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文檔簡介
1、滑坡崩塌區(qū)防治措施及治理方案目 錄1 工程概況12 滑坡體的形成特點22.1 地層巖性與滑坡22.2 影響滑坡的變形特性42.3 滑坡體的分類62.4 滑坡對線路工程的影響83 滑坡防治措施的適用條件及其對要防治的適用性84 滑坡的防治方案94.1繞避滑坡的方案94.2線路通過滑坡的治理方案95 預防“工程滑坡”的方案126 總結161 工程概況本線路起點為長安營220kV升壓站,終點為儒林220kV變電站,新建單回架空線路40km。路徑途經的地貌單元主要有構造剝蝕中低山、山間凹地、河流階地等。本工程線路沿線地下水的賦存條件、水力特征及埋藏條件,地下水主要為基巖裂隙水和第四系孔隙潛水。線路沿線
2、水文地質條件以山區(qū)地質地貌為主。地下水類型為基巖裂隙水,水質良好地下水位埋藏較深,故地下水對基礎無影響。局部位于山間凹地的塔位,地下水為孔隙潛水,埋藏較淺,埋深一般為0.81.0m由于各礦山開采時間的過程與沉陷狀況不同,地質條件復雜多變,各種開采狀況相互影響,必然引起采空區(qū)上方地表的移動和變形,造成地面的不均勻沉降(如圖1-1所示),對基礎及上部結構產生附加作用力,造成建筑物的損害甚至破壞。如果設計方案對煤礦采動影響區(qū)的塌陷和變形估計不足或處理不當,可能對輸電線路的安全運行造成嚴重的后果,帶來巨大損失?;聻暮ξ:乐?,治理費用昂貴,治理方案的正確與否不僅決定著滑坡防治的成敗,而且影響治理費用
3、的高低。因此優(yōu)化防治方案一直是人們追求的目標。但是由于滑坡的類型、性質、規(guī)模的復雜性和多樣性,至今還未總結出最優(yōu)化的方案。在此提出確定防治方案應考慮的四個因素和不同類型滑坡的治理方案(包括用橋梁和隧道饒避滑坡的方案及線路通過滑坡的6種方案),以及預防高邊坡和路堤填方引起的”工程滑坡”的處理方案供參考。圖1-1 滑坡體滑動后剖面圖2 滑坡體的形成特點2.1 地層巖性與滑坡地層巖性是坡體組成的主要物質基礎之一,是滑坡產生的一種主要地質條件。實踐表明,滑坡多發(fā)育于泥質、粉質、泥灰質、凝灰質等及其變質巖系的地層組成的坡體內。它與這些地層中含有水化性強的巖土如黏土、粉土、特別富含高嶺土、伊利土、蒙脫土和
4、膨潤土等在巖性上易于滑動者密切相關。前者為易滑地層,后者是易滑巖性,以下分別敘述。2.1.1易滑地層在易滑地層分布地區(qū)的坡體,非但由巖層組成的坡體內因分布有易滑的層次可形成滑帶,或地下水攜帶了易滑的巖土沿構造裂面富集而易滑動;即使坡體是由此類巖層破壞后組成的堆積物,亦因含有大量易于水化的巖土,在雨季中亦易于滑動。易于產生滑坡的地層,概括有下述數類:1)第四系地層中的粘土巖組(包括粉土及粉砂)是易滑地層2)泥巖及其變質巖系的地層為易滑地層3)煤系地層及其中鋁土巖為易滑地層4)含泥灰?guī)r及炭質的鹽酸鹽地層為易滑地層5)巖漿巖地層中花崗巖風化殼地帶滑坡發(fā)育6)凝灰?guī)r及含凝灰質的地層為易滑地層7)各種富
5、含泥質的片狀變質巖和風化片麻狀的變質巖為易滑地層8)其他含易溶鹽地層、含某些易溶化學及生物沉積物的地層等為易滑地層2.1.2 易滑巖性易滑地層之所以易滑是因為它組織結構疏松,易于進水,含遇水易軟化強度可因之銳減的巖土。以下論述這些易滑巖土:1 易滑巖性的巖層礦物特征1)易滑巖性的巖層其礦物集合的形態(tài)以土狀(如硼砂、高嶺土、綠泥等)、纖維狀(如纖維石膏、纖維蛇紋石等)、片狀(如石墨、云母等)三者為主,它具低硬度(如滑石與石膏)、易于劈開的解理(如云母、石膏) 、呈土狀斷口(如高嶺土)和具脆性(易在受力下呈粉末狀如白堊)與柔性(如石膏軟質礦物可切成碎片)。2)易滑巖性的巖層多由水化性強的造巖礦物組
6、成,即以滑石、綠泥石、高嶺土白云母、石膏、芒硝、硼砂、白堊、巖鹽、鉀鹽為主,風化成次生礦物為泥質者(例如角閃石風化成綠泥、蛇紋石風化成黏土類土、黑云母風化成綠泥等黏土礦物、和長石風化成高嶺土)。2 易滑巖性的巖層的組成特征1)在巖土中的膠結松散,而以泥質膠結的易在水浸下解體。在沉積巖中含凝灰(粒徑小于2 m m )火山碎屑的巖土,含粉砂(粒徑0.0050.05mm)和泥質(粒徑小于0.005mm)的巖土, 由鋁質組成的鋁土巖包括紅土與鋁土,由黏土與石灰質混合的泥灰?guī)r土,由易溶鹽(鈉鹽、鉀鹽和石膏)組成的巖土以及含有機物(如煤、油頁巖、泥炭等)的巖土等等均在水化后易于滑動。2)黏土巖類之所以易于
7、滑動,系由高嶺石為主組成了高嶺石黏土,由蒙脫石為主組成的蒙脫石黏土(包括膨潤土、膨土巖、斑脫 巖和漂白土) ,由高嶺土、石英、云母、綠泥石及其它云母礦物組成的頁巖,均為泥質結構或泥質、粉砂質結構。2.2 影響滑坡的變形特性坡體斜坡松弛帶內土中水流出斜坡外以前的一段、具較陡的浸濕頂面或某一向外傾斜的相對隔滲帶(或面),例如完整層與松弛帶間、或風化程度不同的層間分界面等。該帶因受土中水、裂隙水或表水的下滲作用而浸濕,產生在 帶以上的斜坡巖土沿之整體移動的現象,稱為邊坡滑坡。此僅沿浸濕帶強度不足發(fā)生的剪切破壞,不同于全部松弛帶內巖土間強度大部分低于應力的坍塌破壞。邊坡滑坡變形的范圍局限于斜坡的松弛帶
8、內,其主滑帶的生成以相對隔滲層受水軟化為主,在重力和水的作用下沿隔滲層為主滑帶而滑動;或者主滑帶是沿地下水泄水陡坡浸濕巖土的頂面為主生成者,沿之滑動。防治邊坡滑坡的對策,以采用截斷補給主滑帶的地下水(或疏干松弛體中下部巖土的措施)為主,在滑坡前部增加抗力措施為輔, 并在結合地表排水工作下曾整治穩(wěn)定相當數量的邊坡滑坡。一般產生邊坡滑坡的結構模式,主要有下述幾類:(1)以風化巖土或黏性土填筑的高路堤,其中過溝洼的一段(或在大量的堆積土和棄土堆于斜坡的一段)因堆填土或堆積土的堆土厚不一樣,其基底在自重作用下沉陷不均,堤身高者其基底沉落量大,特別是鐵路在過溝洼處因填土最厚、沉落最大;常因由道碴槽引來的
9、表水集中于此下灌,沿密實的堤核與邊坡松弛帶之間的分界面浸滲,而產生松弛帶的巖土沿與密實的堤核間分界面為主滑帶的滑動?;蛘弋a生堆積土沿傾向臨空一側的斜坡頂面一帶因相對隔水而浸濕者為主滑帶的滑動。此堆填土和堆積土中經常產生邊坡滑坡的一類坡體結構模式,曾用阻止地表水流自堤核與邊坡松弛帶間的分界面灌入的措施為主、結合對邊坡進行工程或植物疏干為輔整治,以及必要時在邊坡滑坡的前部設立抗滑剛性建筑物以增加抗力等為對策,取得實效。(2)在水庫和江、河、湖、海區(qū)填筑的土、石堤壩或岸坡在迎水的一側,如斜坡內具有相對 松弛層在水位上升時受濕,水位迅速下降時因排水不及受動水壓力等作用而產生浸濕的巖土沿相對干硬而密實的
10、堤核或沿岸內隔滲面為主滑帶向水庫和江、河、湖、海的滑動。此產生邊坡滑坡的另一類坡體結構的模式。對此類邊坡滑坡的防治常按滑動檢算的要求,在堤坡或岸坡的迎水面采用透水土壤填筑抗滑副堤或用抗滑擋墻等可阻止滑動。(3)由厚層風化殼和多次侵入體組成的坡體的外層風化帶、蝕變帶、破碎帶,以及活動中的大型錯落或滑坡前緣斜坡內的松弛帶等,當裂隙水或土中水沿坡體內相對完整帶與上述各風化、蝕變、破碎和松弛帶的分界面浸濕后,產生風化帶、蝕變帶、破碎帶和松弛帶以上的巖土沿浸濕后的界面為主的滑動。此系自然斜坡上最常見產生邊坡滑坡的一類坡體結構的模式。對此類型的防治對策,曾在滑坡前部用剛性抗滑支擋建筑物增加抗力為主,并以邊
11、坡支撐滲溝群疏干前部巖土為輔,結合地表排水工作而獲得成功。大型而巨厚的邊坡滑坡,往往與山體滑坡不易區(qū)分,特別當松弛帶厚而斜坡高大時更困難。山體滑坡常有主體滑坡部分與牽動滑坡部分,兩者明顯的區(qū)別為:主體滑坡的個數少、滑床較平緩、主滑帶多依附于地質上有固定補給地下水的軟弱帶發(fā)育生成,主滑體大部分位于未松弛的巖土體內、體積大;牽動部分的滑床較陡、體積則逐級減少,每一牽動滑坡的主滑帶系沿另一層地下水補給的軟弱帶發(fā)育生成。至于邊坡滑坡的各級則由前至后多受同一層地下水作用沿之發(fā)育生成,其特點為各級邊坡滑坡自下而上逐級發(fā)生,亦可由上而下隨侵蝕基準面的下切形成;各級邊坡滑坡的主滑帶均位于坡體密實的核心巖土以外
12、,依附于坡體內表層中受浸濕的同一松弛帶、風化帶、破碎帶或蝕變帶等與體內由相對密實的隔水分界面發(fā)育生成;各個邊坡滑坡的規(guī)模一般接近,只是在松弛帶轉厚處滑體稍大。山體滑坡與邊坡滑坡總的區(qū)別,山體滑坡主滑帶深入坡體未松弛的核心部分,其厚度為斜坡高的一半左右;而邊坡滑坡的主滑帶始終在坡體已松弛的外層中,其斜坡高常是滑體厚的數至十數倍。2.3 滑坡體的分類經研究討論認為對滑坡從組成滑體的物質、主滑面成因類型、滑體厚度三方面分類可滿足要求(見表21)。表 2-1 滑坡分類表第一級分類按組成滑體的物質分類第二級分類按主滑面成因類型分類第三級分類按滑體厚度分類1 .黏性土滑坡2 .黃土滑坡3 .堆填土滑坡4
13、.堆積土滑坡5 .破碎巖石滑坡6 .巖石滑坡1 . 堆積面滑坡2 . 層面滑坡3 . 構造面滑坡4 . 同生面滑坡1 .巨厚層滑坡(50m )2 .厚層滑坡(2050m)3 .中層滑坡(620m )4 .淺層滑坡(6m)第一級按組成滑體的物質分類產生滑坡的巖土類型為防治時必須搞清的物質基礎問題。不同類型的巖土在分布上有一定規(guī)律,對于滑動的難易、特點和滑動時所需條件各不相同,不同巖土產生的滑坡的整治方法亦有區(qū)別。因此,根據存在差別將產生滑坡的巖土劃分為若干不同類型從而得出相應的滑坡類型。故無論考慮預防抑或整治,按滑體物質分類為基礎,均有利而十分必要。第二級按主滑面成因類型分類巖土體內形成主滑地段
14、滑面的成因和位置對于整治、預防和預測滑坡十分重要。大量事實證明絕大多數滑坡主滑面基本上依附于巖體內既有的各種傾向線路的軟弱結構面發(fā)育生成。此滑面前身的各軟弱結構面系在滑坡形成過程中相互連接貫通而成,滑體在重力為主作用下沿之向斜坡下方滑動。構成滑面的各軟弱結構面的特征集中在滑面上抗剪強度較低,在很大程度上控制滑坡能否產生。同時各面具有一定產狀,對形成的滑面可控制滑體的運動方向和速度。為有利預測滑坡的產生、滑動面的形狀和位置以及滑體的運動規(guī)律,軟弱結構面成因分類可以達到目的。第三級按滑體厚度分類對于整治滑坡而言,滑體厚度涉及整治原則、具體措施、工程量大小、施工難易、工期長短和經濟造價等問題。為能預
15、計整治費用和工程量供決策整治與繞避用,而選擇滑體厚度作為滑坡分類的依據,能滿足要求。2.4 滑坡對線路工程的影響對于滑動范圍小、滑動深度淺的淺層滑坡,其地表變形劇烈,易產生較大的裂縫和崩塌,對建筑物破壞作用較大。但其影響范圍一般較小,不會出現大面積的地表移動和變形,線路經過此地區(qū)時,可采用大檔距跨越的方式避讓。 對于滑動范圍大、滑動深度大的中厚層滑坡,滑動體上部的地表覆蓋巖層,因失去平衡而發(fā)生大范圍的移動和變形,形成地表移動盤體。根據地表移動盤體的變形差異和特點,可將地表移動盤體分為蠕性滑坡和脆性滑坡。蠕性滑坡可采取一系列的補救,能盡量減少對工程的損失;脆性滑坡也稱破壞性滑坡,瞬間變形破壞建筑
16、物。其主要表現形式:地表裂縫、地面塌陷槽、臨空面巖體崩塌等。線路在這些區(qū)域立塔,輕則可造成基礎斜、開裂、桿塔變形,重則造成基礎沉陷、桿塔傾倒,嚴重威脅輸電線路的安全運行,因此,在線路設計時,應避開這類區(qū)域。3 滑坡防治措施的適用條件及其對要防治的適用性防治滑坡的措施有改線繞避滑坡,局部改變線路平面位置和縱坡,減重、反壓,排水和支擋工程等,必須結合要防治的滑坡的具體地形地質條件綜合分析比選而形成合理的方案。如在選線階段盡量避開大型滑坡和滑坡連續(xù)分布地段,巖層順傾地段和厚層堆積層地段,否則應采取預防措施。減重、反壓是治理滑坡見效快且經濟的措施,但對環(huán)境保護要求高和有重要建筑物的地方不宜采用,只能采
17、用支擋和排水措施。當地下水發(fā)育且分布比較清楚時,在滑體外或上部作隧洞截水是十分有效的,但地下水分布不清時則只能采用仰斜孔群排水,且孔深應穿過滑動帶。當滑坡有多層滑面時,最好采用抗滑樁支擋,但當滑面在邊坡上出露時抗滑樁懸臂太高,不經濟,可用錨索框架或與樁聯合支擋等。4 滑坡的防治方案首先應說明,除繞避滑坡的方案外,凡需治理的滑坡,其防治原則都是針對造成滑坡的主要原因采取主要措施,輔以其他措施進行綜合治理。因此以下討論均以主要措施為主。4.1繞避滑坡的方案貫徹“地質選線”的原則,詳細查明滑坡的狀況,盡量避開大型滑坡和滑坡連續(xù)分布地段,可以用橋梁跨河繞避,也可以用隧道繞避。但新改線路不應有新的大型滑
18、坡。隧道洞頂依據巖體質量好壞距離滑動面應大于1015m,不使隧道開挖影響滑坡穩(wěn)定,或滑坡滑動影響隧道安全。4.2線路通過滑坡的治理方案當線路無法或不宜避開滑坡時,針對滑坡的不同情況可采用以下治理方案:1.穩(wěn)定性較高滿足設計要求的滑坡,如某些崩塌性滑坡,滑動距離長,重心降低多,抗滑段較長,又無河(溝)水繼續(xù)沖刷的,主要是控制人為作用因素,如填、挖工程位置和數量,灌溉水及生產、生活用水防滲等。完善地表排水系統(tǒng),一般可不做支擋工程。當滑坡前緣有河溝水沖刷時,應做防沖刷工程。2.穩(wěn)定性不滿足設計要求的滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài),但在人類工程活動下可能局部或整體失穩(wěn)的古老滑坡,或已經活動的滑坡,采用以下治理方
19、案:(1)有條件時局部調整線路平面位置和縱坡,不在滑坡的主滑段和牽引段填方,不在抗滑段挖方,或盡量減小填、挖高度,最好在主滑和牽引段挖方減載,在抗滑段填方增加其穩(wěn)定性,如圖4-1。穩(wěn)定性不足時需設排水和支擋工程。圖4-1滑坡上填、挖方位置示意圖 圖4-2保護基礎的支擋工程a.正確的 b.不正確的 a.抗滑樁 b.反壓土堤(2)當滑坡地下水發(fā)育時,應首先設置地下排水工程,降低滑坡地下水位和滑帶土孔隙水壓力,提高其穩(wěn)定性,減少支擋工程量??刹捎迷诨A山側或河側設一排抗滑樁或在每個基礎前作六根抗滑樁保橋梁安全。有條件時,也可在滑坡前緣填土反壓?;路€(wěn)定,如圖2,并應先治滑坡后做塔基基礎。(3)減重和
20、反壓方案在滑坡的主滑和牽引段挖方減重,在抗滑段及前緣反壓是最經濟有效的處理方案,尤其對已經有變形跡象的滑坡能取得快速穩(wěn)定滑坡的效果。與支擋工程結合,能減小滑坡推力,減少支擋工程量,節(jié)約投資。在有條件時應盡量采用。減重不能引起上部和兩側山體新的變形(如淺層滑坡滑動)。對多級牽引式滑坡不能因前級減重引起后級滑動。反壓應有一定高度,不能造成滑坡“越頂”滑動。填土下應做透水墊層或盲溝排水,不能堵塞地下水通道。(4)只保工程安全而不處理整個滑坡的方案當線路從滑坡后緣附近通過時,可在線路外側做一排錨索抗滑樁或錨拉樁保線路安全而不治理整個滑坡。因為滑坡上部范圍小,推力小,可節(jié)約投資。(5)支擋工程方案的選擇
21、支擋工程,包括抗滑擋墻、抗滑樁、錨索抗滑樁、錨索框架(地梁)、微型樁群和反壓土石堤等,由于其穩(wěn)定滑坡見效快,是大多數滑坡治理常采用的措施,但也是造價最昂貴的工程,它的合理選擇非常重要。a.支擋工程位置的選擇抗滑支擋工程一般設在滑坡的抗滑段滑體較薄處,充分利用滑坡自身的抗滑力而減少支擋工程量。但當被保護的對象如路基、橋梁、建筑物等位于滑坡的中、上部時,只能依據保護對象的需要選擇支擋工程位置,已如前述。高速公路沿線的抗滑樁工程為保護環(huán)境和視角及施工中的安全,將樁埋入一級或二級邊坡平臺,是值得推廣的方案。a-全埋式樁b-懸臂樁c-埋入式樁d-承臺式樁e-椅式樁(h形樁)f-排架樁g-剛架樁h-錨索樁
22、圖4-3 抗滑樁結構型式圖(1地面線,2滑動面,3錨索)b.結構型式的選擇結構型式選擇取決于滑坡推力大小,滑面埋深和施工條件。當滑坡推力小于300KN/m,滑動面埋深小于23m時,可用抗滑擋土墻。當滑體含水量較高時,可與墻后支撐盲溝一起使用。墻高應保證滑坡不會“越頂”滑出。當滑坡推力為3001000KN/m時,采用普通抗滑樁或錨索抗滑樁,滑坡推力為10001500KN/m時,最好采用錨索抗滑樁以減小樁身截面和埋深。更大的滑坡推力,則需設兩排樁,或樁與錨索框架共同抗滑,或分級支擋。當有多層滑面時,應分層計算滑坡推力,支擋工程應保證各層滑坡的穩(wěn)定。圖3是抗滑樁的結構型式示意圖供參用。值得提出的是,
23、多層滑面的滑坡,各層的活動狀態(tài)和復活的可能并不相同,可采用不同的安全系數計算滑坡推力。當深層滑面在排水后無滑動可能時,抗滑樁不一定要錨入深層滑面以下。這樣可減少樁長,節(jié)約投資。5 預防“工程滑坡”的方案所謂“工程滑坡”是指無古老滑坡跡象,但具有產生滑坡的地形地質條件,工程施工中發(fā)生的滑坡。有開挖邊坡形成的滑坡,也有填堤和棄土形成的滑坡,前者更為常見。預防滑坡更具有重要意義。(一)預防邊坡開挖形成滑坡的方案高度大于30m的高邊坡開挖后發(fā)生變形和滑坡的事例最多,因此是預防的重點。1.高邊坡的特點高邊坡是將地質體的一部分改造成為人為工程設施,因此其穩(wěn)定性受控于坡體的地質結構(地形地貌、地層巖性及在邊
24、坡上的分布,地質構造和水文地質條件)及人為改造的程度(坡形、坡高、坡率,相應的排水和加固工程及施工方法)。高邊坡設計對地質條件的依存性、預測性、風險性以及對科學施工的要求都是十分突出的特點。2.設計原則(1)查清坡體結構和巖體結構,正確預測邊坡的破壞模式和范圍是設計的基礎。(2)盡量減小邊坡的總高度高度小于30m的邊坡設計符合巖土體強度條件的坡形和坡率。大于30m的邊坡設計較陡坡率(應保持施工中穩(wěn)定)結合排水和支擋加固工程以減少邊坡的總高度。貫徹“固腳強腰”原則,既保整體穩(wěn)定,又保局部穩(wěn)定。(3)保護環(huán)境與美化環(huán)境的原則盡量減少植被破壞,避免“扒山皮”式刷方,加固和防護措施應與環(huán)境相協(xié)調。(4
25、)動態(tài)設計,信息化施工原則隨著邊坡開挖揭露的地質情況,調整原設計使之符合邊坡的實際條件。邊開挖,邊支護,防止坡體長期暴露、松馳、風化、雨水滲入而發(fā)生變形。3.設計方法由于高邊坡地質結構的復雜性和多樣性,其設計方法還是綜合采用工程地質分析比擬法、力學計算法和經驗法。因為高邊坡尚未開挖,變形沒有發(fā)生,其破壞模式和范圍只能根據坡體結構進行預測,然后才能進行力學計算。除了類均質土坡可用滑面搜索法找出最不利滑面外,一般巖質邊坡的破壞面(潛在滑動面)皆受控于結構面、軟弱夾層和風化界面,只能通過工程地質調查分析確定。其破壞范圍與開挖坡高有一定關系,一般水平計算長度為坡高的1.53.0倍。順層邊坡,當巖層傾角
26、1015時,為46倍,大于15時,可達610倍??蓮漠數仡愃茥l件已發(fā)生的變形進行比擬。然后進行推力計算。坡形和坡率設計:一般設計為臺階形,土質邊坡和全風化巖質邊坡,每級坡高68m,其他巖質邊坡810m,堅硬巖層也可1012m或更高。每級邊坡之間設23m寬的卸荷平臺,對高度大于40m的邊坡,最好中部(或巖性分界處)設寬46的寬平臺以調整坡腳應力。坡率設計參照有關規(guī)范和地區(qū)經驗,有支擋工程的邊坡可適當采用較陡的坡率。4.高邊坡的排水和支擋方案(1)排水系統(tǒng)完善高邊坡周圍的地表排水系統(tǒng)防止邊坡變形已成共識。但地下排水工程由于前期地質資料不足常被忽視。實際上地下排水對保持邊坡穩(wěn)定是非常重要的。對地下水特別發(fā)育的邊坡,采用隧洞截水是必要的,對疏干邊坡保持其穩(wěn)定起了重要作用。一般邊坡只要有地下水出露,在出水段設置仰斜排水孔排水是不可缺少的,但孔深應達到潛在滑動面以下??组g距為510m。(2)支擋工程方案圖5-1 邊坡支擋方案示意圖支擋工程的布設必須貫徹“固腳強腰”的原則。坡腳應力和地下水集中,最易破壞而引起整個邊坡失穩(wěn),應加強支擋,此為“固腳”。邊坡中部支擋主要防止局部淺層滑動。由于支擋型式很多,以下只簡單歸納6種類型:a.類均質土坡,總高度不足30m,可能從坡腳滑出時,如圖4a,根據推力大小,可在坡腳作抗滑擋墻,或抗滑樁,滲水處設仰斜排水孔。b.當邊坡較高,只有一層滑面從坡腳滑出
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