2 山區高速公路邊坡分類與穩定性影響因素

2.1 山區高速公路邊坡綜合分類

山區高邊坡的分類在邊坡工程研究中地位十分突出，不同類型邊坡失穩機理、破壞模式、穩定性分析方法不同，在進行邊坡穩定性分析與評價前應明確邊坡類型。陳祖煜院士在邊坡穩定性研究時就將土質邊坡與巖質邊坡分開進行討論。邊坡類型繁多，從不同角度，依據不同分類指標，邊坡分類方案不同。

1）按構成邊坡的物質組成分類

（1）土質邊坡：邊坡由土體構成，按土體的種類可以分為黏土邊坡、砂土邊坡、軟土邊坡、黃土邊坡、膨脹土邊坡、填土邊坡等。

（2）巖質邊坡：邊坡由巖體構成，按巖體的強度又可分為硬巖邊坡、軟巖邊坡和風化巖邊坡等，按巖體結構分為整體狀邊坡、塊狀邊坡、層狀邊坡、碎裂狀邊坡、散體狀邊坡。

（3）土石混合邊坡：邊坡由土和巖石混合物組成，可分為碎石土邊坡和巖土混合邊坡兩類。按其形成條件，可分為堆積型和殘積型，前者土石屑經搬運位移土石混雜，如坡積體及變形邊坡殘留體等，后者則為基巖原位風化而成，巖土未經搬運，如殘積層。按結構形態又可分為土石混合結構和土石疊置結構，前者整個坡體皆由土石混合物組成，后者土石混合體的下部有基巖分布，邊坡的特性決定于土石體本身外，尚與土石體與基巖接觸面的特性有關，此種結構邊坡，亦稱巖土混合邊坡。

2）按邊坡的坡度、高度分類

宋桂龍等（2010）匯總了按照坡度和坡高進行邊坡分類方法[22]。研究認為，坡高和坡度是定義和描述邊坡幾何特征的2個重要參數，但是由于行業的不同，導致在坡高和坡度的分類體系中，具體的分類標準、界限有所差異（表2.1）。

實踐證明，容易發生變形破壞和滑坡的邊坡多為高陡邊坡，因此高陡邊坡是研究與防治的重點。

3）按邊坡的工程類別分類

（1）路塹邊坡、路堤邊坡、隧道邊仰坡等。

（2）水壩邊坡、渠道邊坡、壩肩邊坡、庫岸邊坡等。

（3）露天礦邊坡、棄渣場邊坡等。

（4）建筑邊坡、基坑邊坡等。

4）按巖體結構特征分類

（1）近水平層狀邊坡：由近水平層狀巖體構成。在坡底有軟弱夾層時，在孔隙水壓力或卸荷作用下易向臨空面滑移、崩塌。

（2）順傾層狀邊坡：由傾向臨空面的順層巖層構成。邊坡與層面同向，坡面與層面走向夾角小于30°，巖體多呈互層狀，結構面發育，軟弱夾層和層間錯動帶常為貫穿性軟弱結構面。層面或軟弱夾層形成滑動面，坡腳切斷后易產生滑動，傾角較陡時易產生潰屈或傾倒。穩定性受坡角與巖層傾角組合關系、順坡向軟弱結構面的發育程度及抗剪強度所控制。

（3）反傾層狀邊坡：巖層層面傾向邊坡山體內。邊坡與層面反向，坡面與層面走向夾角小于30°，巖體特征同順向。巖層較陡時易產生傾倒彎曲松動變形，坡腳有軟層時，上部易拉裂，局部崩塌滑動。穩定性受坡角與巖層傾角組合、巖層厚度、層間結合力及反傾結構面發育與否所控制。

（4）橫向層狀邊坡：邊坡與層面斜交，坡面與層面走向夾角大于60°，巖體特征同順向。邊坡穩定性較好，注意楔形體結構面產生的失穩現象。

（5）斜向層狀邊坡：邊坡與層面斜交，坡面與層面走向夾角介于30°～60°，巖體特征同順向。易形成層面與節理組成的楔形體滑動或崩塌。層面與坡面走向夾角越大穩定性愈好。

（6）塊狀巖體邊坡：由厚層塊狀巖體構成，結構面不發育，多為剛性結構面，貫穿性軟弱結構面少見。邊坡穩定條件好，易形成高陡邊坡，失穩形態多沿某一結構面崩塌或復合結構面滑動。滑動穩定性受結構面抗剪強度與巖石抗剪斷強度控制。

（7）碎裂狀巖體邊坡：由碎裂狀巖體構成，或為斷層破碎帶，或為節理密集帶。巖體結構面發育，巖體宏觀的工程力學特性已基本不具備由結構面造成的各向異性。邊坡穩定性較差，穩定坡角取決于巖塊間的鑲嵌情況和巖塊間的咬合力。

（8）散體狀邊坡：由破碎塊石、砂構成，如強風化層。由碎屑泥質物夾大小不規則的巖塊組成，軟弱結構面發育成網。邊坡穩定性差，穩定坡角取決于巖體的抗剪強度，滑動面呈圓弧狀。

5）按土性分類

（1）黏性土坡：以黏土顆粒為主，干燥時堅硬開裂，遇水膨脹崩解，干濕效應明顯。某些黏土具孔隙性（山西南部）；某些黏土甚堅固（南方網紋紅土）；某些黏土呈半成巖狀，但含可溶鹽量高（黃河上游）；某些黏土具水平層理（淮河下游）。影響黏土邊坡穩定的主要因素有礦物成分、節理裂隙的發育狀況、水的作用和凍融作用。可能的變形破壞模式有滑動破壞、凍融剝落和坍塌。

（2）砂性土邊坡：以砂性土為主，結構較疏松，黏聚力低，透水性較大。影響砂性土邊坡穩定的主要因素有顆粒成分及均勻程度、含水情況、振動、外水及地下水作用、密實程度?？赡艿淖冃纹茐哪Ｊ接泄苡?、崩塌、流土、剝落，另外，飽和含水的均質砂性土邊坡，在振動力作用下，易產生液化滑坡。

（3）黃土邊坡：以粉粒為主，質地均一。一般含鈣量高，無層理，但柱狀節理發育，天然含水量低，干時堅硬，部分黃土遇水濕陷，有些呈固結狀，有時呈多元結構。影響黃土邊坡穩定的因素主要是水的作用，遇水濕陷，或水對邊坡浸泡，水下滲使下墊隔水黏土層泥化等?？赡艿淖冃纹茐哪Ｊ接斜浪埩?、濕陷、滑坡，高速滑坡。

（4）軟土邊坡：以淤泥、泥炭、淤泥質土等抗剪強度極低的土為主，塑流變形嚴重。影響軟土邊坡穩定的主要因素有土性軟弱、外力作用、振動?？赡艿淖冃纹茐哪Ｊ接谢隆⑺芰髯冃?、坍滑。

（5）膨脹土邊坡：因富含蒙脫石等易膨脹礦物，內摩擦角很小，干濕效應明顯。影響膨脹土邊坡穩定的主要因素有干濕變化、水的作用?？赡艿淖冃纹茐哪Ｊ接袦\層滑坡、淺層崩解。

（6）碎石土邊坡：由巖石碎塊和砂土顆粒或礫質土組成的邊坡，可分為堆積、殘積混合結構、多元結構。影響碎石土邊坡穩定的主要因素有黏土顆粒的含量及分布特征、坡體含水情況、下伏基巖面產狀?？赡艿淖冃纹茐哪Ｊ接型馏w滑坡、坍滑。

6）按邊坡變形破壞類型分類

（1）滑動變形邊坡：指邊坡的一部分巖土體沿一定的滑面，相對于另一部分巖土體產生剪切位移的邊坡，滑坡是滑動變形邊坡較常見的形式。依據破壞面類型滑動變形可分為平面滑動、圓弧滑動和楔形滑動。其中平面型滑動破壞面為層面或貫通性結構面，圓弧滑動破壞面為圓弧形滑動面，楔形滑動破壞面為兩個以上滑動面組合。

（2）傾倒變形邊坡：指層狀反向結構或陡傾層狀同向邊坡，表部巖層向外彎曲、拉裂、倒塌。其變形破壞機制為彎曲-拉裂，由于巖層薄，強度低，表部巖層在風化及重力作用下產生彎矩。破壞面沿軟弱結構面與折斷面追蹤形成。

（3）潰屈變形邊坡：通常為層狀順向結構邊坡，巖層傾角與坡角大致相近，上部坡體沿軟弱面蠕滑，下部受阻會出現巖層鼓起、拉裂、脫層。其變形破壞機制為滑移-彎曲，順坡向剪應力過大，層面間的結合力偏小，上部坡體沿軟弱面蠕滑，由于下部受阻而發生縱向彎曲。破壞面形態為層面拉裂，局部滑移。

（4）流動變形邊坡：系指碎屑類土石堆積在重力作用下，向坡腳或溝谷流動，形成碎屑流，多發生在具較大自然坡降的溝谷地區及施工堆渣邊坡。其變形破壞機制為流動，碎屑體飽水后在重力作用下產生流動。碎屑堆流積體內動，無明顯滑動面。

（5）蠕動變形邊坡：系指由于種種原因，巖體發生長期緩慢變形的邊坡。

（6）張裂變形邊坡：系指邊坡巖體因種種原因發生張裂、巖體出現微量角變位，但尚未發生剪切位移或滾動崩落的巖石邊坡。這種邊坡一般為坡度較陡的裸露的塊狀結構巖石或厚層狀堅硬巖石。

（7）崩塌變形邊坡：系指在巖、土邊坡的陡坡地段，邊坡上部的巖土體（塊）在重力作用下，突然以高速脫離母巖而翻滾墜落的急劇變形破壞，崩塌變形的坡腳常堆積以巖（土）塊堆積體。其主要變形破壞機制為拉裂，巖體存在臨空面，在結合力小于重力時，發生崩塌。

（8）坍滑變形邊坡：坍滑變形是一種復合變形類型，在巖質和土質邊坡都可能發生，其特征是邊坡的巖（土）體解體向下坐塌。

（9）剝落變形邊坡：系指邊坡表部土層或強風化巖層出現自然碎裂解體的現象，影響范圍不深，一般數厘米或數十厘米，主要發生在高寒地區的黏土或砂質黏土邊坡，另外南方一些硬質黏土和強風化泥質巖邊坡表部也會發生剝落。

7）按邊坡形成過程分類

（1）人工邊坡：由施工開挖或填筑而形成的邊坡。人工邊坡又可分為挖方邊坡和填筑邊坡。挖方邊坡是指由山體開挖形成的邊坡，如路塹邊坡、露天礦邊坡；填筑邊坡是指由填方經壓實形成的邊坡，如路堤邊坡、渠堤邊坡等。

（2）自然邊坡：在工程范圍內，有可能影響工程安全的小規模自然斜坡。