论公路塌方的原因及防治方法

论公路塌方的原因及防治方法

摘 要：结合工程实践的实际情况，介绍了塌方的主要类型、形成条件，分析了塌方的力学特性和影响因素，对工程在设计和施工中如何防止塌方的方法和防止措施进行阐述。

关键词 塌方形成原因、防止措施

Abstract: This paper combine with the actual situation of the engineering practice, describes the main types of landslides, formation conditions, and analyzes the mechanical characteristics and influencing factors of the landslides, and described construction method to prevent the collapse of engineering in the design and the prevention measures.

Key words: landslides causes; prevention measures

一、 塌方类型及地质情况分析

由于不同的地质情况，岩性和构造条件及水和人为活动等因素的影响，塌方常见的有崩塌、岩堆、滑坡、泥石流、岩溶等。青海省近这几年施工中出现的大多是崩塌、滑坡等类塌方。

1、崩塌，顾名思议就是在陡峻的斜坡上，巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象。它经常发生在山区的陡峭山坡上，及高陡的路堑边坡上。崩塌可以由自然因素激发产生，也可有人为因素激发产生。崩塌虽发生的比较突然，但有它一定的形成条件和发展过程。

a.地形条件。斜坡高且陡是形成崩塌的必要条件，据调查，规模较大的崩塌，一般产生在高度5m~20m，坡度大于45°(大多数介于55°~75°之间)的陡峻斜坡上。斜坡的外部形状对崩塌的形成也有一定的影响，一般在上缓下陡的凸坡和凹凸不平的陡坡上易发生崩塌。

b.岩性条件和构造条件。坚硬的岩石。具有较大的抗剪强度和抗风化能力，能形成高峻的斜坡，在外来因素的影响下，一旦斜坡稳定性遭到破坏，即产生崩塌现象。

c.其他因素。如公路路堑开挖过深，边坡过陡，引起边坡发生崩塌。由于开挖路基，改变了斜坡外形，使斜坡变陡，软弱构造面暴露，使部分段切割的岩体失去支撑，结果引起崩塌。此外，在施工中采用不适当的爆破施工，也常促使斜坡发生崩塌现象。

2、滑坡，即斜坡大量土体和岩体在重力作用下，沿一定的滑动面整体向下滑动的现象。规模大的滑坡，一般是缓慢的，长期的往下滑动。有些滑坡滑动速度很快，滑坡体的表层也发生翻滚现象。滑坡是山区公路的主要病害之一，由于山坡或路基边坡发生滑坡，常使交通中断，堵塞河道。对山区公路建设危害很大。为了对滑坡进行深入研究和采取有效的防止措施，按滑坡体的主要物质组成对滑坡进行四大类分析：

a.堆积层滑坡。堆积层滑坡是公路施工中经常碰到的一种滑坡类型，多出现在河谷缓坡地带或山麓的坡积、残积、洪积及其他重力堆积层中，他的产生往往与地表水和地下水直接参与以及堆积层本身的松散在滑动有关。滑坡体厚度一般从几米到几十米。

b.黄土滑坡。发生在不同时期的黄土层中的滑坡，它的产生常与裂隙及黄土对水的不稳定性有关，常发生在河谷两岸高阶地的前源斜坡上。

c.粘土滑坡。发生在均质或非均质粘土层中。粘土滑坡的滑动呈圆弧形，滑动带呈软塑状，粘土的干湿效应明显，干缩时多涨裂，遇水作用后呈软塑或流动状态，抗剪强度急剧降低，所以，粘土滑坡多发生在久雨或受水作用之后，多属中、浅层滑坡。

d.岩层滑坡。发生在各种基岩岩层中的滑坡，它多沿岩层面或其他构造软弱面滑动。岩层滑坡多发生在砂岩。页岩、泥岩、泥灰岩、以及片理化岩层组成的斜坡上。

二、滑坡的力学分析和影响因素

1、滑坡的力学分析

滑坡的发生是斜坡岩（土）体平衡条件遭到破坏的结果，其平衡条件为岩（土）体重力G所产生的倾向滑动分力为T等于或小于滑动面的抗滑阻力F，以K表示稳定系数：K=总抗滑力/总下滑力=F/T，若K﹤1，斜坡平衡条件将遭到破坏而形成滑坡，若K≥1，则斜坡处于稳定或极限平衡状态，如图1。

图1 平面滑动平衡示意图

在上述滑坡中，按滑坡体规模大小，可分为小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡；按滑坡体的厚度大小，又可分为浅层滑坡，中层滑坡、深层滑坡。

2、滑坡的影响因素

从力学角度上来看，斜坡平衡条件的破坏与否，也就是说滑坡发生与否，取决于下滑力（矩）与抗滑力（矩）的对比关系；而斜坡的外形，基本上决定了斜坡内部的应力状态，组成斜坡的岩土性质和结构决定了斜坡各部分抗剪强度的大小；当斜坡内部的剪切力大于

岩土的抗剪强度时，斜坡将发生剪切破坏而滑动，自动地调整其外形来与之相适应。因此，凡是引起改变斜坡外形和岩土性质恶化的所有因素都将是影响滑坡形成的因素，这些因素，概括起来主要有：

a.岩性 滑坡主要发生在易于亲水软化的土层中和一些软岩层中，当坚硬岩层或岩体内存在有利于滑动的软弱面时，在适当的条件下就可能形成滑坡，容易产生滑坡的土层有胀缩粘土，黄土或黄土类土，以及粘性的山坡堆积层等，它们有的与水作用容易膨胀和软化，有的结构疏松，透水性好，遇水容易崩解，强度和稳定性容易受到破坏。

b.构造 埋藏于土体或岩体中倾向与斜坡一致的层面、夹层、基岩顶面、古剥蚀面、不整合面、层间错动面、断层面、裂缝面、片理面等，一般都是抗剪强度较低的软弱面，当斜坡受力情况突然变化时，都可能成为滑动面，如：黄土滑坡的滑动面，往往就是下伏的基岩面或黄土的层面，有些粘土滑坡的滑动面，就是自身的裂隙面。

c.水 水对斜坡土石的作用，是形成滑坡的重要条件。地表水可以改变斜坡的外形，当水渗入滑坡体后，不但增大滑坡的下滑力，而且迅速改变滑动面土石的性质，降低其抗剪强度，起到润滑剂的作用，所以有些滑坡就是沿着含水层的顶面或底板滑动的，不少黄土滑坡的滑动面，往往就在含水层中。两级滑坡的衔接处常有泉水出露，以及大规模的滑坡多在久雨之后发生，都可以说明水在滑坡形成和发展的主要作用。

d.人为因素 指在施工中采用大爆破产生岩层松动，施工开挖不合适，坡度过陡或弃土太近，使土体失去平衡而造成塌方；或是由于排水不良，造成土体松软发生边坡溜滑；没有及时修筑挡土墙等防护工程而发生滑坡等现象。此外，如风化作用，降雨、人为合理的切坡，地表水对坡脚的冲刷，以及地震等，都能促使上述条件有利于斜坡土石向下滑动的变化，激发斜坡发生滑动现象。

三、路线设计分析中应考虑的斜坡滑动

在路线勘测中，应预测斜坡滑动的可能性，识别滑坡的存在，并初步分析判断其稳定程度，是合理布设路线，拟定防治方案的一个基本条件。最近几年来，由于路线设计及自然地质条件的影响在我们施工中出现了多起滑坡塌方事例。例如1.青海省某水电站专用公路，K29km+000～K40km+600段路线为越岭线，沿线地质及气候情况较为复杂，山体为风化碎石及风化砂岩土，部分地段为黑色腐殖土，在K33km+716～777处，设计边坡为1﹕0.75，由于边坡较陡，施工切坡开挖后，造成山体不稳定，形成坍塌，塌方数量达二万多方，最后增做挡土墙，抑制了下塌。2.青海省东部某公路群科至下多巴段K3km+300～K4km+000一带，右侧山坡又高又陡，旁山裂缝严重，虽然路线设计均外移，不涉及右侧山坡，但有大面积滑坡塌方，还是影响了施工，经施工单位多次清理，共计塌方八万多方。3.青海省北部某公路盘坡至扁都口段，在K177km+300～470段，由于自然的风雪侵蚀风化，遇水软化，抗压强度极低等因素形成软弱层，产生不间断滑动，加之设计坡度陡及开挖深度大（如图2），需设置挡土墙增强抗滑动能力减少地表、地下水对土体浸润及排水设施而设计未考虑结果造成大量塌方，给施工带来很大困难。以上三个例子，虽然施工单位采取了相应措施和解决办法，但实际上延缓了施工，影响了交通，应当引起公路建设、设计、施工各方面的注意。