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摘要:边坡是自然或者人工形成的斜坡,是人类活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。边坡工程是一类常见而重要的岩土工程,在人类经济活动的许多行业都存在,如公路、铁道、水道、矿山、国防等。
关键词:边坡;岩土工程;边坡分类;边坡稳定性
我国是一个多山的国家,山区面积占陆地国土面积的85%以上,全国约70%的人口生计依赖山区的资源。在山区进行公路、铁路、大坝、水库、矿山等基本建设,必然会涉及到大量的边坡工程问题。随着新一轮经济建设规模的扩大和发展,以滑坡为主要形式的边坡工程灾害问题也会越来越突出。统计资料表明,我国每年发生滑坡等地质灾害超过万次,由于各种地质灾害造成的直接经济损失可达到30~50亿元。
1 边坡破坏的形式
边坡破坏的形式包括滑坡、滑塌、崩塌、倾倒和剥落等。
1.1滑坡
边坡岩体在重力作用下,沿一定的软弱面或者软弱带整体下滑的现象称为滑坡。边坡的滑动过程有长有短,有快有慢,一般可以分为三个阶段。初期是蠕动变形阶段,这一阶段中坡面与坡顶出现张裂缝并逐渐加长和加宽;滑坡前缘有时出现挤出现象,地下水位发生变化,有时会发出响声。第二阶段是滑动破坏阶段,此时滑坡后缘迅速下陷,岩土体以极大的速度向下滑动。这一阶段往往造成巨大的危害。最后是逐渐稳定阶段,这一阶段中,疏松的滑体逐渐圧密,滑体的草木逐渐生长,地下水渗出由浑变清等。
1.2滑塌
滑塌是因开挖、填筑、堆载引起斜坡的滑动或塌落,一般比较突然,粘性土类边坡有时也会出现一个变形发展过程。
1.3崩塌
崩塌指边坡上部的岩体在重力作用下,突然以高速脱离母岩面翻滚坠落的急剧变形破坏现象。这种破坏是边坡表层岩体丧失稳定性的结果。其特点是在变形破坏过程中,并不是沿着某一固定面的滑动,而是以自由坠落为其主要运动形式,经自由坠落脱离母体的碎块迅速下落堆积在坡脚,形成具有一定自然休止角的岩堆。崩塌可能是小规模块石的坠落,也可能是大规模的岩崩,这种现象的发生是由边坡岩体在重力作用和附加荷载的作用下,岩体所受应力超过其抗拉强度时造成的。因此,崩塌以拉断破坏为主,特别是强烈震动和暴雨往往是诱发崩塌的主要因素。
1.4倾倒
在边坡内部存在一些倾角很陡的结构面,这些结构面将边坡岩体切割成许多相互平行的块体,而临近坡面的陡立块体缓慢地向坡外弯曲倒塌,这种破坏现象称为倾倒。倾倒的特点往往是块体一般不发生水平或垂直位移,而是以某一点或块体的某一棱线为转动轴心,绕其外侧临空面转动,因此倾倒是以角变位为主要变形破坏的形式,在一定条件下,倾倒也可能和滑动同时出现。
1.5剥落
剥落是斜坡岩土长期遭受风化、侵蚀,在冲刷和重力作用下,岩屑不断沿斜坡滚落堆积在坡脚。
2 边坡稳定的因素
2.1岩土性质的影响
岩土性质的影响包括岩土的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等。
2.2岩层的构造与结构的影响
岩层的构造与结构的影响,表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向坡角等。
2.3水文地质及地貌的影响
水文地质条件的影响,包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等;地貌因素,如边坡的高度、坡度和形态等。
2.4气候作用的影响
气候作用的影响,气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化,同时引起地下水(降水)作用的变化。
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3边坡工程的防治措施
边坡的防治,一是对边坡进行加固处理,提高边坡稳定系数;二是改善边坡地质环境条件,消除或部分消除影响边坡稳定的因素。
3.1支挡与加固工程措施
支护工程是防治变形破坏的一种主要措施,它是通过改善边坡力学平衡条件来达到抵抗边坡变形破坏的目的。常用的有锚固、挡墙、抗滑桩、锚杆索挡墙。
3.1.1锚固法
锚固法,通过预应力锚杆索来增加结构面的应力,从而使可能失稳的岩体保持稳定性,属主动支护手段,是发挥边坡岩体自身强度的有效方法。锚固法适用范围广泛,对坡高、坡度、坡面形态的适应能力强,用于崩塌、滑坡直线型,折线型、弧型、楔型滑动的防治。
3.1.2挡墙法挡墙
挡墙包括浆砌石挡墙、混凝土挡墙、加筋挡墙等,常用来处理相对低矮的边坡,是边坡防治工程中使用最为广泛的一种手段,一般用于滑坡推力不大的防治工程中。
3.1.3抗滑桩法
抗滑桩,常采用钢筋混凝土结构,利用钢筋混凝土构件抵抗弯剪的能力阻止边坡岩体下滑,常用来处理正在滑动的滑坡。
3.1.4土钉墙法
1972年,法国瓦尔赛市铁路边坡开挖下程中成功地用土钉墙来加固边坡,成为世界上首次将土钉墙支护结构运用于边坡的先行者。我国八十年代初期开始引进这项技术,逐渐成为一项在边坡防治工程特别是路堑边坡防治工程中的大量运用的工程手段。为解决软弱破碎岩质高边坡的稳定问题提供了方法,结合分层开挖分层稳定新技术的研究,土钉墙技术已成功进入高度大于30米的软岩高边坡的崩塌、滑坡防治领域。
3.2排水措施
地表水、地下水在斜坡变形失稳中起消极作用是巨大的,所谓“十滑九水”说法可见一斑,所以治坡必治水。常用的截、排水措施有坡头截水沟、坡面排水沟与急流槽、坡脚排水沟等,主要用于阻止大气降水在坡面上的汇集、冲刷坡面、减少地表水下渗等,从而最大限度地保持边坡介质的干燥度。地下水的排出措施常用的有渗沟、盲沟、泄水孔、泄水隧洞等,主要用于将坡体内长期存在的或因大气降水下渗而短暂聚集的地下水排出于边坡体外,减少地下水的活动。再有就是进行坡面封闭,如挂网喷射混凝土、浆砌片石等,但这种方法不利于边坡的美观,从环境保护的角度讲不大可取。
3.3植物措施
植物措施的目的,一是固表可以阻止坡面冲刷,一是可以阻止边坡介质的物理风化进程,三是可以美化边坡环境。常用的植物措施有喷播草籽护坡、下维植被网(立体草毯)护坡、塑料空心砖(土工格室)植草护坡、六角空心砖植草护坡、肋拱(砌石或混凝土)植草护坡、菱形格(浆砌、砖砌、混凝土)植草护坡、生态混凝土护坡等。此外还有活枝扦插、树枝压条、穴播可沟播草籽、铺草皮等。
3.4综合措施
边坡变形破坏的影响因素较多,一般采取两种以上的综合措施进行治理,可以达到良好的治理效果。将支挡工程、锚固工程、排水工程、植物措施、削坡减载等手段有选择地组合起来使用,从而达到综合治理的目的。
4 结语
边坡是人类工程活动中最为常见的一种自然地质环境,边坡工程是工程建设中最常见的工程形式,边坡防治是一项技术复杂、施工难度大的灾害防治过程,随着大型重点工程项目的日益增多,使得边坡工程尤为重要。特别是在我国地质条件复杂、人工边坡和自然边坡环境恶劣的西部地区,各类工程建设遇到的边坡问题尤为重要。解决这些问题,需要准确分析边坡的稳定性,对边坡工程进行地质勘探,提出既经济又安全的最优防治设计方案。
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论文作者:李苗
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/27
标签:工程论文; 挡墙论文; 护坡论文; 滑坡论文; 地下水论文; 措施论文; 岩土论文; 《防护工程》2018年第29期论文;