边坡工程防治技术的历史概述

边坡工程的研究和发展与工程实践是密不可分的。由于土质边坡和岩质边坡具有明显不同的性质，因此，边坡工程的发展可概述为土质边坡的发展和岩质边坡的发展。这里重点总结边坡稳定性和边坡处治技术的发展概述。

1）土质边坡稳定性分析的发展

土质边坡稳定性分析的发展大致经历了以下两个阶段：

（1）20世纪初期至20世纪80年代的古典阶段

此阶段边坡稳定性分析主要借鉴土力学的理论。例如，1916年由Prantle提出，Felle-nius和Taylor（1922）发展的圆弧滑动法，1955年Bishop条分法，1954年Janbu条分法，以及20世纪70年代的王复来分析法等极限平衡理论，是建立在刚塑性体模型基础上的极限平衡破坏理论。

（2）20世纪80年代以来的现代阶段

此阶段边坡稳定性评价致力于边坡土体真实破坏过程的研究，它可能要运用到断裂力学、损伤力学和分形理论等现代力学分支，还要完成对边坡破坏过程的数值模拟。

2）岩质边坡稳定性分析的发展

岩质边坡稳定性分析的发展大致经历了以下5个阶段：

（1）早期阶段

该阶段将均质弹性、弹塑性理论为基础的半经验半理论边坡分析方法用于岩质边坡的稳定性研究，其计算结果与工程实际有较大差异。

（2）20世纪60年代初期至20世纪70年代的刚体极限平衡阶段

此阶段，随着大型工程的建设，形成复杂的高边坡，特别是1963年意大利Vaiont水库左岸的滑坡等一系列水电工程事故发生后，人们对岩石力学进行了深入的研究，同时清楚地认识到在边坡稳定性分析中，必须将力学机制分析与地质分析紧密结合起来，从而形成了20世纪60年代初期的刚体极限平衡法，以及结构面对岩体滑动的影响研究。

（3）20世纪70年代初期至20世纪80年代的数值阶段。

1967年人们第一次尝试用有限元分析边坡的稳定性问题，使边坡稳定性评价进入定量阶段，并引入数值方法和以概率论为基础的可靠度方法，从而边坡稳定性研究进入模式机制和作用过程研究阶段。同一时期，我国在边坡工程稳定性研究方面也取得了丰硕的成果，如岩体结构控制理论及相应的岩体工程地质力学方法等。

（4）20世纪80年代至20世纪90年代的数值模拟、模型试验阶段

此阶段，由于计算技术的发展及在岩体力学中的应用，各种复杂的数值计算方法广泛地应用于边坡研究。1983年孙玉科对盐池河山崩变形机制作了平面有限元分析；1989年陈宗基对抚顺露天矿边坡按照19°，24°，34°的坡角以及坡角为19°并有深部开采的不同模式进行有限元分析；1991年Jons对英国威尔士煤田边坡稳定性与采矿沉陷性状的相关性进行了有限元分析，并用模型实验进行验证；1971年Cundall提出了非连续介质的离散元，用于模拟边坡的渐进破坏；1991年Toshihisa运用该方法分析了日本305国道的岩石边坡的破坏过程；1986年Flac的出现，为边坡分析提供了一种极其有效的方法，它不但可处理大变形问题，而且可模拟某一软弱面的滑动变形，能真实反映实际材料的动态行为，并可考虑锚杆、挡土墙和抗滑桩等支护结构与围岩的相互作用，被公认为岩土力学数值模拟行之有效的方法；1988年Brady运用它对矿山倾斜采场的加固方案进行了模拟；1993年Billaux对6m高冲填体进行了模拟；1995年王永嘉将Flac引入国内，先后在水电、隧洞和边坡中广泛使用。

（5）20世纪90年代以来的现代边坡工程阶段

此阶段，边坡问题的研究将传统的边坡工程地质学、现代岩土力学和现代数学力学相结合，形成了所谓的现代边坡工程学；各种现代科学的新技术，如系统工程论、数量理论、信息理论、模糊数学、灰色理论、现代概率统计理论、突变理论及分形理论等不断用于边坡问题研究中，从而给边坡的稳定性研究提供了新理论、新方法。

边坡工程防治技术是一项技术复杂、施工复杂的灾害防治工程。近年来，随着工程建设事业的迅速发展，边坡治理总是越来越突出，经过多年的工程实践和理论研究，国内外对边坡崩塌的治理技术渐趋成熟，在边坡滑坡的防治方面也取得了很大成就，其中支挡抗滑工程的发展尤为迅速，抗滑桩作为一种支挡抗滑结构物被广泛应用于边坡滑坡的治理中。(www.xing528.com)

滑坡是边坡失稳造成的灾害。欧美国家从19世纪中叶就开始对滑坡灾害防治进行研究。那时，由于人们认识和技术所限，对大中滑坡只能避绕，对小型滑坡优先采用排水工程，也采取一定的刷方减载、反压及抗滑挡土墙治理的措施，直到第二次世界大战后，随着各国经济发展和工程建设加剧，遇到的边坡灾害越来越多，支挡工程才得到了大量应用和发展。

3）国外支挡工程的发展

国外支挡工程的发展大体可分为以下3个阶段：

（1）20世纪50年代以前

滑坡灾害治理以排水工程为主，抗滑支挡结构主要是挡土墙。

（2）20世纪60—70年代

在应用排水工程和抗滑挡土墙的同时，大力发展抗滑桩工程以解决抗滑挡土墙和部分深盲沟施工中的困难。欧美国家和苏联多用钻孔钢筋混凝土灌注桩，桩径1.0~1.5 m，深10~20 m；日本多采用钻孔钢管桩，钻孔直径0.4~0.55 m，深20~30 m，孔中放入直径318.5~457.2 mm、壁厚10~40 mm的钢管，钢管内外贯入混凝土或水泥砂浆，为增加桩受剪承载力，有时在钢管中再放入H型钢。桩设计间距一般为1.5~4.0 m，以2.0~2.5 m居多，为增加桩抗弯承载力和群桩受力，国外常将2排或3排桩顶用承台连接，形成钢架受力。也有少数打入桩的。20世纪70年代后期，日本开始使用直径1.5~3.5 m的挖孔抗滑桩。

（3）20世纪80年代以来

在小直径抗滑桩应用的同时，为治理大型滑坡，大直径挖孔桩开始使用。例如，日本在大阪府的龟之獭滑坡上采用直径5 m、深50~60 m的大型抗滑桩，它周围均匀布筋，只在周围滑动面附近采用型钢加强。

4）我国对抗滑支挡结构物的研究和应用

我国对抗滑支挡结构物的研究和应用可分为以下3个阶段：

（1）20世纪50年代起

我国治理边坡主要采用地表排水、清方减载、填土反压、抗滑挡墙及浆砌片（块）石防护处治等措施。但工程实践经验证明，采用地表排水、清方减载、填土反压仅能使边坡暂时处于稳定状态，如果外界条件发生改变，边坡仍然可能失稳。1981年洪水期间，仅采取排水、减载或抗滑挡土墙措施整治的宝成铁路有10处产生了新的滑坡。

（2）20世纪60年代—70年代

我国在铁路建设中首次采用抗滑桩技术并获得成功。随后在湘黔线、川黔线、宝成线及成昆线等铁路建设中推广应用。抗滑桩技术的诞生，使一些难度较大的边坡工程问题的治理成为现实，由于它具有布置灵活、施工简单、对边坡扰动小、开挖断面小、圬工体积小、承载能力大、施工速度快等优点，在全国范围内迅速得到推广应用，并从20世纪70年代开始逐步形成以抗滑支挡为主、结合清方减载、排水的边坡综合治理技术。1975铁道部颁布的《铁路工程技术规范》对滑坡治理强调一次根治，综合整治，重视支挡作用，将地表排水、地下排水、抗滑挡土墙作为主要技术推荐，将抗滑桩作为新技术推荐，强调减载要注意是否会引起后部次生滑坡的产生。1985年修订的《铁路路基设计规范》（TBJ 1—85），与1975年规范对照，其变化之处在强调支挡为主、综合整治，抗滑桩作为一种主要措施被推荐。

（3）20世纪80年代至今

随着锚索技术和凿岩机械突破性的发展，我国开始采用锚喷防护技术。该技术的采用对高边坡提供了一种施工快速、简便、安全的处治防护手段，因此很快得到广泛采用。对排水，人们也有了新的认识，主张以排水为主、结合抗滑桩、预应力锚索支挡综合整治。南昆铁路八渡车站巨型滑坡，采用地面、地下、立体排水、锚索及锚索桩支挡，建立滑坡地质环境保护区的综合治理措施获得成功，并被誉为20世纪90年代治理巨型滑坡的成功典范。与此同时，压力注浆及框架锚固结构越来越多地用于边坡处治，尤其是用于高边坡的防护工程中，它是一种边坡的深层加固技术，可达到根治边坡的目的，是一种具广泛应用前景的高边坡处治技术。

鉴于工程地质发展水平和治理经验的不足，在滑坡稳定性评价和治理措施上，存在许多尚待解决的问题。例如，工程技术人员因稳定性评价或力学参数选择不当及计算方法不当，采取过于保守的处治方式，或所选取的方案没有进行方案比较、论证、优化，从而造成大量的财物浪费；也有的因对边坡地质认识不足或方案选取失误，造成边坡处治失败，进而造成人员伤亡和财产损失。

目前，可供采用的边坡加固措施很多，有削坡减载措施、排水与截水措施、锚固措施、支挡措施、压坡措施及生态措施等。在边坡治理工程中，强调多措施综合治理的原则，以加强边坡的稳定性。如何在多种可行方案中选择一种能同时满足安全、经济、环保及美观要求的治理方案，这就是边坡治理措施的优化问题，也是国内外学者一直在研究的问题。根据工程的具体情况，在计算机上进行人机交互或自动搜索方式的半自动或自动分析，对各种可行方案进行优化，最终选择一种最为合理、经济的治理措施方案，缩短周期，提高效率，节约工程费用，是边坡工程防治研究工作的趋势。