公路黄土路堑高边坡的监测与稳定性研究论文_王学海,谢国志,张洋

公路黄土路堑高边坡的监测与稳定性研究论文_王学海,谢国志,张洋

中交一公局第五工程有限公司 河北省三河市 065201

摘要:众所周知,由于黄土区的地形十分复杂,所以若在此区域修建公路便会筑成大量的黄土路堑高边坡,其坡高很陡,横断面较宽且纵断面较长,这就导致加大了工程的难度。而确保路堑高边坡的稳定性并对其进行有效监测是公路建设中极为重要的事项。因此,笔者就这一问题进行了浅析,以期为广大的施工建设者提供参考依据。

关键词:公路 黄土 路堑边坡 监测 稳定性

一、关于黄土路堑高边坡的稳定性的当前状况

边坡的变形及破坏是影响黄土路堑高边坡稳定性的重要因素。一般情况下,边坡的变形及破坏包括两种情况:坡体的整体破坏以及破面的变形破坏。

(一)关于坡体的整体破坏

坡体的整体破坏可分为两种,即滑塌与崩塌。虽然坡体的整体破坏情况在黄土区发生的几率较小,可是却会对公路的建设造成很大的影响。相对于边坡的变形及破坏的分类来说,黄土路堑高边坡的稳定性也可分为两种,即坡体的稳定性及破面的稳定性。总坡比对坡体的稳定性具有重要的决定作用,而坡面的稳定性是依据坡体的稳定性来决定应该运用何种坡面与坡型的保护方法,从而防止由于破面的逐渐变形导致的大面积的坡体失去稳定性的情况发生。

(二)关于坡面的变形破坏

坡面的剥落以及冲刷侵蚀是破面的坡面变形破坏的主要形式。在黄土区,坡面的变形破坏是其边坡的变形破坏中最常出现的情况。尽管破面发生的变形破坏并没有坡体整体的破坏严重,可是却在一定程度上破坏了公路周边的自然环境,还使得公路的养护与维修的成本大大提高 同时还加剧了水土流失的现象。

二、关于黄土路堑高边坡的变形与破坏的主要表现形式

(一)关于坡面的变形及破坏的主要表现形式

坡面的变形及破坏的主要表现形式最常见的可分为两种:坡面冲涮及坡面剥落。

1.关于坡面冲刷的主要体现

因为具有湿陷性质的黄土对冲刷的抵抗能力不高,因此,倘若雨水的径流巨大,当挖掘新黄土区的高边坡的过程中,极易出现由于剧烈冲刷所导致的深沟亦或是沟穴。当由于湿陷性黄土的抗冲刷能力较差。但是老黄土层对冲刷的抵抗能力却较强,如果并没有较大的水流对其冲刷,便会出现条带状的坡面,可如果有较大的水流对其冲刷,便会出现冲沟形的跌水。

2.关于坡面剥落的主要体现

坡面剥落的情况主要出现于古黄土壤之中,易溶盐及粘粒含量较高的黄土壤层中比较容易出现坡面剥落。 此外,公路的阳坡出现坡面剥落的情况比阴坡较多。

(二)关于坡体的变形及破坏的主要表现形式

关于坡体的变形及破坏的主要表现形式最常见的滑塌及滑坡。滑坡现象是其边坡全部遭到破坏并失去了稳定性,从而出现很大的滑距的情况。而滑塌现象是位于边坡的土块顺着滑面整体朝下发生塌落的情况。

三、关于黄土路堑高边坡的坡型设计的当前状况与其坡面防护方法

(一)关于黄土路堑高边坡的坡型设计的当前状况

其实,稳定流畅的边坡坡型是最佳的边坡坡型。因为,通常流畅的边坡坡型大多数由于在自然力的长期作用下而出现的。多数的工程实践资料表明:平台型、滑动型、直线型、自然斜坡型以及混合型的边坡坡型在工程建设当中非常普遍。但是对于黄土路堑高边坡的坡型设计来说,台阶型的坡型才是较为合适的。台阶型的边坡通常具有三点特征:

1.提升坡面的排水能力

台阶型边坡的单级坡通常很陡,坡率大多为1:0.75亦或是1:0.5。这种设计可以提高坡面径流到达坡体台阶的流速,缩小雨水对坡面的冲刷面积。此外,在坡体的下层台阶大多都会装置排水系统,这样就能够将坡面所存的水排放出去,从而确保了边坡的稳定性。

2.提高坡体的稳定程度

台阶边坡的宽度通常处于3厘米至10厘米之间,它把坡体划分成较为独立的几个坡段,这样不但能够很好地使高边坡所受的重力相对均匀,还有利于使坡脚的应力分散,对坡脚造成较小的破坏,并提高坡体的稳定程度。

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3.有利于施工及后期养护管理。

当前,黄土高边坡的高度大多约60米。因此,在施工的时候,要逐级修建马道,这样就会形成分级的台阶。不但有助于实施养护及检修,还有助于进行机械化的施工建设。

四、关于公路黄土路堑高边坡的监测

由于黄土区的地质状况很复杂,因此对边坡的稳定性进行监测具有十分重要的意义。

(一)对边坡进行监测的主要方法

1.巡视观察法。

边坡的巡视观察法是每隔一段时间都派遣地质工作者顺着一定的路线对边坡和边坡附近的区域巡视及观察。如观测地面鼓胀的现象、观测坡面的具体情况、局部塌陷的现象等。

2.内部观测法。

边坡的内部观测法是把观测设备埋进坡体里面,然后对施工建设当中关于坡体变形所发生的物理量来当做其观测的目标。

3.外部观测法。

边坡的外部观测法主要是把在坡体表面发生的位移当做其观测的目标。主要有近景摄影测量方法、精密大地测量技术方法以及GPS测量技术方法等。

(二)边坡稳定性的监测方法:锚杆受力监测以及数值模拟

进行锚杆的应力变化测试,主要是掌握张拉的经过以及锚杆在长时间运作时候的应力的改变情况,从而来判断边坡变形的具体状况,避免边坡由于失去稳定性而出现滑塌现象。可借助GML-3型的锚杆测力计来进行应力变化的测试,其试验内容是测试单根锚杆的应力改变的具体状况。可在各个断面上面都以一根锚杆当作试验锚杆,同时将3个锚杆测力计焊接在各个锚杆上面,最后对每根锚杆各个对方的承受压力的状况进行测量。此外,还可利用数值模拟的方式来对锚杆承受压力的具体状况以及高路堑边坡的变形程度进行测量。但是,锚杆监测方法与数值模拟方法均有其监测的弊端,然而可分别使用两种监测方法进行测量,之后将两种方法所得的测量结果加以比较,从而准确地判断出边坡的稳定性程度。

五、关于公路黄土路堑高边坡的防护措施

为了对公路黄土路堑高边坡的坡面进行合理的保护,同时确保其稳定性,即保证其不出现有较大影响的坡面滑坡、坡面剥落、坡面滑崩以及破面冲蚀等破面变形以及破坏的现象出现,在公路工程的施工建设中经常使用三种边坡防护措施,即生态措施(种植植被的防护措施)、工程措施(工程防护措施)以及工程防护措施和植被防护措施相结合的综合性的防护措施。

①工程防护措施是利用各种工程材料对边坡进行防护的方法,如使用挂网喷浆、浆砌片石护面以及护面墙等工程建设的手段对边坡进行有效地防护。

②单一植被防护措施是利用植被对边坡进行防护的方法,如使用人工植树、人工种草以及液压喷播种草等生态建设的手段对边坡进行有效地防护。

③综合性措施是同时运用工程防护措施和植被防护措施,将两者结合起来共同运用,从而对边坡进行有效防护。如使用厚层基材喷播植草护坡、框架植被护坡以及铺网植草护坡等手段。

以上的防护措施都是公路高边坡的设计与建设当中常用的防护措施,其可以较为有效地确保黄土路堑高边坡的稳定性程度。而且,从高边坡防护措施的发展阶段可见,人们越来越注重将生态手段利用于工程建设之中,这样不但有利于工程建设的施工,而且还十分有利于维护其地区的生态环境的平衡与发展,更有利于推动我国的生态文明建设。

结束语

近些年来,由于工程建设发大力开展,我国范围内已经修建了大量的公路黄土路高边坡,人们不但对其应用极为重视,也格外关注它在发展建设过程中出现的弊端。因此,对公路黄土路堑高边坡的稳定性探究以及对其进行监测具有相当大的研究价值。

参考文献:

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[3]胡保存,折学森,严西华等.高等级公路黄土高边坡稳定性研究[R].长安大学.2001.

[4]赵之胜,折学森,陈志新,等.铜黄公路黄土高边坡性状分析与治理对策研究[R].陕西省公路设计研究院,2002.

论文作者:王学海,谢国志,张洋

论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期

论文发表时间:2018/10/1

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