汶川地震中道路边坡工程震害分析.pdf

第 29 卷 第 3 期 岩石力学与工程学报 Vol.29 No.3 2010 年 3 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March，2010 收稿日期：收稿日期：20090904；修回日期：修回日期：20091112 基金项目：基金项目：交通部西部交通建设科技项目(200831800098)；四川省交通科技项目(2008.151)作者简介：作者简介：周德培(1948)，男，博士，1976 年毕业于昆明工学院矿山机电专业，现任教授，主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。E-mail： 汶川地震中道路边坡工程震害分析汶川地震中道路边坡工程震害分析 周德培，张建经，汤 涌(西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031)摘要：摘要：发生在山区的地震对边坡工程所造成的危害，在致灾机制和破坏形式方面具有鲜明的特征。结合汶川地震灾区道路边坡工程震害实例，分析路堑、路堤以及与桥隧相连的各类边坡及相应支挡结构的震害机制和破坏形式。锚索(杆)地梁或预应力锚索抗滑桩加固的边坡具有较好的抗震性能，其原因是这些结构已与坡体联接在一起而形成一个整体，在地震波作用下结构与坡体的位移和变形能够很好地协调一致。铺设土工格栅或施加加筋材料的路堤边坡工程具有较好的抗震性能，一般填筑路堤特别是高路堤，其抗震性能较差。根据沙土液化和软弱黏性土层震陷造成的震害实例，提出含水沙质地层路堤边坡应注意坡脚沙土液化造成的震害，应采取措施防止软弱黏性土层地基震陷造成路面破坏以及坡脚震陷造成的边坡失稳。山区隧道洞口边、仰坡的抗震设计应重视支挡结构的耐震性。建于坡体上的桥台、桥基和桥路过渡段的安全性与坡体稳定性直接相关，应切实加强这些结构所在边坡的抗震设计。对于依山傍水而建的顺河桥，相关边坡的失稳危害桥梁时，应对其采取抗震措施。目前公路、铁路工程抗震规范涉及边坡工程及支挡结构的内容极少，研究成果可为规范的修改和补充提供有益的参考。关键词：关键词：边坡工程；汶川大地震；道路边坡；沙土液化；抗震性 中图分类号：中图分类号：P 64 文献标识码：文献标识码：A 文章编号：文章编号：10006915(2010)03056512 SEISMIC DAMAGE ANALYSIS OF ROAD SLOPES IN WENCHUAN EARTHQUAKE ZHOU Depei，ZHANG Jianjing，TANG Yong (School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu，Sichuan 610031，China)Abstract：Seismic damages of road slopes in mountainous areas have different characteristics in mechanism and types from those in flain.Based on cases of damaged road slopes in the Wenchuan earthquake，failure mechanisms and types of the road slopes for cutting and embankment slope and slopes around bridge and tunnel，as well as retaining structures，are analyzed.Slopes stabilized by using anchored foundation beams or lateral loaded piles with prestressed anchors have better performance in the earthquake.The reason is that these structures make both structures and soils become integral，and so deformation between structures and soil is consistent.Geogrid or other reinforced embankment slopes have better performance in the earthquake；but the aseismic performance of embankments without reinforcement，particularly high embankments，is poor.Based on the cases of liquefaction or soft soil layer-induced settlement，it is suggested that engineers in aseismic design should pay attention to liquefaction-induced settlement at the toe of the slopes constructed on sandy soil layers and take measures to prevent from pavement failure caused by the settlement on soft soil layers and slope instability caused by the settlement at the toe of the slope.At tunnel portals and portal slopes，engineers should strengthen aseismic design of retaining structures.Safety and stabilization of bridge abutment，foundation and transition between abutment and embankment constructed on slopes are dependent of the slope stability；and so aseismic design of the slope，on which those structures are constructed，should be strengthened.For bridges constructed along the bank of 566 岩石力学与工程学报 2010年 river，unstable slope can damage the bridges，some measures in aseismic design should，therefore，be taken into consideration.At present，codes for aseismic design of roads and railway have few contents for how to design slope and retaining structures；and so the achievements obtained will be helpful to revision and supplementary of the codes.Key words：slope engineering；Wenchuan large earthquake；road slope；sandy soil liquefaction；seismic resistance 1 引引 言言 发生于四川省西部山区的“5.12”汶川大地震，对道路交通的破坏特别严重，仅重灾区的阿坝、广元、绵阳、成都等市(州)、39 个县(市)的各类交通设施都严重受损。通往汶川、北川、青川等重灾县以及 254 个乡镇公路交通一度完全中断。21 条高速公路、16 条国省干线公路、2.4104 km 农村公路的路基路面、桥梁隧道等结构物不同程度受损。损坏桥梁 670 座、隧道 24 座、路面 24 011 处、垮塌规模较大的路基挡墙1 736 处、较严重受损的铁路 9条1，2。道路交通的破坏造成了大量的震害边坡，这些边坡坡体松散、破碎，坡面植被也遭到破坏，形成裸露的不稳定边坡，在余震、降雨或外界扰动下，又会发生崩塌、落石、滑坡等次生灾害。这次特大地震在道路边坡工程方面给工程界提出了一些待思考的问题，例如现有规范中有关边坡工程的条文应如何改进和补充、抗震设防标准的合理性、抗震稳定性分析方法的改进、不同边坡工程的震害模式等。同时地震造成的大量震害边坡工程，也为这些问题的解答提供了很好的素材。目前，一些学者已从不同的角度讨论了震害边坡工程，例如张建经等3提出了支挡结构的抗震设计三级设防要求和抗震性能的规定；何义宏等48分析了挡土墙、桩板墙以及土工格栅加固的路堤边坡的抗震性。本文将依据对汶川地震灾区边坡工程的广泛调研资料，结合现有规范，重点分析路堑边坡、路堤边坡以及和桥隧相连的 3 类边坡工程的震害情况，希望对上述问题的解答提出一些看法，同时，也为边坡工程规范的修改和抗震设计水平的提高作一点贡献。2 路堑边坡工程的震害分析路堑边坡工程的震害分析 路堑边坡即开挖形成的边坡，对于开挖后不稳定的边坡则施加一定的加固防护措施使之稳定。在地震灾区对于路堑边坡的加固防护措施有：预应力锚索抗滑桩；挂网，锚杆加固再喷混凝土防护；锚索垫墩加固再施加喷锚防护；预应力锚索地梁或框架地梁加固；框架锚杆加固再施加坡面植被防护。在坡脚设置的防护性挡墙有：坡脚矮挡墙；浆砌条石或混凝土挡墙等等。各类边坡的震害情况各具特色，相应的加固防护工程的破坏模式也不相同。2.1 锚索锚索(杆杆)加固边坡的震害分析加固边坡的震害分析 根据调研资料分析地震灾区采用锚索(杆)加固的边坡震害，重点分析这些支挡结构的变形和破坏模式。图 1，2 的工程边坡位于紫坪铺水电站的进站公 (a)预应力锚索桩 (b)预应力锚索垫墩 (c)喷锚网防护 图 1 采用不同支护型式的边坡 Fig.1 Slopes reinforced with different support forms 第 29 卷 第 3 期 周德培，等.汶川地震中道路边坡工程震害分析 567 图 2 有无锚垫墩加固边坡的震害对比 Fig.2 Seismic damage comparison of slope reinforced with and without anchor pier pads 路上，距震中约 50 km。工程原设防烈度为 VII 度(地震动峰值加速度为 0.1 m/s2)，根据汶川地震资料，区域地震烈度为 VIII 度(地震动峰值加速度为 0.2 m/s2)，地震烈度已超过结构物的设防烈度。采用预应力锚索桩加固的边坡(见图 1(a)，原岩体破碎，开挖后自稳性很差，因滑坡推力大，故采用预应力锚索桩加固，桩间采用喷锚防护。这次的地震烈度虽然超过了原设防烈度，但地震后没有发现破坏或开裂现象。采用预应力锚索垫墩加固的边坡(见图 1(b)，原岩体属块状结构，开挖后可能发生楔形体破坏，因此采用预应力锚索垫墩加固，其间采用喷锚网防护。地震后也没有发现破坏或开裂现象。仅在坡脚堆积了一些从坡顶掉落的碎石。采用喷锚网防护的边坡(见图 1(c)，原岩体属小块状岩体结构，开挖后自稳较好且不发生大型楔形体破坏，但边坡较为陡峭，浅层稳定性差。采用喷锚网防护后在地震中没有发生破坏，经受了考验。图 2 是有无锚垫墩加固边坡的震害对比，左边垮塌的边坡在震前是自然边坡，因当时认为岩体较好、坡度较缓故没有采用加固工程措施，右边是采用锚垫墩加固和喷锚网防护的边坡。对比分析表明，自然边坡受害严重，而加固了的边坡基本稳定。图 3 为预应力锚索在锚头处被拉断的示意图，该边坡位于紫坪铺水库大坝右前侧，采用锚垫墩加固和喷锚网防护。地震时加固段的陡峭边坡总体完好，未出现坍塌破坏现象。但局部出现锚垫墩内陷、喷锚网防护面开裂和预应力锚索在锚头处拉断现象。图 4 为采用锚杆框架和喷锚网防护的边坡的震害对比图。该边坡位于震中附近 213 国道上，边坡采用锚索框架梁和喷锚支护。地震时锚索框架梁加固段基本完好，喷锚支护段局部出现隆起、剪切和错位等破坏现象，而右侧上缘未支护边坡出现滑动破坏现象。图 3 预应力锚索在锚头处被拉断示意图 Fig.3 Prestressed strand tendon pulled off at bearing plate 图 4 采用锚杆框架和喷锚网防护的边坡的震害对比 Fig.4 Damage comparison between bolt frame beams and nets with shotcrete 图 5 所示的边坡工程采用锚杆框架加固以及框架内满铺空心六棱砖的方法恢复植被。该边坡位于龙洞子隧道左洞洞口段，其路基与大桥相连。可以看出地震使桥台发生严重损坏，出现坍塌而且发生严重错位，但框架锚杆加固的边坡没有受到破坏。图 6 所示的边坡采用预应力锚索框架地梁加固，框架内恢复植被。该边坡位于震中附近的旋口镇，地震后边坡仍保持整体稳定，坡体和框架结构基本完好，仅在坡顶和坡体周边的框架梁上发现少量裂纹，但不影响其功能的发挥。图 5 采用锚杆框架加固与植被防护的边坡 Fig.5 Slope reinforced with bolt framework and vegetation protection 568 岩石力学与工程学报 2010年 图 6 锚索框架加固的边坡未受损害 Fig.6 Intact slope stabilized with cable-anchored frame beam 根据上述震害实例的分析以及整个地震灾区的调研资料看，采用锚索(杆)地梁或预应力锚索抗滑桩加固的边坡，具有较好的抗震性能。其原因可能 是打入坡体内一定深度的锚索或锚杆，将抗滑桩或地梁与坡体牢牢地联系在一起而形成一个整体。在强烈地震波作用下，锚索(杆)、地梁或桩和边坡岩土体三者之间的位移和变形能够较好地协调一致，因此发生破坏的可能性就很小。在今后的边坡工程设计中，采取措施确保支挡结构与坡体的协调变形是很关键的。2.2 挡土墙的震害分析挡土墙的震害分析 从地震灾区道路工程中修建的挡土墙调研资料来看，各类挡土墙的震害程度不同，下面结合实例加以分析。图 7 为浆砌块石挡土墙的震害情况示意图，挡土墙位于彭州市银厂沟的公路上。图 7(a)的矮挡墙 (a)上面坡体坍塌压坏挡土墙 (b)地震损坏的挡土墙 图 7 浆砌块石挡土墙的震害情况 Fig.7 Damage of cement-mortar-masonry retaining walls 先是被震坏，紧接着挡墙上面被震坏的坡体坍塌，进一步加剧了坡体的破坏程度。图 7(b)的挡墙在地震波作用下遭受了较大程度的损坏。图 8 为混凝土挡土墙的损坏情况，该挡土墙位于 213 国道的都江堰至映秀段，图 8(a)的挡土墙在地震波作用下，混凝土面层从中部发生严重开裂脱落，但内层的墙体基本完好。图 8(b)的挡土墙发生震裂，裂缝从中部逐渐向下部发展，裂缝宽为 25 cm。(a)混凝土面层开裂破坏 (b)墙体开裂 图 8 混凝土挡土墙的损坏情况 Fig.8 Damage of the concrete retaining walls 图 9 为采用预制混凝块浆砌而成的挡土墙的破坏情况，该挡土墙位于都江堰。图 9(a)的边坡在地震中仅在坡顶发生局部破坏，墙面出现了一些零星裂缝，但整体基本完好。图 9(b)的挡土墙在墙端发生严重开裂破坏，其原因是墙后填土不密实，墙端 (a)受轻微损坏的挡土墙 第 29 卷 第 3 期 周德培，等.汶川地震中道路边坡工程震害分析 569 (b)挡土墙的端头发生严重开裂 图 9 浆砌块石的挡土墙的破坏情况 Fig.9 Failure of cement-mortar-masonry retaining walls 上部还没有填土。其他部分的墙面仅出现少量的零星裂缝，但整体基本完好，墙端破坏部分经整修可使用。目前挡土墙的抗震设计规范9中，验算路基和挡土墙的抗震强度和稳定性时，只考虑垂直于线路走向的水平地震荷载。且应与结构重力、土的重力和水的浮力相组合，其他荷载均不考虑。当墙高12 m 时，考虑一个1 的水平地震荷载沿墙高的分布系数。上述的实例分析表明，现行规范9中的这些规定是基本正确的，同时，也指出今后挡土墙的设计还应考虑的问题，例如在地震区浆砌块石的挡墙应提高水泥砂浆的标号；挡土墙的端头是地震时的薄弱环节，其后部的土体应填筑密实，使墙与土体形成整体。2.3 坡脚墙的震害分析坡脚墙的震害分析 对于稳定的边坡一般不进行加固，但通常都在坡脚修建坡脚墙，这类墙体具有坡脚防护功能。下面结合实例分析其抗震性能。图 10 所示为 213 国道靠近都江堰段的边坡，地震时因路基土体压缩并产生不均匀变形使路面的混凝土面板受到严重挤压，并使其从伸缩缝处隆起架 图 10 路面板隆起但坡脚墙完好无损 Fig.10 Uplift of road panel but wall intact 空，隆起高度约 50 cm。坡脚墙是用混凝土块砌成的，尽管路面发生了严重破坏，但是巨大的地震力却没有造成坡脚墙发生破坏。图 11 所示的边坡工程临近北川县城。地震造成路面隆起折断，形成地裂缝。断裂的刚性路面，形成宽 1530 cm 的裂缝。此时低矮的坡脚墙也不能幸免于难，也随之发生断裂，形成宽约 0.5 m 的裂缝。以上震害分析以及地震灾区的许多调研资料表明，边坡设置坡脚墙对于稳定坡脚有明显的作用，同时也较好地增强了坡脚的抗震性，除了在震中附近的特殊情况外，一般情况下坡脚墙都不会发生震坏。图 11 路面断裂造成坡脚墙损坏 Fig.11 Damage of retaining wall caused by pavement cracking 3 路堤边坡工程的震害分析路堤边坡工程的震害分析 路堤边坡即是在低洼处用土质填筑一定高度而形成的边坡，为了确保边坡稳定需要设置支挡结构，例如锚杆框架结构、挡土墙等。在河岸或地下水丰富的沙质地层上填筑路堤时，在强地震力作用下会发生沙土液化现象，从而造成路堤边坡失稳。本节结合地震灾区的路堤边坡震害现象，分析用支挡结构加固边坡的震害和沙土液化现象所造成的破坏。3.1 支挡结构加固的路堤边坡的震害分析支挡结构加固的路堤边坡的震害分析 地震灾区路堤边坡采用支挡结构加固与防护的工程措施有：框架锚杆加固再施加坡面植被防护、浆砌片石挡墙、加筋土挡墙等。下面分析这些工程边坡的震害情况。图12所示为都汶公路K1029+300479工点路堤边坡，高达 40 m，位于友谊隧道附近。路堤修建时铺设了 3 组土工格栅进行加固，坡面采用锚杆框架加固与坡面植被防护。该路堤经历了 IX 度地震作用后，震害轻微，仍基本保持稳定。图 13 所示的路堤边坡位于彭州，可以看出地震后浆砌人头石挡土墙墙面发生开裂，坡体出现明显滑移破坏。570 岩石力学与工程学报 2010年 图 12 采用锚杆框架加固的高填方边坡 Fig.12 High fill embankment slope reinforced with bolt framework 图 13 浆砌人头石挡土墙墙面开裂 Fig.13 Cracks on the wall with cobble masonry 图 14 所示的边坡位于进入银厂沟景区的公路边，路基外侧由条石堆砌而成，地震中条石滚落，发生较大规模的坍塌，防护栏等遭到严重破坏，掉入了深谷。图 15 所示的高填路堤位于 213 国道上都江堰至映秀段，采用加筋土路肩挡墙，图 15 中显示路堤中部挡墙地基出现较大沉降变形，致使道路路肩挡墙出现不均匀沉降，但对道路整体使用状况的影响不明显。图 14 路堤边坡发生坍塌 Fig.14 Collapse of an embankment slope covered with plate stones 图 15 加筋土挡墙发生沉降变形 Fig.15 Settlement of the reinforced earth retaining wall 分析路堤边坡的调研资料表明，填筑时铺设了土工格栅或施加了其他加筋材料的路堤边坡工程具有较好的抗震性能，一般填筑的路堤特别是高路堤，其抗震性能较差。3.2 沙土液化和软土地基震陷造成的道路边坡损坏沙土液化和软土地基震陷造成的道路边坡损坏 现有的公路、铁路抗震设计规范9，10规定液化土层和软弱土层不宜直接作为路基和构造物的地基，要求在这 2 类土层上填筑路基时，应根据具体情况采取适当措施，例如换土、反压护道、降低填土高度等，同时还给出了地基土液化的判别方法。尽管如此，现有规范也很难为考虑沙土液化问题的道路边坡工程设计提供可操作性的条文，汶川地震震害调研资料表明，此类工程问题也是较为突出的。现结合一些工程实例加以分析。图 16 所示的路段位于 213 国道上临近映秀镇处，道路一侧是岷江支流，临河侧的路堤边坡尽管设置了较为坚固的混凝土路肩挡墙，但坡脚位于沙层地段，地震造成坡脚沙土液化，挡墙严重坍塌，路基发生较大程度的破坏，引发路面出现很大的沉降，破损极为严重。图 17 所示的路基位于彭州的银厂沟，路基下边坡位于软质黏土地层，地震造成软弱黏土地基震陷使路基损害严重，破坏的路面板向下边坡滑移。图 16 位于河岸的路肩墙坍塌造成路面破坏 Fig.16 Pavement failure caused by collapse of shoulder retaining wall along river bank 第 29 卷 第 3 期 周德培，等.汶川地震中道路边坡工程震害分析 571 图 17 路面板发生滑移破坏 Fig.17 Slip failure of road panels on an embankment slope 图 18 所示为汶川县庙子坪一处河谷路堤边坡，坡体属于第四系冲洪积物，坡脚处为沙质性底层，地下水位高。在地震力作用下发生沙土液化现象，使坡脚失稳，造成下部挡墙和上部锚杆框架地梁破坏，最终发生坡体滑坡。图 19 的路堤边坡位于进入银厂沟景区的一条河边，也是因为路堤坡脚边坡沙土液化，引发坡脚失稳使路面发生严重破坏。图 18 浆砌块石挡墙的坡体滑移破坏 Fig.18 Slip failure of the slope with cement-mortar-masonry wall 图 19 路堤失稳引起坡面破坏 Fig.19 Pavement failure caused by embankment damage 图20所示为位于彭州银厂沟的路堤边坡。图20(a)路堤坡体虽然低矮，但因软弱地基发生震陷，造成路堤边坡失稳使路面发生严重破坏，从破坏的路面板裂缝处向下发生整体滑移破坏。图 20(b)的路堤位于低洼处，坡脚处的软弱黏土发生震陷使路堤边坡失稳造成了路面的严重破坏。(a)低矮路堤边坡失稳造成路面破坏 (b)低谷处的路堤边坡失稳造成的路面破坏 图 20 路基失稳造成的路面破坏 Fig.20 Pavement failures caused by instability of embankment slopes 上述实例分析可以看出，在一定条件下，道路工程边坡确实存在沙土液化现象，沙土液化造成的边坡工程破坏是很严重的。在沙土层和软弱黏性土层地区进行路基工程设计时，除了执行现在规范9，10的相关条款外，还应注意以下问题：(1)对于有一定高度的路堤，其边坡坡脚地基若是富含水的沙质地层，在强烈地震作用下，坡脚会首先失稳，诱发路堤边坡破坏，从而诱发路面发生严重破坏；(2)即使是低矮的路堤边坡，若是地基或填筑体是富含水的沙质地层或软弱黏性地层，也会因坡脚沙土液化或震陷造成路基路面的破坏；(3)位于河岸或富含水的低洼沙质土或软黏土地带，应对路基特别是路堤边坡进行特殊处理，防止发生沙土液化或震陷现象。572 岩石力学与工程学报 2010年 4 与桥隧相连的边坡工程震害分析与桥隧相连的边坡工程震害分析 4.1 与隧道相连的边坡工程震害分析与隧道相连的边坡工程震害分析 隧道洞口的边、仰坡，在地震力作用下与隧道结构是相互作用的，一般情况下，边坡的稳定性对隧道结构的影响很大，这次地震灾害的调研结果也证实了这一结论。图 21 所示的龙洞子隧道位于都江堰的龙池镇，该隧道洞门上方的自然仰坡高陡，在地震力作用下发生严重坍塌与滑坡。滑落的土石几乎将右洞口完全堵塞，掉在左洞口的一块巨大滚石严重妨碍了车辆通行，但洞门结构基本完好。图 22 所示的友谊隧道洞门上方的仰坡是喷素混凝土防护，出现了局部坍塌但洞门结构完好。图 21 隧道洞门的自然仰坡出现严重破坏 Fig.21 Damage of natural slope at tunnel portal 图 22 友谊隧道仰坡发生滑移破坏 Fig.22 Sliding of slope at Youyi tunnel portal 图 23，24 所示为隧道边、仰坡发生破坏的情况，该 2 处边坡均位于 213 国道上靠近映秀镇处。图 23所示为都汶公路上的龙溪隧道，采用锚杆框架加固的隧道仰坡在地震力作用下，仰坡开裂，框架锚杆护坡结构的框架局部破坏。喷射混凝土开裂、脱落。高陡边坡顶部巨石坠落于洞口，坡体上还存在危岩。图 23 采用锚杆框架加固的隧道仰坡 Fig.23 Front slope reinforced with bolt framework at tunnel portal 图 24 发生破坏的隧道边、仰坡 Fig.24 Damaged slopes at tunnel portal 图 24 所示的隧道在地震力作用下洞口右上方仰坡浅层的破碎岩体出现了局部坍塌，隧道洞门结构产生了明显的开裂损坏，需要加固处理。图 25 所示的毛家湾隧道位于都汶高速公路，隧道洞口附近的边坡岩体较为破碎，在地震力作用下坡体发生严重滑移，堵塞洞口和路基路面。图 26所示的隧道位于卧龙蟠龙山，洞口边坡在地震力作用下坡体发生滑移破坏，堵塞了洞口。图 25 滑坡造成隧道洞口段的掩埋 Fig.25 Tunnel portal embedded by landslide 图 27 所示为龙池隧道洞门及其边、仰坡的情况，该洞口段及喷锚防护的仰坡在震后仍基本保持完好，茂盛的植被也未受到破坏。图 28 所示的隧道 第 29 卷 第 3 期 周德培，等.汶川地震中道路边坡工程震害分析 573 图 26 洞口边坡滑移造成洞口堵塞 Fig.26 Plug of tunnel portal caused by landslide 图 27 龙池隧道洞口段 Fig.27 Portal of Longchi tunnel 图 28 隧道洞门仰坡未受损害 Fig.28 Intact frontal slope of tunnel portal 位于紫屏铺，洞门仰坡采用喷锚和预应力锚索地梁加固及植被防护，由图 28 可见震后仰坡损害轻微。上述分析表明，采用锚杆框架或锚索地梁加固的隧道仰坡具有较好的抗震性能，位于岩体破碎的陡坡地段的隧道洞口段，边坡的破坏对洞口危害较大，应对边坡采取加固措施。另外，高 波等1114也论述了隧道洞口段的边、仰坡工程，认为隧道洞口段的边、仰坡是抗震的薄弱环节，应该加强抗震设计。4.2 与桥梁相连的边坡工程震害分析与桥梁相连的边坡工程震害分析 图 29 所示的寿江大桥位于旋口镇，桥台建在一边坡上。地震力使边坡发生向坡外的位移，桥台随 图 29 桥头边坡滑动挤坏桥台 Fig.29 Abutment failure due to slope sliding 之移动的过程中与梁板发生了严重挤压破坏，也使与桥台相邻的桥墩发生破坏，但没有落梁。为了发挥该桥在抢险救灾中的作用，施工人员加固了桥墩，同时用钢架加固了梁板。图 30 所示为桥台边坡发生严重滑移致使整个桥梁破坏的情况。该桥是彭州山区的一个公路桥梁，桥台的锥体边坡位于破碎岩体中，坡面采用浆砌片石加固，边坡坡脚地层水位高且属于沙质土，地震力造成的沙土液化致使整个坡体失稳，从而造成桥梁毁坏。图 30 桥台边坡滑移造成整个桥梁破坏 Fig.30 Bridge collapse due to abutment slope sliding 图 31 所示为位于都汶高速公路的一座大桥，桥墩基础位于一边坡上，地震力使边坡发生滑动，造成双柱桥梁基础的混凝土地面发生开裂、错位等形式的破坏。图 32 所示为位于都汶高速公路紫屏铺附近的一座大桥，地震造成桥台所在地边坡发生滑动，使桥台、桥路过渡段、桥台边坡挡墙等都发生破坏。图 33 所示的桥梁也位于都汶高速公路，桥台及桥路过渡段所在地的边坡高陡，岩体破碎，修建时支挡结构采用钢筋混凝土挡墙，同时加固桥台边坡。地震造成高陡边坡发生严重滑坡，桥台挡墙也出现倾覆破坏，最终造成桥台和桥路过渡段的破坏。574 岩石力学与工程学报 2010年 图 31 边坡滑移造成桥墩基础开裂 Fig.31 Pier footing cracking due to slope sliding 图 32 边坡滑移毁坏了整个桥台 Fig.32 Abutment damaged due to slope sliding 图 33 滑坡破坏了桥台和桥路过渡段 Fig.33 Landslide destroyed bridge abutment and approach 图 34 所示为都汶高速公路一碗水顺河桥，该桥是依山而建的旁山桥梁，地震诱发的滑坡严重毁坏了桥梁和桥台。图 34 滑坡严重破坏了桥梁 Fig.34 Bridge damaged by landslide 4.3 桥路过渡段的边坡工程震害分析桥路过渡段的边坡工程震害分析 图 35 所示的石拱桥位于平武县陈家坝，在公路桥梁与路基交界处，土、石 2 种材料与结构不同的动力特性导致在地震中具有差异反应，加之路基挡土墙支护不够，就形成了路基边坡塌滑，路面塌陷，最终造成桥路过渡段的破坏。图 36 所示为位于震中附近彭州尖江河小鱼洞大桥东侧的引道，引道边坡坡面采用水泥砂浆浆砌块石防护。地震造成该引道边坡坍塌，坍塌长度大约 48 m。图 35 桥路过渡段边坡的破坏 Fig.35 Slope failure at transition between bridge and embankment 图 36 桥梁引道边坡的破坏 Fig.36 Damage of bridge approach slope 图 37 所示为位于彭州小鱼洞公路的一个涵洞，地震造成涵洞边坡破坏，同时致使涵洞倾斜、扭曲、路堤填方护坡破坏。图 38 所示的桥路过渡段工程位于彭州尖江河小鱼洞大桥东侧，地震时因一条诱发的小断层恰好穿越该处而造成桥台和桥台后填方过渡段的边坡严重破坏，公路交通也中断。上述分析表明，山区桥梁一般情况下都是依山傍水而建的顺河桥，边坡的滑移、崩塌等形式的破坏对桥梁的危害很大，建于坡体上的桥台或桥基安全性与坡体稳定性直接相关。关于桥台、桥基所在边坡的滑移破坏造成桥梁破坏的情况，李鸿晶 第 29 卷 第 3 期 周德培，等.汶川地震中道路边坡工程震害分析 575 图 37 涵洞边坡的破坏 Fig.37 Slope failure of the culvert 图 38 桥路过渡段边坡的破坏 Fig.38 Slope failure at transition between bridge and embankment 等1519也加以了论述。因此应切实加强桥台、桥基所在边坡以及与桥梁相关的边坡的抗震设计。另外，桥路过渡段及其边坡、与涵洞相连的边坡等也是抗震薄弱环节，也应做好抗震设计。5 结结 论论 发生在山区的地震所造成的危害，在致灾机制和破坏型式方面具有鲜明的特征。本文结合汶川地震灾区道路边坡工程震害实例，分析了山区地震时路堑、路堤以及与桥隧相连的边坡工程的震害机制和破坏型式。总结这些分析结果，可得出如下一些结论：(1)目前的抗震规范中将边坡工程按重要性分类，每类给一个设防标准。其总体原则：小震不坏、中震可修、大震不倒。汶川地震震害分析表明，这些设防标准和原则是基本正确的，但在设计方法和设防标准的细化等方面还需要加强研究和改进。(2)采用锚索(杆)地梁或预应力锚索抗滑桩加固的边坡，具有较好的抗震性能。其原因是锚杆或锚索将地梁或桩与坡体牢牢地联系在一起而形成一个整体。在强烈地震波作用下，锚索(杆)、地梁或桩和边坡岩土体三者之间的位移变形能够很好地协调一致，发生破坏的可能性就很小。建议在今后的边坡工程设计中，应采取措施确保支挡结构与坡体的协调变形。(3)为了提高挡土墙的抗震性能，对于浆砌块石的挡墙应提高水泥砂浆的标号，挡墙的端头是地震时的薄弱环节，其后部的土体应填筑密实，使墙与土形成整体。坡脚墙的抗震性较好，在有条件的地方应尽量设置坡脚墙。(4)填筑时铺设了土工格栅等加筋材料的路堤边坡工程具有较好的抗震性能，一般填筑的路堤特别是高路堤，其抗震性能较差。(5)汶川地震灾区因沙土液化和软弱黏性土层震陷造成路面和路堤边坡损坏的情况较为严重。针对这些情况，在今后的设计施工中还应考虑 3 个方面的问题：对于有一定高度的路堤，其边坡坡脚地基若是富含水的沙质地层，在强烈地震作用下，坡脚首先失稳，诱发路堤边坡破坏，从而诱发路面发生严重破坏；即使是低矮的路堤边坡，若是地基或填筑体是富含水的沙质地层或软弱黏性地层，也会因坡脚沙土液化或震陷造成路基路面的破坏；位于河岸或富含水的低洼沙质土或软黏土地带，应对路基特别是路堤边坡进行特殊处理，防止发生沙土液化或软黏土震陷现象。(6)隧道洞口段的边坡和仰坡的破坏将严重堵塞洞门，山区隧道洞口边、仰坡的抗震设计应重视支挡结构的耐震性。(7)应重视与桥梁相关边坡的抗震设防，为此提出一些建议：对于依山傍水而建的顺河桥，当相关边坡的失稳会危害桥梁时，应对其采取抗震措施；建于坡体上的桥台或桥基安全性与坡体稳定性直接相关，应切实加强桥台、桥基所在边坡的抗震设计；桥路过渡段及其边坡、与涵洞相连的边坡等也是抗震薄弱环节，也应采取抗震设防措施。参考文献参考文献(References)：1 吉随旺，唐永建，胡德贵，等.四川省汶川地震灾区干线公路典型震害特征分析J.岩石力学与工程学报，2009，28(6)：1 2501 260.(JI Suiwang，TANG Yongjian，HU Degui，et al.Analysis of typical seismic damages of highways in Wenchuan earthquake-induced hazard areas in Sichuan provinceJ.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28(6)：1 2501 260.(in Chinese)2 姚令侃，陈 强.“512”汶川地震对线路工程抗震技术提出的 576 岩石力学与工程学报 2010年 新课题J.四川大学学报(工程科学版)，2009，41(3)：4350.(YAO Lingkan，CHEN Qiang.New research subjects on earthquake resistant techniques of line engineering extracted from“512”Wenchuan earthquakeJ.Journal of Sichuan University(Engineering Science)，2009，41(3)：4350.(in Chinese)3 张建经，冯 君，肖世国，等.支挡结构抗震设计的 2 个关键技术问题J.西南交通大学学报，2009，44(3)：321326.(ZHANG J