2014年边坡支挡加固与防护课程讲义.doc

PAGE  PAGE 52 边坡支挡加固与防护 讲义 西南交通大学岩土系 2014年5月边坡支挡加固与防护 1. 前言 1.1 土木工程中边坡 边坡是由岩土体构成的与大气之间具有的倾斜或垂直的岩土工程结构物。边坡的形成分为天然的和人工的，天然形成的斜面传统的工程地质界常称为斜坡，人工开挖或堆填形成的斜面工程地质界常称为边坡。土木工程界将所有岩土体斜面统称为边坡。据边坡存在的时间长短分为永久性边坡和临时性边坡。边坡是土木工程三个主要岩土工程问题（地基、地下洞室和边坡）之一，无论在平原地区的深基坑、还是丘陵及山区的所有工程区域都有它的身影。与边坡岩土工程问题相关的勘察、设计、施工、监测与检测、维护与病害处理相关的工程活动广义上称为边坡工程，边坡岩土体结构称为狭义的边坡工程。边坡岩土体会变形，有的甚至失稳滑动形成所谓的滑坡，据统计我国每年因滑坡造成的损失近300亿元，近十年来，全国400多个市、县受到严重滑坡及其次生灾害的威胁，有近万人死亡，一半以上的地质灾害是人为不当的边坡工程活动造成的。边坡问题常常出现在以下工程领域。 1）工业与民用建筑 （1）平原地区高层建筑或超高层建筑深基坑临时性边坡； （2）丘陵地区及山区平整场地开挖或填筑形成的永久性边坡； （3）明挖地下构筑物基坑临时性边坡； （4）丘陵及山区建筑物周围威胁其安全的天然边坡等。 2）市政工程 （1）市政管网施工开挖坑槽形成的临时性边坡； （2）城市河流或湖塘堤岸整治形成的永久性边坡； （3）城市道路路堤填筑、路堑开挖或半挖半填路堤形成的永久型边坡； （4） 城市桥涵桩台或地下电力、仓库等基坑临时性边坡等。 3）交通工程 （1）山区铁路及公路路堤填筑、路堑开挖或半挖半填形成永久性边坡； （2）山区公路及铁路隧道洞门段开挖或填筑永久性边坡； （3）山区或丘陵区机场飞行区修建开挖和填筑形成的永久型边坡； （4） 港口及码头泊位堤岸修建形成的永久性边坡； （5）船闸闸室开挖形成的闸室边坡等。 4）矿业工程 （1）天然建筑材料采坑边坡； （2）金属矿露天采坑及弃碴堆填边坡； （3）煤矿露天采坑边坡及弃碴堆填边坡等。 5）水利水电工程 （1）坝基及坝肩基槽高边坡； （2）输水沟渠边坡； （3）山区高压及超高压输电线塔基和变电站场地开挖或填筑形成的边坡； 6）天然气与核电站工程 （1）地下埋藏式输油（气）坑槽边坡； （2）油气输送线路威胁其安全的天然或人工边坡； （3）核电站反应堆基坑边坡等。 1.2 边坡工程研究及评价理论与方法概述 1) 边坡研究现状概述 边坡研究包括学术理论研究和技术实践研究，概括起来有以下方面： （1）边坡地质环境及其演变研究：包括水环境、地应力环境和人类工程活动影响环境等。 （2）边坡岩土体结构及其演变研究：包括岩土特性、不同岩土空间组合方式、控制边坡变形及稳定性的结构弱面。 （3）边坡岩土体工程特性及其演变研究：包括包括物理力学特性与参数及其时间效应。 （4）边坡坡体应力与变形的空间与时间分布特性。 （5）边坡支挡防护结构型式及其与边坡岩土体相互作用。 2) 边坡稳定性评价概况 （1）由传统的被动支挡向现代的主动支挡加固与防护发展，充分发挥岩土体自身的承载能力。 （2）支挡：通过具有一定刚度和强度的工程结构直接向边坡提供支撑力，保持边坡稳定性。 （3）加固：通过置入边坡岩土体内部的柔性高强抗拉结构和胶结材料，提高边坡岩土体本身的强度特性，或加强或保持其原有结构，增强其整体性，提高边坡岩土体稳定性。 （4）防护：物理及力学上在一定程度范围内恢复其受力状态，或使边坡免受不利环境（如降雨）的影响。 3) 边坡性态监测 （1）监测目的：对边坡的静态认识到动态跟踪，掌握其变化，为边坡设计、评价和处理提供依据。 （2）原始状态监测，为工程活动设计提供数据。 （3）开挖或填筑后以及采取工程措施后的状态监测，检验工程活动、支挡及加固措施效果。 （4）监测主要内容：坡体位移、地下水位及其变化、岩土体内应力与位移和支挡加固结构内力与变形位移。2. 边坡勘察 2.1 边坡勘察目的与基本要求 （1） 边坡勘察目的 任何行为都具有目的性。边坡勘察的目的是查明边坡岩土体及其周围岩土体的岩土工程条件，包括地形地貌、地层岩性、地质结构与构造、水文气象、水文地质条件与地下水特征、边坡稳定性现状及其发展趋势，边坡稳定性所需要的条件等。为边坡稳定性评价、坡形设计和加固方案论证提供必要的模型和参数。 （2）边坡勘察的基本要求 1）查明自然与人工边坡的环境工程地质条件，提出边坡稳定性计算分析所需的边坡地质结构和参数，支挡加固和防护方式建议与所需参数。 2）论证边坡的稳定性，预测因工程活动或水环境条件变化引起的稳定性变化。 3）论证人工边坡的最优开挖坡形和坡角。 4）对潜