浅论特殊条件下边坡综合防护治理技术
2019-07-29张宏权
张宏权
(湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳 421000)
对于特殊条件下边坡稳定性分析,不仅需要对其结构强度以及变形性能进行分析,同时还需要加强边坡加固技术研究,合理选用加固技术,提升边坡稳定性。因此,对边坡综合防护治理技术进行深入研究迫在眉睫。
1 边坡地质破坏类型及原因分析
边坡稳定性降低的原因有很多种,具体包括残积土在水的作用下发生软化、残积土构造产生裂缝等等。有些边坡的土质结构比较均匀,或者裂隙发育比较小,这类边坡的破坏形式主要为滑移,另外,有些边坡的土质结构均匀性比较差,或者裂隙发育规模比较大,则这类边坡的破坏形式主要为崩塌。综合考虑残积土边坡的破坏机理。
1.1 滑移破坏型
1.1.1 软化滑移型
软化滑移如上述图中(a)所示,这类边坡一般位于地势比较低的地段,区域地下水埋深比较浅,另外,边坡上覆土主要为冲击层,在与残积土紧密贴合的土层中,主要为透水性和富水性比较强的中粗砂。在部分裂隙中,含有大量的细小颗粒,在地下水压力的影响下,细小颗粒会随着水流贯通,导致孔隙逐渐扩大,水体流动速度加快,这样就会对边坡地质造成渗流破坏,最终导致整个坡体发生滑移破坏。
1.1.2 滑移拉裂型
滑移拉裂型如图1中的(b)所示,这类破坏类型主要发生的丘陵地区,地下水主要赋存在残积土层中,并且上覆土为坡积层,坡积层的透水性比较差,土质中的含水率比较低,因此土体力学性能良好。在边坡开挖施工过程中,在对地下水位以上的土体进行开挖施工时,边坡依然表现出良好的稳定性,但是,在进行地下水位以下部分开挖施工中,由于受到地下水的影响,坡面结构会发生移动,随着地下水的不断增加,土体的滑移范围也会逐渐扩大,最终导致严重的滑移破坏。
1.2 崩塌破坏型
崩塌破坏型主要发生在地势较高的山区中,山区环境中,地下水埋深比较大,在进行边坡开挖施工中,在一定深度范围内,可能不能确定地下水,上覆土层主要为坡积层,土体的含水率比较低,因此具有良好的力学性能。这类边坡具有较强的抗剪强度,在坡体开挖施工中,随着开挖时间的推移,坡体裂隙逐渐扩大并且形成贯通,最终导致楔形体崩塌。对于崩塌破坏型,又可被分为楔形体崩塌型以及冲刷崩塌型两种,如图1所示。
图1 崩塌破坏型
1.2.1 楔形体崩塌型
楔形体崩塌型如图2中(a)所示,这类边坡的残积土裂隙发育,在边坡开挖施工前,各个土体发生相互作用,处于静力平衡状态,但是,在进行边坡开挖施工后,即可形成凌空面,此时,随着应力的释放,残积土中的裂隙逐渐张开,与此同时,地表水深入,导致裂隙中充填物膨胀,结构强度逐渐降低,容易造成崩塌事故。
1.2.2 冲刷崩塌型
冲刷崩塌型如图2中(b)所示,这类边坡的地下水位深度较大,在边坡开挖施工中,裂隙逐渐张开,在降雨季节,地表水即可随着裂隙逐渐深入,导致裂隙两边土体发生软化。如果细小颗粒受到地下水冲刷,则会逐渐形成冲沟,最终造成向内凹陷的土洞,在土洞扩大过程中,上下土体崩塌。
2 工程概况
在某建设场地中,有2段边坡。两个边坡均为土质边坡,其中,边坡1和边坡2的高差分别为73m、52.5m,另外,坡脚长分别为466m和272m。山地剥蚀残丘地貌,建设项目分布在坡脚区域。该边坡的水文条件比较简单,场地周边无水库或者大型河流,地下水补给为大气降水。通过对边坡地质结构进行勘查,该边坡的砂质黏性岩土物理学性能如表1所示。
表1 各层物理力学参数表
3 边坡稳定性分析
边坡1从上而下的放坡高度分别为10m、10m、10m、13m、20m,坡率分别为1:1、1:1.2、1:1.3、1:1.4和1:1.5,各个坡度的台阶宽度均为3m。另外,边坡2从上而下的放坡高度分别为15m、10m、10m、17.5m,坡率分别为1:1、1:1、1:1和1:1.66,各个坡度的台阶宽度均为3m。
对于边坡稳定性系数Fst,选择高差最大的两个剖面图,并采用理正边坡综合治理软件,对边坡结构稳定性进行计算分析。
根据软件分析,边坡1的结构稳定性比较差,另外,边坡2的结构稳定性比较好,对于边坡1,要求采用支护加固治理方案。
4 边坡综合防护治理措施
4.1 支护加固与生态防护相结合
4.1.1 支护加固
在边坡格构梁加固施工中,可采用钢筋混凝土或者预制预应力混凝土对边坡进行加固防护施工,另外,采用锚杆或者锚索进行固定处理。这一施工方式的加固效果良好,并且美观经济。对于该项目建设场地边坡1,可应用预应力锚索格构框架梁进行加固施工,对于锚索材料,采用钢绞线7Φs15.24mm,每一孔的锚索数量在4束~6束之间,另外,锚孔直径在Φ200mm~250mm之间。另外,在各个格构框格中,都需要喷薄植草,营造良好的边坡绿化效果。
4.1.2 生态防护
在对该边坡坡面进行现场勘查时发现,砂质黏性土水毁问题比较严重,在雨水冲刷作用下,会对边坡造成严重破坏。对此,在边坡加固施工中,可采用生态防护技术措施,并合理设置排水系统。在该建设场地边坡1中,对边坡进行防护挂网施工,并喷薄植草,另外,在两个边坡的最上坡面上,需要采用碟型胶结菱形框格护坡加固施工方式。需要注意,砂质黏性土的粘聚力比较低,综合考虑施工技术条件,选用碟型胶结菱形框格护坡。
4.2 局部与整体排水相结合
积水冲刷边坡,另外,在坡顶位置有裸露平台,该边坡土体主要为砂质黏性土,在地下水因素的影响下,会对边坡造成严重的冲刷作用,如果不能结合实际情况采用有效的边坡加固施工技术,则会造成坡体产生深沟,导致边坡稳定性降低。在该边坡加固处理中,在边坡坡顶位置可设置硬化地面,同时,还需要清除地表的松散土体,并应用强喷混凝土对地表进行硬化加固施工,对坡顶土体起到加固防护作用。
5 结语
综上所述,本文主要结合工程实例,对特殊条件下边坡的稳定性以及综合防治策略进行了详细探究。根据本文分析可见,边坡的地质结构比较复杂,土体中粗粒含量比较高,土体水稳定性较差,在雨水冲刷作用下,会造成坡面冲蚀。在本文所述案例中,边坡1的结构稳定性比较差,可采用预应力锚索格构框架梁加固施工技术,另外,在梁框格内,可采用防护挂网结合喷薄植草的生态护坡施工方式。另外,边坡2的总体稳定性比较强,对此,可采用碟型胶结菱形框格加固施工方式,避免框格交点粘结力交叉的问题。由此可见,边坡加固施工技术有很多种,在具体的边坡加固施工中,可将工程防护措施与生态防护措施进行有效结合,并综合靠谱边坡排水性能,进而达到良好的边坡加固效果。