道路邊坡的穩(wěn)定分析及防護加固技術
2015-03-24
0 引言
隨著世界人口的不斷增加，人類活動的空間不斷擴展，以技術和經(jīng)濟條件為支撐的工程活動對地質環(huán)境擾動程度不斷增加，加之受到全球氣候的不斷變化等因素，使得滑坡事件頻頻發(fā)生。我國是一個多地質災害的國家，在眾多的地質災害中，滑坡災害以其分布廣危害大，而對國民經(jīng)濟和人民生命財產造成巨大的損失。近年來由于城市發(fā)展和鐵路、高等級公路大規(guī)模地建設，挖填方等土方工程日益增大，施工強度急劇攀升，隨之而來的是滑坡災害日益嚴重。因此，研究邊坡變形破壞的過程，分析其失穩(wěn)的主要影響因素，對正確評價邊坡的穩(wěn)定性、采取相應有效的邊坡加固治理措施具有重要的現(xiàn)實意義。
1 邊坡變形破壞的過程以及邊坡失穩(wěn)的主要因素
1.1 邊坡變形破壞的過程
邊坡在發(fā)生滑動之前通常是穩(wěn)定的，由于自然因素和人類活動等因素的影響，邊坡中的土體的強度逐漸降低，或邊坡內部的下滑力逐漸增大，而抗滑力逐漸減弱，使邊坡的穩(wěn)定性遭到破壞。邊坡內某一部分因抗滑力小于下滑力而首先變形，產生微小的滑動，以后變形逐漸發(fā)展，直到坡面出現(xiàn)斷續(xù)的拉張縫隙、應力集中；隨著邊坡變形的繼續(xù)發(fā)展，后緣拉張裂縫進一步加寬，錯距不斷增大，兩側剪切裂隙貫通撕開，邊坡前緣土石擠進并鼓出，出現(xiàn)了大量的膨脹裂縫，滑坡出口附近滲水混濁，這時滑動面已全部形成，接著便開始整體地向下滑動。
1.2影響邊坡破壞的主要因素
邊坡在形成的過程中，其內部原有的應力狀態(tài)發(fā)生了變化，引起了應力集中和應力重分布等。為適應這種應力狀態(tài)的變化，邊坡出現(xiàn)了不同形式和不同規(guī)模的變形與破壞，這是推動邊坡演變的內在原因；各種自然條件和人類的工程活動等也使邊坡的內部結構出現(xiàn)了相應的變化，這些條件是推動邊坡演變的外部因素。
1.2.1地質構造
滑坡現(xiàn)象與地質構造有著密切的關系，在區(qū)域構造復雜、新構造運動比較活動的地區(qū)，邊坡穩(wěn)定性較差。我國具有復雜的地形地貌特征：從西到東，青藏高原、云貴高原及中部山區(qū)、東部的近海平原構成中國大陸地形三級臺地的基本景觀，并在他們之間形成巨大的大陸坡降地帶，構成中國大陸地形從西向東急劇驟降的特點。
1.2.2地形
滑坡大部分為曾經(jīng)發(fā)生過崩塌或古滑坡地形的重新滑動，沒有特殊的外因而在不具備滑坡地形的地方很少產生新的滑動。
1.2.3地震作用
在地震區(qū)發(fā)生強烈地震，會使土的強度降低，且地震力可能會使土體產生超孔隙水壓力，降低有效抗剪強度指標，則對土坡穩(wěn)定性不利。地震時發(fā)生的砂土液化是導致滑坡的主要原因。受1976年7月唐山地震波及，北京密云水庫白云河大壩上游壩坡發(fā)生滑坡，又如2008年5月四川汶川地震導致北川縣縣城的滑坡災害。
1.2.4氣候因素
極端的氣候條件和全球氣候變化構成滑坡發(fā)生的主要觸發(fā)和誘發(fā)條件，青藏高原的形成和秦嶺東西山脈的阻隔，導致我國形成南北兩個條件迥異的氣候分區(qū)。中國南方天氣系統(tǒng)主要受印度洋暖濕氣流的控制，夏季多局部強降雨過程；而我國的西北地區(qū)，主要受季風氣候影響。
2滑坡防治方法
病害邊坡治理方法，按所起作用可分為兩種：一種是邊坡整體穩(wěn)定，僅對表部或局部出現(xiàn)的變形破壞采取的防護措施；另一種是邊坡整體不穩(wěn)定，為消除或減少不穩(wěn)定因素，增強邊坡穩(wěn)定而采取的整治工程措施。
2.1 消除或減輕水的作用
病害邊坡的發(fā)生發(fā)展常與水的作用密切相關，有時水是導致破壞的主要因素。因此在治理病害邊坡時，應采取措施消除或減輕水對邊坡的危害，起到減少滲透水壓力，減輕水對巖土體的軟化和溶蝕分解，消除或減小水的沖刷等作用。常用排水工程措施包括將地表水引出滑動區(qū)外的地表排水和降低地下水位的地下排水。
2.2 改變邊坡的幾何形態(tài)
對于滑動變形邊坡，破壞的基本原因是力學平衡條件被破壞，滑動力大于抗滑力。因此，增加抗滑力，減少滑動力，使二力平衡是防止破壞的關鍵。這種方法主要是通過削坡、減重、反壓、設置抗滑擋墻和抗滑樁、錨固或預應力錨固等措施，消減推動滑坡產生區(qū)的物質和增加阻止滑坡產生區(qū)的物質，即通常所謂的砍頭壓腳，或減緩邊坡的總坡度，即通稱的“削方減載”。此種方法技術上簡單易行且加固效果好，特別適用于滑面深埋的滑坡。
2.3 支擋結構物
在改變斜坡幾何形態(tài)和排水不能保證斜坡穩(wěn)定的地方，常采用支擋結構物如擋墻、被動樁、沉井或斜坡內部加強措施如錨固、土錨釘、加筋土等來防止或控制斜坡巖土體的運動。恰當?shù)脑O計這類措施可用于穩(wěn)定大多數(shù)體積不大的滑坡或沒有足夠空間而不能用改變斜坡幾何形態(tài)治理的滑坡。重力式擋墻是使用最廣的支擋結構物。
2.4 斜坡內部加固
在巖體中進行斜坡內部加固多采用巖石錨固工程，將張拉的巖石錨桿或錨索的內錨固端固定于潛在滑面以下的穩(wěn)定巖石之中，施加的張應力增加錨拉方向的正應力，從而增大了破壞面上的阻滑力。
3 結語
滑坡的防治，首先要根據(jù)邊坡的水文工程地質特點，分析影響邊坡變形破壞的因素，抓住重點，因地制宜，綜合考慮，制定出切合實際的防治設計方案，同時嚴格掌握科學合理的施工方法，才能達到徹底根治病害邊坡的目的，為工程的順利進行和構造物的安全運行提供可靠的保障。
