2 山区高速公路边坡分类与稳定性影响因素

2.1 山区高速公路边坡综合分类

山区高边坡的分类在边坡工程研究中地位十分突出，不同类型边坡失稳机理、破坏模式、稳定性分析方法不同，在进行边坡稳定性分析与评价前应明确边坡类型。陈祖煜院士在边坡稳定性研究时就将土质边坡与岩质边坡分开进行讨论。边坡类型繁多，从不同角度，依据不同分类指标，边坡分类方案不同。

1）按构成边坡的物质组成分类

（1）土质边坡：边坡由土体构成，按土体的种类可以分为黏土边坡、砂土边坡、软土边坡、黄土边坡、膨胀土边坡、填土边坡等。

（2）岩质边坡：边坡由岩体构成，按岩体的强度又可分为硬岩边坡、软岩边坡和风化岩边坡等，按岩体结构分为整体状边坡、块状边坡、层状边坡、碎裂状边坡、散体状边坡。

（3）土石混合边坡：边坡由土和岩石混合物组成，可分为碎石土边坡和岩土混合边坡两类。按其形成条件，可分为堆积型和残积型，前者土石屑经搬运位移土石混杂，如坡积体及变形边坡残留体等，后者则为基岩原位风化而成，岩土未经搬运，如残积层。按结构形态又可分为土石混合结构和土石叠置结构，前者整个坡体皆由土石混合物组成，后者土石混合体的下部有基岩分布，边坡的特性决定于土石体本身外，尚与土石体与基岩接触面的特性有关，此种结构边坡，亦称岩土混合边坡。

2）按边坡的坡度、高度分类

宋桂龙等（2010）汇总了按照坡度和坡高进行边坡分类方法[22]。研究认为，坡高和坡度是定义和描述边坡几何特征的2个重要参数，但是由于行业的不同，导致在坡高和坡度的分类体系中，具体的分类标准、界限有所差异（表2.1）。

实践证明，容易发生变形破坏和滑坡的边坡多为高陡边坡，因此高陡边坡是研究与防治的重点。

3）按边坡的工程类别分类

（1）路堑边坡、路堤边坡、隧道边仰坡等。

（2）水坝边坡、渠道边坡、坝肩边坡、库岸边坡等。

（3）露天矿边坡、弃渣场边坡等。

（4）建筑边坡、基坑边坡等。

4）按岩体结构特征分类

（1）近水平层状边坡：由近水平层状岩体构成。在坡底有软弱夹层时，在孔隙水压力或卸荷作用下易向临空面滑移、崩塌。

（2）顺倾层状边坡：由倾向临空面的顺层岩层构成。边坡与层面同向，坡面与层面走向夹角小于30°，岩体多呈互层状，结构面发育，软弱夹层和层间错动带常为贯穿性软弱结构面。层面或软弱夹层形成滑动面，坡脚切断后易产生滑动，倾角较陡时易产生溃屈或倾倒。稳定性受坡角与岩层倾角组合关系、顺坡向软弱结构面的发育程度及抗剪强度所控制。

（3）反倾层状边坡：岩层层面倾向边坡山体内。边坡与层面反向，坡面与层面走向夹角小于30°，岩体特征同顺向。岩层较陡时易产生倾倒弯曲松动变形，坡脚有软层时，上部易拉裂，局部崩塌滑动。稳定性受坡角与岩层倾角组合、岩层厚度、层间结合力及反倾结构面发育与否所控制。

（4）横向层状边坡：边坡与层面斜交，坡面与层面走向夹角大于60°，岩体特征同顺向。边坡稳定性较好，注意楔形体结构面产生的失稳现象。

（5）斜向层状边坡：边坡与层面斜交，坡面与层面走向夹角介于30°～60°，岩体特征同顺向。易形成层面与节理组成的楔形体滑动或崩塌。层面与坡面走向夹角越大稳定性愈好。

（6）块状岩体边坡：由厚层块状岩体构成，结构面不发育，多为刚性结构面，贯穿性软弱结构面少见。边坡稳定条件好，易形成高陡边坡，失稳形态多沿某一结构面崩塌或复合结构面滑动。滑动稳定性受结构面抗剪强度与岩石抗剪断强度控制。

（7）碎裂状岩体边坡：由碎裂状岩体构成，或为断层破碎带，或为节理密集带。岩体结构面发育，岩体宏观的工程力学特性已基本不具备由结构面造成的各向异性。边坡稳定性较差，稳定坡角取决于岩块间的镶嵌情况和岩块间的咬合力。

（8）散体状边坡：由破碎块石、砂构成，如强风化层。由碎屑泥质物夹大小不规则的岩块组成，软弱结构面发育成网。边坡稳定性差，稳定坡角取决于岩体的抗剪强度，滑动面呈圆弧状。

5）按土性分类

（1）黏性土坡：以黏土颗粒为主，干燥时坚硬开裂，遇水膨胀崩解，干湿效应明显。某些黏土具孔隙性（山西南部）；某些黏土甚坚固（南方网纹红土）；某些黏土呈半成岩状，但含可溶盐量高（黄河上游）；某些黏土具水平层理（淮河下游）。影响黏土边坡稳定的主要因素有矿物成分、节理裂隙的发育状况、水的作用和冻融作用。可能的变形破坏模式有滑动破坏、冻融剥落和坍塌。

（2）砂性土边坡：以砂性土为主，结构较疏松，黏聚力低，透水性较大。影响砂性土边坡稳定的主要因素有颗粒成分及均匀程度、含水情况、振动、外水及地下水作用、密实程度。可能的变形破坏模式有管涌、崩塌、流土、剥落，另外，饱和含水的均质砂性土边坡，在振动力作用下，易产生液化滑坡。

（3）黄土边坡：以粉粒为主，质地均一。一般含钙量高，无层理，但柱状节理发育，天然含水量低，干时坚硬，部分黄土遇水湿陷，有些呈固结状，有时呈多元结构。影响黄土边坡稳定的因素主要是水的作用，遇水湿陷，或水对边坡浸泡，水下渗使下垫隔水黏土层泥化等。可能的变形破坏模式有崩塌、张裂、湿陷、滑坡，高速滑坡。

（4）软土边坡：以淤泥、泥炭、淤泥质土等抗剪强度极低的土为主，塑流变形严重。影响软土边坡稳定的主要因素有土性软弱、外力作用、振动。可能的变形破坏模式有滑坡、塑流变形、坍滑。

（5）膨胀土边坡：因富含蒙脱石等易膨胀矿物，内摩擦角很小，干湿效应明显。影响膨胀土边坡稳定的主要因素有干湿变化、水的作用。可能的变形破坏模式有浅层滑坡、浅层崩解。

（6）碎石土边坡：由岩石碎块和砂土颗粒或砾质土组成的边坡，可分为堆积、残积混合结构、多元结构。影响碎石土边坡稳定的主要因素有黏土颗粒的含量及分布特征、坡体含水情况、下伏基岩面产状。可能的变形破坏模式有土体滑坡、坍滑。

6）按边坡变形破坏类型分类

（1）滑动变形边坡：指边坡的一部分岩土体沿一定的滑面，相对于另一部分岩土体产生剪切位移的边坡，滑坡是滑动变形边坡较常见的形式。依据破坏面类型滑动变形可分为平面滑动、圆弧滑动和楔形滑动。其中平面型滑动破坏面为层面或贯通性结构面，圆弧滑动破坏面为圆弧形滑动面，楔形滑动破坏面为两个以上滑动面组合。

（2）倾倒变形边坡：指层状反向结构或陡倾层状同向边坡，表部岩层向外弯曲、拉裂、倒塌。其变形破坏机制为弯曲-拉裂，由于岩层薄，强度低，表部岩层在风化及重力作用下产生弯矩。破坏面沿软弱结构面与折断面追踪形成。

（3）溃屈变形边坡：通常为层状顺向结构边坡，岩层倾角与坡角大致相近，上部坡体沿软弱面蠕滑，下部受阻会出现岩层鼓起、拉裂、脱层。其变形破坏机制为滑移-弯曲，顺坡向剪应力过大，层面间的结合力偏小，上部坡体沿软弱面蠕滑，由于下部受阻而发生纵向弯曲。破坏面形态为层面拉裂，局部滑移。

（4）流动变形边坡：系指碎屑类土石堆积在重力作用下，向坡脚或沟谷流动，形成碎屑流，多发生在具较大自然坡降的沟谷地区及施工堆渣边坡。其变形破坏机制为流动，碎屑体饱水后在重力作用下产生流动。碎屑堆流积体内动，无明显滑动面。

（5）蠕动变形边坡：系指由于种种原因，岩体发生长期缓慢变形的边坡。

（6）张裂变形边坡：系指边坡岩体因种种原因发生张裂、岩体出现微量角变位，但尚未发生剪切位移或滚动崩落的岩石边坡。这种边坡一般为坡度较陡的裸露的块状结构岩石或厚层状坚硬岩石。

（7）崩塌变形边坡：系指在岩、土边坡的陡坡地段，边坡上部的岩土体（块）在重力作用下，突然以高速脱离母岩而翻滚坠落的急剧变形破坏，崩塌变形的坡脚常堆积以岩（土）块堆积体。其主要变形破坏机制为拉裂，岩体存在临空面，在结合力小于重力时，发生崩塌。

（8）坍滑变形边坡：坍滑变形是一种复合变形类型，在岩质和土质边坡都可能发生，其特征是边坡的岩（土）体解体向下坐塌。

（9）剥落变形边坡：系指边坡表部土层或强风化岩层出现自然碎裂解体的现象，影响范围不深，一般数厘米或数十厘米，主要发生在高寒地区的黏土或砂质黏土边坡，另外南方一些硬质黏土和强风化泥质岩边坡表部也会发生剥落。

7）按边坡形成过程分类

（1）人工边坡：由施工开挖或填筑而形成的边坡。人工边坡又可分为挖方边坡和填筑边坡。挖方边坡是指由山体开挖形成的边坡，如路堑边坡、露天矿边坡；填筑边坡是指由填方经压实形成的边坡，如路堤边坡、渠堤边坡等。

（2）自然边坡：在工程范围内，有可能影响工程安全的小规模自然斜坡。