路基边坡稳定性分析及防治措施

2010-08-15苏春华燕云飞

黑龙江交通科技 2010年4期

关键词：岩体注浆边坡

苏春华,燕云飞

(牡丹江市公路勘察设计院)

1 边坡工程稳定性分析

1.1 影响边坡稳定性的因素

(1)地貌条件。深沟峡谷地区,陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。

(2)地层岩性。地层岩性对边坡稳定性的影响很大,软硬相间,并有软化、泥化或易风化的夹层时,最易造成边坡失稳。

(3)地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区,往往岩体破碎、沟谷深切,较大规模的崩塌、滑坡极易发生。

(4)岩体结构。不同结构的岩体物理力学性质差别很大,边坡变形破坏的性质也不同。

(5)风化作用。边坡岩体长期暴露在地表,受到水文、气象变化的影响,逐渐产生物理和化学风化作用,出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后,边坡的稳定性大大降低。

(6)地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,使坡体的有效重力减轻,稳定性下降;水流冲刷岩坡,可使坡脚出现临空面,上部岩体失去支撑,导致边坡失稳。

(7)边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说,坡高越大坡度越陡,对稳定性越不利。

(8)其他作用。此外,人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。

1.2 边坡工程稳定性分析方法

(1)边坡极限平衡法。极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法,也是工程实践中应用最多的一种方法。

(2)边坡可靠性分析法。边坡工程是以岩土体为工程材料,以岩土体天然结构为工程结构,或以堆置物为工程材料,以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性,天然边坡尤为突出,因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用,而且作用强度不一,且又错综复杂,致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法、可靠指标法、统计矩法以及随机有限元法。

2 不稳定边坡的防治措施

(1)抗滑桩技术。边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似,但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩,机械钻孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件;但对地形较陡的边坡工程,机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济,但速度慢,劳动强度高,遇不良地层(如流沙)时处理相当困难。另外,桩径较小时人工作业困难。

(2)注浆加固技术。注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙,以改变注浆对象的物理力学性质,从而满足各类土木建筑工程的需要;注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关,如果忽略其中的任何一个环节,都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提,注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。

(3)加筋边坡和加筋挡土墙技术。加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度,增强土体的稳定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术,形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比,加筋边坡和加筋挡土墙的特点有结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点,目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等;甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。

(4)锚固技术。岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中,以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重,节约了工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的社会效益和经济效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。

(5)预应力锚索加固技术。用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力,提高它们的刚度,使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压,滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大,加强它们的自承能力,可有效地限制岩体的部份变形和位移。

(6)防渗和排水。防渗和排水是整治滑坡的一种重要手段,只要布置得当、合理,均能取得较好效果。为了防止大气降水向岩体中渗透,一般是在滑坡体外围布置截水沟槽,以截断流至滑坡体上的水流。