江西华东岩土工程有限公司330000
摘要:土坝、河岸、路堤、挖坡以及山坡有可能因稳定性问题而产生滑坡。大片土体从上滑下堆积在坡脚前。滑动也可能影响到深层,上部土体大幅度下滑而引起坡脚向上隆起,向外挤出,整个滑动体呈现转动状。此外,土坝、河堤的滑坡还会引起垮坝,乃至发生大的洪水,河岸的滑坡还会造成很大的波浪,致使在很长的距离内产生灾难。
关键词:边坡稳定性;分析及处理;方法
在众多的地质灾害中,边坡失稳灾害以其分布广且危害大,而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。因此,研究边坡变形破坏的过程,分析其失稳的主要影响因素,对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。
一、边坡定义及分类
边坡是指地壳表面一切具有临空面的地质体,其特点是具有一定坡度及高度。按其形成因素可以分为自然斜坡和人工边坡。
二、边坡稳定性的影响因素
边坡的稳定性受多种因素影响,可分为内部因素和外部因素。
1、内部因素
边坡在形成的过程中,其内部原有的应力状态发生了变化,引起了应力集中和应力重分布等。为适应这种应力状态的变化,边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏。
内部因素包括岩性、岩体结构及构造、构造运动、地下水流、地表水等因素。
(1)、岩性
岩性即岩土形式所产生的种种影响,它包括了岩石的物理力学性质和化学性质,如岩土的组成、强度、硬度、抗风化的能力、抗软化的能力以及透水性等等。
(2)、岩体的结构及构造
通常所说的岩体结构包含结构体和结构面。结构体则是由不同形状的各类结构面组合并将岩体切割成单元块体。岩石物质分异面及不连续面被称为结构面。它是具有一定方向、规模、形态和特性的面。岩体的结构主要是指结构面和岩块的特性以及它们之间的排列组合。对边坡稳定性产生影响的岩体结构因素主要包括:结构面的倾向,结构面的倾角和走向,结构面的组数和数量,及其的起伏差和表面的性质,以及软弱结构面。
(3)、构造运动
大地构造运动通常划分为以断裂为主的地壳断裂运动和以折皱为主的地壳折皱运动,这两种运动都会产生构造应力。开挖形成的挖方边坡影响挖方边界处岩体的应力状态。在地层的构造作用之下,基岩可能需要承受着一定强度的水平向构造应力。这种构造应力对于挖方边坡的性能会产生极其重要的影响。特别是在深挖方中,这种影响的表现是相当明显的。
(4)、地下水流
当岩体的裂隙中存在地下水时,地下水会对岩体产生一定的水压力。它的作用与孔隙面相是互相垂直的,其与孔隙水的水头有关,水头越高,产生的静水压力就越大。而静水压力会对岩体有一个相对滑推或是向上的浮托力,所以岩体边坡的稳定性会相应的降低。
当排水不畅时,裂隙水压力会剧增,将引起边坡失稳。对于土质滑坡体,地下水位在土体中会使土体的有效应力减小,由此将会引起土体的抗剪强度在一定的程度上有所下降。
地下水在其渗流的过程中,通常会对岩土体产生一个渗透力,这是一个体积力,它的大小与流动水的体积、水的容重、水力梯度的大小有密切的联系。它的方向与水流方向是一致的。当地下水顺着坡体向下时,对整个坡体施加向下的渗透力,使坡体整体稳定性减小。在地下水渗流作用下,岩(土)体还会产生渗透破坏。土质边坡可能造成潜蚀破坏,在水浮力的作用之下,岩质边坡的结构面填充物的重量会下降,在动水压力稍微大时,结构面中的填充物颗粒就会被地下水带走,且岩块之间的填充物会受到侵蚀直至掏空。
(5)、地表水
地表水对土质边坡的影咱主要以冲刷侵蚀为主,雨水冲刷流动的过程中会较为均匀地冲刷着整个坡面上的松散物质,导致坡面下降,同时边坡会后移,形成面状侵蚀。随着冲刷的日益加剧,最终形成冲沟、局部的沟坎,并容易发生崩垮,或使坡体切割分解,逐渐失稳。这些垮塌物质堵塞冲沟,也可能导致泥石流等自然灾害。岩质边坡受地表水的影响较小。由于岩质边坡的强度较高,不容易侵蚀。但如果岩石的风化比较严重,且降雨较强,就会导致岩石的风化层遭到一定的影响,它会从基岩中剥离出来。由于地表水的流动,剥离了的岩屑会被带走,则新鲜的基岩将会露出地表,接受新的风化。长期以来循环往复,岩体会变薄,强度会降低,风化形成的裂隙会加深,由此形成一个难以打破的恶性循环。如果地表水在岩石坡面的排泄受到阻碍,岩体的重量就会加大,坡体的下滑力也会在一定程度上有所增加。
2、外部因素
各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化,这些条件是推动边坡演变的外部因素。
(1)、气候因素
极端的气候条件和全球气候变化是构成滑坡发生的主要触发和诱发条件,中国南方天气系统主要受印度洋暖湿气流的控制,夏季多局部强降雨过程;而我国的西北地区,主要受季风气候影响。大量降雨致使边坡稳定性降低。
(2)、人为因素
人为因素则包括边坡开挖、地表外加荷载、爆破等因素。
开挖、地表外加荷载等人为因素同样会影响边坡的稳定性。边坡开挖对边坡稳定性的影响因素主要为坡高与坡比,坡高愈大,坡比愈大,在其他条件相同的情况下,边坡稳定性愈差,边坡破坏概率也就愈大。
爆破对边坡稳定性的影响与地震类似,但爆破产生的震动与地震的震动效应有差别,爆破药量愈大,质点震动频率愈低,周期愈长,从而愈接近地震效应。
三、边坡处理方法
在工程建设中,建设者积累和总结了很多的经验和方法,为边坡的防治和施工提供了很多有效的方法。边坡治理的工程措施有很多,起具体方法如下:
(1)结合当地经验,参照同类岩(土)体的稳定情况,选择适宜的坡型和放足坡角。
(2)排除地下水和地表水。排除地下水的主要工程措施有设置截水盲沟、盲洞、渗管、渗井等措施;排除地表水的主要工程措施有
边坡体外设置截水沟、边坡体上设置地表水排水沟等措施。
(3)开挖土方时,宜从上到下依次进行,并防止超挖;挖、填土宜求平衡,尽量分散处理弃土,如必须在坡顶或山腰大量弃土时,应进行坡体稳定性验算。
(4)设置抗滑建筑物,如挡墙、抗滑桩、锚索桩等。
四、结束语
在工程建设过程中或建成运营期间,不可避免地形成了各种边坡工程。边坡失稳产生的滑坡灾害已经与火山及地震并列为全球三大地质灾害,在我国每年各类滑坡造成的直接经济损失高达数百亿元,死亡人数上百人。因此,深入开展边坡失稳机制及监测预警研究,对于减少滑坡地质灾害、推动边坡治理技术发展、保障国家财产和人民安全有十分重要的意义,所以对边坡稳定性分析及处理不得不重视。
参考文献:
[1]《工程地质手册》(第四版)
[2]《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009年版
[3]彭小云,张婷,秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J].高陡边坡稳定性的影响因素分析.2002.
[4]赵明阶,何光春等.边坡工程处治技术[M].北京:人民交通出版社.2003.