坡率法与减重设计_secret

坡率法与减重设计

1 概述

1.1坡率法与减重的概念

在边坡设计中，如果通过控制边坡的高度和坡度而无须对边坡进行整体加固就能使边坡达到自身稳定的边坡设计方法，通常称之为坡率法；坡率法是通过控制望坡的高度和坡度，使边坡对所有可能的潜在滑动面的下滑力和阻滑力处于安全的平衡状态。一般的简单岩土边坡(非滑坡)，如果不受场地限制，总可以满足边坡稳定的要求，在公路边坡处理中被大量采用，工程中又称为削坡(或刷坡)，如图3.1所示。

减重的概念是针对滑坡处治而提出的，它是减轻滑坡致滑段的滑体超重部分，以减小滑体的下落力，使滑坡趋于稳定，显然它与坡率法有着本质的区别，不同于一般的边坡削坡，因为减重的目的是使滑坡稳定，赦减去的土体位于滑坡的致滑段(一般在、滑坡的上部)，如图3.2所示，如果误将滑坡下部的阻滑部分削去，将进一步加剧滑坡的发展。在滑坡处治技术中，与减载相对应的另一种技术是堆载阻滑技术，它是通过在滑坡的阻滑段(一般在滑坡的下部)堆载来提高滑坡的阻滑力以使滑坡处于稳定的方法，如图3.3所示。这两种方法都是公路滑坡处理中最直接、最有效的方法，在公路滑坡处治中被广泛采用。)

1.2坡率法与减重的适用范围

坡率法是一种比较经济、施工方便人工边坡的处理方法，在公路路堑边坡、填方路堤边坡中广泛使用，适用于岩层、塑性粘土和良好的砂性土中，并要求地下水位较低，放坡开挖时有足够的场地。坡率法可分别与砂袋堆码、锚钉边坡、锚板支护等方法联合应用，形成组合边坡。例如当不具备全高放坡时，上段可采用坡率法，下段可采用土钉墙、喷锚、挡土墙等方法以稳定边坡。

由于减重是在滑坡后缘挖除一定数量的滑体而使滑坡稳定下来，因而它适用于推动式滑坡或由塌落形成的滑坡，并且滑床上陡下缓，滑坡后缘及两侧的地层稳定，不致因刷方而引起滑坡向后或向两侧发展。与减重相对应的堆载阻滑技术则主要适用于牵引式滑坡，同时应注意堆载不要引起次一级的滑面。

在一般情况下，滑坡减重和堆载阻滑都只能减小滑体的下滑力或增大阻滑力，不能改变其下滑的趋势，因此它们常与其他整治措施配合使用。

2坡率法的设计

2.1设计的内容与一般规定

坡率法设计边坡主要是在保证边坡稳定的条件下确定边坡的形状和坡度。其设计内容包括确定边坡的形状、确定边坡的坡度、设计坡面防护和边坡稳定性验算。但在进行设计之前必须查明边坡的工程地质条件，包括边坡岩土名称性质、各种软弱结构面的产状、地质构造、岩土风化或密实程度、地下水、地表水、当地地质条件相似的自然极限山坡或人工边坡。

边坡的形式一般可以分为四种：直线形(图3.4a)、上陡下缓折线形(图3.4b)、上缓下陡折线形(图3.4c)和台阶形(图3.4d)。直线形边坡一般适用于均质或薄层互层且高度较小的边坡；如果边坡较高或由多层土组成而上部岩土层的稳定性较下部好时，可采用上陡下缓的折线形边坡；若上部为覆盖层或稳定性较下部岩土层差时，宜采用上缓下陡的折线形边坡；当边坡由多层土组成或边坡高度很大时，可在边坡中部或岩土层界面处设置不小于1.Om宽的平台，形成台阶式边坡。台阶形边坡稳定性较好，但相应的土石方量较大。

边坡的坡度的确定可以根据岩石性质、工程地质和水文地质条件、施工方法、边坡的高度等因素，对照当地自然极限边坡或人工边坡的坡度确定；对于土质均匀的边坡，可采用力学检验法或稳定性验算法进行确定。

边坡的防护主要是针对容易风化剥落或破碎程度较为严重的坡面，应当考虑坡面的防护措施，以防止各种自然应力对边坡的破坏作用，以保证边坡的稳定性。设计中应注意边坡的防护与边坡环境美化相结合。

边坡水系应因势利导保持畅通，稳定边坡应采取保护措施，防止土体流失、岩层风化及环境恶化造成边坡稳定性降低。对于土质边坡或易软化的岩质边坡，坡顶应作成向外倾斜的不渗水地面，坡底应做不漏水的排水沟和集水井，以便及时排除积水。

受外倾软弱结构面影响、稳定性较差的岩块应加锚杆处理；永久性边坡坡面应采用锚喷、锚钉等构造措施。

2.2岩质边坡的削坡坡率

对于岩质边坡，在坡体整体稳定的条件下，要选择合理的允许坡率，应根据岩性、地质构造、岩石风化破碎程度、边坡高度、地下水及地面水等因数，结合实际经验按照工程类比的原则，并参考该地区已有的稳定边坡的坡率综合分析确定。当无外倾结构面时，可参考表3—1进行确定。

表3.1中岩石风化破碎程度按表3.2进行划分。

若边坡所在地层具有明显的倾斜结构面(如层面、节理面、断层面和其他软弱面)，且倾向边坡外侧，则此结构面的倾斜坡度及其面上的单位粘聚力和摩擦力的大小将影响边坡的稳定性。此时应通过稳定性计算来确定边坡的坡率，必要时应采取其他相应的加固措施。根据调查统计资料表明，当滑动面为如下几种情况时，边坡仅在重力作用下，软弱面的倾角大于其摩擦角而小于边坡角时是最危险的软弱面：

(1)粘土岩、粘土页岩、泥质灰岩、泥质板岩等泥化层面时，滑动倾角为9º～l2º；

(2)砂岩层面或砾岩层面时，滑动倾角大于30º～35º；

(3)无泥质充填物的结构面时，滑动倾角为30º～75º (大多变化于35º～60º范围)。

在讲行稳定性计算时如没有试验数据，可参考表3.3及表3.4中的数值．

注；本表是根据相当数量的现场试验，沿软弱面施加剪力所得的岩体软弱面峰值抗剪强度资料而综合得出的。

2.3土质边坡的削坡坡率

对于土质边坡，在确定坡率时应根据边坡的高度、土的湿度、密实程度、地下水、地面水的情况、土的成因类型及生成时代等因数，并参考同类土的稳定坡率进行确定。

1.一般土质边坡

对于一般较好的均质土可参考表3.5进行设计。但如果边坡高度大于8m、或土层中地下水发育且不易排除、或土层为软质土、或有堆积荷载时，应通过边坡稳定计算来确定土坡率。

2.土囱堆积俸迈圾

对于土石混合堆积体边坡，一般采用与天然安息角相应的边坡坡率(如表3.6所示)；但对于已稳定的堆积体可根据其胶结和密实程度采用较陡的边坡坡度。如果边坡中出现松散夹层，应进行适当的防护。边坡高度超过20m，应分台阶进行放坡。在堆积体中开挖后形成的边坡应特别注意剩余土体的稳定性，必要时可放缓边坡或清除全部剩余土体。因挖方破