关于安徽边坡与路基的防灾调查研究

文/杨彬 重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074

关于安徽边坡与路基的防灾调查研究

文/杨彬 重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074

安徽是个以山地丘陵为主的省份，各种地质灾害频发，而研究山区公路边坡和路基地质灾害对公路交通安全具有重大意义。本文在浅析路基边坡灾害的基础上，给出了相应的预防和治理办法，希望能在实际防护工作中起到借鉴作用。

边坡；路基；防灾

安徽省地处郯庐断裂带（沿嘉山-庐江分布）中南段，山地、丘陵、平原南北相间排列，地貌类型复杂，而深大断裂发育有多期褶皱变形和同变质期的断层作用，断层在后期不断改造变形形成十分复杂的地质构造。由于安徽以山地丘陵为主，西南地势偏高，东北地势偏低。安徽地质灾害常见为边坡滑坍，泥石流和路基塌陷等，其中皖南山区的地灾较多，而“霍山震情窗”又是现代地震学家研究的重要内容，因此山区的防灾防震研究也显得尤为重要。普通地质灾害多发时间为夏季，以强降雨引发的较多。除自然因素外，灾害的发生也与大兴土木（如兴修水利、开矿采矿）、挖坡建房以及公路桥梁建设等工程活动有着密不可分的联系，尤其是不合理的路基修建和挖坡建房所引发的地质灾害最多。因此，本文将着重论述山区公路边坡，水库堤坝与路基建设在防灾防震方面应注意的问题及防治措施。

1、边坡稳定性问题

2015年8月10日上午，台风“苏迪罗”进入安徽境内，安庆、六安市多县发生崩塌滑坡和泥石流事件，多地水库水电站均发生较大规模的边坡失稳，经济损失巨大，尤其是强降雨导致水库蓄水后，产生了许多边坡崩滑体，给库区带来了极大的安全隐患。

边坡变形失稳主要由两大因素导致：一类是由过多的人类活动导致大型边坡土体在重力作用下沿某个滑动面剪切破坏而发生边坡滑动或崩塌；另一类则是指一些中小型土楔体浸泡后发生的滑移、倾倒等破坏现象。而影响边坡变形失稳的因素则有很多，如：岩石性质，地势变化，边坡复挖，地下水的毛细渗透作用等。调查表明，山谷边坡抗风化能力差的岩体和岩体卸荷带的岩石结构完整性差，即使是弱风化带上部的表层土，也会发生结构面次生夹泥充填严重和松弛泥化的情况。因此这类结构面都极易导致在工程开挖和施工用水过程中发生边坡失稳。

另一方面，岩体结构面松弛带来的又一大危害就是水流渗透，在水库堤坝或路堑下，地下水位不断上涨，边坡土体发生流砂和管涌。

引起边坡发生流砂现象的原因主要是在土基中，渗流水在土体空隙间流动产生的动水压力对土颗粒作用引起的，当动水压力D与有效压力P方向相反时，土的抗剪强度τ随之降低：

τ=σtanψ=（P-D）tanψ

其中σ、ψ分别为作用在剪切面上的法向应力和内摩擦角，当动水压力D逐渐增大，达到D=P时，τ=0，土颗粒变为悬浮状态，而当D（方向向上）继续增大到一定值时，较细颗粒将通过空隙被带出，流砂形成，而D方向向下时则将使土体趋于稳定。流砂现象产生后，边坡土壤承载力为0，施工挖坡时土体不断外涌，严重时可能发生基坑边坡塌陷。

2、堤坝管涌的形成与危害

而水库土堤坝渗透变形中出现管涌的问题在实际灾害中非常普遍，对形成的原因进行分析，可以发现其主要是由于岩土堤坝的基础部分的结构和构造特点所决定，一般将堤坝基础分为上部黏土，下部砂石，在涨退潮中，堤坝下部极易受水流作用并流走，长期以往会导致水毁，而对于压实度低的土堤坝，也极易形成孔洞，渗透水不断从中流出［1］。其实质为无黏性土或黏性土在水流逐渐向堤坝土渗透过程中，小型土体中细类颗粒通过粗颗粒间的孔隙逐渐移动直至被冲走的现象。

水库边坡管涌带来的次生危害多为滑坡、岸崩、溢水等险情，因而首先分析管涌产生的条件和原因显得尤为重要。管涌的形成一般具备三个条件：

（1）汛期或强降雨导致水位逐渐上涨；（2）地基部分为透水性良好的砂层；（3）有黏性土覆盖的透水地基表面局部有软弱层。

管涌基本发生在堤坝背水一侧，其产生原因是背水面黏土层厚度不足，主要体现在以下几个方面：1.由于提高了设计水位，水渗流压力逐渐增加；2.在堤坝使用的历史过程中上溃口段内黏土层曾被破坏，经修复后背水侧仍留有渊潭；3.堤坝背水侧多次取土以巩固堤防；4.水流冲刷及建闸后渠道挖方；5.在背水侧钻孔或勘探爆破孔在施工后密封不实，形成渗流通道给管涌提供形成条件［2］。管涌危害直接体现为被冲走的细土颗粒可能会逐渐堵塞下游排水孔道，使水流无法充分排走，渗透愈加严重，并且软化土基，导致边坡稳定性急剧下降；同时，土粒被冲走也会引起土壤流失，坝体结构遭受破坏，坡面产生不均匀沉降，土堤坝的强度迅速恶化，严重时可导致决堤。

3、路基常见灾害问题

3.1震时路基破坏模式

整体：（1）断裂错动，进而滑移；（2）坍塌；（3）沉陷；（4）水毁；

局部：（5）隆起、挤压；（6）坑凼、碎裂；（7）脱空；（8）被掩埋；（9）路面纵横向裂缝。

3.2路基工程中的流砂基础

道路工程中路基路面整体结构相对桥梁隧道而言较为简单，但极易受地质构造、地形气候等外界影响，若设计或施工过程中稍有不妥则会引发严重的道路危害，如流砂基础，现已成为对路基危害较大的一类灾害。对于无黏性土，不均匀系数Cu≤5即流砂，而Cu＞5时可根据细颗粒含量Pc确定：管涌为Pc＜0.35，过渡型为0.25≤Pc≤0.35，流砂为Pc≥0.35。在没有资料可查的情况下，无黏性土允许水力比降J一般取为如下值：1、流砂：Cu≤3时取0.25-0.35，3＜Cu≤5时取0.35-0.50，Cu≤5时取0.50-0.80；2、过渡型渗透变形取0.25-0.40；3、管涌：级配连续型取0.15-0.25，级配不连续型取0.10-0.20。

流砂对路基的影响非常大。其发生具有突发性，轻则导致土体流失，引起路面不均匀沉降；重则导致路基、支挡物发生结构性破坏，路面塌陷或路基局部滑移，导致地基持力层变化，给交通安全埋下巨大隐患。

3.3路基冻胀和翻浆

在海拔较高的山区，如最高海拔达到1864m的黄山，其盘山公路常年处于低温状态，冬季冰冻作用更加明显。水量积累后，冰冻作用引起路基局部隆起，导致表层开裂扩展，此即为冻胀现象；春天解冻时，路面比路基先解冻，地表积水先融解但水分很难迅速排出，这就造成上层路基十分潮湿，路面承载力就会大幅下降，经荷载作用，路基结构会产生较大变形，严重时路基以泥浆的形式从路面裂缝中冒出，形成翻浆［3］。

4、防灾处理办法

4.1滑坡的防治

在现代滑坡防治与修护工程中，常采用实用、易实施且对边坡不良作用小的方法，如削坡灌浆、打抗滑桩等。例如道路两旁削坡后形成的小型岩土滑坡，可二次挖方减小边坡上部荷载，降低重心来稳坡护坡。

4.2边坡和堤坝的灾害防治

对于流砂导致的边坡塌方等地质灾害，通常修建地下连续墙来增加地基承载力，截住水流防止流砂和边坡滑移。而对于堤坝管涌险情的应急处理已形成了一些基本共识，包括制止涌口涌水带沙、加固坝体、降低渗水压等；其中最为常用的方法是制止涌口水带沙，此方法是通过预留渗水出口的方式引导坝体内的水流，降低坝体的渗水压力，保证坝体稳定性。

4.3公路路基灾害的预防与治理

（1）为了预防和减小地震给道路路基带来的失稳危害，在设计时就应做好地质勘查工作，记录好不良水文地质等特殊路基，在公路选线时尽量避开。

（2）设计好路基最小施工高度和填筑高度。所谓最小施工高度也即路基临界高度，是多雨季节防止路面滞水而侵蚀路基的前提条件；所谓最小填筑高度则是由路基土壤干湿种类、路基压实度和排水设计等因素决定，二者都是为了是为了预防地面积水和地下水侵入路基，必要时亦可修建地面防水保护层和地下透水隔离层和渗水沟来优化防水设计。

（3）在确保地基土质量的同时，有效和合理的监督对地基压实过程十分必要，它用以确保有足够的压实力度来保证路基密实度和整体性，避免坍塌等质量问题和事故的发生。

（4）公路在拖入运营一段时间后，砼就会露筋，而露出的钢筋极有可能被腐蚀，破坏路基的稳定性，降低其承载力。因此有必要对公路进行防腐和修补处理。例如采用一些新型砼材料进行修补，尽量使其密实平整化，并保证新老结构之间能较好的衔接［4］。

（5）普通路基的流砂处理一般方法有换土垫层法、深层密实法、排水固结法等。目前最常用的为前两种方法，根据实际情况采用多方法组合互补使用效果更好。

（6）对于路基冻胀与翻浆的治理，防水排水和加固路基土十分重要。比如在路基中设置隔离层隔温层，切断毛细水上升，减少负温冻害影响，优化路基排水系统；若有地表水聚积，则宜在化冻期将多余的水分及时排除或暂时蓄积在渗水性与水稳性良好的路面结构层中，如设置排水或盖水砂垫层等。

结语：

研究边坡与路基灾害产生的原因及防治办法对交通运输业很有必要，公路灾害往往是由多种因素导致，要想将灾害带来的损失降到最低，需要因地制宜，采取科学合理的预防和防治措施，切实保障公路交通安全，并严格监管控制设计和施工方案。

［1］吴艺标.浅论土堤坝管涌形成原因及其处理技术［J］.科技创新与应用，2015，（13）.

［2］胡建华，帖军锋.浅谈堤坝管涌应急抢险［J］.水利水电技术，2014，（05）.

［3］罗琼.公路的病害、养护问题及其防治［J］.科技创新与应用，2014，（12）.

［4］张义.道路工程中流砂基础处理方法分析［J］.河南科技：上半月，2014，（09）.

杨彬（1996-），男，本科生，专业研究方向为土木工程（道路工程）。