公路边坡滑坡灾害成因分析及防护处置研究

引言

在公路的建设与运营阶段，边坡滑坡灾害时常发生。这类灾害一旦出现，不仅会致使公路交通瘫痪，带来巨额经济损失，还可能对人们的生命安全造成威胁。就经济层面而言，滑坡可能引发公路路基坍塌、路面开裂等问题，修复工作需耗费大量资金；从安全角度看，滑坡可能导致车辆倾覆、人员伤亡等严重后果。所以，深入探究公路边坡滑坡灾害的成因及防护处置方法，对于保障公路安全、稳定运行意义重大，能够为公路的规划、建设和养护提供有力支持，降低灾害发生的概率和损失。

一、公路边坡滑坡灾害的基本概念与特征

公路边坡滑坡灾害是指在公路沿线的边坡区域，由于自然地质条件变化、人类工程活动干扰等多种因素综合影响，边坡土体或岩体原有的力学平衡状态被打破，失去稳定性，进而发生整体或局部下滑的地质灾害现象。从定义范畴来看，这类灾害具有鲜明的地域特征，与公路工程选址、设计、施工及运营全生命周期紧密相关，是公路基础设施建设与维护过程中面临的主要安全隐患之一。

依据滑坡的规模大小、物质组成特性和滑动方式差异，可将公路边坡滑坡灾害进行系统分类。在物质组成维度，主要分为土质滑坡和岩质滑坡：前者多发生于第四纪松散堆积土层中，受降雨入渗、地下水位变化等因素影响显著；后者则常见于节理裂隙发育的岩体边坡，受地质构造运动、风化作用等因素制约。按滑动速度划分，可细分为蠕动型滑坡（滑动速度<1cm/d）、慢速滑坡（ 1-10cm/d ）、快速滑坡（10-100cm/d）和高速滑坡（ >100cm/d ），不同速度类型的滑坡在监测预警与应急处置策略上存在显著差异。

公路边坡滑坡灾害呈现出独特的灾变特征：其一，突发性显著，由于地质结构的隐蔽性和诱发因素的复杂性，部分滑坡可能在极端天气、地震等触发条件下短时间内突然发生，目前的监测技术尚难以实现精准的临滑预警；其二，破坏性极强，滑坡体的剧烈运动不仅会损毁公路路面、桥梁、隧道等基础设施，还可能引发泥石流等次生灾害；其三，影响范围广泛，灾害发生后往往导致公路交通中断，连带影响周边居民出行、物资运输，甚至威胁沿线居民点、农田、水利设施的安全；其四，具有时间滞后性，边坡失稳通常是长期的应力积累过程，在风化作用、降雨冲刷、车辆荷载等外界因素的持续作用下，逐渐从微小变形发展为大规模滑动。

二、公路边坡滑坡灾害的成因分析

1、地质条件因素

地质条件是影响公路边坡滑坡灾害的基础因素。边坡的岩性对其稳定性起着关键作用，不同的岩性具有不同的物理力学性质。以砂岩、石灰岩等坚硬岩石为例，其内部矿物颗粒间的胶结强度较高，内摩擦角可达 30^∘ ° -45°，抗剪强度通常在 150-300kPa 之间，在相同坡高和坡度条件下，这类边坡的稳定性相对较好。而页岩、泥岩等软质岩石，遇水后易发生软化，内摩擦角可能降至 10^∘ ° -20^∘ °，抗剪强度仅为 30-80kPa，当受到外部荷载或地下水作用时，极易发生滑动破坏。

地质构造的复杂程度也会显著影响边坡的稳定性。断层、节理等地质构造的存在，会削弱岩体的整体性，形成潜在滑动带。例如，在断层破碎带区域，岩体完整性系数可能低至0.2-0.4，使得该区域成为滑坡的易发部位。同时，节理的产状与边坡临空面的关系也至关重要，当节理倾向与边坡倾向一致且倾角小于坡角时，极易形成顺层滑坡。

地形地貌的陡峭程度直接关系到边坡的受力状态。根据土力学理论，边坡越陡峭，其自重产生的下滑力越大。在坡度大于 45°的高陡边坡中，单位面积下滑力可达到缓坡（坡度小于 25^∘ ）的 2-3 倍，加之坡体临空面缺乏有效支撑，更容易发生滑坡。​

2、气候因素

气候因素对边坡滑坡的诱发作用较为显著。降水是重要的气候因素之一，其对边坡稳定性的影响主要体现在两个方面。一方面，降水会增加边坡土体的重量，当降雨量达到一定程度时，坡体自重可增加 10%-30% ，显著增大下滑力。另一方面，水进入土体后，会降低土体的抗剪强度，特别是对于粉质黏土和粉土，孔隙水压力的增加会导致有效应力减小，抗剪强度可降低 20%-40% 。实际监测数据显示，在连续降雨或暴雨天气后，边坡滑坡灾害的发生概率会明显上升，如我国西南地区每年雨季滑坡灾害发生率较旱季高出 5-8 倍。温度变化也可能导致边坡岩体产生风化作用。在昼夜温差较大的地区，岩石表面与内部因热胀冷缩效应产生温度应力，当温度应力超过岩石的抗拉强度时，岩石表面就会产生裂隙。随着时间的推移，裂隙不断扩展、贯通，岩体的结构会逐渐破坏，完整性降低，进而影响边坡的稳定性。研究表明，在年均温差超过 30℃的干旱地区，岩石风化速率比湿润地区快 2-3 倍。

以湖南为例，湖南省属于亚热带季风湿润气候，降水集中且多暴雨。如地处湖南南部的永州市，由于市境内地貌类型比较复杂，公路穿经崇山峻岭里程较多，加之雨量充沛，几乎每年都会有程度不一的山体滑坡、塌方等事件发生。2024 年 6 月，受连续强降雨影响，永州市双牌县 G207 公路打鼓坪乡河源村路段发生两处山体滑坡。监测数据显示，事发前该地区累计降雨量超过 300 毫米，持续的雨水渗透使边坡土体含水量急剧增加，抗剪强度大幅下降，最终导致坡体失稳滑动，多处边坡塌方、泥石流，冲毁道路 12 处、堵塞涵洞 15 道，直接经济损失达百万元。此类灾害充分体现了气候因素，尤其是降水对公路边坡稳定性的严重威胁。

3、人类工程活动因素

人类工程活动对边坡稳定性的影响不容忽视。如公路工程建设过程中的开挖、填筑、爆破等活动，可能会破坏边坡原有的平衡状态。不合理的开挖会使边坡的坡度变陡，当开挖后坡率超过设计坡率时，下滑力与抗滑力的比值可增加 15%-30% ，显著降低边坡稳定性。不当的填筑可能会使边坡土体的应力分布发生改变，特别是在高填方路段，如果填料选择不当或压实度不足，填方边坡可能因自身重力产生沉降变形，引发滑坡。

爆破产生的震动会对边坡岩体造成损伤，降低其强度。根据爆破振动监测数据，当爆破振速超过 2.5cm/s 时，岩体的弹性模量会下降 10%-20% ，完整性系数降低 0.1-0.2 此外，工程活动中排水系统设置不合理，导致地下水无法有效排出，也会增加坡体的孔隙水压力，进一步削弱边坡稳定性。这些活动如果没有进行科学的规划和设计，就容易引发滑坡灾害。

三、公路边坡滑坡灾害的防护处置原则

在公路边坡滑坡灾害的防护处置过程中，应遵循以下原则：

首先是预防为主。在公路工程的规划和设计阶段，需借助地质勘察、数值模拟等技术手段，精准评估边坡的地质结构、岩性特征与应力分布，构建边坡稳定性分析模型，对潜在风险区域进行预判。同时，合理规划公路线路走向，尽量避开地质条件复杂、滑坡易发地段。对难以避开的，要优化路基设计，保持边坡坡度适度，并通过设置抗滑桩、防护网、导流沟、挡土墙等工程结构，从源头上增强边坡稳定性，最大程度避免滑坡灾害的发生。

其次是综合治理。由于边坡滑坡的成因复杂，单一的防护处置措施往往难以取得理想的效果，这就需要综合运用工程防护与生态治理等多种手段：在工程防护方面，可采用锚杆加固、格构梁防护等主动防护技术，配合截排水系统、减重反压等被动治理措施，增强边坡的抗滑能力；在生态治理层面，通过植被混凝土喷播、客土喷播等生态修复技术，构建乔灌草复合植被体系，利用植物根系固土护坡，同时发挥植被的蒸腾作用降低土体含水量，提升边坡的生态稳定性。

最后是因地制宜。根据不同地区的地质条件、气候特点和工程要求，选择合适的防护处置技术和方案。例如，在湿陷性黄土地区，需优先考虑排水防渗措施，结合微型桩加固技术提升边坡强度；在降雨充沛的南方山区，应强化坡面防护与截排水系统建设，采用生态袋护坡等柔性防护技术；在高寒冻土地区，则需重点关注冻融循环对边坡稳定性的影响，选用保温隔热材料与抗冻结构形式，确保防护措施兼具有效性和经济性。

四、公路边坡滑坡灾害的防护处置技术​

1、工程防护技术​

工程防护技术作为提高边坡抗滑能力的核心手段，通过物理结构干预直接增强边坡稳定性。

抗滑桩作为应用最广泛的工程措施之一，其工作原理是基于被动抗力理论，在滑坡体中植入钢筋混凝土桩体，利用桩身与岩土体的嵌固作用，将滑坡推力传递至稳定地层。在实际工程中，需结合地质勘察报告进行精细化设计：对于浅层滑坡，桩长一般控制在 8～15m ，截面尺寸不小于 1.2×1.5m ；针对深层滑坡，桩长可达 30m 以上，并采用预应力锚索与抗滑桩联合支护。如果工程预算有限，桩体也可以采用木桩，桩长 2m 以上，直径 10cm 以上，桩距2m 左右，排距 1.5～2m ，采用机械插入。

挡土墙的选型需综合考虑滑坡规模、地质条件及工程造价。重力式挡土墙依靠自身重量抵抗土体侧压力，适用于高度小于 8 米的土质边坡；悬臂式挡土墙采用钢筋混凝土结构，通过底板埋深提供抗倾覆力矩，常用于高度 10-15 米的岩质边坡。在某干线公路路堑边坡改造中，采用衡重式挡土墙与格构梁组合结构，保证了边坡稳定。锚杆（索）技术通过预应力施加主动约束力，施工时需严格控制钻孔倾角误差在 ±1.5^∘ 以内，锚索张拉锁定荷载为设计值的 1.05-1.1 倍。在黄土地区边坡治理中，采用全长粘结式锚杆与挂网喷混凝土联合支护，有效控制坡体变形。

做好排水、泄洪设施，如排涝渠、集水池、导流沟等，能有效防止地表水渗透，保持边坡稳定。在滑坡段周边可设置拦水沟，其方向与坡度一致，沟与滑坡之间保持 30^∘～45^∘ 角度，沟内要做好防渗处理，定期进行清理，防止堵塞。对临水临河路段边坡，有施工条件的可采取分流措施，减轻河水冲刷影响。2024 年 5 月，G537 公路蓝山县岭脚段K44+500～K44+700 处沿河路基被洪水冲毁，出现路基滑坡、部分路面悬空现象，在处置时，除进行回填缓压、挡土墙加固、坡面覆盖外，在垮塌处河道上游合适位置增设了 2 处丁坝，改变水流方向，避免洪水直接冲刷，收到了较好效果。

2、生态治理技术

生态治理技术以 “工程结构 + 生态修复”协同理念，实现边坡防护与生态恢复双重目标。植被防护体系遵循“适地适树”原则，在南方湿润地区优先选用狗牙根、紫穗槐等草本灌木组合，通过三维植被网固土技术，使植被覆盖率在 6 个月内达到 85% 以上；北方干旱地区则采用喷混植生技术，将保水剂、植物种子与混凝土基材混合喷射，形成兼具防护与绿化功能的复合层。生态混凝土作为新型防护材料，其孔隙率设计在 15%-25% 之间，既能满足植物根系生长需求，又能通过透水性能降低孔隙水压力。如在某山区公路边坡工程中，采用自嵌式植生挡土块与生态混凝土护坡结合，3 年后形成完整的生态防护系统，土壤侵蚀量减少72% 。

3、监测预警技术

构建监测预警体系遵循“空天地一体化”原则，利用无人机、全站仪等技术，建立多层次监测网络。全站仪监测采用极坐标法，可实现毫米级位移精度，适用于人工巡查困难区域；北斗卫星监测系统利用 InSAR 技术，对大面积边坡进行 24 小时不间断监测，形变监测精度达厘米级；光纤光栅传感器则通过应变感知，实时监测边坡内部应力变化。预警阈值设定采用多指标综合判定法，位移速率连续 3 天超过 5mm/d、裂缝宽度单日扩展超过 2mm 时，系统自动触发三级预警。预警信息可通过 GIS 平台实现多部门共享，按照应急机制、预案快速响应，联动协同处置。2023 年 6 月，S349 公路江华段 K26+750 处山体边坡受汛期连续强降雨影响，坡体岩土体向下滑动或剥、坠落，前缘挡土墙出现裂缝并有轻微错动迹象，市、县公路部门立即对该处边坡进行布控，在坡脚位置设置了 4 个固定观测点，并在滑坡面以外设置1 个控制点，利用全站仪等工具定期监测，根据位移情况及时进行预警和信息上报、处置，确保了过往车辆和人民群众生命财产安全。

五、结语

尽管本研究在公路边坡滑坡灾害的成因分析及防护处置方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足。例如，对复杂地质条件下边坡滑坡的预测精度有待进一步提高，现有的预测模型在面对特殊地质结构时，可能无法准确预测滑坡的发生时间和规模。新型防护处置技术的研发与应用也需要进一步加强，以适应不同工程需求和地质条件。未来的研究方向可以集中在以下几个方面：一是深入研究复杂地质条件下边坡滑坡的形成机理，建立更加精准的预测模型；二是加大新型防护处置技术的研发力度，开发出更加高效、环保、经济的防护材料和技术；三是加强监测预警技术的智能化和自动化水平，提高预警的准确性和及时性；四是开展多学科交叉研究，整合地质、气象、工程等多个领域的知识，为公路边坡滑坡灾害的防治提供更全面的解决方案。

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