土体滑坡成因与防治措施

歹鹏丞 魏欢欢 胡小会*

(陕西理工大学土木工程与建筑学院，陕西 汉中 723001)

土体滑坡成因与防治措施

歹鹏丞 魏欢欢 胡小会*

(陕西理工大学土木工程与建筑学院，陕西 汉中 723001)

从水、地震、人为因素、环境与气候等方面，分析了滑坡的产生原因，提出了抗滑桩、增设锚杆、锚索—抗滑桩组合加固等几种滑坡的处理方法，旨在防止滑坡灾害的发生，满足现代工程建设安全的需要。

滑坡，抗滑桩，锚杆，承载力

0 引言

随着我国“西部大开发战略”的不断推进，边坡工程的治理问题日益增多；其中在我国多山地带，由于自然条件和人为因素等作用，导致土颗粒之间的粘结作用下降，山体大面积滑坡问题较为严重，直接威胁人们生命与财产安全，并且对于我国当前工程建设也是较为棘手的问题；因此，对于如何提升治理滑坡的有效方法，确保边坡工程的稳定，减小工程事故的发生，是当今面临的一个主要问题；通过对滑坡机理的分析，提供相关的方法，为工程建设提供可靠的理论依据，从而保证人们的生命安全。

1 滑坡原因与分析

1.1 水的作用

1)力学作用。由于地下水及其他液相物质与非液相物质之间的动力相互作用，表现为地下水的下渗、流动以及水位变化等所引起的斜坡动水压力、静水压力和空隙水压力等的变化。美国[1]某土质降雨滑坡综合监测系统同时获得的失稳时刻的降雨、空隙水压力及位移等方面数据，并用数值方法模拟了空隙水压力的变化过程显示，当斜坡上部积聚雨水，此时径流上方会出现土体渗透系数较小的情况，该部位水压力就会增大，形成局部雍水现象，导致斜坡失稳。

2)物理作用。物理作用一般表现为对岩土材料的综合软化效应。ColbackP.S.B.和WildB.L.研究了沉积岩的强度和单变形特性和含水率之间的关系，当石英砂岩从干燥到吸水饱和，单轴抗压强度就会损失50%。有试验[2]显示，三种与单轴抗压强度介于34 MPa～74 MPa的石英屑岩其单轴抗压强度越低，对含水率反应越敏感。

1.2 环境与气候

滑坡地区的气候，包括降雨量的多少、温湿度大小、风化作用和降雪量等，是影响山体滑坡的基本动力因素。其中，极易引发山体大幅度的滑坡。

1.3 地震作用

自然地质作用是引起山体滑坡的主要成因之一。在地壳运动过程中，地壳之间的相互挤压作用容易产生褶皱现象，其中在极限状态下忽然断裂，将其内部的能量通过波的形式释放出来，对地球表面的地貌特征产生一定的影响。自然地质作用中，地震作用问题最为突出。有些滑坡坡角平缓，土质疏松，滑动规模大，表现出震陷崩塌的失稳特征；有些滑坡土质密实，滑裂面沿着基岩甚至切入，表现出地震力和重力叠加作用下剪切变形失稳特征；有些滑坡体底部土层湿度较大，表现出液化流滑导致斜坡失稳。尽管同为强震诱发的黄土斜坡失稳，但其滑动类型和失稳机理并不相同。即使依附于黄土之中的工程结构物本身承受较大的地震直接作用，但强震时因发震断裂活动和重力作用造成的滑坡、崩塌、松弛所引起的掩埋、砸毁、推挤等也会使既有的工程轻则丧失基本功能，重则破坏殆尽。

1.4 人为因素

人类活动过程中，尤其是在工程方面对自然地质环境的改变与影响是很大的，而且人为的工程活动因素是目前引起滑坡的一大重要因素。例如在兴建工程时，由于切坡不当，斜坡的支撑被破坏，或者在斜坡上方任意堆填岩土方、兴建工程、增加荷载，都会破坏原来的斜坡稳定性。

2 治理滑坡的方法

2.1 抗滑桩加固边坡

抗滑桩是通过利用桩的支撑作用来稳定土体的有效措施；抗滑桩的设置灵活，既可以集中设置，也可以分散设置，并且施工方便，节省材料，一般主要用于中厚层滑坡体和非塑体浅层土体。其中对于浅层滑坡问题，可以在坡前缘设置钢筋混凝土钻孔桩；对于推力较大的滑坡可采取增大桩径，采取分隔设桩或采取多种组合方式共同承受土体的压力，从而保证边坡工程设计的稳定性。田汉儒[4]通过对抗滑桩加固边坡算例的比较进行分析得出，其中采取有限元强度折减法对于抗滑桩的加固分析是可行的；不同的桩位对于边坡加固的破坏形式以及加固后的作用效果影响较大，在增加桩顶约束条件后可以显著增加边坡安全系数且减小桩身的塑性大小；在研究过程中发现，增大桩径可提高桩的刚度，增大边坡安全系数，从而有效地减小土体滑坡的概率。杨小强[5]通过MIDAS-GTS软件进行有限元模型分析发现，通过增大桩体模量和截面尺寸都可以增大桩的抗弯刚度，并且能够减小桩的位移程度，有效的提高桩的抗滑力；并且在增强锚索抗滑桩设计过程中降低应力集中程度，分布均匀，可有效的减小桩身位移，提高桩对土的约束作用，进一步加强土体的整体性能，防止土的坍塌现象。李德营等[6]采用预应力锚索抗滑桩测得预应力锚索拉力比常规处理方法的拉力减小14.3%，从而保证锚索对抗滑桩的拉力处于极限受力范围之内，保证工程的安全可靠。边雯[7]通过边坡稳定性分析认为，可以设置抗滑桩来增加土的整体性，防止土体产生滑移。雷文杰等[8]通过有限元强度折减法进行单排桩、间距4 m的抗滑桩在不同处加固进行模拟研究，其中发现抗滑桩设置在斜坡中部时安全程度较好，而在斜坡上下侧时滑动面均能沿桩的某位置滑出，因此可以得出抗滑桩的位置决定斜坡的加固效果。张健[9]认为土体液化或在震陷后强度并非完全丧失，其中在同等液化条件下设计的桩径承载折减系数越小；因此根据土体的液化程度，选取适当的承载力标准值进行设计，并且通过增加桩径尺寸可以有效提高承载力，从而提升土的力学性能，减小土的侧移程度；在计算过程中分析得到桩基临界值随着桩的刚度比和埋深增大而增大，但初始的性状趋于较为稳定。

2.2 锚索—抗滑桩组合加固法

锚索—抗滑桩加固法是当下山地工程建设中一个新型的措施，并且对于预防土体滑坡具有显著的效果，改善传统加固方法的不足，能够保证山体稳定而不发生滑移现象。阮波[10]利用锚索的耦合作用，与桩基建立起预应力锚索桩体系，通过对滑坡特征的分析和GM模型模拟的结果得出，采用锚索预应力法与计算值大致相近，具有较高的精度，对加固的安全性能进一步提高。伍伟林[11]采用有限元软件对锚索和抗滑桩建立三维模型进行分析，发现其受力性能有较大提高，并且减小桩身尺寸和埋置深度对边坡稳定影响较小，大大减小工程施工的复杂程度，提高了工程建设效率。丁建军[12]通过分析得出锚索抗滑桩发生破坏主要是由于弯曲变形而引起，改变桩的内力大小与水平位移和锚索的刚度能够有效防止其发生破坏，为了防止滑移面的影响，可采用高强低松弛的锚索，施加一定的预应力可提高整体的安全系数。周北[13]通过预应力抗滑桩锚索加固试验和结合相关工程实例，研究了其受力特征，其中锚索的刚度和桩身位置尺寸等对边坡治理有重要的影响。胡小林[14]通过计算分析得出锚索抗滑桩最优参数值，其中当安全角在15°时锚索能够提供最大的阻力，并能使边坡整体稳定性提高，保证边坡安全。

2.3 增设锚杆加固法

锚杆能够将软化土体的板状层组合形成稳定的结合体，是通过锚杆的抗力来阻挡土体下滑的一种处理滑坡问题的措施；对于一些顺层土体，预先增加锚杆进行边坡处理，能够起到一定的加固作用，防止土体发生滑移现象。韩冬冬等[15]通过物理模型试验，观测从施加预应力开始到锚杆最终失去抗力的整个过程以及各锚杆间的变形特征；其中从试验数据分析表明，随着在顶排增加锚杆数量，对土体的抗滑作用从100%降至17%，而锚杆在四排和五排时的抗滑作用可以增大62%和26%，因此可以得出在下排设置锚杆可以增大坡体的稳定性。刘健等[16]通过风动潜孔锤钻进，发现利用护壁和气流排粉等优点，能够保持孔壁的稳定性，达到浆体完全固结，防止出现塌孔现象，并且还发现采用灌注砂浆进行锚杆设置的抗拔力性能明显优于湿式成孔。方志森等[17]通过对锚杆瞬时拉拔和锚杆应力进行长时间观测，发现锚杆轴力与位移呈现对应关系，对锚杆进行加载时杆的受力与变形也存在着对应关系，并且当采用瞬时加载进行拉拔至极限状态下比潜在滑面应力调至稳定时所需时间更长，锚固效果比预期效果好。王俊杰等[18]进行现场试验发现，球根锚杆与土体之间具有较好的粘结性能，并且球根锚杆的承载力与其埋置深度和球根尺寸有关。文浩雄等[19]通过喷锚加固的方法发现，锚杆加固能够使坡体的抗拉性能和抗剪性能得到很好的改善，极大的改善坡体滑移作用；并且采用喷层护坡技术能够减少坡体的软化作用，又能使锚杆的加固功能得到更加有利的发挥。

2.4 其他措施

洪亮[20]采用了从远端向近端的围岩张拉试验发现，能够减小锚索的拉力，同时能够有效的减小注浆体的开裂程度，保证了锚索的防锈蚀的作用，有利于近端的承载力提高和整体耐性性能的提升。孙法德[21]从滑坡机理等因素进行分析，其中在山坡达35°以上时，为滑坡发育提供有利条件，采取削坡的方法，能够减小土体出现滑坡的概率，确保土体稳定性。郑江[22]通过FLAC软件输入相关参数进行强夯实法模拟试验，从数据结果发现其中在地平面下4 m处，土体强度值增加约为3×105MPa,并且能够达到相关坡度的设计要求值，通过此次模拟试验可以说明，强夯实法能够对土体进行一定的加固作用，从而也减小了山体滑坡的可能性。袁金明[23]通过灌浆法对土体进行多方面的处理，发现滑坡体处于稳定状态，由此可以说明，灌浆法对于滑坡治理有着明显的效果，但是对于浆体的选择应进行慎重考虑。王中美等[24]对灌浆效果进行检测，采用挖井、声波测试和改变水位等具体措施，可以提高灌浆对坡体的加固作用，进而说明灌浆排水固结补强具有显著的效果。

3 结论与建议

本文通过分析造成斜坡失稳原因，即主要在水的作用下，根据其力学作用、物理作用和化学作用，还有地震作用、环境与气候和人为作用造成滑坡的原因，对其问题提出相关治理滑坡的方法措施，并对其做出简介说明。对于滑坡治理方面还有其他的方法措施，这就需要不断地在地质勘查过程中及施工勘察过程中，还有实地施工当中对斜坡失稳有更深刻的了解与认知，并在今后的治理方案中提出新型的治理措施。

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The reasons and the preventive measures of soil landslide

Dai Pengcheng Wei Huanhuan Hu Xiaohui*

(ShaanxiInstituteofTechnologyInstituteofCivilEngineeringandArchitecture,Hanzhong723001,China)

From water, earthquake, human factors, environment and climate, the paper analyzes the reasons for the landslide, and points out some measures for these landslides with the anti-slide pile, addition of anchor cable, achor-cable-anti-slide pile unit combination, so as to prevent the landslides and meet the demands for the safety of modern engineering construction.

landslide, anti-slide slope, anchor, loading capacity

1009-6825(2017)01-0109-03

2016-10-24

歹鹏丞(1995- ),男,在读本科生; 魏欢欢(1996- ),男,在读本科生

胡小会(1981- ),女,硕士,讲师

P642.22

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