某工程枢纽区环境边坡危险源特征分析与治理措施论文_高建祥

中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 610072

引言:随着工程建设的不断开展,开挖线以外的环境边坡危险源对工程施工期和运行期构成的威胁问题较为突出。以前 , 人类工程活动对开口线内的开挖边坡稳定性给予了足够重视和治理 , 而对于开口线以外维持其自然稳定条件的那部分自然斜坡 , 不可能也没必要对其自然状态开展整体性分析与大规模治理 , 也不可能强求达到与工程开挖边坡一样的安全控制标准。随着问题的突出和工程经验的不断积累,安全意识的不断提高,对环境边坡存在的危险源研究显得尤为重要。

1、环境边坡危险源的定义

参照相关文献资料、对枢纽区环境边坡危险源定义如下:枢纽区环境边坡,是指枢纽区谷坡一级谷肩至工程边坡开口线之间的自然边坡,一般是指工程边坡开口线以上对工程有直接影响的自然边坡;环境边坡危险源是指枢纽区自然边坡中可能导致人员伤害、财产损失、工作环境破坏的根源,包括危岩体、沟谷堆积块碎石等。

2、工程实例:

2.1:基本地质条件:

工程枢纽区河谷呈略显不对称的“V”型深切峡谷,发育于砂板岩体中,河谷深切,谷坡陡峻,临河坡高500~1000m。坝址区两岸山体雄厚,左岸呈弧形凸向右岸,左岸地形平均坡度55°,局部沟梁相间,发育数条小冲沟;右岸为凹岸,平均坡度45°。

地层岩性主要为:基岩为两河口组中、下段(T3lh2、T3lh1)变质砂岩、粉砂质板岩和板岩,总体特征以变质砂岩夹粉砂质板岩为主;微新变质砂岩岩块湿抗压强度为60~100Mpa;微新粉砂质板岩湿抗压强度40~80 Mpa,。第四系覆盖层主要为现代河流冲积物以及分布于两岸谷坡的崩坡积、坡残积。

岩体含水不丰、地下水的赋存条件主要表现为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水两类。

2.2枢纽区环境边坡危险源发育特征

环境边坡变形破坏类型以岩体的崩塌、滑动、蠕变为主,此外为斜坡上的小冲沟内沟谷堆积块碎石在暴雨条件下掉落及崩塌等。具体分基岩与覆盖层分别叙述如下:

2.2.1基岩

(1)、崩塌

崩塌为枢纽区环境边坡最普遍的破坏类型,多发生在地形陡峻或沟道侧壁地带,边坡岩体多强烈卸荷,松弛张裂。该类破坏主要由于边坡侧向应力削弱后(例如河谷下切),卸荷回弹,坡面产生张裂隙,这种张裂隙多与陡峻的坡面平行,或追踪原生陡裂隙的结构面发育。当河谷进一步的深切,卸荷裂隙愈向深部发展,裂隙顶部张开度愈来愈宽。由于卸荷差异回弹,还可能产生与坡面大角度相交或近于垂直的剪切裂隙。随着卸荷裂隙由坡面向深部发展,在边坡处形成了卸荷带或松弛张裂带。枢纽区两岸强卸荷带在地形坡度较陡处,岩体存在临空面,由于边坡浅表层岩体已出现松弛,强卸荷带呈块裂结构,岩体内块与块之间结合力小于重力的情况下,岩体拉裂,发生崩塌,主要运动形式为自由坠落或沿坡面跳跃、滚动。

(2)、滑动

a、平面型滑动

边坡岩体在结构面临空或坡脚岩体被剪断的情况下,沿一组结构面整体向下滑移,其变形破坏机制为剪切—滑移。

b、楔型体滑动

边坡岩体在两组或两组以上结构面组合而成的楔形体,沿两个滑动面交线方向滑动,其变形破坏机制为剪切—滑移。

(3)、蠕变

a、倾倒

倾倒变形在工程区部分地段较发育,主要表现为表层岩体沿顺坡向陡倾角结构面向临空方向拉裂、倒塌,最终多以崩塌或坠石为主要破坏方式。

b、溃屈

顺倾向层状结构的边坡,岩层倾角与坡角大致相似,边坡下部岩层逐渐向上鼓起,产生层面拉裂溃屈和脱开。

2.2.2覆盖层

本枢纽区自然边坡小冲沟内大多分布有崩坡积及坡残积块碎石土,由于冲沟坡降较大,在暴雨情况下,沟内块碎石土伴随地表径流顺势而下,将对道路及工程边坡产生掩埋及冲击破坏。

3:危险源分类、稳定性评价及危害程度划分

3.1危险源根据成因及破坏方式分类

危险源按成因及变形破坏类型分为二大类:一类是边坡表层岩体受各种结构面切割后,在孔隙水压力、自重应力等作用下沿一组或多组结构面产生拉裂(或剪切)破坏,而使被切割的结构体处于极限平衡状态,定义为“危岩体”;另一类为自然边坡冲沟内的块碎石土。见表1

自然边坡危险源类型分类表

3.2按规模大小分见表2

危险源规模分级标准

3.3危险源稳定性评价标准

危险源是一个多因素相互作用、协调发展的复杂系统。处于极限平衡状态(或近极限平衡状态)的危险源,重力是其控制因素,降雨、振动(地震或爆破等)是危险源失稳的诱发因素。根据枢纽区危险源发育的工程地质条件、可能失稳模式,本次勘察评价工作中以宏观定性为主进行稳定性评价,定量评价为辅。见表3~5

自然边坡基岩危险源稳定性评价标准

岩土质斜坡稳定状态划分[1]

4、治理防护主要措施

根据枢纽区自然边坡的基本地形地质条件、稳定性、现场施工条件,研究各危险源的主要治理防护工程措施,具体包括:

4.1、柔性被动防护网

柔性被动防护网是以钢丝绳网、环形网等高强度金属柔性网为主要构成,并以钢柱作为直立支撑的栅栏式柔性拦挡结构,通常主要设置于边坡上的某一适当位置处,以拦截来自于其上方的滚落石,避免落石威胁下方建筑物和行车、行人的安全,因此有时也被称为拦石网,见图1。

图3、主动防护网工程实例

4.3、喷混泥土、框格梁支护

考虑运行期自然边坡内存在的沟谷堆积块碎石在暴雨下可能有顺坡而下,故应对覆盖层进行喷混泥土坡面处理,对危险性大的进行框格梁支护处理,并做好坡面排水处理。

5结论:

1、在基本地质资料收集的基础上,对危险源的成因、破坏模式、规模大小分析的基础上,对危险源进行分类,并采用定性分析方法为主、定量分析为辅对危险源稳定性。根据危险源发生的可能性大小,威胁对象的重要程度,划分危险源危害程度等级。

2、根据危险源危害性大小和工程重要性提出了相应的防治设计措施。

参考文献:

[ 1]、建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2013

[ 2]、张世殊、冉从彦、裴向军编著环境边坡危岩体勘察,水利水电出版社,2014

论文作者:高建祥

论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期

论文发表时间:2017/10/23

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