路基邊坡穩定性分析及防治措施

蘇春華,燕云飛

(牡丹江市公路勘察設計院)

1 邊坡工程穩定性分析

1.1 影響邊坡穩定性的因素

(1)地貌條件。深溝峽谷地區,陡峭的岸坡是容易發生邊坡變形和破壞的地形條件。

(2)地層巖性。地層巖性對邊坡穩定性的影響很大,軟硬相間,并有軟化、泥化或易風化的夾層時,最易造成邊坡失穩。

(3)地質構造。地質構造因素主要是指邊坡地段的褶皺形態、巖層產狀、斷層和節理裂隙的發育程度以及新構造運動的特點等。通常在區域構造復雜、褶皺強烈、斷層眾多、巖體裂隙發育、新構造運動比較活躍的地區,往往巖體破碎、溝谷深切,較大規模的崩塌、滑坡極易發生。

(4)巖體結構。不同結構的巖體物理力學性質差別很大,邊坡變形破壞的性質也不同。

(5)風化作用。邊坡巖體長期暴露在地表,受到水文、氣象變化的影響,逐漸產生物理和化學風化作用,出現各種不良現象。當邊坡巖體遭受風化作用后,邊坡的穩定性大大降低。

(6)地下水。處于水下的透水邊坡將承受水的浮托力的作用,使坡體的有效重力減輕,穩定性下降;水流沖刷巖坡,可使坡腳出現臨空面,上部巖體失去支撐,導致邊坡失穩。

(7)邊坡形態。邊坡形態通常指邊坡的高度、坡度、平面形狀及周邊的臨空條件等。一般來說,坡高越大坡度越陡,對穩定性越不利。

(8)其他作用。此外,人類的工程作用、氣象條件、植被生長狀況等因素也會影響邊坡的穩定性。

1.2 邊坡工程穩定性分析方法

(1)邊坡極限平衡法。極限平衡法是根據邊坡上的滑體或滑體分塊的力學平衡原理(即靜力平衡原理)分析邊坡各種破壞模式下的受力狀態,以及利用邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關系來評價邊坡的穩定性。極限平衡法是邊坡穩定分析計算的主要方法,也是工程實踐中應用最多的一種方法。

(2)邊坡可靠性分析法。邊坡工程是以巖土體為工程材料,以巖土體天然結構為工程結構,或以堆置物為工程材料,以人工控制結構為工程結構的特殊構筑物。這些構筑物都程度不同地存在組成和結構上的不均勻性,天然邊坡尤為突出,因為構成邊坡的地質體經受長期的多循環的地質作用,而且作用強度不一,且又錯綜復雜,致使它們的工程地質性質差異很大?，F階段邊坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模擬法、可靠指標法、統計矩法以及隨機有限元法。

2 不穩定邊坡的防治措施

(1)抗滑樁技術。邊坡處置工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側向土體或巖體,依靠樁下部的側向阻力來承擔邊坡的下推力,從而使得邊坡保持平衡或穩定?？够瑯杜c一般樁基類似,但主要承受的是水平荷載。鋼筋混凝土樁是目前邊坡處治工程廣泛采用的樁材,樁斷面剛度大,抗彎能力高,施工方式多樣,其缺點是混凝土抗拉能力有限?？够瑯妒┕ぷ畛Ｓ玫姆椒ㄊ蔷偷毓嘧?機械鉆孔速度快,樁徑可大可小,適用于各種地質條件;但對地形較陡的邊坡工程,機械進入和架設困難較大。鉆孔時的水對邊坡的穩定也有影響。人工成孔的特點是方便、簡單、經濟,但速度慢,勞動強度高,遇不良地層(如流沙)時處理相當困難。另外,樁徑較小時人工作業困難。

(2)注漿加固技術。注漿加固技術是用液壓或氣壓把能凝固的漿液注入物體的裂縫或孔隙,以改變注漿對象的物理力學性質,從而滿足各類土木建筑工程的需要;注漿加固技術的成敗與工程問題、地質問題、注漿材料和壓漿技術等直接相關,如果忽略其中的任何一個環節,都可能造成注漿工程的失敗。工程問題、地質特征是灌漿取得成功的前提,注漿材料和壓漿技術是注漿加固技術的關鍵。

(3)加筋邊坡和加筋擋土墻技術。加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復合土。在土中加入加筋材料可以提高土的強度,增強土體的穩定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整個土工系統的力學性能得到改善和提高的土工加固方法均稱為土工加筋技術,形成的結構亦稱為加筋土結構。和傳統支擋結構相比,加筋邊坡和加筋擋土墻的特點有結構新穎、造型美觀、技術簡單、施工方便、要求較低、節省材料、施工速度快、工期短、造價低廉、效益明顯、適應性強、應用廣泛等。由于加筋邊坡和加筋擋土墻的這些優點,目前其已從公路路堤、路肩發展到應用于其他各種支擋結構和邊坡防護。目前已用于處理公路邊坡、市政建設、護岸工程、鐵道工程路基邊坡、工民建配套的支擋及邊坡工程、防洪堤、林區工程、工業尾礦壩、渣場、料場、貨場等;甚至還用于危險品或危險建筑的圍堰設施等。

(4)錨固技術。巖土錨固技術是把一種受拉桿件埋入地層中,以提高巖土自身的強度和自穩能力的一門工程技術。由于這種技術大大減輕結構物的自重,節約了工程材料并確保工程的安全和穩定,具有顯著的社會效益和經濟效益,因而目前在工程中得到極其廣泛的應用。

(5)預應力錨索加固技術。用高強度、低松馳型鋼絞線預應力錨索對滑坡體或崩落體施加一定的預應力,提高它們的剛度,使預應力錨索作用范圍的巖石相應擠壓,滑動面或巖石裂隙面上摩擦力增大,加強它們的自承能力,可有效地限制巖體的部份變形和位移。

(6)防滲和排水。防滲和排水是整治滑坡的一種重要手段,只要布置得當、合理,均能取得較好效果。為了防止大氣降水向巖體中滲透,一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽,以截斷流至滑坡體上的水流。

3 結束語

對常用邊坡工程的防治措施進行了初步探討,指出了不穩定邊坡防治措施的適用性,相信隨著科學技術的發展,邊坡防治措施將會得到進一步的發展,并逐步趨于完善。