影响边坡稳定的因素与防护处治整理版

2021-04-25 13:20:57本页面

影响边坡稳定的因素与防护处治整理版


【正文】

边坡病害的分类,并从 工程地质、支挡防护两个方面对边坡处理技术进行了探讨, 提出了公路边坡稳定与防护的措施 关键词:边坡稳定因素、边坡病害、边坡处理技术。 在公路工程建设中,经常会发生边坡失稳事件,因此,准确评价分析边坡稳定性有着重要意义。影响边坡稳定性的因素很多,其中,边坡的地质条件、水文地质条件、地形地貌和新构造运动等,是影响边坡稳定性的决定因素。一般来说,这些因素比人类的工程活动,如地下采掘、开挖坡脚、人工削坡对边坡稳定性的影响更大。人类的工程活动往往起到诱发边坡失稳的作用,是次要因素。边坡稳定状态是各种因素综合作用的反映,边坡稳定性和各种因素构成一个相互联系、相互影响的整体,其中任何一个因素的改变往往会导致其他因素发生改变,进而引起边坡稳定状态发生改变。

在评价边坡稳定性时,应区别各因素在边坡稳定中所起的作用,有重点地考察和分析起主导作用的因素。 一、影响边坡稳定性的因素 (一)、地质条件 1、岩土体的工程地质性质 岩土体的力学性质决定了边坡失稳的方式。坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主;软弱岩石边坡失稳以应力控制型失稳为主。对其它因素给定的边坡,岩土体的工程地质性质越优良,边坡的稳定性越高。 2、地质构造 表现为结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度及充填物成分和结构面的产出状态对边坡稳定性的影响。在评价结构面对边坡稳定性的影响时,要特别注意结构面的产出状态与边坡面的相互关系。结构面与边坡面的组合不同,边坡的稳定性也不同。

当结构面与边坡面成反倾或结构面与陡坡顺倾时边坡稳定;当结构面与边坡顺倾时,易发生边坡失稳。 (二)、水文地质条件 “十个边坡九个水”,这句话形象地反映了边坡失稳往往与地下水的活动有密切关系这一客观事实。水文地质条件包括地下水的赋存、补给、径流和排泄条件。地下水的 第1页共6页 富集程度与气候条件、水文地质条件有关。由于岩土体的力学性质受水的影响很大,地下水富集程度的提高一方面增大坡体下滑力,另一方面降低软弱夹层和结构面的抗剪程度,引起孔隙水压力上升,降低滑动面上的有效正应力,导致滑动面的抗滑力减小。因此,地下水富集程度的改变相应地引起边坡稳定性发生改变。有不少边坡失稳与边坡水文地质条件恶化有关。

而治理边坡也往往是由于改善了水文地质条件而获得成功。 (三)、新构造运动 新构造运动往往引起边坡形态、产出状态及水文地质条件的改变,从而导致边坡失稳。强烈的新构造运动———地震,对边坡稳定性的影响极大,地震往往伴有大量的边坡失稳。这是由于地震作用产生水平地震附加力,当水平地震附加力的作用方向不利时,边坡的下滑力增大,滑动面的抗滑力减小。另外,在地震作用下,岩土中的孔隙水压力增加和岩土体强度降低,均能对边坡的稳定性产生不利影响。 (四)、地貌因素 边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响是显而易见的,不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力,并引起张裂缝;在坡脚产生的强烈的剪应力,会形成剪切破坏带。

这些作用极大地降低了边坡的稳定性。边坡面与地质结构面的不利组合还会导致边坡结构面控制型失稳。 (五)、气候因素 大气降雨是地下水的主要补给源。气候类型不同,大气降雨量也不同。由于不同地区的大气降雨量不同,即使其他条件相同,边坡的稳定性也不同。暴雨或长期降雨以及融雪过后,会出现边坡失稳增多的现象,这说明大气降雨等对边坡的稳定性有很大的影响。大气降雨、融雪的增加提高了地下水的补给量,一方面降低岩体的强度,增大孔隙水的压力,使边坡滑动面的抗滑能力降低;另一方面增大边坡的下滑力,两者结合起来极大地降低了边坡的稳弱,从而导致裂隙增加、扩大,影响边定性。岩石风化速度、风化层厚度以及岩石风化后的机械变化和化学变化(矿物成分改变)均与气候有关。

(六)、风化作用 风化作用使岩土的抗剪强度减弱,裂隙增加、扩大,影响边坡的形状和坡度,透水性增加,使地面水易于侵入,改变地下水的动态;沿裂隙风化时,可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌、堆积、滑移等。 (七)、人类的工程活动因素 第2页共6页 1、削坡 不当的削坡往往使坡脚结构面或软弱夹层的覆盖层变薄或切穿,减小坡体滑动面抗滑力,而边坡下滑力却没有相应减小,这样使边坡的稳定性降低。当结构面或软弱夹层的覆盖层被切穿时,结构面与边坡面构成不利组合,导致边坡产生结构面控制型失稳。 2、坡顶加载 对边坡稳定性产生的不利影响表现在两方面:一是在增加坡体下滑力的同时,没有成比例地增加滑动面的抗滑力。

二是加大了坡顶张应力和坡脚剪应力的集中程度,使边坡岩土体破坏,强度降低,因而引起边坡稳定性降低。当坡顶加载物为松散物时,情况就更为严重,因为松散加载物能减少大气降雨的地表径流,增加大气降雨的入渗量,也会降低边坡的稳定性。 2、地下开挖 地下开挖主要包括采矿和开掘铁路、公路、引水隧道等,这类活动所引起的地表移动与边坡失稳常与下列因素有关。一是与地下开挖位置有关。地下开挖越接近边坡面,地表移动和边坡失稳越强烈,但其范围却显著减小;近地表的地下采掘往往引起小范围沉降和塌陷,边坡的变形和破坏是局部的;当地下开挖埋深较大时,地表移动和边坡失稳的范围比较大,失稳往往是整体的。二是与地下开挖规模有关。地下开挖规模越大。

边坡的应力场改变就越大,在坡顶和坡脚引起的应力集中也越强烈,边坡稳定性的降低也就越大。三是与边坡地质条件有关。地下开挖对边坡影响程度受边坡地质条件控制,在顺倾边坡中,地下采掘工程如果平行于边坡走向,开挖活动往往切割边坡的锁固段,降低了边坡稳定性,甚至使其失稳。如果地下工程垂直于边坡走向,地下开挖对边坡的影响就要小得多。地下开挖引起的地表移动和边坡失稳具有先沉陷、后开裂、再滑动的活动规律。地下开挖首先引起边坡地表运动,当地表移动到一定程度时,在边坡坡顶附近拉裂,并出现拉裂缝,坡脚附近出现剪切破坏带。当边坡岩土体破坏较严重时,拉裂缝与剪切破坏带贯通或近乎贯通,边坡滑动面的抗滑力急剧下降,边坡的稳定性显著降低。

甚至失稳。 二、边坡病害可分为以下三类: 1、滑坡 滑坡是路基山坡土体或岩体由于长期受地下水、地表水活动的影响使其结逐渐失去支撑力,在自重的作用下,整体沿着一定软弱面向下滑动。滑坡按其引起滑动的力学特 第3页共6页 性来区分,可分为牵引式和推移式滑坡。牵引式滑坡,是下部先滑动,使上部失去支撑而变形滑动,一般速度较慢,可延续相当长时间,横向张性裂隙发育,表面多呈阶梯状或陡坎状。推移式滑坡是上部岩土挤压下部岩土体产生变形,滑动速度较快,滑体表面波状起伏,多见于有堆积分布的斜坡地段。在公路建设中,在综合作用下,改变了原来斜坡的平衡状态,则将引发工程新滑坡或工程复活古滑坡。如:云南省普洱渡~麻柳湾高速公路22合同豆沙关立交区匝BK0+230~BK0+510段位于云南省盐津县花楸树段。

关河北岸。该段路基为挖方地段,挖方边坡为潜在的不稳定的顺层滑坡,原始状态下处于极限平衡状态,由于路基边坡开挖后诱发两种变形破坏:一是表层松散土体在顺向岩土界面控制下的滑坍;二是顺层岩体在节理控制下的顺层滑移。土体坍滑对岩体滑移有一定程度的影响,而后者对土体坍滑影响更大更直接。 2、崩塌 所谓崩塌是整体岩土块脱离母体突然从较陡的斜坡上崩落下来,并顺斜坡猛烈翻转、跳跃,最后堆落在山脚。它具有突发性,危害较大,它与滑坡的区别是,崩塌发生急促,破坏体散开,并有倾倒、翻滚现象。而滑坡体一般总是沿着固定滑动面整体地、缓慢地向下滑动。 3、剥落 所谓剥落是指边坡表层受风化,在冲刷和重力作用下,不断沿斜坡滚落。

三、边坡的防护措施 下面从工程地质、支挡防护两个方面对边坡处理技术进行探讨。 1、边坡设计过程中还有一个很重要的依据是工程地质条件,由于现实客观条件所限,在山区公路施工图设计时要得到较为确切的工程地质资料是困难的。因此,要做出合理的边坡设计也是困难的。只有在施工便道开通,必要的生活设施和钻探用水等得到解决时,才能进行较为详细的地质钻探和物探,获得较为确切的工程地质资料,做出正确的边坡施工设计图。如云南水麻高速公路豆沙关立交区匝BK0+230~+510段边坡,经水麻高速公路建设指挥部、云南地勘二分院、北京华路捷监理咨询公司、云南路桥股份有限公司和云南公路规划勘察设计院的有关人员经过充分探讨。

结合该段边坡滑坡变形特征、滑动面形态、稳定性及发展趋势等,为防止路基开挖后边坡失稳。作出入下处理措施:(1)、设计于立交区匝BK0+230~BK0+500右侧一、二级边坡采用 第4页共6页 5φj15.24mm锚索点锚固;三级边坡BK0+294~BK0+335段右侧采用抗剪性能较好的7φj15.24mm锚索框格梁,其余均采用5φj15.24mm锚索框格梁;预应力锚索采用270级高强度低松弛、抗拉强度不小于1860MPa的钢绞线,每组锚索为5或7束Φj15.24毫米钢绞线,在相对稳定岩层中的锚固长度均为10m,施工前须按规定进行锚索张拉试验,试验锚索不少于2根,并通知指挥部及设计代表、监理。

试验完毕应将结果及时反馈设计人员,以确认或修改设计锚索长度。钻孔直径7φj15.24mm采用Φ130mm,5φj15.24mm采用Φ110mm,孔内注M30水泥浆。7束Φj15.24毫米锚索设计张拉吨位为700KN,5束Φj15.24毫米锚索设计张拉吨位为500KN。框格梁每四榀于横梁中间从上至下设一道变形缝,缝宽2cm,缝隙中采用沥清麻絮填塞,空格内采用植草防护。 (2)、加强地面排水,在滑坡周界设置6060mm截水沟。 因地质单位提供的地质资料较详细,经处治后,目前边坡无形变位移现象,所以该段边坡处治获得了成功。 2、关于支挡结构问题 过去我们在稳定边坡中常用抗滑挡墙和抗滑桩,一般

但是传统的抗滑桩和抗滑挡墙在使用几年之后,产生推移甚至被推倒的事例是常见的。究其原因,除一般的设计或施工问题之外,在理论上来说,是库伦或朗金土压力理论的缺陷。因为岩土体有蠕动的物理现象,尤其是有临空面的岩土体,有流变力学特性。岩土体的蠕动使传统支挡结构所受到的侧向压力 随着时间的推移而增大,最后在一场大雨过后被推倒。因此,随着科技的发展进步,已从传统的被动支挡,发展到考虑加固岩土体自身,改善其力学特性,加强其整体性以达到稳定边坡的目的。这方面比较成熟的技术有:通过锚杆、预应力锚索点(或框格梁)灌浆或喷射注浆加固岩土体、加筋土、锚喷支护等。这些技术已有国家或行业的设计施工规范,可以说是边坡稳定防护技术的主要方向。

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