第三讲—坡率法与减重设计

具有明显的倾斜结构面，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：
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， 被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。
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。
坡率法 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。
§3.2.2岩质边坡的削坡坡率
岩质边坡，整体稳定条件下，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素，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。
2. 土石混合堆积体边坡 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)；
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。因挖方破坏了原堆积体的平衡条件，堆积 体可能沿接触面滑动。
(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)。
在进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。
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。
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减重 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。 堆载阻滑技术 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。
坡率法与减重设计
中国地质大学（武汉） 章广成
§3.1 概 述
§3.1.1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；
坡率法是通过控制边坡的高度和坡度，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。
3.膨胀土边坡
实践证明，膨胀土边坡坡度的确定，是一个比较复 杂的工程地质问题，对于这类边坡的设计，目前尚无 成熟的理论与方法。现场调查表明，无论公路、铁路 或渠道膨胀土边坡，坡度在1：2～l：3的边坡，仍表 现出普遍不稳定性，甚至有的铁路路堑及渠道膨胀土 边坡，坡度缓至1：5～1：8，也不一定完全稳定。特 别是在边坡土体结构与环境地质条件比较复杂的地区， 或分布有软弱夹层(如灰白色、灰绿色强膨胀土)，边坡 稳定问题更为复杂。膨胀土边坡的破坏，有位于坡脚 的，也有位于坡腰与堑顶的，与一般粘性土边坡的破 坏完全不同。因此，在膨胀土路堑边坡设计中，目前 仍然以工程地质比拟法为主，必要时再进行力学分析 检算边坡稳定性。
§3.2.3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素，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。
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。
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。
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。
§3.2坡率法的设计
§3.2.1设计的内容与一般规定
坡率法设计 内容包括确定边坡的形状、边坡的坡度、 设计坡面防护和稳定性验算。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。