随着国民经济发展水平的不断提升，基本建设投入的增长，建设用地资源越来越馈乏， 建设用地向远离城市的地区延伸，场地的复杂性增加了。山地、坡地、人工回填的场地越来越多，场地的护坡、挡土墙的设计项目日趋增多。在实际工作中如何做到保证场地的护坡、挡土墙的安全，既节省工程造价又能使设计与环境有机结合，起到美化环境的作用。是工程师们必须思考的一个问题。根据本人在工作中的经验，从设计的角度对护坡、挡土墙设计作一些探讨。
一．边坡
在地表标高发生突变处，较高的侧面称为边坡。按边坡的形成原因，分为天然边坡和人工边坡。天然边坡也称自然山体边坡，是指在自然地质作用下形成的山体斜坡、河谷岸坡、冲沟岸坡、海岸陡崖等；人工边坡也称工程边坡，是指在人类的工程活动中形成的斜坡，例如：基坑边坡、路堤边坡、路堑边坡、露天采矿边坡、堆料边坡、土石坝边坡，以及在水利工程中常见的渠道、船闸、溢洪道、坝肩边坡等。按边坡体介质的构成情况，边坡又可分为石质边坡和土质边坡。边坡在一定的地形地貌、地质构造、岩土性质、水文地质等自然条件下，由于地表水及地下水的作用或地震、爆破、切坡、堆载等因素的影响，其斜坡上的土石体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡方向向下做整体移动，这种现象称之为滑坡。滑坡的发生可能是长期而缓慢的，也有可能是瞬间完成。滑坡的规模有大有小，小型的滑坡的滑动土石体有数十立方米，中型的有数百立方米，大型的有数则有数千立方米至几亿立方米。滑坡的规模越大它造成的危害就越大。滑坡在其滑动的过程当中通常会形成一系列的形态特征，这些形态特征就是我们识别滑坡的重要标志。一个完整的滑坡一般都具有滑坡体、滑坡床、滑坡壁、滑坡台体、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂隙等特征。
滑坡体是边坡体上产生滑动的那一部分岩土体，简称滑体。滑坡床是边坡中滑体之下固定未动的岩土体。滑动面是滑体和滑坡床之间的界面，简称滑面。滑坡壁是滑体最后保留在母体上的出露的陡峭滑动面。滑坡平台又称为滑坡台阶，是指滑坡体各段由于滑动惯性和速度的差异在滑坡体上部形成的小型台阶，工程上也称台坎。滑坡裂隙分布在滑坡体的下部，是因滑体下滑受阻、上体隆起过程中形成的张性裂隙。在滑坡体与滑坡壁之间，岩土体分离拉开形成沟槽，相邻土契形成反坡地形，四周高，中间下洼，形成的封闭洼地。滑坡舌又称为滑坡前沿或滑坡头，其形态像舌头的那部分滑体。滑坡鼓丘是位于滑坡舌之后，因受后方滑坡土体挤推，有受滑坡舌阻碍而鼓胀隆起的滑动体。
滑坡产生得更本原因在于边坡土体的性质、坡体介质内部的结构构造和边坡体的空间形态。滑坡的形成与地层岩性、地质构造、地形地貌等内部条件密切相关。水的作用、地震、大型爆破和其他人为因素影响是产生滑坡的外因。
天然边坡是由各种各样的岩体或土体所组成，由于介质性质的不同，其抗剪切能力、抗风化能力和抗水冲刷、抗破坏能力也各不相同，抗滑移的稳定性自然各异。例如：土边坡体的力学指标容易收税的影响而降低，较容易滑动。
边坡体的面层、节理、裂隙等常常是边坡体稳定性的决定因素。这些部位容易风化，抗剪强度低，尤其当中的一些裂隙或结构构造面的产状比较陡峭时，就很容易引起边坡体的滑动。例如：1.硬质岩层中夹有有薄层软质岩、软弱破碎带或薄的风化层，软弱夹层的倾角较陡且有地下水活动时，岩层可能沿着软弱夹层产生滑动；2边坡为页岩等层状介质时，极容易顺岩体的结构层面发生顺层滑坡，含煤地层容易沿煤层发生顺层滑坡；3.边坡体由玄武岩组成且玄武岩地层中有下伏的凝灰岩时，容易沿凝灰岩发生顺层滑坡；4.变质岩类
中的片岩、千枚岩、板岩等结构构造面密集，容易发生滑坡；5.坡积地层或洪积地层下方常有基岩面下伏，下伏的基岩面坚硬且隔水，当大气降水沿土体孔隙下渗后，极容易在下伏基岩面之上形成软弱的饱和土层，从而使土体沿此软弱面滑动；6.存在断层破碎带、节理裂隙密集带的边坡体，也容易沿构造面发生滑坡。
边坡的坡高、倾角和表面起伏形状对其稳定性有很大的影响。坡角越平缓、坡高越低，边坡的稳定性越好。边坡表面复杂、起伏严重时，较容易受到地表水或地下水的冲蚀，边坡的稳定性较差。边坡的表面形状不同，其内部应力状态也不同，坡体稳定性自然不同。高低起伏的丘陵地貌，是滑体集中分布的地貌单元，山间盆地边缘区、山地地貌和平原地貌交界处的坡积地貌和洪积地貌也是滑体集中分布的地貌单元，凸形地貌和上陡下缓的山坡，当岩层倾角与边坡顺向时，容易产生顺层滑坡。
地表水及地下水的活动常是导致滑坡的重要因素之一。90%以上的滑坡都与水的作用有关。水的作用主要表现在以下几个方面：1.由于水进入土体而使边坡体的土体重量增加，改变了土体改变了土坡原有的受力状态导致滑坡；2. 由于水进入边坡土体力学性质指标的变化从而导致边坡的滑动。3.断裂带的存在使地下水、地表水和不同的含水层之间发生水力作用，使边坡体内的水压力产生变化且受力状态也发生变化，引起土体的滑动；4.地下水在渗流中对边坡土体介质的溶解、溶蚀、冲蚀改变了土体的内部结构，河流对土体的冲刷、切割也容易产生滑坡；水位的涨落是导致滑坡的另一原因。有关地下水的成因、危害问题在后面做详细介绍。
气候条件的变化会使岩石风化作用加剧，炎热干燥的气候会使土层开裂破坏，对边坡的稳定产生极其不利的影响。在地震过程中，受地震力的反复作用，边坡土体结构很容易遭受破坏，并造成边坡土体沿其中的一些裂隙、构造面或其他软弱面向下滑动。一般认为，地震烈度在5度以上时就可能诱发边坡的滑动。
人为因素的影响的影响是边坡滑动破坏的另一个重要因素。人们再平整场地、修筑道路、开挖渠道、基坑以及采矿过程中，如果不合理地开挖坡脚，不适当地在坡体上堆重或进行工程项目建设，都有可能破坏边坡的原有的稳定性而引起滑坡。
二．工程地质
通过岩土工程勘察，可以准确的分析出边坡土体产生滑坡的可能性以及可能产生滑坡的各种不利因素，从而采取相应的防治措施。因此，岩土工程勘察报告是护坡、挡土墙设计中最为基本也是最为重要的设计依据。设计师们对岩土工程勘察报告的理解是设计工作的基础。要做到这一点，工程地质方面的基础知识尤为重要。
地球按其组成的物质的形态不同可划分为外圈层和内圈层，其外圈层包括大气圈和水圈（生物圈）；内圈层包括地壳、地幔和地核。地壳是内圈层的最外部的一层薄壳，最薄处约1.6km，最厚处约70km，我们人类的工程活动目前仍限于在地壳范围之内。而我们所处在的地壳是处于不断运动、变化之中。导致地壳物质成分、地表形状、岩层结构、岩层构造发生变化的一切自然作用都称之为地质作用。这些作用有些进行得激烈而又迅速，人们较容易察觉；但更多的情况下，进行得非常缓慢，人们不容易直接感觉得到，但其作用的痕迹却随处可见。按地质作用力的来源不同，可将地质作用划分为内力地质作用和外力地质作用。由地球的旋转能和地球中的放射性物质在其衰减过程中释放的热能所引起的地质作用成为内力地质作用。大多数的地震、岩浆活动、地壳运动都属于内力地质作用。由太阳的辐射能和地球的重力（包括其它星体的引力作用）所引起的地质作用成为外力地质作用。常见的现象有气温变化、雨、雪、风、地面汇流、河流、湖泊、海洋作用、生物作用等。
地质年代在工程实际中常被用到，在了解建筑场地的地质构造、岩层间的相互关系以
及阅读地质资料或地质图时都必须具备地质年代的知识。特别是对褶皱、断层的判断，如果没有这方面的知识就可能发生原则性的错误。地球形成到现在大约有50亿年。在这悠长的岁月里，地球经过了一连串的变化，这些变化在整个地球历史中可以分为若干发展阶段。地球发展阶段的的时间段落称之为地质年代。也叫相对地质年代。相对地质年代将整个地壳发展的历史划分为五大代：太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。代下面分纪，纪下面设世。例如：中生代的侏罗纪距今大约137-195百万年，距离现代最近的是新生代第四纪全新世（Q4）,也有10万年。
在地壳的表面是高低起伏的。地壳表面的外部特征称之为地形。如：坡度大小、高低变化、空间分布等。按地球表面的起伏形态、分布及其发生和发展规律研究的地表形态称之为地貌。常见的地貌单元有：山地、平原、海岸海底、冲沟、坡积裙和洪积扇、河谷、黄土地貌。这些地貌均产生于新生代第四纪全新世（Q4）。工程设计人员对其发生和发展规律需要了解。
护坡、挡土墙是与土体直接接触的工程结构，土体特性、分类、组成、结构是设计中必须研究的一个重要部分。
土的概念。任何建筑物都支承于地层之上，地球表面的地层一般是由岩石经过风化、搬运、沉积而形成的松散的堆积物，工程中称之为土。是岩石风化的产物，主要是第四纪沉积物（残积物、坡积物、洪积物、冲积物、海洋湖泊和风作用的堆积物）。土在地球表面分布极广，它与工程建设关系密切。在工程建设中，土被广泛用作各类建筑的地基或材料，或构成建筑物周围的环境或护层。
土的分类。一般情况下，分为一般土和特殊土。一般土又可分为无机土和有机土。原始沉积的无机土大致可分为碎石类土、砂类土、粉类土和黏性土四大类。当土中巨粒、粗粒粒组的含量超过全重的50%时属于碎石类土或砂类土；其它则属于粉类土和黏性土。碎石类土和砂类土总称为无黏性土，其一般特征是透水性大，无黏性；而黏性土的透水性小；而粉性土的性质介于砂土和黏性土之间。特殊土有：遇水沉陷的湿陷性土（常见的湿陷性黄土）、
湿胀干缩性土（膨胀土）、冻胀性土（冻土）、红黏土、软土、填土、混合土、盐渍土、污染土、风化岩与残积土等。 土的形成。风化作用是一种使岩石产生物理和化学变化的破坏作用。岩石风化后变成粒状的物质，导致强度降低，透水性增强。风化作用根据其性质和影响因素的不同可分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及岩类的结晶引起岩石表面逐渐破碎崩解，这种过程称为物理风化。这一作用仅使岩石机械破碎，风化产物与母岩的矿物成分相同，化学成分没有发生变化。地表岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物化学作用下引起的破坏过程称为化学风化。它不仅破坏岩石的结构，而且使其化学成分改变，形成新的矿物质。化学风化主要有氧化、水化、水解、溶解和碳酸化等作用。生物活动过程中对岩石产生的破坏过程称为生物风化。如:树根、细菌对岩石的作用。 土的组成。土是由岩石经风化生成的松散沉积物。它的物质成分包括构成土的骨架的矿物颗粒以及充填在孔隙中的水和气体。一般来说，土就是由颗粒（固相）、水（液相）和气（气相）所组成的三相体系。当孔隙全部被水充满时，形成饱和土；当孔隙中只有空气时，为干土。土体中颗粒大小和矿物成分差别很大，各组成部分的比例也不同，土粒与其周围的水又发生复杂的作用。因此，要了解土的性质，就必须了解土的结构构造。
土的结构。土的结构是指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与联结等综合特征，一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种类型。
单粒结构是由土粒(＞0.075mm)在水或空气中下沉而形成的，全部由砂粒或更粗土粒
组成的土，其颗粒较大，在重力作用下落到较为稳定的状态，土粒间的分子引力相对很小，颗粒之间几乎没有联结。单粒结构可以是疏松的，也可以是紧密的。疏松单粒结构的土，土粒间的空隙较大，其骨架是不稳定的，受到振动及其它外力作用时，土粒容易发生相对移动，引起较大的变形。
蜂窝结构主要是指较细的土粒（0.075-0.005mm）组成的结构形式。这些土粒在水中基本上是以单个土粒下沉，当碰到已经下沉的土粒时，由于土粒之间的分子引力大于土颗粒的重力，因而土粒就停留在最初的接触点上不再下沉，形成孔隙体积大的蜂窝状结构。
絮状结构是由黏粒(＜0.005mm)集合体组成的结构形式。黏粒能够在水中长期悬浮，不因重力作用而下沉。当悬浮液介质发生变化，黏粒便凝聚成絮状的粒集，并相继和已沉积的絮状粒集接触，从而形成孔隙体积很大的絮状结构。
具有蜂窝结构和絮状结构的土，其土粒之间有大量的孔隙，结构不稳定，当其天然结构被破坏后，土的压缩性增大。
土的构造。图的构造是指土层中的物质成分和颗粒大小相近的各部分之间的相互关系的特征。土的构造最主要的特征是层状性，即层理构造。它是在土的形成过程中，由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同，而沿竖向呈现的成层特征。常见的有水平层理构造和带有夹层、尖灭或透镜体等交错层理构造。层理构造使土在垂直层理方向与平行层理方向性质不同，一般平行层理方向的压缩模量与渗透系数往往大于垂直方向的。土的构造的另一特征是土的裂隙性，即裂隙构造。土体被许多不连续的小裂隙所分割，在裂隙中常填充有各种盐类的沉淀物质，裂隙的存在破坏了土体的整体性，降低了土体的稳定性，增大了其透水性，对工程不利。此外，土中的裹物（如：腐殖质、贝壳等）以及天然或人为的孔洞等构造特征也会造成土的不均匀性和不稳定性。
地下水通常是指地表以下岩土空隙中的重力水，是岩土三相物质中的一个重要组成部分。地下水的渗流可以引起岩土体渗透变形，直接影响建筑物、地基、边坡的稳定与安全；地下水位的变化，可使地基土的强度降低，产生不均匀沉降，造成基坑边坡的移动和基坑周围地面的沉陷等。地下水埋藏、分布在一定的岩土层和地质构造中，并按照补给、径流和排泄的规律不断地运动和变化。自然界的岩土体，无论是在松散堆积物还是坚硬的基岩中，都具有多少不等、形状不一的空隙。不同土体中的空隙形状、多少、大小、连通程度以及分布状况等特征都有很大的差别，岩石的这些特征统称为岩石的空隙性。岩石中的空隙是地下水储存的场所和运动的通道，岩石的空隙性在很大程度上决定着地下水的埋藏、分布及运动。水在岩土体中的储存形式。天然状态的土一般都含水，而水常以不同的形式存在于土中，并与土粒相互作用，它是影响土的工程、力学性质的重要因素之一。
岩土的空隙性为地下水的储存和运动提供了条件，但水能否自由地进入这些空间，以及这些空间的地下水能否自由地运动和渗出，则与岩土的水理性质有直接的关系。水与岩土作用后表现出来的性质称为水理性质。包括：胀缩性、崩解性、毛细性、容水性、持水性、给水性、透水性和可塑性。
自然界不存在没有空隙的岩土层，也就几乎不存在不含水的岩土层。其容水性和给水性关键在于其水理性质。空隙小的岩土体，含的几乎全是结合水；空隙大的主要是含有重力水，它能给出和透过水。根据岩土体给出和透过重力水的能力，可把岩土层划分为含水层和隔水层。含水层是指渗透性大、给水性强且饱含重力水的土层。当岩土体具有地下水储存和运动的空间、有储存地下水的地质条件并有一定的补给水源时即可形成含水层。隔水层是指渗透性极小、给水性也极小的岩土体。
含水层与隔水层相互结合才能形成地下水埋藏的条件。在各种不同的地质环境中，含水层和隔水层的形成，控制着地下水的聚集、分布和埋藏。根据埋藏条件的不同，可以把地下水分为上层滞水、潜水和承压水三大类；按含水层空隙性质可分为孔隙水、裂隙水和
岩溶水。含水层从大气降水、地表水以及其它水源获得补给后，在含水层中经过一段距离的径流然后排出地表或其它含水层中，重新变成地表水和大气水，这种补给、径流、排泄无限往复形成地下水的循环。
对于遇水容易软化的岩层，地下水常常可以使岩石内部的联结变弱，强度降低。凡是节理发育、风化严重、层间夹有黏土矿物的岩体，除大气降水或由其它地表水渗入地面以下形成地下水外，在干旱少雨地区，也可由空气中的水气侵入岩石缝隙或土的孔隙，经凝结作用形成地下水。储存在岩质斜坡中的地下水，不仅可以降低岩石的强度，使软夹层的黏聚力和内摩擦力削弱，或使岩体发生膨胀、崩解，还可使层间的黏土矿物含水饱和而形成润滑作用。对局部岩体或岩块，地下水还可附加以浮力、动水压力，促使岩块在重力作用下碎落和滑移。由于地下水对岩土边坡经常起着破坏作用，因此地下水比地面流水对边坡稳定性的危害更严重。
护坡、挡土墙不可避免地长期与地下水接触，地下水含有多种化学成份，它们可以与结构的混凝土部分或水泥砂浆发生化学反应，形成新的化合物。这些物质的形成时体积膨胀产生开裂破坏，或溶解某些组成部分使其强度降低、结构破坏，严重影响护坡、挡土墙的安全。在设计中须高度重视。
三．护坡、挡土墙设计
（一）工程勘察
以上是有关边坡、土、地下水的一些基础知识。在实际工作当中，作为工程技术人员，对于岩土工程勘察仍需要作进一步的了解。按国家规范（GB50007-2002）的要求，边坡工程勘察必须查明以下内容：
1.地貌的形态；当存在滑坡等不良地质作用时，须做到：1）.查明各层滑坡面（带）的位置，2）.各层地下水的位置、流向和性质，3）.在滑坡体、滑坡面（带）和稳定地层中采取土试样进行试验；4）.对滑坡作稳定性分析和评价；5）.对滑坡的防治和监测提出建议。
2.岩土的类型、成因、工程特性，覆盖厚度、基岩面的形态和坡度；
3.岩体主要结构面的类型、产状、沿伸情况、闭合程度、充填状态、充水状态、力学属性和组合关系，主要结构面与临空面关系，是否存在外倾结构面。
4.地下水的类型、水位、水压、水量、补给和动态变化，岩土的透水性和地下水的出露情况；
5.地区的气象条件（特别是雨期、暴雨强度）、汇水面积、坡面植被，地表水对坡面、坡脚的冲刷情况；
6.岩土的物理力学性质和软弱面的抗剪强度。
勘察工作不能局限于红线范围，必须扩大勘察面，一般在坡顶勘察范围，应达到坡高的1-2倍，才能获取较完整的地质资料。对于高大的边坡，应进行专题研究，提出可行性方案，经论证后方可进行实施。
（二）设计原则：
1.应保护和整治边坡环境，边坡水系应因势利导，设置排水设施。对于稳定的边坡，应采取保护及营造植被的防护措施。注重环保。
2.在山区建设，应防止大挖大填。场地平整时，应采取确保周边建筑物安全的施工顺序和工作方法。由于平整场地而出现的新边坡，应及时进行支挡或构造防护。
3.边坡支挡结构应进行排水设计。对于可以向坡外排水的支挡结构，应在支挡结构上设置排水孔。排水孔应沿着横竖两个方向设置，其间距宜取2-3m，排水孔外斜坡度宜为5%，最下一排的泄水孔应高出地面。孔眼尺寸不宜小于100mm。常用的孔眼尺寸有：50x100、
100x100、150x200或100的圆孔。泄水孔附近应用粗颗粒材料覆盖，并做成反滤层以免淤塞。为了防止墙后积水渗入基础，应在最低泄水孔下部铺设粘土层并夯实。支挡结构后面应做好滤水层，必要时应作排水沟。支挡后面有山坡时，应在坡脚处设置截水沟。对于不能向坡外排水的边坡，应在支挡结构后面设置排水暗沟。
4.支挡结构后面的填土，应选择透水性强的填料。当采用粘土作填料时，宜掺入适量的碎石。在季节性冻土地区，应选择炉渣、碎石、粗砂等非冻胀性填料。在填土表面宜铺设防水层，一般可用黏土夯实，厚300mm。
边坡支挡的排水设计，是支挡结构设计很重要的一环，许多支挡结构的失效，都与排水不善有关。倒塌的支挡约有80%是排水不善造成的。
（三）边坡的设计
在土体整体稳定的条件下，土质边坡的坡度允许应根据当地经验，参照同类土层的稳定坡度确定。当土质良好且均匀、无不良地质现象、地下水不丰富时，可按下表进行坡度设计。
土质边坡的坡度允许值
岩土类别 密实度或状态 碎石土 粘性土 密实 中密 稍密 坚硬 硬塑 坡度允许值（高宽比） 坡高在5m以内 1:0.35-1:0.50 1:0.50-1:0.75 1:0.75-1:1.00 1:0.75-1:1.00 1:1.00-1:1.25 坡高在5m-10m 1:0.50-1:0.75 1:0.75-1:1.00 1:1.00-1:1.25 1:1.00-1:1.25 1:1.25-1:1.50 注：1.表中碎石土的填充物为坚硬或硬塑状态的粘性土；
2.对于砂土或填充物为砂土的碎石土，其边坡坡度允许值均按自然休止角确定。
岩石边坡的坡度允许值 岩土类别 风化程度 硬质岩 软质岩
土质边坡开挖时，应采取排水措施，边坡顶部应设置截水沟。在任何情况下不允许在坡脚及坡面上存在积水。边坡开挖时，应由上往下开挖，一次进行。弃土应分散处理，不得将弃土堆置在坡顶及坡面上。当必须在坡顶或坡面上设置弃土转运站时，应进行坡体的稳定性验算，严格控制堆栈的土方量。边坡开挖后，应立即对边坡进行防护处理。防护措施要因地制宜，就地取材。
在植物容易生长的土质边坡上，可采取种草、铺草皮、植树等防护措施。边坡过陡或植物不易生长的边坡可采用挡墙、框格防护、封面、护面墙等防护措施，并应符合下列要
微风化 中风化 强风化 微风化 中风化 强风化 坡度允许值（高宽比） 坡高在8m以内 1:0.10-1:0.20 1:0.20-1:0.35 1:0.35-1:0.50 1:0.35-1:0.50 1:0.50-1:0.75 1:0.75-1:1.00 坡高在8m-15m 1:0.20-1:0.35 1:0.35-1:0.50 1:0.50-1:0.75 1:0.50-1:0.75 1:0.75-1:1.00 1:1.00-1:1.25 求：
1.种草边坡坡度不宜陡于1：1。根据防护目的、气候、土质、施工季节，宜采用易成活、生长快、根系发达、叶茎低矮的多年生草种。如系不利于种草的土壤，可在坡面铺撒一层100-150厚的种植土层，并挖成防止土层流失的小台阶。
2.铺草皮适用于要迅速绿化的土质边坡。宜采用根系发达、茎矮叶茂的耐旱草种。坡度宜为1：1.5.主要有平铺、叠铺等形式。可采用方块状或带状，方块尺寸可采用200mmX250mm、250mmX400mm和300mmX500mm，草皮厚度宜为60-100mm，以小木桩钉牢，并露出草皮面20mm。
3.树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类，其布置形式可选用带状、条形和连续式。
4.框格防护应以混凝土、浆砌片（块）石、卵（砾）石等做骨架，框格内宜采用植物防护或其它辅助防护措施。方形框格大小应视边坡坡度、土质而定，通常宜为1000mmX1000mm至3000mmX3000mm。石料的强度等级不应小于Mu200，砂浆强度等级不应小于M10，混凝土强度等级不应小于C20。边坡坡顶及坡脚应采用与骨架部分相同的材料加固。
5.封面可采用抹面、喷浆或喷射混凝土。抹面材料可用石灰炉渣灰浆、石灰炉渣三合土、水泥石灰砂浆，厚度宜为30-70mm；喷浆的砂浆强度不应低于M10，厚度宜为50-100mm；喷射混凝土应设置钢筋网、钢丝网或土工格栅，并应通过锚杆或土钉固定于边坡上。混凝土强度等级不应低于C15，厚度宜为100-150mm。封面防护应间隔2-3m交错设置直径100mm的泄水孔。
6.对于严重风化破碎或容易产生碎落的岩石边坡，可采用护面墙，其坡度不宜陡于1：0.5。护面墙应采用浆砌片石、砌块石结构，也可采用现浇或预制混凝土结构。石料的强度等级不应小于Mu300，砂浆强度等级不应小于M10，混凝土强度等级不应小于C20。基础应设置在稳定的地基土上，埋置深度为墙厚度的1.5倍，每隔10-20m设200mm宽的伸缩缝，间隔2-3m交错设置直径100mm的泄水孔。
（四）土压力
在土体整体稳定不满足的情况下，如：岩土体边坡的坡度陡于表1、表2。为了防止土体的坍塌和滑移，必须设置挡土结构体系以支承和维持土体的稳定与平衡。这类结构体系称之为挡土墙或支挡结构。
挡土墙的作用是挡住其墙背后的土体，阻止土体下滑。因此，挡土墙的背面都会有来自土体产生的侧向压力，这种侧向压力称之为土压力。必须特别指出，挡土墙后的土压力不同于其它压力的概念，其它压力是指单位面积上的力，而土力学中的土压力是指每延长米范围内墙后土体在墙背上产生的则向集中力，其单位是kN/m。这一概念是由法国学者库仑首先建立的，一直沿用至今。
土压力的计算是一个比较复杂的问题，影响因素很多。土压力的大小分布，与土的性墙体的位移方向、位移的大小、墙体的材料、墙体的高度、墙体的结构形式、和墙后土体的物理力学性质、土体表面的形状以及墙和地基的弹性有关。根据挡土墙的位移方向、大小和墙后土体所处的应力状态，将土压力分为静止土压力、主动土压力、被动土压力三种。
静止土压力：挡土墙在其墙后填土的作用下，墙身不产生任何移动或转动时，墙后土体没有破坏，而出与弹性平衡状态，作用于墙背上的土压力为静土压力。用E0表示。
主动土压力：挡土墙在其墙后填土的作用下，墙身背离填土产生移动或转动时，墙后土体由于所受到的限制放松，而有下滑的趋势，土体内潜在滑动面上切应力增加，使作用在墙背上的土压力逐渐减小，当墙体的移动或旋转达到一定数值时，墙后土体达到主动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力，称为主动土压力。用Ea表示。填土有微小的松动。
被动土压力：挡土墙在外力作用下，墙身向着填土产生移动或转动时，墙后土体由于所受到挤压，而有上滑的趋势，土体内潜在滑动面上切应力反向增加，使作用在墙背上的土压力逐渐增加，当墙体的移动或旋转足够大时时，墙后土体达到被动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力，称为被动土压力。用Ep表示。填土有微小的压紧。
土压力是挡土结构构件的主要外荷载。如何准确确定作用在挡土结构上的土压力的大小、方向和作用点的位置，是保证挡土结构安全可靠、经济合理的必要条件。设计时应根据挡土墙结构的实际工作条件，主要是墙身的位移情况，确定采用哪一种土压力作为计算依据。一般在边坡上修筑挡土墙，由于它受到墙后填土的作用和地基变形的影响，总是要向前倾或向前移动，这些微小的转动或移动，足以使作用在墙背上的土压力接近于主动土压力，所以设计时多按主动土压力计算。在这同时，挡土墙前趾虽然或多或少会挤压墙前的土体，但是能否有足够的位移而达到产生被动土压力，是一个疑问，即使按静止土压力也很小，设计中一般不考虑墙前土压力的作用，这样结果是偏安全的。地下室墙的情况视其整体刚度和埋置深度而定，一般情况下，地下室埋得较深，墙身刚度大，又有刚性地板侧向支撑，产生侧向位移的可能性极小，可以按静止土压力计算。在相同的墙高和填土条件下，Ea﹤E0﹤Ep。在不同的条件，各种土压力的计算方都不同，下面讲一些常用的计算方法：
1.静止土压力的计算：
当挡土墙静止不动，墙后土体可视为半无限土体，其处于侧限压缩应力状态，与土的自重应力状态相同。取半无限土体中z深处的一土体单元，该土体单元的竖直向自重应力为σz=γz，由于存在侧限，水平方向自重应力σx=KOγz。假如墙背竖直光滑，且挡土墙不发生任何位移和转动，则土体中的应力状态不发生改变，σx由原来土体内部的应力变成对墙的压力，作用在挡土墙上的土压力就相当于水平方向的自重应力σx，即为静止土压力强度ρ0，因此有 ρ0= KOγz （1）
2
式中 ρ0------ 静止土压力强度（kN/m）
KO ------- 土的侧压力系数或静止土压力系数
3
γ ---- 填土的重度（kN/m）
z ---- 计算点距离填土表面的深度（m）
KO值的大小可根据室内试验或原位测试确定，由于KO的测试较为困难，也可根据经验公式计算。
研究证明，KO除了与土的性质、密度有关外，黏性土的KO值还与应力历史有关系。根据填土的内摩擦角φ’，可利用半经验公式估算KO
KO =1-sinφ’ （2）
显然，对于无黏性土及正常固结黏性土，KO均小于1.0。采用公式2计算的KO值，与砂性土的试验结果相吻合，对黏性土会有一定的误差，对饱和软黏性土更应慎重采用。在实际工作中也可采用经验系数值来计算。
土的类别 坚硬土 硬-可塑黏性土可塑-软塑软塑黏性土 砂土粉质粘土 黏性土 0.4-0.5 0.5-0.6 0.6-0.75 流塑黏性土 0.75-0.8 KO 0.2-0.4 由公式（1）可知，静止土压力沿墙高成三角形分布，若墙高为h，则作用与单位长度墙上的总静止土压力E0(kN/m)为
2
E0=1/2 KOγh(3)
2
其中：E0 ----静止土压力(kN/m) h ----- 挡土墙高度（m）
KO ------- 土的侧压力系数或静止土压力系数
γ ---- 填土的重度（kN/m）
静止土压力E0 作用点在墙底部h/3处，对于地下水位以下透水性土采用浮重度γ’计算，同时考虑作用于墙上的静水压力。
3
2.主动土压力与被动土压力的计算：
在计算主动土压力与被动土压力时，根据不同的条件可采用朗金土压力理论或库仑土压力理论计算土压力。朗金土压力理论由英国科学家朗金于1857年提出。在建立土压力理论时，假定挡土墙背面竖直、光滑，其后面填土表面水平，并无限延伸（半无限土体）。因此，这时填土内任意水平面和墙的背面均为主平面（在这两个平面上的切应力均为零），即作用在该平面上的正应力均为主应力。朗金就是根据墙后填土处于极限平衡，应用极限平衡条件，推导出主动土压力和被动土压力公式。
Ａ.朗金土压力理论
该理论假定墙背和填土之间没有摩擦力（δ=0），然后按墙身的移动和转动情况，根据填土内任一点处于主动或被动极限平衡状态时最大和最小主应力的关系求得主动或被动土压力强度，以及主动和被动土压力（它等于土压力强度分布图形的面积）。由于没考虑摩擦力，这样求得的主动土压力值偏大，而被动土压力值偏小。因此，用朗金土压力理论来设计挡土墙是偏于安全的，而且公式简单，便于记忆，所以被广泛应用。
考察半无限土体中z深度处一点的应力状态，由于土体内任意一竖直面都是对称面，对称面上的切应力均为零，任意水平面上的切应力也等于零。因此，相应截面上的法向应力σz和σx=Pa都是主应力，有σZ=γz，σx=K0γz=Pa(Pa为作用在墙背上的主动土压力强度)。
若由于某种原因使整个土体在水平方向均匀地伸展，即墙体背离土体移动，则作用在z深度的土体上的竖向应力γz保持不变，而水平方向应力逐渐减小，直至土体重新达到极限平衡状态（称为主动朗金状态），此时σx达到最小值σa。若土体继续伸展，土压力也不会进一步减少，这时的土体进入破坏状态，土体中的抗剪强度已经全部发挥出来。土体达到极限平衡时形成的剪切破坏面与水平线的夹角为（450+φ/2）。
根据土的极限平衡条件，作用在挡土墙上的主动土压力强度为： 砂土：
Pa =γztan2（450-φ/2）=γzKa （4） 黏性土与粉土：
Pa =γztan2（450-φ/2）-2ctan（450-φ/2）=γzKa-2c√Ka （5） Pa -------主动土压力强度（kN/m2） γ-----墙后填土的重度（kN/m3）
z-------计算土压力强度的点至填土表面的距离（m） Ka------ 主动土压力系数， Ka=tan2（450-φ/2），可由结构计算手册查得
0
φ---- 填土的内摩擦角（） c ---- 填土的黏聚力（kN/m2）
由公式（4）可知，砂土的主动土压力强度Pa与深度z成正比，沿墙高度h上的压力呈三角形布置，作用在1m墙长上的土压力为
2
Ea =0.5γhtan2（450-φ/2）=0.5γh2Ka （6） 土压力作用线通过三角形分布图形的形心，即距墙底h/3高度处。
由公式（5）可知，黏性土的主动土压力强度Pa包括二部分：一部分是土的自重引起的土压力强度γzKa，另一部分是由黏聚力c引起的负侧压力2c√Ka。这两部分
土压力叠加后，在z0高度以上出现负压力（拉力），这是不可能的。因为墙背与填土之间没有抗拉强度，不能承受拉应力，拉应力的存在会使填土与墙背脱离，出现z0深度的裂缝，因此，可以认为在z0高度以上土压力为零。z0深度称为临界深度。
Z0=2c/γ√Ka （7）
作用在1m墙长上的土压力为
Ea =0.5γh2tan2（450-φ/2）-2chtan（450-φ/2）+2c2/γ （8）
土压力作用线通过三角形分布图形的形心，即距墙底(h-z0)/3高度处。
与上述情况相反，如果土体在水平方向受到压缩，即墙体向土体方向移动或转动，这时在z深度的土体上的竖向应力γz保持不变，而水平方向应力逐渐增加，直至土体重新达到极限平衡状态（称为被动朗金状态），此时σx达到最大值σp。土体达到极限平衡时形成的剪切破坏面与水平线的夹角为（450-φ/2）。
根据土的极限平衡条件，作用在挡土墙上的主动土压力强度为： 砂土：
Pp =γztan2（450+φ/2）=γzKp （9） 黏性土与粉土：
Pa =γztan2（450+φ/2）+2ctan（450+φ/2）=γzKp+2c√Kp （10） Pp -------被动土压力强度（kN/m2） γ-----墙后填土的重度（kN/m3）
z-------计算土压力强度的点至填土表面的距离（m） Kp------ 被动土压力系数， Kp=tan2（450+φ/2），可由结构计算手册查得
0
φ---- 填土的内摩擦角（） c ---- 填土的黏聚力（kN/m2）
由公式（4）可知，无粘性土的被动土压力强度Pa与深度z成正比，沿墙高度h上的压力呈三角形布置，作用在1m墙长上的土压力为
2
Ep =0.5γhtan2（450+φ/2）=0.5γh2Kp （11） 土压力作用线通过三角形分布图形的形心，即距墙底h/3高度处。 由公式（10）可知，黏性土的主动土压力强度Pp呈梯形分布 作用在1m墙长上的土压力为
Ep =0.5γh2tan2（450+φ/2）+2chtan（450+φ/2）
=0.5γh2 Kp +2ch√Kp （12）
土压力作用线通过三角形分布图形或梯形分布图的形心，可以通过求矩得到作用点的位置。
将上述原理应用于挡土墙的土压力设计计算中，须满足墙背是光滑的，填土是砂性土，墙与填土之间摩擦作用为零（为了满足切应力为零的边界条件），须满足挡土墙墙背竖直、墙后填土面水平的情况（为了满足水平面的应力为σx，竖直面上的应力为σz）。这就是朗金土压力理论的适用范围。
Ｂ.库仑土压力理论计算土压力
库仑土压力理论是法国科学家库仑于1773年提出。库仑土压力理论是根据滑动楔体处于极限平衡状态，应用静力平衡条件求得主动土压力和被动土压力。分析土压力时，按平面问题来考虑，即取单位长度（1m）进行分析。并做出如下假定：
1.挡土墙后的填土为砂土（仅有内摩擦力而无黏聚力）；
2.挡土墙后填土产生主动土压力或被动土压力时，填土形成滑动楔体，其滑裂面为通过墙踵的平面；
3.滑动楔体为刚性，即土体本身无变形；
设挡土墙墙高为h，墙背与垂直线夹角为ρ，墙后填土为砂土，填土表面与水平线夹角成β角；墙背与土的摩擦角为δ。挡土墙在土压力作用下将向前位移（平动或转动），当墙后填土处于极限平衡状态时，墙后填土形成一滑动楔体，其滑裂平面与水平线成θ角。
通过推导计算，主动土压力作用在1m墙长上的土压力为 Ea =0.5γh2Ka （13）
Ea -------主动土压力（kN/m）
γ-----墙后填土的重度（kN/m3）
z-------计算土压力强度的点至填土表面的距离（m）
Ka------ 主动土压力系数， Ka与φ、δ、β、ρ，可由结构计算手册查得
0
φ---- 填土的内摩擦角（）
0
δ---- 墙背与填土之间的摩擦角（），其值应由试验测定，
0
β---- 墙后填土表面的倾角（）
0
ρ---- 墙背面倾斜角（），反时针为正（称为俯角），逆时针为负（称为仰角） 当墙背竖直时（ρ=0）、墙背光滑（δ=0）、填土表面水平（β=0）时， Ka=tan2（450-φ/2）有
Ea =0.5γh2 tan2（450-φ/2）与朗金土压力公式一致。
主动土压力强度Pa与深度h平方成正比，沿墙高度h上的压力呈三角形布置，土压力合力作用线通过三角形分布图形的形心，即距墙底h/3高度处。
挡土墙在土压力作用下将向前位移（平动或转动），当墙后填土处于极限平衡状态时，墙后填土形成一滑动楔体，其滑裂平面与水平线成θ角。
通过推导计算，主动土压力作用在1m墙长上的土压力为 Ep =0.5γh2Kp （14）
Ep -------被动土压力（kN/m）
γ-----墙后填土的重度（kN/m3）
z-------计算土压力强度的点至填土表面的距离（m）
Kp------ 主动土压力系数， Kp与φ、δ、β、ρ，可由结构计算手册查得
0
φ---- 填土的内摩擦角（）
0
δ---- 墙背与填土之间的摩擦角（），其值应由试验测定，
0
β---- 墙后填土表面的倾角（）
0
ρ---- 墙背面倾斜角（），反时针为正（称为俯角），逆时针为负（称为仰角） 当墙背竖直时（ρ=0）、墙背光滑（δ=0）、填土表面水平（β=0）时， Kp=tan2（450+φ/2）有
Ep =0.5γh2 tan2（450+φ/2）与朗金土压力公式一致。
被动土压力强度Pa与深度h平方成正比，沿墙高度h上的压力呈三角形布置，土压力合力作用线通过三角形分布图形的形心，即距墙底h/3高度处。
由库仑理论的基本假定可知，其适用范围是：
1.挡土墙后的填土为砂土（仅有内摩擦力而无黏聚力）； 2.挡土墙后填土滑裂面为通过墙踵的平面；
3.挡土墙后填土表面倾角β不能大于内摩擦角φ，否则，求得主动土压力系数为虚根；
4.当墙背仰斜时，土压力减小，若倾角等于φ时，理论上土压力为凌，而实际上不为零，因为其破裂面是假定位平面的，而实际的破裂面是曲面。设计中，墙背不宜缓于1：0.3；
5.当墙背俯斜时，若倾角很大，即墙背过于平缓，滑动土体不一定沿墙背滑动，而是沿另一破裂面滑动。公式将不再适用。
由于假定滑裂面为平面，与实际的曲面有差异，会导致计算误差。在计算主动土压力时为2%-10%，是可以满足工程设计要求的。对于被动土压力与实际情况相差较大，随着内摩擦角的增大而增大，又是相差数倍至十多倍，如果应用该公式的计算值是不合理的，甚至是危险的
Ｃ.规范法计算方法
到目前为止，计算土压力的方法在理论上和在实际观测方面都还存在很多的问题。朗金和库仑土压力理论都存在一定的缺点和局限性。为了克服黏性填土时，库仑理论计算挡土墙土压力的不足，GB50007-2002中引入了我国学者近二十年来研究的计入黏聚力作用的土压力计算公式，即所谓的“广义库仑土压力理论”公式。在规范附录L中，其表达式仍为
Ea =0.5γh2Ka Ep =0.5γh2Kp
主动土压力和被动土压力系数可查表或在曲线图中求得。它的适用范围和使用条件也有明确的规定：
1.排水条件：应设置泄水孔，其间距宜取２-３m，外斜5%，孔眼直径不小于100mm。墙后做好滤水层和必要的排水盲沟，在其墙顶宜铺设防水层。墙后山坡应设置截水沟。当地下水丰富时，应考虑水压力作用。 2.填土质量要求：
3
1）.Ⅰ类土：碎石土，密实度为中密，干密度应大于或等于20kN/m；
2）.Ⅱ类土：砂土，包括砾砂、粗砂、中砂，其密实度为中密，干密度应大于
3
或等于16.5kN/m；
3
3）.Ⅲ类土：黏土夹石块土，干密度应大于或等于19kN/m；
3
4）.Ⅳ类土：粉质黏土夹石块土，干密度应大于或等于16.5kN/m。
C.车辆荷载作用下土压力的计算
在挡土墙或桥台设计时，应考虑车辆荷载引起的土压力。在《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）中对车辆荷载（包括汽车、履带车和挂车）引起的土压力计算方法，作出了具体的规定。计算原理是按照库仑土压力理论，把填土破坏棱体范围内的车辆荷载，换算成等代均布土层厚度来计算，然后按库仑土压力公式计算。 1.等代均布土层厚度的计算：
he=∑G/Bl0γ
he -------等代均布土层的厚度（m） γ-----墙后填土的重度（kN/m3）
∑G ------ 布置在Bx l0 面积内的车辆车轮重力（kN） B----桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度（m）
l0 ---- 桥台的计算宽度或挡土墙后填土的破坏棱体长度 2.破坏棱体长度：
l0=h(tanρ+cotα)
h---- 挡土墙的高度（m）
0
α---- 滑动面的水平倾角（）
ρ---- 挡土墙背竖向倾角（）
3.桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度B,在在《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）中作了如下规定：
1）.桥台的计算宽度为桥台横桥向全宽；
2）.挡土墙的计算长度可按以下四种情况计算：
①.汽车-10级或汽车-15级作用时，取挡土墙分段长，但不大于15m;
②.汽车-20级时，取重车的扩散长度。当挡土墙分段长度在10m以下时，
取10m，当挡土墙分段长度在10m以上时，扩散长度不超过15m； ③.汽车超-20级时，取重车的扩散长度。但不超过20m； ④.平板挂车或履带车作用时，取挡土墙分段长和扩散长度两者中的较大值，
但不大于15m；
各级汽车荷载的重车、平板挂车或履带车的扩散长度按下式计算：
0
B=l +a + htan30
l-------汽车重车或平板挂车的前后轴轴距（m） a-----车轮或履带车着地长度（m）
4.车轮重力∑G：计算挡土墙时，按如下规定：
纵向：当取挡土墙分段长度时，为分段长度内可能布置的车轮，当取一辆重车的
扩散长度时为一辆重车；
横向：破坏棱体l0长度范围内可能布置的车轮。 5. 墙后填土和车辆荷载引起的土压力公式： Ea =0.5γh（h+he）Ka Eax=cosθ Eay=sinθ
γ-----墙后填土的重度（kN/m3） h-------挡土墙的高度（m）
Ka------土压力系数， Kp可由结构计算手册查得
0
δ---- 墙背与填土之间的摩擦角（），其值应由试验测定， Eax的作用点距墙脚的竖直距离Cy=h(h+3he)/3(h+2he) Eay的作用点距墙脚的水平距离Cx=tCyanρ
0
（五）挡土墙设计与构造
挡土墙在工业与民用建筑、水利工程、铁道工程、桥梁、港口及航道等建筑工程中被广泛应用。如：支挡建筑物场地周围的填土的挡墙，房屋地下室的外墙、堆放散粒状材料的挡墙、桥台、涵洞、深基坑开挖时用于挡土的支挡等。其结构类型很多，有重力式、半重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、加筋土钉式、地下连续墙、排桩式、水泥土墙、土钉墙、逆做拱墙、柱板式、朵式等。其中重力式挡土墙在工程中最为常见。悬臂式、扶壁式使用也较多。
1.重力式挡土墙
重力式挡土墙中靠土体一侧的墙面成为墙背；另外大部分暴露在外面的一侧为墙面；墙地地面称为墙底面；墙背与基底面的交线为墙踵；墙面与基底的交线为墙趾（计算抗倾覆的位置）；斜度是指竖直高度与斜面水平投影之比；墙背一侧无论是新填土，还是未经扰动的土体或其它物料均称为回填土。
重力式挡土墙一般由砖、石或混凝土材料建造，依靠自身的自重来抵抗由于土压力引起的倾覆力矩。由于墙身较重，对地基承载力要求较高，一般在地基条件较好且高高度较小时（小于12m）采用。有结构简单、施工方便、就地取材的优点。按墙背倾斜方向可分为
仰斜式、直立式和俯斜式三种。仰斜式墙受到的土压力最小，而俯斜式受到的土压力最大。从挖方、填方的要求来说，当边坡是挖方时，采用仰斜式较为合理，因为仰斜墙背可以和开挖的临时边坡紧密贴合；反之，填方时如果用仰斜式挡土墙，则墙背填土的夯实工作就比较困难，此时采用俯斜式或直立式比较合理。墙前地势平坦时，用仰斜式比较好，墙前地形较陡，则用直立式比较好。具体采用哪种形式，应考虑就地取材、截面经济、施工养护方便，按地质地形条件通过技术经济比较后确定。
片石挡土墙的顶宽一般不小于400mm，混凝土挡土墙的顶宽不小于200mm。墙面坡度一般采用1:0.05-1:0.2，当墙高较小时，可采用垂直面。仰斜式墙背的坡度越缓，主动土压力越小，但施工不方便；设计中一般倾斜度不缓于1:0.25。面坡应尽量与背坡平行。俯斜式墙背的坡度不大于1:0.36。一般情况下，挡土墙的基础宽度与墙高之比为１/３-２/３,墙身较矮，荷载较小时可采用前者。为了增加抗滑稳定性，常将基底做成逆坡，一般采用0.1:1.0（土质地基）到0.2:1.0（岩石地基）。但是，这样处理后，会使岩土的承载力降低，因此，计算时应将地基土的承载力特征值降低，按逆坡大小0.9-0.8的折减系数。为了减小作用在挡土墙背上的土压力，除了可采用仰斜式外，还可以从选择填料、墙身截面形状（特别是墙背形状和构造）以及新型墙体形式等方面来考虑。如折线型墙背有利于减小土压力外，还可一采用卸荷平台。平台以上的土压力按平台以上高度计算，平台以下的土压力按基础底面至平台底面高度计算。减压平台一般设在墙背的中部，向后伸的越远越好，以伸至滑动面附近最好。
2.悬臂式挡土墙
一般用钢筋混凝土建造。它由三部分组成，即立臂（立板）、墙趾悬臂（墙趾板）和墙踵悬臂（墙踵板），其墙体稳定性主要靠墙踵悬臂上的土重维持，墙体内的拉力由钢筋混凝土承担。多用于市政工程及储料仓库。适用于6m左右高的挡土墙。
3.扶壁式挡土墙
当墙高度较大，悬臂式挡土墙的立臂承受到的弯矩较大，产生的挠度也较大，为了增加悬臂的抗弯刚度，沿墙长每隔一定的距离（0.3h-0.6h）设置一道垂直于墙面的扶壁，其墙体稳定性主要靠墙踵悬臂上的土重维持，多用于较重要的大型土方工程。
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