道路邊坡的穩(wěn)定分析及防護(hù)加固技術(shù)
2015-03-24
0 引言
隨著世界人口的不斷增加，人類活動的空間不斷擴(kuò)展，以技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件為支撐的工程活動對地質(zhì)環(huán)境擾動程度不斷增加，加之受到全球氣候的不斷變化等因素，使得滑坡事件頻頻發(fā)生。我國是一個多地質(zhì)災(zāi)害的國家，在眾多的地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡災(zāi)害以其分布廣危害大，而對國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)造成巨大的損失。近年來由于城市發(fā)展和鐵路、高等級公路大規(guī)模地建設(shè)，挖填方等土方工程日益增大，施工強(qiáng)度急劇攀升，隨之而來的是滑坡災(zāi)害日益嚴(yán)重。因此，研究邊坡變形破壞的過程，分析其失穩(wěn)的主要影響因素，對正確評價邊坡的穩(wěn)定性、采取相應(yīng)有效的邊坡加固治理措施具有重要的現(xiàn)實意義。
1 邊坡變形破壞的過程以及邊坡失穩(wěn)的主要因素
1.1 邊坡變形破壞的過程
邊坡在發(fā)生滑動之前通常是穩(wěn)定的，由于自然因素和人類活動等因素的影響，邊坡中的土體的強(qiáng)度逐漸降低，或邊坡內(nèi)部的下滑力逐漸增大，而抗滑力逐漸減弱，使邊坡的穩(wěn)定性遭到破壞。邊坡內(nèi)某一部分因抗滑力小于下滑力而首先變形，產(chǎn)生微小的滑動，以后變形逐漸發(fā)展，直到坡面出現(xiàn)斷續(xù)的拉張縫隙、應(yīng)力集中；隨著邊坡變形的繼續(xù)發(fā)展，后緣拉張裂縫進(jìn)一步加寬，錯距不斷增大，兩側(cè)剪切裂隙貫通撕開，邊坡前緣土石擠進(jìn)并鼓出，出現(xiàn)了大量的膨脹裂縫，滑坡出口附近滲水混濁，這時滑動面已全部形成，接著便開始整體地向下滑動。
1.2影響邊坡破壞的主要因素
邊坡在形成的過程中，其內(nèi)部原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，引起了應(yīng)力集中和應(yīng)力重分布等。為適應(yīng)這種應(yīng)力狀態(tài)的變化，邊坡出現(xiàn)了不同形式和不同規(guī)模的變形與破壞，這是推動邊坡演變的內(nèi)在原因；各種自然條件和人類的工程活動等也使邊坡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了相應(yīng)的變化，這些條件是推動邊坡演變的外部因素。
1.2.1地質(zhì)構(gòu)造
滑坡現(xiàn)象與地質(zhì)構(gòu)造有著密切的關(guān)系，在區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜、新構(gòu)造運動比較活動的地區(qū)，邊坡穩(wěn)定性較差。我國具有復(fù)雜的地形地貌特征：從西到東，青藏高原、云貴高原及中部山區(qū)、東部的近海平原構(gòu)成中國大陸地形三級臺地的基本景觀，并在他們之間形成巨大的大陸坡降地帶，構(gòu)成中國大陸地形從西向東急劇驟降的特點。
1.2.2地形
滑坡大部分為曾經(jīng)發(fā)生過崩塌或古滑坡地形的重新滑動，沒有特殊的外因而在不具備滑坡地形的地方很少產(chǎn)生新的滑動。
1.2.3地震作用
在地震區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈地震，會使土的強(qiáng)度降低，且地震力可能會使土體產(chǎn)生超孔隙水壓力，降低有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，則對土坡穩(wěn)定性不利。地震時發(fā)生的砂土液化是導(dǎo)致滑坡的主要原因。受1976年7月唐山地震波及，北京密云水庫白云河大壩上游壩坡發(fā)生滑坡，又如2008年5月四川汶川地震導(dǎo)致北川縣縣城的滑坡災(zāi)害。
1.2.4氣候因素
極端的氣候條件和全球氣候變化構(gòu)成滑坡發(fā)生的主要觸發(fā)和誘發(fā)條件，青藏高原的形成和秦嶺東西山脈的阻隔，導(dǎo)致我國形成南北兩個條件迥異的氣候分區(qū)。中國南方天氣系統(tǒng)主要受印度洋暖濕氣流的控制，夏季多局部強(qiáng)降雨過程；而我國的西北地區(qū)，主要受季風(fēng)氣候影響。
2滑坡防治方法
病害邊坡治理方法，按所起作用可分為兩種：一種是邊坡整體穩(wěn)定，僅對表部或局部出現(xiàn)的變形破壞采取的防護(hù)措施；另一種是邊坡整體不穩(wěn)定，為消除或減少不穩(wěn)定因素，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定而采取的整治工程措施。
2.1 消除或減輕水的作用
病害邊坡的發(fā)生發(fā)展常與水的作用密切相關(guān)，有時水是導(dǎo)致破壞的主要因素。因此在治理病害邊坡時，應(yīng)采取措施消除或減輕水對邊坡的危害，起到減少滲透水壓力，減輕水對巖土體的軟化和溶蝕分解，消除或減小水的沖刷等作用。常用排水工程措施包括將地表水引出滑動區(qū)外的地表排水和降低地下水位的地下排水。
2.2 改變邊坡的幾何形態(tài)
對于滑動變形邊坡，破壞的基本原因是力學(xué)平衡條件被破壞，滑動力大于抗滑力。因此，增加抗滑力，減少滑動力，使二力平衡是防止破壞的關(guān)鍵。這種方法主要是通過削坡、減重、反壓、設(shè)置抗滑擋墻和抗滑樁、錨固或預(yù)應(yīng)力錨固等措施，消減推動滑坡產(chǎn)生區(qū)的物質(zhì)和增加阻止滑坡產(chǎn)生區(qū)的物質(zhì)，即通常所謂的砍頭壓腳，或減緩邊坡的總坡度，即通稱的“削方減載”。此種方法技術(shù)上簡單易行且加固效果好，特別適用于滑面深埋的滑坡。
2.3 支擋結(jié)構(gòu)物
在改變斜坡幾何形態(tài)和排水不能保證斜坡穩(wěn)定的地方，常采用支擋結(jié)構(gòu)物如擋墻、被動樁、沉井或斜坡內(nèi)部加強(qiáng)措施如錨固、土錨釘、加筋土等來防止或控制斜坡巖土體的運動。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計這類措施可用于穩(wěn)定大多數(shù)體積不大的滑坡或沒有足夠空間而不能用改變斜坡幾何形態(tài)治理的滑坡。重力式擋墻是使用最廣的支擋結(jié)構(gòu)物。
2.4 斜坡內(nèi)部加固
在巖體中進(jìn)行斜坡內(nèi)部加固多采用巖石錨固工程，將張拉的巖石錨桿或錨索的內(nèi)錨固端固定于潛在滑面以下的穩(wěn)定巖石之中，施加的張應(yīng)力增加錨拉方向的正應(yīng)力，從而增大了破壞面上的阻滑力。
3 結(jié)語
滑坡的防治，首先要根據(jù)邊坡的水文工程地質(zhì)特點，分析影響邊坡變形破壞的因素，抓住重點，因地制宜，綜合考慮，制定出切合實際的防治設(shè)計方案，同時嚴(yán)格掌握科學(xué)合理的施工方法，才能達(dá)到徹底根治病害邊坡的目的，為工程的順利進(jìn)行和構(gòu)造物的安全運行提供可靠的保障。
