高边坡设计论文大全11篇

时间：2023-03-08 15:04:25

高边坡设计论文

高边坡设计论文篇（1）

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）01-0245-02

一、研究背景

在高速公路的建设中，边坡坡面形状优劣对工程投资的影响越来越大。本文采用正交设计法设计数值试验，以GeoStudio分析软件中刚体极限平衡法为基础进行大量计算，然后采用SPSS软件对试验结果进行分析，以获取在确保相同安全性的前提下，土方开挖量或者施工费用较低的边坡设计方案。

二、研究方法及过程

1.参数取值及模型的建立。岩土边坡是一种自然的地质体。本文将边坡工程设计中所需解决的多因素，多变量进行综合考虑，并根据数学原理和优化原理求得到边坡设计的最优解。因此，假设土体为连续、均质、各向同性的体，且只承受自重应力的作用，则主要影响因素为重度γ，粘聚力c，内摩擦角φ，坡角α，挖（填）土深度H。其一般经验数据见表1。

经过查阅资料和实践经验，本研究确定的影响边坡稳定主要参数取值范围如表2所示。

影响边坡工程的因素还很多，大部分均具有随机性、模糊性、可变性等不确定性，且影响因素之间相互作用，变量之间的关系十分复杂。本研究从最基础的模型出发，探讨一种研究合理边坡坡面形状的方法。

在表2参数作用下，保证填挖方量相等，建立如图1所示模型，这样在重度γ，粘聚力c，内摩擦角φ，坡角α，挖（填）土深度H等不变的前提下，如图1所示，将单一坡面形式①改变为下部为直立边坡，上部为斜线的折线形破面形式②（使一般边坡变为直立边坡）引起坡角α变化来研究边坡的安全系数K。

2.正交设计。正交设计的理论基础是拉丁方理论和群论，是在特定的方差模型下达到最优。它是当前效果相当好并且广为流行的一种部分因子试验设计方法，正交设计可以用来安排多因素试验。表3为正交设计的参数及相应的水平。

数值计算举例

在正交设计的88组试验中，任选两组进行计算（采用Bishop方法）给出相应的稳定系数和最危险滑动面。

第一组：γ=20.20kN/m3，c=18.50kPa，φ=37.40°，H=9.75m，h=2.05m，ΔL=3.44m，L0=12.94m，α=37.00°，稳定系数及最危险滑动面位置如图2所示。

第二组：γ=16.60kN/m3，c=9.50kPa，φ=29.80°，H=14.70m，h=4.12m，ΔL=2.73m，L0=7.01m，α=64.50°。稳定系数及最危险滑动面位置如图3所示。

三、分析与讨论

1.算例分析。从试验分组中选取2组，计算出所有对应的安全系数K值，说明K值随h的变化规律。在用土量且边坡岩土体的重度γ，粘聚力c，摩擦角φ，填土高度H不变的前提下，每组实验数据在直立坡高度h变化时，会出现最大安全系数K值，即最安全的边坡形式。因此，数据拟合以此为依据，确立h与与边坡土体和几何参数的关系，为确定最合理边坡形式提供依据。

2.数据分析。通过对所有正交设计分组计算，得到每组达到最大安全系数K，最优直立边坡h。其中第41组由于无法计算故舍去，有效数据为87组。为使实际应用拟合公式时参数含义明确，便于工程计算使用，特进行无量纲处理。

通过公式（5）得出预测值，并与实际值比较分析得出其相关系数为0.941，具有很强的线性相关性，如图4所示。

结论：（1）利用正交试验设计方法进行数值试验设计。考虑影响边坡稳定的5因素，即坡高、土体内摩擦角、粘聚力、重度、坡角，将5因素在各自的取值范围内划分为11个水平，以此确定数值试验的次数。（2）在确保开挖量一定的情况下，通过比较单一坡面和下部为直立墙上部为斜线的折线形坡面的边坡的稳定性，得出以下结论：下部为直立墙的边坡的稳定性优于单一坡面的坡体的稳定性，而且直立墙的高度有个最佳高度。（3）采用非线性回归方法拟合了直立墙最佳高度与坡高、坡角、土体的内摩擦角、粘聚力与重度的计算公式。

Study on Slope Shape based on Limit Equilibrium Method

KONG Qing-mei，WEN Sen，GU Li-hua

高边坡设计论文篇（2）

关键词：黄土高边坡稳定比较分析

0 前言

由于黄土独特的物质组成、结构及其所处的地貌和构造环境，在切割强烈、地形起伏较大的黄土沟壑和塬、梁、峁区修建高速公路，因技术要求和条件限制，不得不进行大量的开挖，形成髙陡的公路黄土边坡。

1 试验段概况

试验段地处黄河中游，位于山西西南边隅，吕梁山南端，东以石头山、金岗岭、姑射山为界与蒲县、尧都区、乡宁接壤，西临黄河与陕西宜川相望，南以下张尖为界与乡宁昌宁镇相接，北以处壑沟为界与大宁相临。

试验段边坡位于黄土低中山区，微地貌为中缓坡，陡坎，路线左侧为刘家沟，沿路线走向地势右高左低，地面总体向刘家沟倾斜。植被发育，主要为荒草灌木，分布于整个路堑范围内。

2 边坡优化理论

本文将采取“陡坡宽台”的设计理念，即在保持边坡总坡率不变的情况下，合理的减少原设计中每一级坡的高度并且增加其单级坡的的坡角。与此同时，增加其各平台的宽度并达到所要求的总坡率。对原坡型进行设计比较，以便找到更适合各区的公路黄土高边坡的合理坡型。

3 优化方案

以三种不同坡型对原坡型进行设计，其具体设计如下所示：

（1）原坡型:第一级坡高8m，坡率为1:0.5，平台宽4m；第二级坡高8m，坡率为1:0.75，平台宽2m；其余每8m高设一级，每级边坡坡率为1:0.75，并设2m宽平台。在32m和40m高处设8m和4m的宽平台（图3-1）。

（2）方案一:第一级坡高8m，坡率1:0.4，平台宽度4m；其余每4m高设一级，每级边坡坡率1:0.4，并设2m宽平台。在16m、32m和40m高处设4m、6m和6m宽平台（图3-2）。

（3）方案二:第一级坡高8m，坡率1:0.3，平台宽度4m；其余每4m高设一级，每级边坡坡率1:0.3，并设2m宽平台。在16m、24m、32m和40m高处设4m、4m、8m和6m宽平台（图3-3）。

（4）方案三:第一级坡高8m，坡率1:0.5，平台宽度3m；其余每4m高设一级，每级边坡坡率1:0.5，并设2m宽平台。在32m和40m高处设6m和6m宽平台（图3-4）。

3-1 山西省原公路边坡设计图3-2 1:0.4坡型设计

图3-3 1:0.3坡型设计图3-4 1:0.5坡型设计

4 优化经济对比

由于坡率和坡高的不同会引起坡型的改变，从而导致土石方的削方量不同，使其工程预算也随之改变。然而，预算的不同往往能影响投资者和施工者对该工程的期望和施工。因此，设计一个结构上稳定、经济上合理、外观上美观的边坡是至关重要的，本文对不同坡率的设计坡型与原坡型在其削方量上进行对比，其对比结果如表4.1所示。

表4.1 不同坡率的设计坡型与原坡型在削方量上对比

根据山西省工程预算定额的规定，按要求根据上述的汇总数据对以上四种不同坡型的土坡进行工程预算，其中包括直接工程费、施工技术措施费、施工组织措施费、综合费用、规费、税金及总价等一系列的资费。其总预算如表4.2所示。

5 结论

在坡体稳定的基础上，对原设计和优化设计的四种不同的坡型经过经济比对可知，坡率为1:0.3的坡型所需的预算最少，原设计方案所需的预算最高，坡率为1:0.4和1:0.5的坡型所需的预算居中，达到对坡体进行优化的效果。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范（JTJ013-95）.人民交通出版社，1995.11

[2]交通部第二公路勘察设计院.路基（第二版）.人民交通出版社，1995.11

高边坡设计论文篇（3）

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

一、高边坡病害防治技术

一般将人工开挖形成的、高度大于30m的岩质边坡和高度大于20m的土质边坡称为高边坡。高边坡是将地质体的一部分改造成为人为工程，其稳定性受控于地质条件和人为改造的程度。高边坡病害防治设计具有预测性、风险性、动态性并对施工具有严格要求等特点。

高边坡病害的防治技术一般包括工程地质勘察的方法与内容、稳定性分析与评价的方法和理论、监测技术和治理工程设计原则和加固(支挡)工程结构设计。由于高边坡是对自然稳定的或者是不稳定山坡的人工改造，这种改造远远大于自然的改造速度，那么对于了解和确定拟开挖边坡的地质条件(地层岩性、地质构造和水文地质条件)、坡体结构和可能的变形规模与类型的工程地质勘察手段和内容尤为重要，此为高边坡稳定性分析和加固工程设计的基础。

1．1高边坡病害的空间预测理论与方法

1．1．1高边坡病害空间预测的基本途径

1）高边坡病害空间预测的涵义

高边坡病害的空间预测是指依据坡体结构，结合地下水分布规律和影响因素，确定其变形破坏的空间形态、规模和类型。高边坡稳定性是指不同坡体结构、岩体结构条件控制下高边坡的稳定性。坡体结构指山坡(斜坡)不同时期构造作用所形成的结构面的空间组合，主要由以下几个方面组成：

①不同成因、不同工程性质岩组的分布; ②结构面的空间组合，主要是软弱破碎带的分布;从边坡变形破坏来研究岩性、构造和坡体(岩体)结构。对于岩性主要是注意岩石的软硬，因为软的岩石，强度低，易变形，而硬的岩石，强度高，变形小。构造主要研究结构面的发育程度、相互切割关系、贯通程度，以及与临空面的关系。对于坡体(岩体)结构，主要注意那种结构易变形破坏，一般来说，前述的几种坡体结构组成的边坡易于变形失稳。

2）影响岩石高边坡稳定的因素

影响高边坡稳定的工程地质条件有岩性分布、构造格局、地下水补给条件和坡体(岩体)结构等。影响高边坡稳定的作用因素有: ①重力; ②地应力; ③由于岩体外形改变而造成作用力的改变; ④地震作用; ⑤水文地质条件的变化; ⑥洪水的冲刷; ⑦人为因素:切坡、堆填，人为爆破; ⑧软弱破碎带的风化。岩石高边坡的稳定性是研究在坡体(岩体)结构控制下受环境因素的影响，在一定年代内的变形和破坏。首先是调查了解山体和坡体的坡体(岩体)结构，其次是研究影响边坡变形的环境因素，需从观测、分析、对比等方法来掌握;最后利用岩石力学、土力学、以及数值分析、模型实验等来找出这些条件因素对各个高边坡变形的定量问题。此为高边坡病害空间预测和稳定性分析的基本途径。高边坡空间预测和稳定性的分析以岩石滑坡工程地质力学理论为指导，结合高边坡工程的特点，以宏观地质分析为主，首先确定高边坡变形破坏的空间形态和规模，在此基础上，应用岩体(石)力学理论和合理的数值分析方法确定不同坡体(岩体)结构控制下、各种工况下高边坡的松弛范围，两者相互验证，相互补充，以达到确定高边坡病害的类型和规模的目的。

1.1．2高边坡结构面地质力学调查分析方法

针对区域构造难以准确反映具体高边坡所处山体在地质历史时期所受到的局部构造应力场的期次、作用力的大小、方向和从节理统计有时定性不准这两个问题，选择从拟开挖山坡的地貌和结构面进行调查、配套分析研究，确定高边坡的坡体(岩体)结构，可能的变形规模、性质，使岩石高边坡稳定性研究建立在可靠的基础上。山坡中存在的构造面(结构面)，是由于构造作用形成，它们符合构造应力作用下形成结构面体系，即通过对这些结构面的通查分析可确定斜坡所在山体受到构造作用力的次数和顺序，反过来指导研究岩石高边坡的坡体(岩体)结构，将两者结合并应用到高边坡病害的空间预测和稳定性分析称为“高边坡结构面地质力学调查分析方法”。

1．1．3坡体结构与高边坡病害的变形带之间的成生关系

高边坡病害的变形带是指病害体产生错、滑变形的底界，该底界是依附于坡体中发育贯通的、倾向临空的缓倾角结构面。无论高边坡是由较完整岩体，或是破碎岩体组成，其产生的边界中总是以变形破坏的底界(即变形带)的形成为控制核心。而后界及两侧界易于从高边坡中较陡的结构面组直接调查找出，而且它常随变形带范围的扩大而向后向两侧发展。为此，研究不同类型变形体的底界与倾向临空、缓倾结构面的成生关系是高边坡结构面地质力学调查分析方法的核心。

1．2高边坡病害防治的工作方法

高边坡是一种特殊的岩土工程，设计高边坡的坡高，坡形和坡率以及相应的加固和防护措施只有符合岩土体的性状才能保持稳定。总结近年来山区高速公路高边坡失稳破坏的大量事例，作者认为必须结合高边坡工程和高速公路建设特点进行地质勘察工作，总结如下:

1)在工程可行性研究阶段的高速公路选线时，由于地质条件复杂，应贯彻“地质选线”的原则，尽量避开不良地质地段。如大型老滑坡、崩塌、坍塌连续分布地段，以及岩层顺倾(顺层)地段，避免开挖后老滑坡复活和产生大量新滑坡。

2)应重视高边坡的工程地质勘察，尽量减少高边坡数量，降低高边坡高度，改变路线勘察中重桥隧轻路基的状况。据统计，施工后发生问题的大多是路基病害，特别是高边坡失稳破坏，其主要原因是前期地质勘察资料不足，设计的坡形、坡高和坡率不符合坡体岩土的实际情况。若能在勘察期间查清高边坡的地质情况及可能的变形类型，就可以与隧道和桥梁方案或移线方案作比较，减少高边坡的数量，降低高边坡的高度，设计符合实际的坡形，减少高边坡发生变形的可能。

3)高边坡设计是一种特殊设计，必须在尽可能详细了解边坡地段的地形地貌、地层岩性、风化破碎程度、构造、坡体结构和地下水分布以及自然斜坡的稳定状况等基础上，预测边坡失稳破坏类型和规模，从而设计出不出现大规模的坡体变形的坡形、坡率和坡高及相应的加固、排水和防护措施，并对施工方法提出严格而详细的要求。

4)高边坡的勘察设计必须贯彻“动态设计、信息化施工”原则，由于种种原因不可能全面掌握高边坡的全部地质资料，根据边坡开挖揭露的地质情况，修改和完善已有的边坡设计，特别是一些局部、小规模的边坡塌滑加固措施。

5)高边坡的开挖施工阶段，一方面应讲究科学的施工方法，适应于不同的地质条件，对可能发生变形的边坡，必须严格施工季节、工序和方法(防止雨水渗入、逐级开挖逐级加固、控制爆破等);另一方面加强监测手段，根据监测资料调整施工工序、进度和方法。

1．3高边坡病害预加固技术与方法

高边坡的开挖是对坡体应力状态的巨大改变，必然造成坡体应力的调整和坡体的松弛，“预加固”即控制变形在一定范围内，不使其发生破坏。加固(支挡)工程结构的设计，除了要保证结构的稳定外，还要考虑该结构如何施工，也就是如何把设计在图纸上的结构放到现实中去。在地质研究的基础上，基于新的理论、计算方法和大型模型试验，人们对高边坡变形失稳机理的认识不断深入，对坡体开挖与松弛变形关系的研究逐渐趋于量化，提出了高边坡病害防治工程的“变形控制”设计理念。即工程设计时充分考虑坡体在开挖以后可能出现的变形形式，针对可能的变形形式采取支护工程措施，并结合一定的施工方法预先对坡体的变形松弛进行控制，达到以最低的造价、最优的设计、最佳的施工方法治理边坡的目的。预加固技术是高边坡病害治理工程的一种全新的、合理的设计思路，其具体的形式与具体病害工点的具体情况有关，所做的预加固设计应建立在对具体病害工点病害成因的分析上针对边坡工程特点，加固(支挡)工程结构的设计，除了要保证结构的稳定外，还要考虑该结构如何施工。加固(支挡)工程结构设计要根据工程地质特性、施工条件来选择加固(支挡)工程结构的形式。根据不同的地质条件和边坡高度，目前经常采用的较有效预加固施工方法及工艺有以下几种:

1)分级稳定、坡脚锚固桩预加固如图1(a)所示;

2)分级开挖、分级锚固如图1(b)所示;

3)分级开挖、分级稳定、坡脚预加固如图1(c)所示。

（a）分级稳定坡脚抗滑桩预加固（b）分级开挖分级锚索预加固（c）边开挖边加固坡脚抗滑桩预加固

图1 预加固施工方法示意图

高边坡设计论文篇（4）

中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0147-02

随着经济的发展，越来越多的建筑边坡支护工程投入实际项目中。边坡工程所保护的对象，比如建筑物、隧道、道路、桥梁，对社会以及人民的利益关系密切。所以保护作为构筑物的建筑边坡，有着重要的意义。建筑边坡在使用期间出现很多质量安全问题，甚至在施工期间就有坍塌事故发生。尤其是在山地比较多的区域，建筑边坡应用十分广泛，所以对这些地区边坡工程的支护技术和质量控制的研究有着重要意义。

面临日益紧张的土地资源，在一些复杂场地建造相应的建筑满足人们生活的迫切需求。边坡支护不断发展，出现一些结构复杂的支护方式以及新颖的护坡类型。现有的一些规范已经不能满足复杂边坡的支护要求，社会的发展需要我们进一步的加快边坡理论的研究和完善建筑边坡工程相关的规范。

1 建筑边坡工程质量事故的原因

经过分析一些出现问题的边坡工程，发现建筑边坡工程在勘察设计、工程施工、使用过程都存在一些相应的问题。鉴于这些不合格的边坡工程，要求我们充分重视边坡工程的各个环节，避免再次出现质量安全不能保证的工程。

1.1 勘察设计方面的问题

①在边破工程地质勘查的过程中，选择的勘查点之间距离过大，未能准确的反应场地条件。勘察的不够深入，软弱夹层或者不利组合结构面都不能查清。防护边坡有几种破坏模式：平面滑动、圆弧滑动、折线滑动，勘查过程中未确定具体的破坏模式，对边坡的设计会造成相应影响。

②勘查人员在工作过程中，没有认真地对待，造成很多数据的模糊性。甚至会给出与现场相差很大的一些数据，计算的结果和实际状态不吻合。另外勘查报告粗糙，不能准确详细的表达现场条件，导致设计上的错误。

③边坡设计过程中，结构的受力分析与实际情况不符合，比如圆弧滑动法适用于规模比较大且有可能破碎的边坡、平面滑动法适用于平面可能会发生滑动的边坡。还有数值分析法和有限元分析法，这些方法分别适用于不同的工程情况中，做出正确的选择很重要，但往往设计过程中不能很好的完成这项重要工作。边坡的支护方案也不能合理选择，设计人员不能根据填方图的规模与高低程度应合理选择相应的挡土方式。

④设计人员不尊重实际情况，只是凭借自己的经验来进行设计，不能根据工程的实际情况作出相应的改进。往往忽视一些构造措施，不能满足工程的一些细部要求。边坡的稳定性也没有按照要来验算。

1.2 施工方面的问题

①边坡施工的过程中，一些工艺不合适。比如混凝土的浇筑不合理、挡土墙的砌筑不合理，造成混凝土表面出现蜂窝面状、墙体出现缝隙。施工的先后顺序不同，也会影响工程的质量。模板的拆除时间、锚杆的施工工艺、抗滑桩的设计与施工，基本上在实际施工中都存在或多或少的问题，这些都是影响工程质量的关键因素。

②施工的质量不能保证，首先施工材料的选择，比如石块的强度不能满足要求、水泥的强度等级不合格、钢筋的质量不能保证、砂浆的强度不能满足。另外护坡需要的锚杆、灌注桩以及锚喷技术，都不能达到设计需要的指标。

③施工组织存在问题，现场的技术人员不能很好地在施工过程中进行管理工作，由于自身理论知识的局限性，不能合理的指导工程中出现的各种问题。比如岩土地质有关的理论知识、挡土墙的稳定理论，不能很好地掌握。只能按照设计的样式照着做，不能根据实际情况作出相应的调整。

1.3 使用方面的问题

①建筑边坡的使用过程中，未能按照设计时的要求使用。比如设计时的边坡强度是承受100 MPa，而在实际中却承受150 MPa的强度，边坡支护失效就变得很正常。有时，一些防护措施的失效，比如说防水层失效会导致地表水的渗入，进一步造成边坡的毁坏。

②由于之前的设计没有考虑到后期的发展，随着时展，发现目前已支护的土地不能满足实际要求，于是便直接在挡土墙的基础上再次开挖，是的边坡的高度增加，土层的侧向力会急剧增大，造成边坡的失效和破坏。

在已有挡墙的墙脚开挖施工，会增加边坡的高

2 建筑边坡工程设计理论分析

建筑工程的快速发展，又由于人们对建筑的需求增加，在特殊场地修建的建筑物使得边坡工程也趋向多样化和复杂化。现有的许多有关边坡的一些基础理论不能满足现有的护坡工程需求，所以需要进行更深入的研究。接下来从一些理论上进行分析，希望对规范的修编有参考意义。

2.1 耐久性理论分析

建筑结构的功能要求包括安全、适用、耐久三个方面，耐久性是保证结构的一个重要方面。虽然有关建筑工程的耐久性有了很长时间的研究，但边坡工程的耐久性进来才开始有所发展。关于建筑边坡工程耐久性的研究发展不快，是因为它存在很多不确定的条件，边坡的周围环境条件、埋置深度、地下水位情况等很多方面都比较复杂。

对于处在表面的护坡结构，可以参考建筑结构的耐久性结论来满足设计需求。但对于没有与外界接触的护坡，因为地下复杂的地质条件，使得耐久性理论的发展有很大难度。结合实际的质量事故案例，可以发现很多都是由于护坡的耐久性不足亲戚的破坏。所以在以后的边坡工程研究中，关于耐久性的研究会是一个重要的方向。

2.2 稳定性理论分析

关于土体稳定性的理论，很多学者进行了大量研究，但由于其复杂性和不确定性使得研究一直不能有很大的突破。部分学者也提出很多分析方法来研究稳定性，但都是在一些特定的假设条件下，所以有其局限性。我国相关规范也没有明确指出边坡稳定理论相应的适用条件，所以选择合理的理论分析比较困难。这样就有可能选择一个不恰当的理论进行分析，结果达到一个误差较大的结果。

汶川地震以及雅安地震，都在启示我们地震作用的破坏程度不容忽视。由于地震作用的复杂性和不确定性更加强烈，对地震动的研究一直是大家关注的重要课题。边坡在地震动作用下的稳定性，是困扰很多学者的难题，但又不可拒绝研究这个问题。稳定性的理论分析需要引起更多人的关注，一起来克服稳定性理论中存在的诸项问题。

2.3 变形理论分析

建筑工程中关于变形理论的研究，非线性的分析过程存在很大的困难。边坡工程的变形分析需要考虑到很多因素，比如边坡的支护类型、护坡所承受的荷载情况、护坡的类型、护坡的高度等。目前变形理论的不成熟，所以实际工程中都是借助经验来实现设计。经验有时会存在很多的问题，因为不同的地质条件下的情况有很大差异。所以关于变形理论的研究和稳定性的研究一样，都是重要但存在很大困难的课题。

2.4 边坡与建筑物的相互作用

建筑边坡工程主要作用是保证相邻建筑物的安全，这与社会人民有着密切的关系，一旦边坡遭遇破坏，相应的建筑物就会面临重大的损失。尤其是一些重要建筑物的支护工作，边坡与建筑的修建顺序、位置关系以及所承受的荷载问题，都需要去研究和解决。虽然在目前的一些规范中，有一些原则性的设定，更多的还是需要设计者和施工者结合实际工程做出合理的解决方案。

3 建筑边坡工程应用措施

3.1 加强边坡工程监测

建筑边坡在运营期间会发生质量问题，甚至施工期间就会发生坍塌事故，所以对建筑边坡进行检测十分必要。进行检测可以很好的观察工程的动态，根据观察的结果，及时作出相应的调整，以此确保工程的安全。根据边坡出现的质量事故时间不同，应该分阶段进行监测。首先是边坡施工过程中的监测，然后是边坡运营过程中的监测。在检测过程中应根据不同的阶段作出不同的处理，对应的技术也不尽相同。

对建筑边坡的检测，可以起到很好的效果。可以根据检测得到的数据为边坡工程的研究和设计提供帮助，可以优化边坡设计，可以及时发现隐患避免人员伤亡和经济损失。

3.2 预防灾害和健康评估

建筑边坡的预防灾害和健康评估是保证边坡耐久性和稳定性的两个重要方面，虽然存在一定的差别，但是相辅相成的。灾害的预防是在边坡的整个周期内存在，贯穿始终。健康评价则是在工程投入使用之后进行的，使用过程中灾害问题不一定存在，但工程健康指标的评价存在。

边坡灾害有自然因素和人为因素引起，比如地震作用、暴风雨、新边坡建设、爆破施工等。根据不同的灾害因素影响，可以建立相应的预防体系。很多边坡破坏的原因是因为边坡运营的时间过长，而在此期间又没有加固修补。所以对边坡进行健康评估，对减少工程质量事故有着重要意义。

4 结语

近年来，建筑边坡得到了快速的发展，运用了大量的新技术，也促进一些理论的发展。但是边坡内在因素的未知性和复杂性的限制，使得现有技术和理论不能满足要求。建筑边坡工程的发展，需要专家学者的不懈努力，去研究和创新。

参考文献：

[1] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2] GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[3] 方玉树.边坡稳定性分析的一种新条分法[J].工程勘察，2007，（6）.

高边坡设计论文篇（5）

Stuedy on Side Slope Protection System of Expressway

AbstractThis paper analyses the types of side slope damages，reasons and principles of the damages.This paperalso explain the types，characters and selecting principles of protection methods.

Key wordsSubgrade side slopeSide slope damageDamage principle Protection availability Plant protectionProtection district Compr ehensive protection design

1前言

随着我国公路建设的飞速发展，高等级公路边坡综合防护系统研究日渐引起公路部门的重视。边坡综合防护设计是高等级公路设计的重要内容之一，需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施，确保高等级公路的稳定和高速行车安全，同时达到与周围环境的协调，保持生态环境的相对平衡，美化高等级公路的效果。

长期以来，路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我国在80年代中期以前，主要以低等级公路建设为主，由于交通量小，深挖高填较少，投资不大，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，由此引起的损失亦不大，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门应用，因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，从而为工程埋下隐患，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响，有的甚至中断交通，如沈大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段，后期的工程防治费用占整个工程防治费的80％、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后，很多路段出现路基垮塌，路面悬空的现象，再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计，仅1991年因水毁冲毁路基1577km，冲毁路面43733km，冲毁桥梁3606座、涵洞40343道，塌方4171万方，直接经济损失16.86亿元，因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。 与此同时，防护技术在理论方面尚需进一步研究，如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等等，以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。

因此，为降低工程造价，减少或防止道路病害，保持生态环境的相对平衡，确保道路的安全与稳定，急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究。

2国内外研究概况 随着我国公路等级和人们生活水平的提高，路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中，积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体，公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀流为研究对象，如曼宁流速公式等，利用这些公式进行排水构造物的设计取得了较满意的效果，但如果以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国《公路排水设计规范》(JTJ018-97)中推荐的沟管近似流速公式V＝20·i1／2，即流速与坡角的平方根成正比，而在公路边坡中，随边坡坡角的增大，径流流速确有增大的趋势，但坡角增大导致汇水面积减小，必然使流速减小，所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数；在圬工防护理论计算方面，库伦理论，朗金理论被广泛应用。随着科技的发展，各种新型支档结构和防护型式及CAD程序相继而生，但在设计时，仅从边坡的稳定性等因素出发，很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保因素，如：可否利用工程经济学研究某路段采用集中排水或分散排水?可否用混凝土预制块或网格代替费工费时的浆砌片石?可否用植被防护或综合防护替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别，上述问题在规范中仅定性地作了限制，很少给出具体比选方法进行量化计算分析，由此设计出的结果可能一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资金的浪费，另一方面是防护不当或方案错误导致防护失败，造成巨大资金重复投入，形成不良的社会影响。

高等级公路由于线形标准较高、设计人员素质低、比选方案少等因素，造成路基高填深挖现象普遍存在，同时大交通量给沿线造成的交通污染不但威胁沿线居民的身体健康，而且影响区域的生态平衡。由于诸多原因，我国公路的环保技术研究远远不能适应当今高速公路发展的道路建设要求，同时关于边坡冲刷防护、交通环境美化进行的综合设计也鲜为报道。

在国内植物防护方面，随着人们环保意识的增强和生活质量的提高，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，既可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，美化环境、吸收尾气、诱导视线，还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。西北水保所对此进行了大量的研究，并在引用美国通用土壤流失方程式方面取得了一系列成果。贵州毕节公路段做过公路绿化效应及山区公路水毁防治的研究，北京市公路管理处作了一系列公路绿化设计研究，河南省交通厅与天津大学联合完成了"土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究"，交通部科技信息所环保部分别在昆(明)-曲(靖)路，楚(雄)-大(理)路实施了"生物防护与景观再造工程"等等，取得了较好的防护效果，但水对边坡侵蚀冲刷的量化研究仍鲜为报道，理论上缺乏必要的支持。同时由于各处工程项目的地理气候差异性，以及公路植物防护与园林专业的交叉相容，导致了防护物种和设计方案的千差万别，所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究定量化，确定护坡方法的选择原则，划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性，从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。

如前所述，由于理论研究上的不足和设计上的随意性，同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异，决定了不同地区综合防护方案的差异性，所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上，对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究，提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。 反思我省的高等级公路边坡防护现状，虽然做了许多实验性尝试，采用了多种防护型式，基本达到了预期防护效果，但仍有许多沉痛的教训值得认真总结，如郑洛路九标1996年边坡水毁，开郑路边坡水毁索赔、安新路个别路段大面积边坡混凝土预制块坍滑等等，归纳起来存在的问题有：

(1)缺乏系统的防护方案、措施研究和综合设计；

(2)在防护方案、防护型式选择方面缺乏技术、工程经济比较分析；

(3)植物物种选择方面，随意性过大，缺乏和园林部门的探讨研究；

(4)由于各地区的差异，缺乏各分区最佳防护典型型式，致使设计人员难以操作。

总之，上述问题的存在，使我省边坡防护设计可能一方面是工程达到了防护效果却浪费了大量的工程投资，另一方面是防护不当导致了路基边坡的早期病害。

3边坡侵蚀机理研究

通过对边坡力学特性研究，可得以下结论：

公路边坡由降雨产生的坡面流与明渠流具有不同的水力学特点，它应该是产流降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数。由于坡角增大一方面使势能向动能的转化加快，另一方面却使单位坡长所接受的降雨减少，因此边坡的流速应该存在一个临界坡角，从Muzik的边坡径流平衡时间关系式出发，推导出了一个公路边坡坡面径流流速的关系式(紊流)： 式中，K为系数，L为坡长，a为边坡坡角，n为边坡坡面粗糙系数，δ为产流降雨强度。通过对此式的数学处理得到边坡坡面流速的临界坡角为41°左右；考虑到边坡土壤侵蚀量是流量与流速的函数，进一步推导出公路边坡土壤侵蚀量同样存在一个临界坡角，这个坡角大约在25°左右，这与公路边坡常采用1∶1.5坡率很是接近，因此对边坡的防护应引起足够重视。

边坡在自然界降雨情况下不断经受降雨的袭击，其中一部分下渗，一部分在边坡汇集，形成径流，径流在土颗粒表面产生剪切力，当这种力大到能抵消土的抗侵蚀能力时，土颗粒被径流带走，从而发生侵蚀，这种径流的剪切力与土壤粒抵抗力之间的相互作用不同相可引起溅蚀、溶蚀、片蚀、沟蚀等不同的侵蚀现象。

 4边坡防护类型及公路植物特性研究

作者按照材料将路基防护分为3类：植物防护、圬工防护和综合防护。防护分类如图1。

通过对公路植物的特性研究，可得以下结论：

(1)路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是影响公路植物的主要因素，由于路基边坡防护的特殊性，故草种、树种的选择有别于园林绿化；

(2)应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷，易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护；

(3)尽量选用本地的物种，其适应性远远优于引进物种。

5边坡综合防护设计原则与注意事项

(1)“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则；

(2)路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则，深入调查研究，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，因地制宜，就地取材，选用适当的工程类型或采取综合措施，以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施，而给养护遗留繁重的工作量；

(3)路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择，应密切结合路面排水作综合考虑；

(4)护坡方法应优先考虑采用植物防护，当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时，要考虑经济性、施工及效果，采用圬工防护或相应的辅助设施；

(5)在防护方案设计时，应参照上述设计原则，初步选出护坡方法。在施工阶段，要对每个边坡的排水、土质等调查，根据调查结果变更原设计；

(6)在不良的气候和水文条件下，对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡，以及黄土和黄土类边坡，均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护；

(7)对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实； (8)对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡，应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素，慎重选择喷浆(混凝土)、护面墙，落石防治等方案；

(9)混凝土网格中空植草护坡的目的，是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽，及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造价高于植物护坡，使用时须充分分析；

(10)对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的，均应设置防护工程。在冲刷防护设计中，可综合考虑河道整治，使防护工程收到更好的效果；

(11)对于冲刷防护，一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段，可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等，以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率，以降低流速、减缓冲刷作用时，可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区)，可采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.5～1.0m，水上部分采用轻型防护即可；

(12)综合防护应遵循"实用、经济、美观"的指导思想，明确"为行车服务"的目的，在实用、经济的前提下，力求边坡绿化三季有花。

 6高等级公路防护区划的思想

为了区分地理区域自然条件对公路防护影响的差异性，并在高速公路边坡设计中对施工防护型式、植物物种选择时有章可依，确保路基边坡的稳定并节约投资，同时按照《公路自然区划标准》(JTJ003-86)中关于"三级自然区划由各地按有关规定自行划分"的指导思想，有必要划分不同地区植物防护主要类型。

我省植物防护主要类型区划以公路自然区划标准为基础，结合高等级公路边坡防护的特点和我省已建高速公路的建设经验，按照气象、地质、地形、物种分布等因素的差异性，将全省划分为A、B、C三个防护类型区(如河南省公路防护类型区划图)。

 7河南省高等级公路边坡综合防护推荐方案

7.1河南省A区边坡综合防护推荐方案

主要为黄河冲积所成的低液限粘土和低液限粉土，同时雨量集中，但年降雨量不大，四季分明，所以防护要求不高。间有盐碱地，同时石料缺乏。结合上述研究结果，故推荐A区边护综合防护方案为：沿线路基边坡除桥头路基、水稻田等局部特殊路段采用浆砌混凝土预制块防护外，一般采用植草或种草籽护坡，喷播更佳。

7.2河南省B区边坡综合防护推荐方案 7.3河南省C区边坡综合防护推荐方案  8主要结论

通过对高等级公路边坡防护系统的综合研究，得到以下主要结论和研究成果：

(1)剖析了路基边坡的病害类型和原因，提出了在边坡防护方面理论上的欠缺和在工程中缺乏综合设计的观点； (3)通过对各种边坡防护类型的分析及其特点研究，提出了防护类型选择的原则；

(4)通过对公路植物的特性研究及适应分析，推荐了公路常用植物的外观特征、气候、土壤适应性及建植、管理特点，使植物防护的选择有据可循；

(5)根据公路自然区划和地质特点，首次提出了公路防护区划的思想，并建立了河南省公路防护类型区划；

高边坡设计论文篇（6）

1 前言

长期以来，路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我国在20世纪80年代中期以前，主要以低等级公路建设为主，由于交通量小，深挖高填较少，投资不大，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，由此引起的损失亦不大，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入20世纪90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门应用，因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，从而为工程埋下隐患，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。

随着高等级公路的加快修建和交通量的急剧增加，环境破坏与环境污染与日俱增。随着环境问题的日益严峻，为了环境的持续发展，环境会计学诞生了，国际社会第一次认真地考虑把环境和资源的损失计算到经济成本中去，经济增长必须考虑到环境的代价，即由环境问题引起了环境会计和环境审计。如何在加快公路建设和汽车工业发展的同时，减少对环境的损坏。降低噪音，吸收汽车排放物，恢复自然生态平衡已成为目前公路设计部门的当务之急。

与此同时，防护技术在理论方面尚需进一步研究，如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等等，以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。

因此，为降低工程造价，减少或防止道路病害，保持生态环境的相对平衡，确保道路的安全与稳定，急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究。

2 国内外研究概况

国际上有关道路防护与加固技术的研究，多年来一直是广大道路工作者关注的焦点之一。有的研究已开始将水对边坡的侵蚀冲刷定量化。根据降水侵蚀力系数，土固有的侵蚀性参数、地形分类及侵蚀控制参数等计算边坡上的平均流失，从而更科学地选择合适的边坡防护措施。

随着我国公路等级和人们生活水平的提高，路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中，积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体，而在公路边坡中，随边坡坡角的增大，径流流速确有增大的趋势，但坡角增大导致汇水面积减小，必然使流速减小，所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数；在圬工防护理论计算方面，库伦理论，朗金理论被广泛应用。随着科技的发展，各种新型支档结构和防护型式及CAD程序相继而生，但在设计时，仅从边坡的稳定性等因素出发，很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保因素，如：可否利用工程经济学研究某路段采用集中排水或分散排水？可否用混凝土预制块或网格代替费工费时的浆砌片石？可否用植被防护或综合防护替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别，上述问题在规范中仅定性地作了限制，很少给出具体比选方法进行量化计算分析，由此设计出的结果可能一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资金的浪费，另一方面是防护不当或方案错误导致防护失败，造成巨大资金重复投入，形成不良的社会影响。

在国内植物防护方面，随着人们环保意识的增强和生活质量的提高，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，既可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，美化环境、吸收尾气、诱导视线，还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。

如前所述，由于理论研究上的不足和设计上的随意性，同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异，决定了不同地区综合防护方案的差异性，所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上，对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究，提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。

3 边坡侵蚀机理研究

通过对边坡力学特性研究，可得以下结论：公路边坡由降雨产生的坡面流与明渠流具有不同的水力学特点，它应该是产流降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数。由于坡角增大一方面使势能向动能的转化加快，另一方面却使单位坡长所接受的降雨减少，因此边坡的流速应该存在一个临界坡角。

边坡在自然界降雨情况下不断经受降雨的袭击，其中一部分下渗，一部分在边坡汇集，形成径流，径流在土颗粒表面产生剪切力，当这种力大到能抵消土的抗侵蚀能力时，土颗粒被径流带走，从而发生侵蚀，这种径流的剪切力与土壤粒抵抗力之间的相互作用不同相可引起溅蚀、溶蚀、片蚀、沟蚀等不同的侵蚀现象。

4 边坡防护类型及公路植物特性研究

路基防护分为3类：植物防护、圬工防护和综合防护。通过对公路植物的特性研究，可得以下结论：

（1）路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是影响公路植物的主要因素，由于路基边坡防护的特殊性，故草种、树种的选择有别于园林绿化；（2）应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷，易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护；（3）尽量选用本地的物种，其适应性远远优于引进物种。

5 边坡综合防护设计原则与注意事项

（1）“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则；（2）路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则，深入调查研究，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，因地制宜，就地取材，选用适当的工程类型或采取综合措施，以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施，而给养护遗留繁重的工作量；（3）路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择，应密切结合路面排水作综合考虑；（4）护坡方法应优先考虑采用植物防护，当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时，要考虑经济性、施工及效果，采用圬工防护或相应的辅助设施；（5）在防护方案设计时，应参照上述设计原则，初步选出护坡方法。在施工阶段，要对每个边坡的排水、土质等调查，根据调查结果变更原设计；（6）在不良的气候和水文条件下，对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡，以及黄土和黄土类边坡，均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护；（7）对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实；（8）对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡，应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素，慎重选择喷浆（混凝土）、护面墙，落石防治等方案；（9）混凝土网格中空植草护坡的目的，是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽，及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造价高于植物护坡，使用时须充分分析；（10）对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的，均应设置防护工程。在冲刷防护设计中，可综合考虑河道整治，使防护工程收到更好的效果；（11）对于冲刷防护，一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段，可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等，以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率，以降低流速、减缓冲刷作用时，可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段（急流区、顶冲地区），可采用加固边坡（砌石护坡）和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用加固边坡（砌石护坡）和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.5～1.0m，水上部分采用轻型防护即可；（12）综合防护应遵循“实用、经济、美观”的指导思想，明确“为行车服务”的目的，在实用、经济的前提下，力求边坡绿化三季有花。

高边坡设计论文篇（7）

一、山区公路边坡设计的特殊性

山区公路边坡设计具有以下特点:(1)详细的地质资料是设计的前提、边坡是将地质体的一部分改造为人为工程,其稳定性受控于地质条件和人为改造程度,设计的边坡只有符合岩土体的地层岩性、结构、构造、风化程度及强度特征才能保持稳定。(2)边坡设计是预测性设计、由于线长、点多,而且变形尚未发生,因此其设计是在对开挖后可能产生的变形类型、规模、部位的预测来设计的。(3)边坡设计是风险性设计、山区地质条件的复杂多变,前期难以勘察清楚,从而使设计依据不充分,具有一定的风险性。同时,土方开挖必然改变坡体内的应力状态,造成坡体松弛变形、地表水下渗,对此该如何控制,目前在认识上还存在差距,从而也使设计具有较大的风险性。(4)边坡设计是动态的、由于开挖前对边坡的地质情况难以摸透,使设计难以完全符合实际,因此有必要把地质工作延伸到施工过程中,根据地质条件的变化,进行设计变更,即所谓的“动态设计,信息化施工”。(5)边坡设计对施工程序和方法应提出严格要求、边坡变形破坏,既有设计上的原因,也有施工程序和方法不当的原因。如雨季施工大量雨水渗入坡体软弱结构面;大药量爆破造成岩体破碎、软弱面松动甚至滑坡等。因此在设计文件中对施工程序和方法应提出严格的要求。

二、边坡设计应遵循的原则

山区公路边坡设计的上述特点决定了其设计必须遵循以下原则和思路:(1)并行设计、由于边坡工程地质条件复杂,因此严格按照岩土工程要求将滑坡治理工程明确划分为勘察、设计和施工三个阶段是不现实的,常常相互交织在一起,亦即并行设计。并行设计必须建立在非常充分的可行性研究基础上。(2)反馈设计、反馈设计又可称为监控设计、动态设计或信息设计,它建立于监测基础上。主要基于施工期逐步明朗的地质条件及监测结果,对岩体工程进行动态设计,达到优化设计结果,反馈设计的关键是根据现场施工监测资料对原设计进行正确的反分析。(3)绿色设计、绿色设计已成为现代边坡工程设计的重要组成部分。生物环境工程是公路环境治理工程的主体,其内涵是应用先进的绿化工程技术恢复与重建植被。因此在路基边坡设计时,应结合公路沿线的地形、地貌、地质和气候特征,正确设计边坡植被防护与加固工程。(4)智能性设计、智能科学应用于边坡工程领域是一个具有重要意义的研究方向,目前正处于开创性阶段。对复杂边坡工程系统,通过智能科学方法进行规划、决策和设计是21世纪的发展方向。

三、边坡稳定分析方法

边坡稳定分析方法在不断发展,由定性逐步走向定量。定性方法主要包括自然历史分析法、工程类比法及图解法,定量方法主要包括刚体极限平衡分析法及数值分析方法。

1 定性分析法

定性分析方法主要是通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素,可能的变形破坏方式及失稳的力学机制、已变形地质体的成因及其演化史等进行分析,给出被评价边坡一个稳定性状况及其可能发展趋势的定性说明和解释。其优点是能综合考虑影响边坡稳定性的多种因素,快速地对边坡的稳定状况及其发展趋势做出评价。

(1)自然(成因)历史分析法、该方法主要根据边坡发育的地质环境、边坡发育历史中的各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素等的分析,追溯边坡演变的全过程,对边坡稳定性的总体状况、趋势和区域性特征做出评价和预测,对已发生的滑坡,判断其能否复活或转化,主要用于天然边坡的稳定性评价。

(2)工程类比法、该方法实质上就是利用已有的自然边坡或人工边坡的稳定性状况及其影响因素、有关设计等方面的经验,并把这些经验应用到类似的边坡研究中。它需要对已有的边坡和目前的研究对象进行广泛的调查分析,类比分析和判断研究对象的稳定性、发展趋势、设计处理方案等。在工程实践中,既可以进行自然边坡间的类比,也可以进行人工边坡之间的类比,还可以在自然边坡和人工边坡之间进行类比。工程类比法是目前应用最为广泛的一种边坡稳定性分析方法。

(3)图解法、图解法可以分为诺模图法和投影图法。诺模图法就是利用一定的诺模图或关系曲线来表征与边坡稳定有关参数间的关系,并由此求出边坡稳定安全系数,或根据要求的安全系数及一些参数来反分析其它参数(c、φ,结构面倾角、坡角、坡高等)的方法。它目前主要用于土质或全强风化的具有弧形破坏面的边坡稳定性分析方法中;投影图法则是利用赤平极射投影的原理,通过作图来直观地表示出边坡变形破坏的边界条件。分析不连续面的组合关系,可能失稳岩土体形态及其滑动方向等,进而评价边坡的稳定性,并为力学计算提供信息,常用的有赤平极射投影图法、实体比例投影图法、Markland JJ投影图法等。

2 定量分析法

(1)刚性极限平衡分析法、假定岩土体破坏是由于边坡土体沿滑动面发生滑动而造成的。假设滑动面已知,其形状可以是平面、圆弧面、对数螺旋面或其他不规则面,通过考虑由滑动面形成的隔离体的静力平衡,确定沿这一滑动面发生滑动时的破坏荷载。有的方法考虑隔离体的整体平衡,有的方法把隔离体分成若干竖向的土条,并对土条间力作一些简化,然后考虑每一土条的静力平衡,这样可以求出一系列滑动面发生滑动时的破坏荷载。最小的破坏荷载就是要求的极限荷载,与之对应的滑动面就是最危险的滑动面。

(2)有限单元法(Finite Element Method,简称FEM法)、部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性,可以给出岩土体的应力,应变大小和分布,能近似地从岩土体的本构关系去分析边坡的变形破坏机制,分析最先和最容易发生屈服破坏的部位和需要首先进行加固的部位等。

(3)离散单元法(Distinct Element Method,简称DEM法)、将所研究的区域划分成一个个分离的多边形块体单元,块与块之间没有变形协调的约束,但需满足平衡方程,块体的运动不是自由的,它会遇到邻接块体的阻力,本构方程可以是线性的,也可以是非线性的。这种方法用于解决非连续介质大变形问题,分析被结构面切割的岩质边坡的变形和破坏过程是非常实用的。

(4)块体系统连续变形分析方法(Discontinuous Deformation Analysis,简称DDA)、基于岩体介质非连续性发展起来的一种崭新的数值分析方法。DDA法可以模拟出岩石块体的移动、转动、张开、闭合等全部过程,据此,可以判定出岩体的破坏程度、破坏范围,从而对岩体的整体和局部的稳定性做出正确的评价。

(5)流形元法(Manifo1d Element Method,简称NMM法)、20世纪90年代初由石根华,林德漳等人提出,对解决诸如动、静交叉以及连续与非连续介质耦合问题等是一种新的数值分析方法。数值流形法以拓扑流形学为基础,应用有限覆盖技术,包融并吸收了FEM和DDA两者的优点,通过在分析域各物理覆盖上建立通用的覆盖函数和以加权求和形成总移函数,从而把上述的连续和非连续变形学问题统一到这种方法之中,因此该法具有更为通用的特色。

此外,由于边坡工程是一个复杂的开放系统,影响因素多,并且带有相当的随机性、模糊性和不确定性,沿用传统力学方法进行计算分析,存在诸多问题和不足。近年来,边坡稳定分析理论研究吸收了现代科学理论中的耗散理论、协同理论、随机理论、模糊理论、灰色系统理论、突变理论等创立和发展了一批非确定性分析方法。主要有边坡稳定可靠性分析方法、随机过程方法、模糊数学法、灰色系统预测滑坡失稳分析方法、人工智能和人工神经网络方法等。

四、边坡的形状选择和坡度确定

山区公路边坡设计的主要内容是确定边坡形状和坡度。设计应根据现场的自然条件、岩土性质、边坡高度,并参考当地稳定的自然山坡和人工边坡的坡度,结合采用的施工方法等因素确定。

1 边坡形状的选择

挖方边坡的形状,通常有直线形、折线形和台阶形3种。

(1)直线形是指从坡顶到坡脚采用单一坡度、当边坡高度不大、岩土性质相同、风化破碎(密实)程度相差很小时,宜采用此种形式,它施工简单、方便。

(2)折线形是指自上而下按岩土性质的差异而采用不同的坡度、当挖方高度范围内岩土性质及破碎或密实程度差别显著时,宜采用适应于各自稳定性要求的上陡下缓的折线形边坡。变坡点设在使上部坡度的潜力充分发挥的高度处,或者设在岩土性质的变化处。变坡点不应设置过多,一般以2~3次为宜,免得施工难以控制,而且变坡点附近容易受到坡面水的冲蚀。

(3)台阶形是指在边坡中部或岩土层分界处设置1~2m的平台,平台设置2%~4%的向外横坡以利排水、设置平台的优点是可以提高边坡的稳定性,减轻坡面水的冲刷,拦挡上方坡面剥落下坠的碎屑,便于施工。当挖方边坡较高易受雨水冲刷、软硬各层均很厚时,宜采用此形式。

2 边坡坡度的确定

(1)土质边坡应视边坡高度、土的密实程度、地下水和地表水情况、土的成因类型及生成时代等因素确定。高速公路、一级公路因交通量大,一旦发生病害,养护、维护十分困难,经济损失较大,所以边坡坡度宜用1∶1~1∶1.75,这样既增强边坡的稳定性,防止水土流失,又便于边坡绿化。

高边坡设计论文篇（8）

1概述

尤溪口车站是外洋至福州铁路电气化工程的一个新建车站，2000年开工建设，2001年竣工。车站位于尤溪口水库北岸山坡，线路右临水库，左侧穿越山坡，山体自然坡度35“左右，相对高差160m。车站的重点工程是三段高边坡的开挖和边坡支护，长度分别为238. 00 m， 227. 00 m和227. 14 m，边坡最大高度60 m，挖方数量大，支挡防护工程艰巨。车站施工图设计于1999年8月完成。在施工过程中，针对岩体高边坡工程的特点，根据实际开挖揭示的地质情况，进行动态设计，及时修改设计和施工方案，确保了工程的安全稳定和车站的竣工通车。

2地质概况

地面植被较茂密，表层有厚度约3m的坡残积粘性土，基岩主要为古生代变质岩—石英云母片岩。岩体受构造影响强烈，构造节理发育，有的节理面可见擦痕和硅化面，岩块上可见强烈的小褶皱和节理切割错断迹象，岩体风化带和风化节理很发育，全风化带厚5一10 m左右，下部为中等风化带。边坡岩体被结构面切割成碎石状和块状。岩体主要节理有5组，节理产状:1200乙450一600;3300乙650; 1950乙35“一580; 2400乙650;1700乙630。

片理产状:800一95“乙29“一450

线路走向边坡倾向2020

由边坡与岩体结构面的关系可知，不利于边坡稳定的结构面主要有三组，即:2400乙650; 1700

乙630;195乙35一5800

路堑挖方深度内无地下水，但降雨时，由于岩体节理发育，开挖裸露后，成为雨水人渗的路径，降雨期会出现临时性裂隙含水现象，因而影响边坡岩体的稳定。

3施工过程中的动态设计

(1)车站路堑高边坡地段的施工图设计，是1999年8月完成的，设计方案为15 m高挡墙，上接1一3级(1520m)的高护墙，护墙坡率为1:0.5，1:0. 75和1:1。

高边坡设计论文篇（9）

1.引言

我国幅员辽阔，但对于人口密集的大中型城市来讲，仍然存在建设用地稀少及人均占有率低等现实问题。使得为数众多的城市的基础建设向山地或废弃地延伸，由此产生了大量的填方工程用以平整场地，随着工程建设的不断发展，在城市中形成了大量的填土边坡。

然而填土边坡做为新近形成的坡体，由于土体物理性质不够稳定，加之受到人工搬运、填筑及压实等因素的影响，其稳定性较一般的天然边坡具有较大的不确定性。其复杂的坡体性质也成为制约工程质量的重要影响因素。

本文就深圳市某场区填土高边坡的设计为例，对其稳定性进行了评价，并进行数值模拟论证其安全系数，旨在论证支护结构的安全型，保证施工的质量安全。

2.工程概况

该场区位于深圳市盐田区梧桐山山麓望基湖水库附近。场地东、西、北三面环山，南侧为出口，地势不平，中间有河谷发育，水源清澈，水量一般，水流较湍急，停车场主体南北向长约307m，东西向宽约110m。场地内既有建筑物主要为警犬基地（临近水库）。

其中，本次设计为该项目高边坡路基的边坡挡墙支护工程，挡墙支护长度约1755m，支护高度一般约在3.0～48.0。挖方区高边坡支护方案为：桩锚+分级放坡+锚杆框架支护、仰斜式挡墙+分级放坡+锚杆框架支护等；填方区高边坡支护方案主要为扶壁式挡墙+加筋土挡墙支护。

3.工程地质条件

（1）地形地貌及周边环境：拟建场区原始地貌为丘陵，植被密集，地形起伏较大，场地东、西、北三面环山，南侧为出口。

（2）地层岩性：场地揭露到的地层主要有第四系松散地层、燕山期中细粒花岗岩、侏罗系凝灰岩等。

（3）地质构造：与本工点相交断层为非活动性断裂，深圳地带的现今的活动量微弱，至目前尚未发现明显的应力和能量集中迹象，近期可排除突发性活动的可能性，地壳相对基本稳定。

（4）水文地质条件：拟建停车场在梧桐山山麓望基湖附近，地表水主要为由基岩裂隙水发育而成的山谷河流水，水源清澈，水流湍急，水量一般。

4.停车场高边坡稳定性评价

4.1平面有限元分析

本次采用商业有限元软件Plaxis8.2进行建模。根据设计图，针对WJH-003、WJH-029、WJH-053三个典型剖面，分析拟建支挡结构的变形、内力以及安全稳定性系数（图4.1.1）。

4.2计算模型

在边坡荷载作用下，支挡结构及坡体的受力变形可以简化为平面应变问题，因此可以简化为2D模型进行计算分析。三个断面的计算模型及单元网格见下图。

4.3支挡结构计算参数

按照2D模型简化后，支挡结构的计算参数如下表。

4.4计算结果及分析

5.结论

高挖方填土边坡采用：桩锚+分级放坡+锚杆框架支护的支护措施，其边坡安全系数为2.348

一般性挖方填土边坡采用：仰斜式挡墙+分级放坡+锚杆框架支护的支护措施，其边坡安全系数为1.676

填方高边坡采用：扶壁式挡墙+加筋土挡墙支护支护措施，其边坡安全系数为1.954

通过对3个典型断面的计算可以看出，高挖方的安全系数为和填方边坡变形、支护结构强度都在允许的可控范围内，边坡稳定安全系数>1.35，满足边坡稳定性要求。

参考文献

[1]王恭先.滑坡防治技术.北京：中国铁道出版社，2007.

[2]张井泉.高填方边坡稳定性研究.四川：西南交通大学，2009.

[3]罗顺飞.某高边坡预应力锚索抗滑加固优化研究.广州：广州工业大学，2013.

[4]Romana M，SMR Classificatiaon in proc.7th ISRM congress，1991.

高边坡设计论文篇（10）

0 序言

随着我国社会和经济的发展，越来越多的铁路工程修建于黄土地区。由于工程地质条件、水文地质条件及人为等因素影响，隧道施工过程中易出现各种各样的地质灾害，其中隧道洞口边坡失稳便是隧道施工中常见的地质灾害之一。由于隧道洞口的安全关系到隧道能否顺利进洞并进行安全施工，是隧道施工中的重中之重，因此，隧道洞口的边仰坡安全一直来都受到了隧道工程师们的极大关注，并采用了各种方法对隧道洞口的边仰坡进行安全评价，并作出合理的设计与施工方案。由于修筑在黄土地区的隧道有其特殊性，不象岩石那样具有较好的完整性，且易受地表水或地下水的影响，因此，洞口的坡体在隧道施工中易出现失稳等地质灾害问题，一旦发生，轻则使工期延长，造成经济上的损失，重则造成人身安全等事故。因此，在施工过程中，对洞口的仰坡和边坡，特别是高陡坡体进行专门的稳定性分析、评价、预报等具有重要的意义。这些工作有利于业主及施工单位及时采取相应措施进行处理，并对处理效果进行检验，从而保证隧道的施工安全和运营安全。

1 国内外研究现状

世界各国都很重视对隧道洞口段边坡稳定性的研究，各国规范中都有针对隧道洞口段设计、施工的专项条文，对边坡稳定的分析已有比较成熟的理论和方法。概括起来，可分为定量的理论计算方法和定性的分析评价方法两大类。

早在十九世纪中叶，西方国家就开始了对边坡稳定性的研究，形成了极限平衡理论体系。随着现代数学、岩体力学、土力学等的发展，边坡稳定性的理论计算方法也进一步完善。张悼元、王士天等对斜边坡稳定性分析的理论计算方法进行了汇总，认为主要包括刚度极限平衡计算法、弹塑性理论计算法、破坏概率计算法、变形破坏判据计算法等五大类定量的方法。近年来，随着计算机技术的发展及相关软件的开发，有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）等数值计算分析方法得到了进一步的改进和完善，分析评价的结果也更加切合工程实践。

定性分析法是一种以稳定性地质判别标志为基础的地质分析法，工程地质类比法，又称地质比拟法就是其中最常用到的定性分析方法。它在对天然边坡的稳定性及以建工程边坡的稳定性进行统计研究的基础上，与待建工程边坡的各种条件进行对比，从而确定其稳定性的方法。其主要内容有自然成因历史分析法、因素类比法、类型比较法等。除工程地质类比法以外，边坡稳定的定性分析方法还有图解法、赤平投影图法、诺模图法、边坡岩体质量评分法法、工程地质专家系统法等。随着模糊数学理论、灰色系统理论、可靠度理论等引入边坡稳定性评价，国内外对边坡稳定性的评价已不限于单一一种理论或方法的运用，而是朝着多种方法综合运用的方向发展。

1.1 隧道洞口段边坡稳定性研究

隧道洞口段一般处于受地表水侵蚀严重、风化裂隙发育的斜坡面上，加上在洞口段隧道埋深往往较浅，结构上部岩土体难以形成承载拱，所以洞口仰坡地表坡面容易受拉开裂、经地表水侵入，其稳定性就很难得到保证。隧道洞口段经常是引起坍塌、构筑物开裂破坏的地段之一。因此，洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题。

由于隧道洞口段边坡的稳定性与洞门的结构形式、位置、埋深、地层岩性及洞口段施工方法等众多因素有关，而传统的极限平衡计算方法对这些因素的模拟就显得无能为力了，所以数值模拟法将越来越多的应用于隧道洞口段的边坡稳定性研究中。从目前的发展趋势来看，三维模型、非线形并考虑动态施工工艺、地震荷载等的数值模拟法将是今后用于隧道洞口边坡稳定性研究的主要手段。目前，对于隧道洞口段边坡的稳定性研究己有了很多方法和成果，但针对于黄土边坡，最合理的洞门位置及其对洞口边坡稳定的影响程度大小的研究还很不够充分，这是亟须解决的关键性问题之一。

1.2 地震条件下边坡稳定性研究

地震荷载是一种典型的动荷载，其性状和静荷载有较大不同，因此其研究方法和静荷载的研究方法有较大不同，从工程应用的角度，可以通过一定的近似关系将地震荷载视为动荷载，这就是拟静力法。

自20世纪60年代有限元法用于土坝地震反应分析以来，特别是20世纪90年代中后期，伴随着计算机技术和计算力学的高速发展，有限元法及其它数值模拟法在边坡地震稳定性分析中获得了深入的研究和广泛的应用。目前，对边坡地震稳定性分析常采用的数值方法有有限元法、离散元法和快速拉格朗日元法；对于边坡的稳定性评价所采用的判定指标有安全系数和永久位移两种，从查阅的国内外文献来看，国内以安全系数为主，国外以永久位移为主。我国学者也在永久位移方面作了一些探讨，并取得了一定的研究成果。全面比较各支护方式下高边坡的地震稳定性、提出提高边坡地震稳定性的措施是亟须解决的问题。

2. 问题与展望

以往对边坡稳定性的研究主要集中在各种岩石上，如风化岩等，针对黄土地区隧道洞口边坡稳定的研究甚少；以往对边坡的研究主要是集中在稳定性分析上，从边坡失稳机制分析、稳定性评价、施工关键技术等系统、综合考虑洞口边坡的稳定性研究成果较少。应具有针对性地研究黄土地区隧道洞口的边坡稳定性，并系统地通过现场实体工程，采用室内外试验和数值仿真相结合的方法，系统研究洞口段边坡失稳机制分析、评价其稳定性，并提出相应的施工关键技术，为工程实践提供理论依据。

以后研究的重点方向和总体思路可概括为以下几点：

（1）在对黄土地区铁路边坡稳定性研究现状调研的基础上，结合工程实体，通过传感技术（在工程实体埋设应力、应变传感器），辅以数值方法，采用定性与定量分析相结合的方法。

（2）对黄土地区铁路边坡，特别是隧道洞口边坡失稳机制和稳定性进行认真分析和评价后，

（3）提出黄土地区隧道洞门位置的选择原则和洞口施工工艺的控制措施，为提高施工安全性和降低工程造价提供理论依据。

（4）通过编制可操作性强的施工指南，为黄土地区铁路设计和施工提供理论依据和参考。

高边坡设计论文篇（11）

中图分类号：C35 文献标识码： A

近些年，随着国家西部大开发战略的深入推进、国家能源经济结构的调整，陕北的高产油气呈现出蓬勃的发展势头，伴随着工程建设的不断发展，陕北黄土地区上的油气站场形成的高边坡也越来越多。本文以延长气田某集气站场的高边坡为例，探讨分析陕北黄土地区高边坡的设计思路和设计方法。

1 黄土的特殊性质及地质结构

1.1 黄土的特殊性质

黄土是一种第四纪松散沉积物，在我国以西北地区（陕西、陕西、甘肃）的黄土地层分布最厚，最完整。黄土的主要特征有：颜色为淡黄、褐黄或灰黄色；颗粒组成以粉粒为主；具多孔性；富含碳酸钙；垂直节理发育。按地质年代可分为新近沉积的黄土（Q4）、马兰黄土（Q3）、离石黄土（Q2）、午城黄土（Q1）。

黄土的特殊性质：

（1）湿陷性

湿陷性又分自重湿陷和非自重（在自重和外荷载作用下）湿陷两种表现。从地质历史来说，一般地质年代Q3以前的黄土所表现出来的湿陷性已经不明显了；另外，黄土的湿陷性与其含水量、孔隙率及干密度也有关系，一般情况下，随着含水量的增大，黄土表现为压缩性增高，相应的以湿陷系数表示的湿陷性降低。

（2）结构性

由于其特殊的堆积环境、成岩的作用过程及颗粒组成的微观结构，黄土一般具有一定的结构性，这就是我们一般常说的黄土内部具有明显的垂直节理，在宏观上表现为黄土的直立性。于国新在文献中[1]认为黄土能够直立主要得益于黄土内部分布众多的针状空隙，这些针状空隙如同无数个微缩版筒状剪力墙，它通过颗粒之间的凝聚力把空隙之间的颗粒连成一个整体，从而保证了整体结构的稳定性。

（3）吸水势

吸水势亦称基质吸水势。吸水势的力学效果是一种负空隙水压力效应，使黄土具有很高的强度。这种强度随着含水量（饱和度）的增高而降低。一般，当含水量超过25%或土的饱和度大于65%时，由吸水势产生的负空隙水压力效应就降得很低，直至消失，这时，黄土的强度也会降得很低[2]。吸水势反映出黄土的抗剪强度对水是非常敏感的，水是降低黄土抗剪强度一个非常重要的因素。

黄土边坡的破坏形式和破坏程度与其地质结构紧密相关。不同区域的黄土，性质差异很大，黄土边坡遇到的工程问题也不相同。因此，正确建立边坡地质模型，对黄土边坡设计和稳定性分析有着重要的意义。

根据滑坡所涉及的地层与结构，黄土滑坡主要可分为3大地质结构模型[3]：

黄土内滑坡，滑动面（带）在黄土地层内部，沿软弱层滑动。黄土内滑坡根据黄土所处的地质年代又可细分为新黄土单一结构模型、新老黄土组合模型、老黄土单一结构模型、老黄土与古黄土组合模型等。黄土内滑坡的滑动面（带）大多位于有上层滞水的古土壤层的顶部。

黄土与基岩接触面滑坡，滑动面（带）位于下伏的基岩顶面；

黄土―基岩滑坡，又可分为黄土―基岩顺层滑坡和黄土―基岩切层滑坡。

2 黄土高边坡变形破坏类型及机理

黄土因具有独特的物质组成、地质结构及历史成因，使得黄土高边坡地带普遍出现剥落、裂缝、崩塌等破坏现象。不同的黄土边坡破坏类型[4]所表现出来的特征及产生机理也各有不同。

2.1黄土剥落

剥落作为黄土边坡坡面破坏形式之一，主要有片状剥落、层状剥落、古土壤层剥落、厚块状剥落、表层结皮剥落。黄土坡面剥落与坡面的风化程度等因素有关，一般阳坡面比阴坡面剥落严重，坡面的坡度变化位置较其它位置剥落严重，粘粒含量大的易剥落，含盐量高的易剥落。

黄土剥落的发生主要是由于坡面未及时防护及表层水分蒸发的差异性（主要为粘粒含量及含水量差异），会在局部形成一层硬壳，加上昼夜温差变化引起的热胀冷缩，雨水冲刷或其它各种外界因素的共同作用，使硬壳逐渐与下部土体分离，在风、水及自重力的作用下，沿较陡坡面堆积于坡脚。

2.2 坡面冲刷

坡面冲刷是指降雨形成的坡面水流破坏边坡坡面，冲走坡面表层土体的现象。对于开挖过程中形成的挖痕，雨水或坡表水会在此处汇集侵蚀冲刷坡表，经循环的降水和径流作用后，使变形加剧，最终形成冲痕、冲沟、落水洞或者裂缝。

2.3 坍塌（滑塌）

坍塌是黄土边坡中常见且危害较大的破坏形式之一。

坍塌的发生主要是由于坡体的某些部位发育有节理裂隙，雨水或坡表水沿着裂隙下渗侵蚀，使裂缝进一步发育而切割下部坡体，在自重应力或其它外力作用下，下部率先坍塌，上部失去支撑而发生由下而上的逐层坍塌。

黄土边坡发生坍塌后形成的坍塌体堆积于坡脚，在边坡后部会形成新的临空面，继而引起后部坡体继续坍塌或整体滑动，从而引起滑坡。

2.4 崩塌

陡坡上被直立裂缝分割的坡体，因根部空虚而产生折断压碎或局部移滑，失去稳定，引发突然脱离母体向下倾倒、翻滚，堆积在坡脚（或沟谷），此种地质现象称为崩塌。

坡面陡直，边坡具备一定的临空条件，坡顶黄土垂直节理或裂隙发育，在雨水或地表水下渗侵蚀作用下，裂缝贯通，在地震、水流冲刷坡脚或人类工程活动的诱发下，极易发生崩塌。

2.5 滑坡

黄土滑坡是黄土地区广泛发育的一种地质灾害，是一种典型的、至今难以根除的灾害现象。因黄土的特有结构，后缘极易拉裂，地表水极易下渗至坡体，造成坡体加重，岩土强度降低，在外力诱发下发生滑坡灾害。对于黄土滑坡，常常发生在下伏软弱层（一般为古土壤）隔水性能较好，地下水在此处运移过程中富集，使接触带进一步软化，抗剪强度迅速降低，加上坡顶黄土垂直节理和裂隙发育，在雨水及地表水作用下，滑动面极易贯通。

3 黄土边坡的设计方法

3.1 黄土边坡的分析方法

当前黄土边坡稳定性分析与评价方法，基本上可概括为自然地质条件分析法、工程地质类比法、力学分析法3种。自然地质条件分析法虽然只能得出定性结论，但它是其它各种方法的基础；工程地质类比法和力学分析计算法为半定量和定量的分析方法，可直接为工程设计提供所必需的数据，是边坡稳定分析论证的发展方向。

3.2 黄土边坡的设计思路

当前，工程实践中一般以自然条件分析法和工程地质类比法为基础，这主要体现在对黄土高边坡的坡型设计上，另外再结合极限平衡法对边坡的稳定性进行定量评价。黄土高边坡的坡型设计主要是采用“宽台陡坡”的设计思路，重点是控制单级坡高、坡比和坡形三者之间的关系。

（1）坡形。黄土高边坡的坡形可以参考已有的稳定自然边坡或人工边坡的坡形。通过现场大量黄土高边坡的调研，目前高边坡的坡形基本上均采用台阶形，这样的坡型设计可以将整个坡体分成相对独立的几个坡段，实际上是将坡体的重力分散到了“台阶”，减轻了坡脚应力集中，从而提高了边坡的稳定安全系数。

（2）坡比，一般可分为单坡坡比和综合坡比。综合坡比是保证黄土高边坡整体稳定的基础，由边坡的整体稳定性计算求得；单坡坡比是保证单级坡稳定的基础，可根据单级坡的稳定性计算求得。单级坡比的设计还需充分利用黄土结构本身特有的直立性，另外还应保证有利于控制水流对坡面的冲刷及坡面植草的生长。根据黄土边坡的冲刷试验[5]及黄土边坡的现场调研，单坡坡比一般以1：0.5～1：0.75为宜；综合坡比与单坡坡比之间的关系，主要是通过平台（宽度、数量）及单级坡高来进行调整，当边坡的总高度超过40m时，还应采用大小平台相结合的设计方法，小平台宽度一般为3～5m，大平台宽度一般为8～15m，大平台一般可在每间隔三～四级单级坡高位置设置一处。

（3）坡高，指单级坡高。研究表明，单级坡高与单坡坡比、黄土工程特性、年降水量这三者之间有较为密切的关系。一般情况下，单级坡高以6～10m为宜，其中以单级坡高为8m居多。

4 案例分析

YQ2-19集气站位于延安市延长县郑庄镇附近的黄土梁峁斜坡之上，集气站与通村道路相连，交通较便利。

因集气站的场平开挖、整平（勘察施工前），在站场的西侧形成了约20.0～50.0m高的黄土边坡，共有六级台阶，台阶宽度较窄，坡度较陡，近直立，边坡安全等级为一级。坡面上分布有大小不等的六处冲沟，受雨水及坡面汇水后，易造成边坡崩塌、滑塌现象。由于边坡临空时间较长，在④层古土壤层顶部已出现地下水集聚、浸润周边黄土的情况，且局部有掉块、垮塌和小变形缝的现象。目前来看，边坡正处于欠稳定状态，但是若不采取措施加以处理，当雨季来临，坡体黄土大面积受水浸湿，强度降低，另外再加上坡面大冲沟的汇水冲刷，将给边坡的安全带来非常大的隐患，因此必须加以治理。

西侧高边坡典型剖面图（现状图）

综合分析边坡地层结构和岩性特征，边坡的地质结构模型为老黄土边坡，可能的破坏形式为黄土内滑坡。因此在稳定性计算时，将③④⑤层黄土作为分析研究的对象，各层岩土的物理力学参数见表1；各层黄土的抗剪强度参数（C、ψ）是以地勘资料的土工试验数据为基础，并结合当地的参数取值经验，另外通过反算法多次试算综合所得。

表1 边坡岩土主要物理力学参数指标

为了研究该边坡的整体稳定性，笔者选取西侧边坡作为典型断面，对边坡的现状坡型及采用“宽台陡坡”设计思路调整后的坡型，分别进行稳定性计算。计算方法采用基于极限平衡法理论的Bishop条分法，各坡型的具体情况及稳定性计算结果见表2。

表2 各坡型及稳定性情况表

通过上述计算分析，我们发现，综合坡比是黄土高边坡整体稳定性能否得到控制的一个关键措施，必须将黄土高边坡的综合坡比控制在一个合理的范围内；另外在综合坡比确定的情况下，采用“宽台陡坡”的坡型设计方案能够最大程度的提高边坡的稳定性，也就是说黄土地区高边坡的坡型设计是最适宜采用“宽台陡坡”的设计思路。

在边坡整体稳定性能够保证的前提下，对各级坡面进行有效的防护也是非常有必要的。在坡脚可设置浆砌石挡土墙进行压脚处理，其他坡面采用浆砌石护面墙进行防护（有条件的也可采用三维网植草护坡等绿化措施）；各级平台设置排水沟，在坡顶设置截水沟，并对坡面原有的大冲沟进行有效的封填处理，避免冲沟的汇水继续对坡面产生冲刷破坏。