩塌等破坏。而到晚上温度降低后，进入边坡内部的水分又会凝结、冻胀，节理、裂缝所受张力增大，进一步加大裂隙宽度，从而降低了岩体的强度，加速了崩塌的发生。

（5）人为因素。人为因素主要是人类对边坡进行的一系列的改变。山区公路建设中由于受线形和地形地貌的限制，局部地段开挖过大，岩体中产生卸荷变形，在硬质岩体中形成陡倾坡外的卸荷裂隙，为岩体的失稳提供了后缘边界，易诱发崩塌地质灾害。

三、岩质边坡崩塌灾害工程防治措施

为了减少崩塌灾害给公路及其附属设施带来的破坏和对人民生命安全的影响，应该及时地对一些潜在的危险边坡采取一定的工程措施来减少岩质边坡崩塌灾害的发生，进而从根本上减少其带来的危害。目前，国内外处理崩塌灾害的措施主要包括：清除、锚固、干砌片石防护、浆砌片石防护、护面墙等，对边坡上存在的裂缝进行处理，防治继续发展，进行抹面与捶面、勾缝与灌浆等。

1.清除

清除坡面松动的危岩体，开挖施工时应尽量不使用爆破技术。当确实需要爆破时，应采取微差爆破、控制爆破和光面爆破技术，尽量降低爆破对边坡稳定性的影响。

2.锚固

锚固技术主要通过锚杆、锚索和钢筋网等，将拉力传至稳定岩土层的技术。对于存在深层稳定问题的高陡边坡一般可采用抗滑桩或预应力锚索抗滑桩，并且将它置于坡脚，抵抗坡体产生的土压力或滑坡推力。对存在严重的浅层稳定问题时，一般采用浇筑钢筋混凝土框架，在框架的节点处视情况可用锚杆或预应力锚索来固定，这样既加固浅层岩土体，又加固了深层岩体。

3.干砌片石防护

干砌片石防护主要适用于边坡因雨、雪水冲刷而发生流泥、拉沟与溜坍，或严重剥落的软质岩层边坡，主要是防止外界因素对边坡的扰动而发生的崩塌灾害。

4.浆砌片石防护

浆砌片石防护主要适用于边坡缓于1︰1的岩石边坡的坡面，或不再适宜采用干砌片石或防滑效果不好的各种易风化的岩石边坡。浆砌片石防护与浸水挡墙或护面墙等综合使用，以防护不同位置和不同岩层的边坡，会有较好的效果。此外，对严重潮湿或严重冻害的边坡，一定要结合排水系统进行防护，要合理设置泄水孔、沉降缝和伸缩缝。

5.护面墙

护面墙主要是为了防止破碎岩石和软质岩层边坡进一步风化和免受外界因素影响而采取的一种坡面防护措施。它仅是起到保护岩石和外界隔离，防止进一步风化的作用，完全没有支挡作用。

6.抹面与捶面

抹面与捶面主要适用于易风化的软岩（如页岩、千枚岩、泥质板岩），而且受地下水影响较小，本身较稳定的边坡。采用此措施时，要注意与截水沟等排水措施配合使用，还需要在适当的位置设置伸缩缝且缝内要用沥青麻筋处理。此外，要定期进行检查，发现有鼓胀、裂缝、脱落等现象发生时，应尽早进行修复。

7.勾缝与灌浆

勾缝与灌浆一般适用于路堑边坡岩石较坚硬且抗风化能力较强的路段边坡。勾缝一般适用于节理多而细的边坡，而灌浆一般适用于节理大而深的岩石边坡。