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题目：削坡工程土坡加固及保护作用的效果
摘要：当今高速公路快速发展，不可避免的要进行开挖边坡和摧毁石坡等工程的操作，为了更好的弥补对生态环境的所造成的影响，正确理解滑坡稳定性对有效加固和护坡措施是十分有必要的。在本文中，对于削坡加固和保护技术会首先介绍，同时，会对于国内外的土坡加固技术的不同类型进行比较，提出并分析三种加固组合方式。结合模糊综合评估法和分析层次法的过程建立一个辅助性的削坡模型，层次分析法用于决定计算要素的权重程度，最终将这个模型用于工程中进行评估。结果显示，本文中的模糊综合评估模型对于之后的削坡工程发展有广泛的参考价值。
关键词：岩土边坡 路堑边坡结构 弥补保护
1引言：
近几十年中国高速公路的建设无论在规模还是在质量上都有了巨大的进步，然而，随着大量的建设工程规模的扩大，以及随之而来的地质环境和技术难题越发复杂，山区的工程难度很大，并且操作带来的失误可导致土体的侧向变形甚至滑坡，这种情况下，往往会打破山体原先的自稳平衡，如果不采取加固防护措施，会在微小扰动或在地震，强降雨等因素的激扰下发生滑移，裂缝，松动等现象，严重的话，甚至会造成泥石流等自然灾害，对人民的生命财产造成巨大的损失；并且洪水、暴雨和风化作用也可导致坡体滑动和坍塌。众多学者在护坡上做了大量研究，Maoec.al认为植物根系可以有效的护坡，为确定狗尾草属植物在水沟地带坡体上的表现以及变化特点，他们测量了土中根系抗拉强度，防冲刷性能，抗腐蚀能力，抗剪能力；最终，他们发现根系可以加固土体，Su和Liu提出了一种设计方案，关于加固土坡在预应力抗滑桩的锚定作用下，在岩土坡建造工程中，通过有限元方法分析位移场，并通过仿真测试发现土体的横向位移显著减小，此举有效的加强了上述条件下边坡的稳定性。Gong et al使用土钉支护方法提高边坡的稳定性，用离心机演示离心模型试验，演示了中国西南部岩土边坡一个未加固的边坡和两个加固了的边坡的离心模型，并研究了其位移特征，这个离心模型试验结果显示土钉支护法可以有效的加固边坡，并且随着钉长的加长，效果也会更好。
边坡稳定性的加固可以通过合理的重组和利用，滑坡可满足现代工程建造安全的要求，随着工程生态条件多样变化，在不同地区，考虑安全性和稳定性已经不能满足现在的需求，因此单一的护坡应转化成综合护坡的思路，这对未来的发展有借鉴意义。
2.削坡的失稳和加固保护技术
2.1削坡的失稳模型
大体上来说，削坡失稳的类型可以分为滑动失稳，崩溃失稳，有限变形失稳
2.1.1滑动失稳：滑动破坏是指边坡体的较弱区域滑坡失稳的现象。可分为平面型、弧型和楔型以及混合型，详见表格一
2.1.2破坏失稳：这种失稳类型多发于自然形成的峭壁和开挖过于陡峭的坡体上，包括倾泻型破坏和滑动破坏。
2.1.3有限变形失稳：在建造过程中，卸载后的应力释放和调整常出现在边坡岩体上，导致坡体的变形。在合适的条件下，变形的程度会加大并且伴随有失稳的破坏。在削坡工程中，会出现许多人工开挖和自然自然形成的陡峭斜坡，当出现坡体破坏时，会带来极大的边坡变形，造成大量的经济损失。因此，有必要去加固保护坡体，来减少滑坡变形的频率以及在变形之前进行修复，以便在进行深层次的修复之前争取时间。
2.2削坡加固技术
2.2.1国际分类:国际土力学和岩土工程机构提出四种坡体的控制措施，如下：
*改变边坡的几何形状，对无向上以及两侧发展可能的小型滑坡，可将整个滑坡体消除，即常见的削坡方法；用某些导滑工程将滑坡体的滑动方向改变，使之滑向不危害道路沿线和有关建筑物的方向。增加滑坡区的抗滑用料，减少滑坡程度。
*排水：分为处理地表水和处理地下水；
处理地表水：作截水沟，使滑坡体外部的水不能流入滑坡范围以内；作排水沟，使滑坡体范围内的水流出；整平地表，夯实裂缝和地面，建筑隔渗层，减少地表水下渗并使其尽快汇入排水沟内。
处理地下水：处理地下水又分为处理土壤中的水和处理滑带附近的水两种情况。处理壤中水：加深滑坡范围以外的截水沟，切断补给来源：针对出露的泉和湿地等，作排水沟和渗沟，将水引出滑坡体外； 滑坡前缘，常常因壤中水活动而松软潮湿，引起边坡坍塌，可作边坡渗透沟疏干；整个坡面种植植物，加大蒸发量，使土壤干燥。处理滑带附近的水：常用拦截，疏干，降低地下水位等方法。表面排水，纵向大量减水，隧道和走廊排水，真空排水，点排水
*支护工程：增加支撑：根据滑坡性质和使用材料不同，可以采用干砌片石垛，浆砌片石或混凝土抗滑挡墙，钢筋混凝土或钢轨混凝土抗滑桩，钢筋混凝土抗滑明洞等措施；这些建筑的基础必须建筑在滑动面以下的稳定底层中才能起到稳定支撑作用。它们可以集中设置在滑坡体前缘，也可以分别设置于滑坡体的相应部位。常见的有重力式挡土墙、框架式挡土墙、笼式挡土墙、现浇筑钢筋混凝土挡土墙；增强围护结构：岩石边坡固结网
边坡内部加固：其原理是改变滑带体的性质，例如钻孔爆破，焙烧，电渗，压浆等，改变土体的抗剪强度等性质，使之整体性和稳定性得到增强。此外还有岩石锚，微型桩群，土钉，锚杆，热加固，冷冻结，电渗锚，植被加固等方法。
2.2.2国内分类
削坡控制措施的分类在国内可分为四种：减小坡体斜率，支护，加固，排水。
减小斜率：根据坡度大小，可将原地形摧毁来增加坡体稳定性，并且解决挖方问题，但是这样会导致土石的腐蚀和原始自然植被和地形的破坏，常见工程措施是进行削坡，之后再进行生态护坡来进行后续的防治。
支护：对于推动式滑坡，在后部主滑地段减重，以此为根治工程，对于其他滑坡，在主滑地段减重也能起到减少下滑力的作用；对于有些滑坡，可以在滑坡的抗滑地段或滑坡范围之外的前部加重，例如设置挡土墙，堤坝等，进而增大抗滑力量而稳定滑坡。有条件时可以结合上述两种情况一起使用，移挖作填，效果更好。在支护操作中，包括挡土墙，抗滑桩，应力抗滑桩、挡土墙适用于低密度推力式的土坡，若推力较大，可以选择抗滑挡土墙。抗滑桩是侧向受载的圆柱形支护体，其类似于悬臂受力构件，可分为单桩，群桩，预应力桩；抗滑桩的使用位置选取灵活，但是若暴露在外，会影响美观，它的加固比率大，价格昂贵。预应力抗滑桩，依靠支持力和锚的拉力来抵抗外部的坡体的破坏作用。然而，相比较抗滑桩，其制备过程复杂，耐久性较差，材料费用较低。
加固：螺栓加固和框格加固是较为成熟的加固方法，现已广泛应用且效果良好。
排水：排水系统分为两类，首先，场地排水系统可分为边（侧）沟，切沟。此外地下排水系统可分为泄露沟渠，暗沟和平洞。地表水的调节与排除工程可分为临时性的与永久性的两种，在滑坡范围内，滑坡未稳定前一般先做成临时性的，等待滑坡基本稳定以后再做成永久性的，滑坡相对稳定时也可以一次性做成永久性的，当滑坡移动使排水工程开裂时，应立即修复，此外根据当地条件，排水措施应协调配合，形成一个完整的排水系统。
2.3削坡保护技术
大体上说，削坡保护分为工程保护和植被保护，工程保护分为保护墙，石砌水泥沙石膏混合后锚定喷浆保护，这种方法保护了坡面的风化，脱落和破坏。
植被保护是依靠黏着土体和根部，以及根部之间的相互纠缠，进而提高土体的抗腐蚀能力。现有的方法有人工植物带，液化喷雾播种有机物等方法。
2.3.1工程保护技术
工程护坡技术分为碎石护坡和保护墙，砌体框架植被护坡，混凝土框架种草护坡和喷射混凝土护坡等方法，目前国内外面对边坡失稳，在工程中常见的方法有削坡，干砌片石和混凝土砌块护坡、浆砌片石和混凝土护坡、格状框条护坡、喷浆和混凝土护坡、锚固法护坡，还有挡土墙护坡法。
2.3.2传统植物护坡技术包括种草护坡技术，带护坡技术，生态袋装绿色护坡，等高线植物篱边坡防护，藤本植物护坡和土工格室护坡技术。公路边坡上的绿化植物不仅能美化道路景观、恢复被破坏了的生态,还具有护坡功能 。关于植物护坡机理的基础研究, 目前在国内外仍处于探索阶段。农林、水利、水土保持、铁道与道路工程等学科从各自专业特点出发,曾作过一些零星的研究与探讨。但系统性的研究工作尚未开展过,且研究内容也有待进一步深化。直到 1994年9月首次专门以植物护坡为主体的国际会议在英国牛津大学举行,标志着植物护坡开始受到学术界重视。近年来,因植被破坏而引发滑坡和泥石流的灾害事件屡见报端,又以反证了植物护坡的重要性与作用。系统深入地研究植物护坡机理,对人们利用植物稳定公路边坡具有极为重要的意义。在工程建设开挖形成的边坡中，岩石边坡占有很大比例，如何对其有效实施生态防护，恢复被破坏植被，减少坡面水土流失，是岩土科技工作者所关心的热点问题。植被护坡是国外岩石边坡防护的主要形式之一，尤其是日本，其植被护坡几乎与公路建设同步发展，获得多项植被护坡技术及材料专利，但在国内还处于起步阶段。目前，国内外岩石边坡植被护坡的研究主要集中在新型生态材料、生态种植基、护坡施工方法等方面，尚缺乏对护坡机制以及工程原理的系统研究，尤其缺乏岩石边坡植被护坡中根与岩体互作的力学机制研究。为此众多学者对此展开大量研究，目前已经可以指导大量工程实践项目。
2.3.3现代护坡技术
现在，中国开始利用新的植物护坡技术，例如3D植物网护坡，高压喷种护坡技术，生态削减墙护坡，厚层基材喷涂植被护坡（TBS），SNS活动保护网等等，喷射混合草是一种新的生态护坡技术，首先，把锚放在坡上，并选择金属丝网，之后，将以一定比例混合草料，肥料的黏土和其他必要物质的混合物喷射到坡上。一段时间后，坡上就会形成一层绿色植被，这种方法最重要的就是混合物的配方且必须拥有足够多的孔洞能使植物生长，且坡体必须有防雨水冲刷侵蚀的能力。
3.坡的控制选择程序方法
3.1模糊综合评估法
此方法是用来量化不确定火难以量化的参数的方法。它分解了客体印象因素来形成不同统计指标体系。模糊集合替代原则被用于演示一致性的操作来决定研究对象的可靠度。
3.2最大值法
要素V1符合最大评估指标，最大值Bk被选用于评估结果，
最大值法基于最大指标的贡献度和其他被舍弃了的指标的信息。此外，当有多个最大值时，此方法难以决定评估结果，因此我们想到了一个新的方法。
3.3衡量均值法
假设Bk为权重，且每一个评价指标中的加群平均值为评价结果
若评价指标已标准化，那么
评价客体并且用合适的成员表达他们，结果相互对照，最接近的非计量要素作为评估结果，通过大庆--广州高速路一个截面分析，选取最合适的组合。
4.坡面控制分析实例
4.1工程概述
大庆—广州高速路坐落于丘陵地区，地表较薄且有淤泥质，地表水类型主要为基岩裂隙水，其由大气降水提供，底层由风化和高度风化的粉砂质泥岩构成，根据此种坡体类型，可计算其稳定性，且其稳定性系数为0.976。
4.2加固和保护方案
坡体的地质层由风化和高度风化的粉砂质泥岩，高度接近40m，这种破占比较大且十分典型，为此研发了三种方案来解决这个问题、
详见表2.方案1.应用螺栓加固和减小坡度，结合混合草料喷浆法和拱形立体网植草法。方案2.应用螺栓和预应力锚，结合混合草料喷浆法和拱形立体网植草法。方案3.应用挡土墙和生态狭槽以实现纵向的绿化，结合混合草料喷浆法和拱形立体网植草法。
4.3加固和保护方案的选取
4.3.1建立模糊评估模型
结合模糊综合评估和分析层次法来决定方案选取。十位专家给不同的因素的模糊关系评分，之后可获得基于模糊综合评估法的可靠结果。基于大坡度支护方案和当地自然条件和构造对象的评价内容，我么提出了指标系统，包括技术，经济，环境和生态因素。
4.3.2决定权重
我们使用层次分析过程来决定权重，这种方法是一种合理且可行的系统分析方法，可信度高且易操作。技术，经济，环境，生态指标总结于表3.
表3数字1表示数字（gt;0.1）能够影响削坡和保护方案的选择的安全性和可靠度的因素，
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资料编号：[1140]
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