某變電站北側(cè)填土邊坡開裂原因分析

摘 要：某變電站于2007年10月9日進行進場地平整工作，于2008年1月20日完成邊坡漿砌石護面施工。隨后經(jīng)過春節(jié)期間的雨水及低溫天氣后，變電站北側(cè)的填土邊坡出現(xiàn)了坡面開裂現(xiàn)象。為查明邊坡開裂原因。分析該建設(shè)場地的地層巖性，并結(jié)合力學試驗研究成果及綜合比較，提出合理建議，相關(guān)研究結(jié)論對類似工程具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：變電站 填土邊坡 地開裂

中圖分類號：TU43 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）010-009-02

1 工程概況

某變電站于2007年10月9日進行進場地平整工作，于2008年1月20日完成邊坡漿砌石護面施工。隨后經(jīng)過春節(jié)期間的雨水及低溫天氣后，變電站北側(cè)的填土邊坡出現(xiàn)了坡面開裂現(xiàn)象。為查明邊坡開裂原因，根據(jù)2008年3月5日本工程的會議紀要，本次研究對該邊坡填土進行研究工作，查明邊坡填土的質(zhì)量及物理力學指標，對邊坡穩(wěn)定性做出正確評價。

本次研究在北側(cè)填土邊坡馬道上共布置了8個鉆孔，孔深5.45～12.10m，總進尺69.75m，進行標準貫入試驗43次，取原狀素填土土樣17組。

變電站北側(cè)填土邊坡開裂特征如下：坡面出現(xiàn)不同程度的裂縫；擋土墻頂面（高程約168.80m，頂寬約0.8m）下約0.8m截溝縫混凝土砂漿松開，少部分脫落，脫落的砂漿含砂量較大，水泥含量少，用手一捏就可以散開；擋墻中心線在中部彎曲，最大偏離值為11cm；在邊坡頂邊緣有縱向（平行于長軸方向）裂縫，在東端邊坡填土較薄的地段，在邊坡的中部形成縱向裂縫，寬度約1～20mm，在轉(zhuǎn)角處，裂隙形成兩條分支；坡頂?shù)闹車鷽]有變形，無開裂。

2 地層巖性

在勘探深度內(nèi)，場地土層主要有第四系人工堆積層（Qs）、洪積層（Qpl）和殘積層（Qel）。各巖土層特性如下：

2.1 第四系人工堆積層（Qs）

素填土①：紅褐色，成分以粘性土為主，混有暗紫紅色、褐黃色風化泥巖、粉砂巖角礫、碎石，粒徑一般為4～50mm，均勻性較差，厚度1.5～9.7m。填土經(jīng)過夯實，密實度相對較好，上部呈稍密狀，中下部呈中密～密實狀，堆積時間不到半年，為欠固結(jié)土。壓縮系數(shù)0.075～0.335MPa-1，屬低～中等壓縮性土。標準貫入試驗錘擊數(shù)為5～11擊，平均值為8.28擊。

2.2 全新統(tǒng)洪積層（Qpl）

（1）粘土②1：黃褐色、灰褐色，花斑狀，含有較多有機質(zhì)，混少量植物根系。土質(zhì)粘性好，濕～飽和，軟塑狀，層厚1.0m。標準貫入試驗錘擊數(shù)為4擊。僅見于SK04孔，原為水田地。

（2）粘土②：灰褐色、黃褐色，間夾灰白色粘土條帶。土質(zhì)粘性好，濕，可塑狀為主，層厚1.65m。標準貫入試驗錘擊數(shù)為9擊。僅見于SK04孔，原為水田地。

2.3 第四系殘積層（Qel）

粘土③：紅褐色，花斑狀，間夾灰白色粘土條帶，土質(zhì)粘性好，切面光滑，局部含有鐵錳結(jié)核，粒徑一般為3～20mm，次棱角狀，稍濕，硬塑狀，層厚0.80～5.00m。壓縮系數(shù)0.099～0.126MPa-1，屬低～中等壓縮性土。標準貫入試驗錘擊數(shù)為8～13擊，平均值為10.1擊。

本次研究在勘探深度內(nèi)未見地下水位。

3 填土物理力學試驗

本次研究共取了17組原狀填土樣進行室內(nèi)土工試驗，其中6組加做自由膨脹率及脹縮性試驗，根據(jù)土工試驗成果，素填土①層：自由膨脹率為30%～50%，平均為42.08%，具有弱膨脹潛勢；相對膨脹率為0.0%～0.08%，平均值為0.042%，脹縮總率為1.10%～2.96%，平均值為1.98%，屬弱脹縮土。根據(jù)當?shù)貐^(qū)域氣象資料，計算出場地土的濕度系數(shù)為 w=0.801，從而得出場地大氣影響深度為3.5m，大氣影響急劇層深度為1.58m。經(jīng)過計算，得出素填土①層的脹縮變形量s=26.71mm，地基的脹縮等級為Ⅱ級。

由此試驗資料表明組成邊坡的土層的膨脹性等級降低了。由原狀土的中等膨脹性降低了。填土的干密度 d =1.45～2.03 g/cm3，平均值為1.71 g/cm3，而最大干密度 dmax =1.68～1.84 g/cm3，平均值為1.76 g/cm3，控制的壓實系數(shù) c平均值為0.97，表明填土的密實度總體上是大于0.94的，但有不均勻性。如有兩個土樣的干密度僅為1.45g/cm3及1.53g/cm3，其壓實系數(shù)僅為0.83及0.87，明顯低于0.94的要求，深度在2.0～2.4之間，這也表明填土的不均勻性主要分布在淺部。從填土的抗剪強度指標看，天然快剪試驗c=46.1～78.2 kPa，平均值為67.8kPa，標準值為55.9 kPa， =18.3～24.8€埃驕滴？0.5€埃曜賈滴？8.7€埃咂律杓撇捎玫目辜羥慷戎副阠=25kPa， =7€埃？13.5€埃杉鍆戀目辜羥慷仁怯薪洗蟮陌踩⒈傅模欣詒咂碌惱邐榷??？

4 填土邊坡開裂原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場對北側(cè)開裂邊坡進行研究，發(fā)現(xiàn)坡頂馬道及坡面有數(shù)條裂縫，且坡面有不均勻隆起、坡底擋土墻也出現(xiàn)水泥護面剝落現(xiàn)象。裂縫大多呈水平方向發(fā)展，相互平行，向前延伸，延伸性較好，其中東北角開裂較嚴重。裂縫一般寬5～100mm，長6～15m。

北側(cè)填土坡面自上而下共布設(shè)排水管3～6排，間距3～6m。經(jīng)現(xiàn)場查看，北側(cè)填土邊坡排水不暢，排水管絕大部分未見排水痕跡。

場地平整的填土主要為場地內(nèi)的粘土層及強風化巖層。根據(jù)土工試驗成果，場地素填土具有弱膨脹潛勢，屬弱脹縮土。填土邊坡由于膨脹性填土吸水膨脹軟化或失水收縮開裂而導致土的體積和狀態(tài)發(fā)生變化也較弱，因此填土邊坡的脹縮性對邊坡漿砌石開裂有一定的影響。

根據(jù)坡面開裂縫大多呈水平方向發(fā)展，且具有層狀特征，在填土邊坡淺層土質(zhì)不均勻性，在雨水軟化作用下，產(chǎn)生表層位移，從而引起坡面漿砌石開裂，這是填土邊坡漿砌形成開裂的主要原因。

另外，低溫天氣的過程，可能加劇邊坡?lián)跬翂皾{砌石護坡面的開裂，同時局部漿砌石砂漿水泥含量過少，使砂漿抗剪力過低，也導致漿砌石開裂提供了一定的條件。

5 結(jié)論及建議

（1）從現(xiàn)場研究及原位測試成果看，北側(cè)邊坡的填土成分不均勻，上部呈稍密狀，中下部呈中密～密實狀。標準貫入試驗及土工試驗資料均表明填土的物理力學強度的均勻性。

（2）北側(cè)填土邊坡的填土經(jīng)過夯實，且密實度相對較好，出現(xiàn)的裂逢是由多種原因造成的，弱脹縮性有一定影響，但坡面表層填土不均勻性是開裂的主要原因，低溫天氣過程及漿砌石砂漿局部水泥含量過少也加劇了坡面漿砌開裂。該邊坡開裂為表層改造變形特征，不會造成邊坡整體變形失穩(wěn)。

（3）為了防止填土邊坡的進一步破壞，應(yīng)對開裂縫進行封閉，同時在坡頂及坡面上設(shè)置良好暢通的排水系統(tǒng)，使雨水盡快從坡面上排走，防止邊坡上雨水的大量滲入，加劇坡面開裂。

（4）隨著填土層的固結(jié)作用，填土邊坡表層壓實度不夠的填土將進一步被壓實，將逐漸趨于穩(wěn)定。

（5）邊坡最高的地段坡腳已有擋土墻，擋土墻基礎(chǔ)埋深達3.0m，基礎(chǔ)埋深較大，而擋土墻的臨空高度為3.0～4.0m，其他地段邊坡高度不大，同時邊坡土層的整體密實度及抗剪強度指標均有余度，因此，綜合判定邊坡整體是穩(wěn)定的，不會危及到建筑物的安全，邊坡不會形成整體滑動。

（6）為了及時掌握邊坡變形趨勢，建議對邊坡設(shè)觀測點觀測，同時驗證邊坡穩(wěn)定性的判斷的正確性，并為邊坡變形提供實測數(shù)據(jù)。

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