淺析邊坡支護結構形式的選擇

孫東哲

（中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650000）

工程建設的迅猛發(fā)展，衍生出眾多邊坡治理問題，邊坡支護安全成為工程建設中的重要組成部分。不穩(wěn)定、潛在不穩(wěn)定或者穩(wěn)定系數不能滿足要求的邊坡是我們主要的研究對象。深入分析研究邊坡的性質，采取合理的治理措施，才能控制邊坡的變形和破壞。常見的邊坡支護方式有重力式擋墻、扶壁式擋墻、懸臂式支護、板肋式或格構式錨桿擋墻支護、排樁式錨桿擋墻支護、錨噴支護、坡率法等。根據實際情況進行多方面的分析和論證，從多個支護方案中挑選出最優(yōu)方案。保證邊坡的穩(wěn)定和安全，減少對周圍環(huán)境的影響，避免不必要的經濟浪費。

1 常見邊坡支護方式

重力式擋土墻可用塊石、片石、混凝土預制塊作為砌體，或采用片石混凝土、混凝土進行整體澆筑。扶壁式擋土墻是一種鋼筋混凝土薄壁式擋土墻，構造簡單、施工方便，墻身斷面較小，自身質量輕，可以較好的發(fā)揮材料的強度性能，能適應承載力較低的地基。懸臂式擋土墻構造簡單，施工方便，能適應較松軟的地基，墻高一般在 6m～9m 之間。當墻高較大時，立壁下部的彎矩較大，鋼筋與混凝土的用量劇增，影響這種結構形式的經濟效果。錨桿擋土墻指的是由鋼筋混凝土板和錨桿組成，依靠錨固在巖土層內的錨桿的水平拉力以承受土體側壓力的擋土墻。錨噴支護是錨桿和噴射混凝土與圍巖共同形成一個承載結構，防止巖體松散墜落。坡率法是通過控制邊坡的高度和坡度而無須對邊坡進行整體加固就能使邊坡達到自身穩(wěn)定的邊坡設計方法。依據工程實際情況，從安全、經濟、合理、可行等方面分析和論證，選擇合理的支護方案。

2 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

地形地貌、地質構造、工程地質、地表水、地下水、開挖時間、開挖方式、周圍荷載等都是影響邊坡穩(wěn)定性的因素。地形地貌反映地形的高低起伏變化，高陡邊坡對穩(wěn)定不利。地質構造影響邊坡巖體的力學性質，構造運動強烈的區(qū)域巖土體破碎，對邊坡穩(wěn)定不利。巖土體的巖性、強度、完整性、結構面的發(fā)育程度是控制邊坡穩(wěn)定性的重要因素，必須查明土巖介質的物理力學性質、巖土體工程地質特征[1]。地表水和地下水會影響巖土體的重度，發(fā)生泥化軟化崩解現象，減低邊坡的強度。邊坡開挖后沒有及時支護，會降低邊坡的穩(wěn)定性。采用不同的開挖方式也會影響邊坡的穩(wěn)定性，例如采用放炮的方式開挖，就會嚴重破壞邊坡的完整性[2]。周圍的房屋、市政道路等建構筑物，會對邊坡產生豎向側向荷載，影響邊坡的穩(wěn)定。

3 工程實例

（1）工程概況。某區(qū)域經多年面山采石活動，原有的地表植被及其地質環(huán)境已遭受嚴重破壞，水土流失嚴重，遺留有多處裸巖陡崖、陡坡，多處棄渣、棄石堆積場、亂石坡、凹坑、凹槽等，關停后的采石場滿目瘡痍，在自然風化及雨季地表水的沖刷作用下，陡崖、陡坡、陡坎分布區(qū)存在誘發(fā)巖質崩塌、巖土滑坡、危石墜落等地質災害的可能性。棄渣、棄土堆積已在其邊緣形成了多處錯坎。

（2）工程地質水文地質條件。在勘察深度范圍內，根據巖土層的沉積環(huán)境及工程地質特性，區(qū)內大部分地段地表為第四系雜填土，局部區(qū)域有第四系殘坡積層紅黏土分布,下伏地層及出露巖層為二迭系棲霞茅口組（P1q+m）白云質灰?guī)r、石炭系中統(tǒng)威寧群（C2w）石灰?guī)r、石炭系下統(tǒng)倒石頭組（C1d）石灰?guī)r地層，具體參數見表1?；謴椭卫韰^(qū)整體屬金沙江水系，周邊區(qū)域分布的主要地表水為海運河及盤龍江，此外還分布黑龍?zhí)都拔靼咨澈铀畮斓?；區(qū)內無河流通過，大氣降水形成的地表水多順坡徑流，于擬治理區(qū)東部企業(yè)及居民生活區(qū)匯入城市污水排放系統(tǒng)，與周邊區(qū)域地表水體無聯系。

高速齒輪正轉咬合時的噪聲分貝為59dB，反轉噪聲分貝為60Db。對熱處理技術處理的203CY型高速齒輪在液壓條件下進行了臺架實驗，當轉速設定為390r/min時，用GB傳感器和轉速儀檢測到扭轉的距離，用S T一106型測溫儀器進行溫度的檢測，冷卻方法為循環(huán)水冷卻法。根據標準高速齒輪質量分級規(guī)定，試驗選取MW計算的扭矩)為試驗扭矩，并記錄主動高速齒輪的旋轉次數0.3×1.3次不發(fā)生任何齒輪形變即為合格品。試驗分析可以發(fā)現，實驗中的9603符合“汽車齒輪質量等級”標準。

2.2 應力變化實驗分析

根據應力值變化的范圍，高速齒輪也隨之發(fā)生相應的變形，主要原因有：滲碳工藝滲碳效果較好，且較為穩(wěn)定，滲碳后直接采用分級淬火熱處理工藝可以有效地減少高速齒輪的變形。此工藝技術能與齒輪表面充分接觸，在冷卻時能使熱油沿著齒輪內部和在齒輪之間定向滲透，使每個齒輪底面冷卻速度變快，從而限制齒輪形狀和應力作用造成的變形。滲碳后碳濃度呈階梯狀分布，在淬火冷卻過程中，滲透層與內部交界處滲透度較高；繼續(xù)冷卻時齒輪體積增大，致使殘余的應力產生，進而導致高速齒輪的變形。同時應力變化與冷卻過程中的介質溫度變化有關，由于受溫度的影響，其中的碳元素有很強的擴散性，影響高速齒輪的熱穩(wěn)定性，致使齒輪變形的情況發(fā)生。還會引起高速齒輪組織能力下降，使得高速齒輪組織松弛，最終導致應力變化并引起變形。提高物質的穩(wěn)定性，而且在熱處理工藝的冷卻過程中的沒有發(fā)生變化的奧體在應力作用下而發(fā)生機械性變化使得穩(wěn)定性增強；從而使熱處理后的齒輪具有較高穩(wěn)定性、較好的韌性和較高的硬度，因而能有效延長高速齒輪的使用壽命。原因為：滲碳過程中出現共滲現象，滲透層中加入適量的Ar可以明顯延長高速齒輪的使用壽命；Ar在齒輪接觸區(qū)域會發(fā)生形變并誘發(fā)奧體變化，從而使得滲透層的強度增加；同時Ar發(fā)生形變時會吸收能量，導致誘發(fā)奧體產生殘余的應力，進而制約高速齒輪發(fā)生擴展及變形。

3 結語

分級淬火熱處理工藝在高速齒輪生產中的應用，控制好熱處理工藝的應力變化范圍，不但可以減少汽車齒輪熱處理的變形情況，而且可以增強高速齒輪的質量和延長齒輪的使用壽命。同時此工藝具有操作簡單、組織易于控制、技術穩(wěn)定和投資成本少等優(yōu)點，可以大幅度地縮短高速齒輪的生產周期，進而達到提高高速齒輪的質量和降低高速齒輪生產的成本的效果。

[1]李小娟,白香鴿,賈立術．熱處理工藝對建筑高強鋼耐延遲斷裂性能的影響[J]．熱加工工藝,2017，63(6)：213-216．

[2]劉贛華,錢錦年,鄒洋,等．淬火冷卻介質流速對弧齒錐齒輪滲碳淬火熱處理的影響[J]．材料熱處理學報,2018(2)：21-24．