路基邊坡穩(wěn)定性分析及防治措施

蘇春華,燕云飛

(牡丹江市公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 邊坡工程穩(wěn)定性分析

1.1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

(1)地貌條件。深溝峽谷地區(qū),陡峭的岸坡是容易發(fā)生邊坡變形和破壞的地形條件。

(2)地層巖性。地層巖性對邊坡穩(wěn)定性的影響很大,軟硬相間,并有軟化、泥化或易風(fēng)化的夾層時(shí),最易造成邊坡失穩(wěn)。

(3)地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造因素主要是指邊坡地段的褶皺形態(tài)、巖層產(chǎn)狀、斷層和節(jié)理裂隙的發(fā)育程度以及新構(gòu)造運(yùn)動的特點(diǎn)等。通常在區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜、褶皺強(qiáng)烈、斷層眾多、巖體裂隙發(fā)育、新構(gòu)造運(yùn)動比較活躍的地區(qū),往往巖體破碎、溝谷深切,較大規(guī)模的崩塌、滑坡極易發(fā)生。

(4)巖體結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的巖體物理力學(xué)性質(zhì)差別很大,邊坡變形破壞的性質(zhì)也不同。

(5)風(fēng)化作用。邊坡巖體長期暴露在地表,受到水文、氣象變化的影響,逐漸產(chǎn)生物理和化學(xué)風(fēng)化作用,出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象。當(dāng)邊坡巖體遭受風(fēng)化作用后,邊坡的穩(wěn)定性大大降低。

(6)地下水。處于水下的透水邊坡將承受水的浮托力的作用,使坡體的有效重力減輕,穩(wěn)定性下降;水流沖刷巖坡,可使坡腳出現(xiàn)臨空面,上部巖體失去支撐,導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

(7)邊坡形態(tài)。邊坡形態(tài)通常指邊坡的高度、坡度、平面形狀及周邊的臨空條件等。一般來說,坡高越大坡度越陡,對穩(wěn)定性越不利。

(8)其他作用。此外,人類的工程作用、氣象條件、植被生長狀況等因素也會影響邊坡的穩(wěn)定性。

1.2 邊坡工程穩(wěn)定性分析方法

(1)邊坡極限平衡法。極限平衡法是根據(jù)邊坡上的滑體或滑體分塊的力學(xué)平衡原理(即靜力平衡原理)分析邊坡各種破壞模式下的受力狀態(tài),以及利用邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關(guān)系來評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性。極限平衡法是邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算的主要方法,也是工程實(shí)踐中應(yīng)用最多的一種方法。

(2)邊坡可靠性分析法。邊坡工程是以巖土體為工程材料,以巖土體天然結(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu),或以堆置物為工程材料,以人工控制結(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu)的特殊構(gòu)筑物。這些構(gòu)筑物都程度不同地存在組成和結(jié)構(gòu)上的不均勻性,天然邊坡尤為突出,因?yàn)闃?gòu)成邊坡的地質(zhì)體經(jīng)受長期的多循環(huán)的地質(zhì)作用,而且作用強(qiáng)度不一,且又錯(cuò)綜復(fù)雜,致使它們的工程地質(zhì)性質(zhì)差異很大?，F(xiàn)階段邊坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模擬法、可靠指標(biāo)法、統(tǒng)計(jì)矩法以及隨機(jī)有限元法。

2 不穩(wěn)定邊坡的防治措施

(1)抗滑樁技術(shù)。邊坡處置工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側(cè)向土體或巖體,依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力,從而使得邊坡保持平衡或穩(wěn)定?？够瑯杜c一般樁基類似,但主要承受的是水平荷載。鋼筋混凝土樁是目前邊坡處治工程廣泛采用的樁材,樁斷面剛度大,抗彎能力高,施工方式多樣,其缺點(diǎn)是混凝土抗拉能力有限?？够瑯妒┕ぷ畛Ｓ玫姆椒ㄊ蔷偷毓嘧?機(jī)械鉆孔速度快,樁徑可大可小,適用于各種地質(zhì)條件;但對地形較陡的邊坡工程,機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大。鉆孔時(shí)的水對邊坡的穩(wěn)定也有影響。人工成孔的特點(diǎn)是方便、簡單、經(jīng)濟(jì),但速度慢,勞動強(qiáng)度高,遇不良地層(如流沙)時(shí)處理相當(dāng)困難。另外,樁徑較小時(shí)人工作業(yè)困難。

(2)注漿加固技術(shù)。注漿加固技術(shù)是用液壓或氣壓把能凝固的漿液注入物體的裂縫或孔隙,以改變注漿對象的物理力學(xué)性質(zhì),從而滿足各類土木建筑工程的需要;注漿加固技術(shù)的成敗與工程問題、地質(zhì)問題、注漿材料和壓漿技術(shù)等直接相關(guān),如果忽略其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié),都可能造成注漿工程的失敗。工程問題、地質(zhì)特征是灌漿取得成功的前提,注漿材料和壓漿技術(shù)是注漿加固技術(shù)的關(guān)鍵。

(3)加筋邊坡和加筋擋土墻技術(shù)。加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復(fù)合土。在土中加入加筋材料可以提高土的強(qiáng)度,增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整個(gè)土工系統(tǒng)的力學(xué)性能得到改善和提高的土工加固方法均稱為土工加筋技術(shù),形成的結(jié)構(gòu)亦稱為加筋土結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)相比,加筋邊坡和加筋擋土墻的特點(diǎn)有結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、技術(shù)簡單、施工方便、要求較低、節(jié)省材料、施工速度快、工期短、造價(jià)低廉、效益明顯、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等。由于加筋邊坡和加筋擋土墻的這些優(yōu)點(diǎn),目前其已從公路路堤、路肩發(fā)展到應(yīng)用于其他各種支擋結(jié)構(gòu)和邊坡防護(hù)。目前已用于處理公路邊坡、市政建設(shè)、護(hù)岸工程、鐵道工程路基邊坡、工民建配套的支擋及邊坡工程、防洪堤、林區(qū)工程、工業(yè)尾礦壩、渣場、料場、貨場等;甚至還用于危險(xiǎn)品或危險(xiǎn)建筑的圍堰設(shè)施等。

(4)錨固技術(shù)。巖土錨固技術(shù)是把一種受拉桿件埋入地層中,以提高巖土自身的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的一門工程技術(shù)。由于這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重,節(jié)約了工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定,具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,因而目前在工程中得到極其廣泛的應(yīng)用。

(5)預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)。用高強(qiáng)度、低松馳型鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索對滑坡體或崩落體施加一定的預(yù)應(yīng)力,提高它們的剛度,使預(yù)應(yīng)力錨索作用范圍的巖石相應(yīng)擠壓,滑動面或巖石裂隙面上摩擦力增大,加強(qiáng)它們的自承能力,可有效地限制巖體的部份變形和位移。

(6)防滲和排水。防滲和排水是整治滑坡的一種重要手段,只要布置得當(dāng)、合理,均能取得較好效果。為了防止大氣降水向巖體中滲透,一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽,以截?cái)嗔髦粱麦w上的水流。

3 結(jié)束語

對常用邊坡工程的防治措施進(jìn)行了初步探討,指出了不穩(wěn)定邊坡防治措施的適用性,相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,邊坡防治措施將會得到進(jìn)一步的發(fā)展,并逐步趨于完善。