邊坡理論及防治措施綜述

馬志超

廣東省珠海工程勘察院 廣東 珠海 519000

1 引言

邊坡的定義是指山體或土坡的側(cè)面[1]。邊坡的重要性體現(xiàn)在多個方面。首先，邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到土地利用的安全性和可持續(xù)發(fā)展。如果邊坡不穩(wěn)定，可能會導(dǎo)致山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，給周圍的居民和建筑物帶來巨大的風(fēng)險。其次，邊坡的穩(wěn)定性對于道路建設(shè)和建筑工程也具有重要意義。在道路建設(shè)中，邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到道路的安全性和使用壽命。在建筑工程中，邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到建筑物的基礎(chǔ)穩(wěn)定性和安全性。因此，研究邊坡的穩(wěn)定性和進行邊坡工程是非常必要的[2-5]。

（1）邊坡工程是研究邊坡穩(wěn)定性和邊坡防護的學(xué)科。它涉及到地質(zhì)、土力學(xué)、水文學(xué)等多個學(xué)科的知識。邊坡工程的研究背景和意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（2）地質(zhì)背景：邊坡的穩(wěn)定性受到地質(zhì)條件的影響。不同地質(zhì)條件下的邊坡穩(wěn)定性存在差異，因此需要對不同地質(zhì)條件下的邊坡進行研究和分析。

土力學(xué)背景：邊坡的穩(wěn)定性與土壤的力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。土壤的力學(xué)性質(zhì)包括土壤的強度、變形特性等。研究邊坡的穩(wěn)定性需要對土壤的力學(xué)性質(zhì)進行分析和評估。

（3）水文學(xué)背景：水分是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素之一。水分的滲透和積聚會改變土壤的力學(xué)性質(zhì)，從而影響邊坡的穩(wěn)定性。因此，研究邊坡的穩(wěn)定性需要考慮水文學(xué)因素。

邊坡工程的意義在于提供邊坡穩(wěn)定性評估和邊坡防護的技術(shù)支持。通過研究邊坡的穩(wěn)定性，可以評估邊坡的安全性，并采取相應(yīng)的防護措施，減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。邊坡工程的研究成果可以為土地利用規(guī)劃、道路建設(shè)和建筑工程等提供科學(xué)依據(jù)，保障相關(guān)工程的安全性和可持續(xù)發(fā)展。

2 邊坡的分類

邊坡一般可根據(jù)其土質(zhì)情況和形成原因進行分類，常見的邊坡分類如下[6-8]：

（1）天然邊坡：指自然形成的邊坡，通常由地質(zhì)構(gòu)造、侵蝕作用或地震等自然因素形成。天然邊坡的穩(wěn)定性受到地質(zhì)條件和地形特征的影響。

（2）人工邊坡：指人為開挖或填筑形成的邊坡，如道路、鐵路、水利工程等建設(shè)中的邊坡。人工邊坡的穩(wěn)定性受到土壤力學(xué)參數(shù)、施工方法和設(shè)計要求等因素的影響。

（3）巖質(zhì)邊坡：指由巖石構(gòu)成的邊坡，如山岳地區(qū)常見的巖石邊坡。巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受到巖石的強度、節(jié)理和巖體結(jié)構(gòu)等因素的影響。

（4）土質(zhì)邊坡：指由土壤構(gòu)成的邊坡，如平原地區(qū)常見的土質(zhì)邊坡。土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受到土壤的力學(xué)性質(zhì)、含水量和坡度等因素的影響。

（5）混合邊坡：指由巖石和土壤混合構(gòu)成的邊坡，如山地地區(qū)常見的混合邊坡?；旌线吰碌姆€(wěn)定性受到巖石和土壤的力學(xué)性質(zhì)、含水量和坡度等因素的影響。

以上是一些常見的邊坡分類，不同類型的邊坡在穩(wěn)定性分析和防護設(shè)計中需要考慮不同的因素。

3 邊坡的穩(wěn)定性分析

邊坡的穩(wěn)定性分析的重要性在于確保邊坡在各種荷載和地質(zhì)條件下能夠保持穩(wěn)定[9-11]。穩(wěn)定性分析可以幫助工程師評估邊坡的安全性，并采取相應(yīng)的措施來防止邊坡破壞和災(zāi)害發(fā)生。如果邊坡的穩(wěn)定性得不到有效的分析和評估，可能會導(dǎo)致邊坡滑坡、崩塌等災(zāi)害事件，對周圍環(huán)境和人民的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。因此，邊坡的穩(wěn)定性分析是邊坡工程設(shè)計中不可或缺的一部分。邊坡穩(wěn)定性分析的基本原理包括以下幾個方面：

（1）地質(zhì)調(diào)查：地質(zhì)調(diào)查是邊坡穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)，通過對邊坡周圍地質(zhì)情況的調(diào)查和分析，了解邊坡的地質(zhì)構(gòu)造、巖性、斷裂帶等信息，為后續(xù)的穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。

（2）土壤力學(xué)參數(shù)測試：土壤力學(xué)參數(shù)是邊坡穩(wěn)定性分析的重要參數(shù)，包括土壤的強度、壓縮性、剪切性等。通過對邊坡土壤進行野外或室內(nèi)試驗，獲取土壤力學(xué)參數(shù)的數(shù)值，為穩(wěn)定性計算提供數(shù)據(jù)支持。

（3）邊坡穩(wěn)定性計算：邊坡穩(wěn)定性計算是根據(jù)邊坡的幾何形狀、土壤力學(xué)參數(shù)和外部荷載等因素，通過數(shù)學(xué)模型和力學(xué)原理進行計算，評估邊坡的穩(wěn)定性。常用的計算方法包括極限平衡法、有限元法、彈性理論等。

邊坡穩(wěn)定性分析的結(jié)果：通過邊坡穩(wěn)定性分析，可以得到邊坡的安全系數(shù)或穩(wěn)定性指標(biāo)，用于評估邊坡的穩(wěn)定性。如果安全系數(shù)小于1，則表示邊坡存在不穩(wěn)定的風(fēng)險，需要采取相應(yīng)的加固措施。

總之，邊坡穩(wěn)定性分析是通過地質(zhì)調(diào)查、土壤力學(xué)參數(shù)測試和穩(wěn)定性計算等方法，評估邊坡的穩(wěn)定性，為邊坡工程的設(shè)計和施工提供科學(xué)依據(jù)。

邊坡的穩(wěn)定性分析方法可以根據(jù)具體情況選擇不同的方法。以下是一些常見的邊坡穩(wěn)定性分析方法：

（1）極限平衡法：這是一種常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法，它基于邊坡在平衡狀態(tài)下的力學(xué)平衡條件，通過計算邊坡的抗滑力和滑動力之間的平衡關(guān)系來判斷邊坡的穩(wěn)定性。

（2）數(shù)值模擬方法：這種方法利用計算機模擬邊坡的力學(xué)行為，通過建立邊坡的數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)值計算方法求解模型方程，得到邊坡的穩(wěn)定性分析結(jié)果。

（3）統(tǒng)計分析方法：這種方法通過對大量邊坡的實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，建立邊坡穩(wěn)定性與各種因素之間的關(guān)系模型，從而預(yù)測邊坡的穩(wěn)定性。

（4）物理模型試驗方法：這種方法通過在實驗室或室外建立邊坡的物理模型，模擬邊坡的力學(xué)行為，通過觀察和測量模型的變形和破壞情況來分析邊坡的穩(wěn)定性。

4 邊坡的破壞機理

邊坡的破壞機理可以由多種因素引起，包括重力作用、水力作用和地震作用等。重力作用是邊坡破壞的主要原因之一，當(dāng)邊坡受到外力作用或內(nèi)部應(yīng)力失衡時，可能會發(fā)生滑坡、崩塌或滑動等破壞形式。水力作用也是邊坡破壞的重要因素，當(dāng)邊坡受到水的侵蝕、滲透或積聚時，可能會導(dǎo)致邊坡松動、溶解或沖刷，進而引發(fā)破壞。地震作用是另一個重要的邊坡破壞機理，地震震動可以導(dǎo)致邊坡土體的液化、失穩(wěn)或破碎，從而引發(fā)邊坡破壞。概括來講，邊坡破壞主要受到以下因素影響。

As can be seen, the spectrum has characteristic peaks of ZnS in addition to the silicon substrate peak (Si–Ka)[26]. A quantitative analysis of the spectrum (Table 2) reveals that the films are almost stoichiometric (slight excess of sulfur).

（1）地質(zhì)因素：地質(zhì)因素是邊坡破壞的主要原因之一。地質(zhì)因素包括巖性、構(gòu)造、地層傾角等。不同的地質(zhì)條件會對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響。

（2）水文因素：水文因素是邊坡破壞的重要因素之一。水文因素包括降雨、地下水位等。降雨會導(dǎo)致邊坡土體飽和，增加土體的重量和水壓力，從而降低邊坡的穩(wěn)定性。

（3）土體力學(xué)性質(zhì)：土體力學(xué)性質(zhì)是邊坡破壞的關(guān)鍵因素之一。土體力學(xué)性質(zhì)包括土體的強度、壓縮性、剪切性等。土體的強度決定了邊坡的抗剪強度，土體的壓縮性決定了邊坡的變形性能。

（4）邊坡幾何形狀：邊坡的幾何形狀也會對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。邊坡的高度、坡度、坡面形狀等都會影響邊坡的穩(wěn)定性。

（5）外部荷載：外部荷載是指施加在邊坡上的荷載，如建筑物、交通載荷等。外部荷載會增加邊坡的荷載，從而影響邊坡的穩(wěn)定性。

這些因素相互作用，會導(dǎo)致邊坡的破壞。在邊坡工程設(shè)計中，需要綜合考慮這些因素，采取相應(yīng)的防護措施，以確保邊坡的穩(wěn)定性和安全性。

5 邊坡的防護措施

邊坡的防護措施可以根據(jù)具體情況選擇不同的方法。以下是一些常見的邊坡防護措施：

（1）加固措施：包括加固邊坡的土體或巖石材料，以增加邊坡的穩(wěn)定性。常見的加固措施包括土工格柵、土釘墻、噴射混凝土等。這些措施可以提供額外的支撐和抵抗力，減少邊坡的滑動和崩塌風(fēng)險。

（2）排水措施：邊坡的穩(wěn)定性受到水分的影響，因此排水措施是非常重要的。常見的排水措施包括排水溝、排水管道和排水井等。這些措施可以有效地降低邊坡內(nèi)部的水壓，減少水力作用對邊坡的影響。

（3）植被措施：植被可以增加邊坡的抗沖刷能力和抗風(fēng)化能力。常見的植被措施包括種植草坪、栽種樹木和灌木等。植被的根系可以增加土壤的抗剪強度，減少土壤侵蝕和水分蒸發(fā)，提高邊坡的穩(wěn)定性。

以上防護措施都有各自的優(yōu)缺點。土工格柵具有安裝方便、成本較低的優(yōu)點，但在長期使用過程中可能會受到紫外線和化學(xué)物質(zhì)的影響而降低其性能。鋼筋混凝土墻具有較高的抗滑性和抗沖刷性能，但施工難度較大，成本較高。擋土墻具有較好的抗滑性和抗沖刷性能，但需要占用較大的土地面積。排水溝具有排水效果好的優(yōu)點，但需要定期清理和維護。排水管和排水孔可以有效排除邊坡內(nèi)部的水分，但需要合理設(shè)計和施工，以避免堵塞和破壞。

6 邊坡研究的進展

（1）數(shù)值模擬方法：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬方法在邊坡研究中得到廣泛應(yīng)用。通過建立邊坡的數(shù)學(xué)模型，可以模擬不同工況下的邊坡行為，預(yù)測邊坡的穩(wěn)定性，并優(yōu)化設(shè)計方案。

（2）監(jiān)測技術(shù)：邊坡的監(jiān)測是確保邊坡安全的重要手段。近年來，隨著傳感器技術(shù)的進步，各種監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，如傾斜計、應(yīng)變計、位移傳感器等。這些設(shè)備可以實時監(jiān)測邊坡的變形和變化，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施。

（3）環(huán)境影響評價：邊坡工程的建設(shè)往往會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。近年來，環(huán)境影響評價在邊坡研究中得到了重視。通過對邊坡工程的環(huán)境影響進行評估，可以合理規(guī)劃和設(shè)計邊坡工程，減少對環(huán)境的不良影響。

（4）可持續(xù)發(fā)展：在邊坡研究中，可持續(xù)發(fā)展的理念也得到了廣泛關(guān)注。通過采用可持續(xù)的設(shè)計和施工方法，可以減少資源消耗和環(huán)境污染，提高邊坡工程的經(jīng)濟效益和社會效益。

總的來說，邊坡研究在理論和實踐方面都取得了一定的進展，但仍然存在一些挑戰(zhàn)和待解決的問題。未來的研究方向可以包括邊坡穩(wěn)定性分析方法的改進、邊坡監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新、邊坡工程的可持續(xù)發(fā)展等。

7 邊坡工程的發(fā)展趨勢

邊坡工程的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面：

（1）新材料的應(yīng)用：隨著科技的進步，新材料的應(yīng)用在邊坡工程中變得越來越重要。例如，高強度鋼材、復(fù)合材料和聚合物材料等可以用于加固邊坡的結(jié)構(gòu)，提高邊坡的穩(wěn)定性和抗震性能。

（2）智能監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展：隨著傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷進步，智能監(jiān)測技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用也越來越廣泛。通過安裝傳感器和監(jiān)測設(shè)備，可以實時監(jiān)測邊坡的變形、位移、應(yīng)力等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)邊坡的變化并采取相應(yīng)的措施。

（3）數(shù)值模擬和仿真技術(shù)的應(yīng)用：數(shù)值模擬和仿真技術(shù)可以幫助工程師更好地理解邊坡的行為和響應(yīng)，預(yù)測邊坡的穩(wěn)定性和破壞機理。通過建立邊坡的數(shù)學(xué)模型，可以進行各種條件下的仿真分析，為邊坡工程的設(shè)計和施工提供科學(xué)依據(jù)。

（4）環(huán)境友好型邊坡工程：隨著環(huán)境保護意識的增強，未來的邊坡工程將更加注重環(huán)境友好性。例如，采用生態(tài)護坡技術(shù)可以通過植被措施和生物工程手段來增強邊坡的穩(wěn)定性，同時保護生態(tài)環(huán)境。

總的來說，未來邊坡工程的發(fā)展將更加注重安全性、可持續(xù)性和環(huán)境友好性，通過應(yīng)用新材料、智能監(jiān)測技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)等手段，提高邊坡工程的設(shè)計和施工水平，減少邊坡災(zāi)害的發(fā)生，保護人民生命財產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境。

8 結(jié)論

邊坡工程的綜述主要包括邊坡工程的發(fā)展趨勢和邊坡的防護措施。邊坡工程的發(fā)展趨勢包括新材料的應(yīng)用、智能監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展等。邊坡的防護措施包括加固措施、排水措施等。邊坡工程的重要性在于保護人民生命財產(chǎn)安全，維護交通運輸?shù)臅惩?，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。然而，邊坡工程也面臨著一些挑戰(zhàn)，如地質(zhì)條件復(fù)雜、自然災(zāi)害頻發(fā)等。為了進一步研究邊坡工程，可以從以下幾個方向進行探索：

（1）提高邊坡穩(wěn)定性分析的準(zhǔn)確性和可靠性，包括地質(zhì)調(diào)查、土壤力學(xué)參數(shù)測試、邊坡穩(wěn)定性計算等方面的研究。

（2）開發(fā)新材料和新技術(shù)，提高邊坡工程的抗震、防滑、防水等性能。

（3）加強邊坡監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，及時發(fā)現(xiàn)邊坡變形和破壞的跡象，采取相應(yīng)的措施進行修復(fù)和加固。

（4）加強邊坡工程的管理和維護，建立健全的管理制度和維護體系，確保邊坡工程的長期穩(wěn)定和安全運行。

總之，邊坡工程是一個重要且具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，需要不斷進行研究和探索，以提高邊坡工程的安全性和可靠性。