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摘要:边坡看似处于静止状态,实际却处于运动变化中,这种不易发觉的运动直接造成边坡的完整性和稳定性受到影响,甚至引发安全事故。而事故发生在时间和空间上又具有随机性,因此,通过采取必要的措施,保证边坡工程的稳定性具有十分重要的现实意义。
关键词:边坡;失稳;防治
边坡是人类在工程与经济活动中所遇到的最普遍的地质、地貌环境。由于人为和自然因素的影响,边坡变形失稳破坏时有发生。例如崩塌、滑坡、泥石流等,这些失稳灾害会给人类的生命与财产安全及工程经济带来重大损失。
1、边坡稳定性概述
1.1边坡稳定的影响因素分析
(1)内部因素影响
经过长年累月地质活动形成边坡,使得各边坡特征各不相同,其中抗剪强度直接对边坡的稳定性产生影响;在边坡中存在许多结构面,包括裂隙、节理等,当有外界的荷载作用时,软弱面上的应力将会集中,结构面的强度直接对边坡整体稳定性产生影响;当边坡的坡度较大、呈现凸肚形状或上陡下缓时,在重力作用或外界荷载作用下,若是岩质边坡则易出现崩塌,若是土质边坡则易出现滑坡。
(2)外部因素影响
处于自然条件的边坡,直接出现崩塌或滑坡的现象比较少,大多数的地质灾害是在外界环境干预作用下才发生的。外部因素中最常见的是人为活动,通常进行边坡开挖是通过开挖、爆破等,另外在坡底卸载和坡顶堆载,这些都将对边坡变形产生严重影响。
1.2边坡破坏的基本形式
(1)边坡的冲刷破坏
冲刷破坏一般发生于较缓的土质边坡,如砂性土、亚粘土、黄土等,在大气的降水作用下,沿坡面的径流方向会形成很多小冲沟,如果不采取防护措施,那么就会产生逐年扩大的趋势;在边坡的坡脚,冬季一般发生积雪,造成坡脚的湿软,强度就会降低,上部的土体就会失去支撑,发生破坏;另外,高速行驶的汽车溅起的雨雪水,也很可能会冲刷坡脚。总而言之,坡脚是土质边坡的最薄弱的部位。
(2)边坡的崩塌破坏
崩塌指的是陡坡前缘的部分岩、土体与母体突然分离,塌落而下或崩坠崖底的过程与现象。滑坡指的是边坡的部分岩、土体沿着已经存在的地质界面或刚刚形成的剪切破坏面,向下方滑动的过程和现象。倾倒指的是边坡的内部有一组和坡面成反倾向并且倾角较陡的弱面,其将岩体切割分成了许多互相平行的块体进而倒落下来。在以上提到的边坡破坏形式中,滑坡是最常见并且危害最严重的。
2、边坡支护结构常用型式
2.1重力式挡墙
依靠墙体自重抵挡土压力作用;一般用浆砌片石砌筑;形式简单,就地取材,施工简便。在墙背设少量钢筋,并将墙趾展宽或基底设凸榫抵抗滑动,可减薄墙体厚度,节省混凝土量。
2.2扶壁式挡墙
它的主要特点是构造简单、施工方便,墙身断面较小,自身质量轻,可以较好地发挥材料的强度性能,能适应承载力较低的地基。但是需耗用一定数量的钢材和水泥,特别是墙高较大时,钢材用量急剧增加,影响其经济性能[8]。
2.3桩板式挡墙
挡墙主要用于支撑天然边坡或人工填土边坡,以保持土体稳定。目前,挡墙结构有重力式挡墙、悬臂/扶壁式挡墙、桩板式挡墙、加筋土挡墙、锚杆挡墙、锚喷支护挡墙等,此外,还有以上多种结构结合的挡墙。其中,桩板式挡墙沉降小且均匀,能保证挡墙基础的稳定和营运的安全,在工程中得到了普遍运用。
3、常见技术问题及解决办法
3.1边坡工程排水
(1)截水排水沟
为了减少地表径流汇入边坡,在距离稳定性欠佳的边坡或老滑坡后缘最远处裂缝5m以外的稳定斜坡面上设置外围截水排水沟。断面尺寸以该地区最大降雨强度时水流不漫沟为标准。沟底高程和沟底比降以顺利排除拦截地表水为原则,平面上依地形而定,多呈“人”字形展布。
(2)排水洞
为拦截滑坡体后山和滑坡体后深层地下水及降低滑坡体内地下水位,横向拦截排水隧洞修于滑坡体后缘滑动面以下,与地下水流向基本垂直;纵向排水疏干隧洞可建在滑坡体(或老滑坡)内,两侧设置与地下水流向基本垂直的分支截排水隧洞仰斜排水孔。
(3)排水孔幕
排水洞钻设排水孔幕,以降低地下水位,减少地下水渗压力。针对不同的岩区,排水孔幕可采用不同的布置形式:对于一般岩段,可用一排铅直孔;对于地下水富集地带,可采用两或两排以上排水孔。为了保证排水效果,尽量采用仰孔。排水孔直径均为50~100mm,孔深约为5~30m。
3.2边坡支档和锚固
(1)一般情况下,近水平或缓倾角顺层岩质路堑边坡的破坏概率很小,可以暂时不考虑其防护加固问题。
(2)陡倾角顺层岩质路堑边坡的破坏模式一般为弯曲破坏,多发生在层面软弱的强风化岩层底部,并且沿坡面表层发展。对于这种类型边坡,中上部采用系统锚杆加固,下部采用预应力锚索进行坡体深层防护加固。
(3)近直立顺层岩质路堑边坡一般较稳定,对于其中有拉裂、倾倒破坏趋势的边坡,可采用上部施加系统锚杆进行防护。
3.3坡面防护与绿化
(1)植物防护
植物防护方法一般通过铺种草坪、植灌木(树)的方式,利用生物植被覆盖作用,使发达植物根系能够有效保护边坡和路基免受降水和地表径流的侵蚀作用,从而起到边坡加固保护的效果[10]。植被根可紧密结合土壤,再加上植物的根和根相连,使表层不同深度的土壤紧密结合形成一个强大稳定层,有效地稳定了土壤,防止侵蚀和崩溃。
(2)工程防护
工程防护又可分为防护型和加固型,常见的工程防护有片(块)石护坡和护面墙、菱形网格护坡、六角空心砖护坡、窗孔肋式护坡、喷射混凝土护坡。边坡加固的方法很多,较有效的有:抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱等等。
参考文献
[1]许兴杰.浅谈挡土墙设计[J].房材与应用,2017,3(4):32-33.
[2]肖化文,江义兰,易思勇.浸水挡土墙设计[J].水利科技与经济,2014,4(5):276-281.