公路膨脹土路塹邊坡的破壞特征及勘察技術探討

趙建智

摘 要：膨脹土因其地質特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動帶的變形活動特點和滑坡破壞規律，探討其相關的勘察技術。

關鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術

中圖分類號：TU443 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0079-02

由于膨脹土頻繁引發地質災害，并對路基、路塹邊坡造成破壞，它已經成為淺表層輕型工程建設的世界性技術難題。而我國是這種類型的地質體分布最廣、綜合面積最大的國家，尤其是西部地區的公路、鐵路建設，更需要重視膨脹土地質區域施工技術的研究。但是，經過半個多世紀的研究和發展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測試技術、分析方法和應對措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設中因膨脹土引發的工程問題仍然十分嚴重。

1 膨脹土

膨脹土是在自然地質過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質體，脹縮特性主要體現在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結性、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結合力較小，水分非常容易滲入層內而產生晶內膨脹。同時，其內部的堿金屬陽離子的吸附作用使膨脹土容易產生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開挖后造成膨脹土邊坡滑坡。

2 破壞形式和特點

相關研究表明，膨脹土分布區域地質對路塹邊坡產生的破壞主要表現為路塹邊坡失穩。按照破壞機理來分析，邊坡破壞的三種類型主要是受風化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結構面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結構面控制的破壞模式。

這些邊坡的破壞特點主要包含牽引性、結構破壞性、漸進性、淺層性、季節性、地域性和從局部到整體的滑動性等。

牽引性是指膨脹土滑坡的滑動形式特點為牽引式滑動，它的形成機理與膨脹土的結構有著緊密的聯系。在膨脹土內部含水量的變化過程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發）收縮，如此往復，造成土層結構破壞—裂隙發展—抗剪強度降低，最終使相鄰土層產生滑動。該層的滑動牽引造成連續破壞，產生后續滑動，而在滑動過程中先后滑動的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。

結構破壞性是指膨脹土各軟弱結構面的漸進破壞，它連接成一個滑動面造成滑坡。

漸進性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復脹縮的過程中強度不斷漸進衰減，不斷破壞，各層相繼滑動造成的整體滑坡。局部到整體其實也是漸進性類似的特征。

淺層性是指滑坡深度低。

季節性則更好理解。降雨強度對膨脹土邊坡的影響程度與土體本身的滲透性密切相關。簡單來說，沒有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會明顯降低，而不容易發生滑坡。

地域性，顧名思義，就是這類滑坡破壞在地質災害嚴重的地區容易發生，容易在其后干濕交替循環區域產生破壞。

除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過程中也具有一定的特性。常規方法較難解決此類問題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問題。有一些地區采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類問題，但耗費較大。而常規的方法處理不但耗費財力、物力，而且起不到明顯的效果，或會出現反復治理、反復失敗的情況。

3 勘察技術

為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實地勘察、貫穿施工過程中的勘測、施工后的檢測都顯得尤為重要。現有的勘測試驗主要包含土水特征曲線的測定、堆落度含水量試驗、標準貫入試驗和路堤原位觀測試驗等。

現以測定邊坡劇烈脹縮活動帶深度方法簡要敘述膨脹土勘察技術。

采用干濕循環顯著影響區深度的吸力測試法來測量該地區膨脹土干濕循環頻數。利用現場量測的吸力、氣候數據，再利用相關軟件（比如Mitchell）將這些參數轉換為吸力變化范圍來計算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：

由公式（2）可知，在測定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴散系數后，就能夠計算出氣候變化對膨脹土影響所達的深度。

由此可見，在膨脹土勘察過程中，很多參數需要通過實際測量來確定，其實就是特性地域的特定環境決定了施工過程中應該注意的問題，其他勘察和測量內容本文不再贅述。

4 結束語

本文從膨脹土的特性入手，分析了我國路塹邊坡施工中滑坡問題的特性和機理，并簡述了測量和計算這項影響因素的方法。

參考文獻

[1]劉龍武，鄭健龍，繆偉.廣西寧明膨脹土脹縮活動帶特征及滑坡破壞模式研究[J].巖土工程學報，2008，30（1）：28-33.

[2]劉龍武，鄭健龍，繆偉.膨脹土開挖邊坡坡體變形特征的跟蹤觀測[J].中國公路學報，2008，21（3）：6-12.

〔編輯：白潔〕

摘 要：膨脹土因其地質特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動帶的變形活動特點和滑坡破壞規律，探討其相關的勘察技術。

關鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術

中圖分類號：TU443 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0079-02

由于膨脹土頻繁引發地質災害，并對路基、路塹邊坡造成破壞，它已經成為淺表層輕型工程建設的世界性技術難題。而我國是這種類型的地質體分布最廣、綜合面積最大的國家，尤其是西部地區的公路、鐵路建設，更需要重視膨脹土地質區域施工技術的研究。但是，經過半個多世紀的研究和發展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測試技術、分析方法和應對措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設中因膨脹土引發的工程問題仍然十分嚴重。

1 膨脹土

膨脹土是在自然地質過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質體，脹縮特性主要體現在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結性、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結合力較小，水分非常容易滲入層內而產生晶內膨脹。同時，其內部的堿金屬陽離子的吸附作用使膨脹土容易產生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開挖后造成膨脹土邊坡滑坡。

2 破壞形式和特點

相關研究表明，膨脹土分布區域地質對路塹邊坡產生的破壞主要表現為路塹邊坡失穩。按照破壞機理來分析，邊坡破壞的三種類型主要是受風化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結構面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結構面控制的破壞模式。

這些邊坡的破壞特點主要包含牽引性、結構破壞性、漸進性、淺層性、季節性、地域性和從局部到整體的滑動性等。

牽引性是指膨脹土滑坡的滑動形式特點為牽引式滑動，它的形成機理與膨脹土的結構有著緊密的聯系。在膨脹土內部含水量的變化過程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發）收縮，如此往復，造成土層結構破壞—裂隙發展—抗剪強度降低，最終使相鄰土層產生滑動。該層的滑動牽引造成連續破壞，產生后續滑動，而在滑動過程中先后滑動的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。

結構破壞性是指膨脹土各軟弱結構面的漸進破壞，它連接成一個滑動面造成滑坡。

漸進性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復脹縮的過程中強度不斷漸進衰減，不斷破壞，各層相繼滑動造成的整體滑坡。局部到整體其實也是漸進性類似的特征。

淺層性是指滑坡深度低。

季節性則更好理解。降雨強度對膨脹土邊坡的影響程度與土體本身的滲透性密切相關。簡單來說，沒有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會明顯降低，而不容易發生滑坡。

地域性，顧名思義，就是這類滑坡破壞在地質災害嚴重的地區容易發生，容易在其后干濕交替循環區域產生破壞。

除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過程中也具有一定的特性。常規方法較難解決此類問題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問題。有一些地區采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類問題，但耗費較大。而常規的方法處理不但耗費財力、物力，而且起不到明顯的效果，或會出現反復治理、反復失敗的情況。

3 勘察技術

為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實地勘察、貫穿施工過程中的勘測、施工后的檢測都顯得尤為重要。現有的勘測試驗主要包含土水特征曲線的測定、堆落度含水量試驗、標準貫入試驗和路堤原位觀測試驗等。

現以測定邊坡劇烈脹縮活動帶深度方法簡要敘述膨脹土勘察技術。

采用干濕循環顯著影響區深度的吸力測試法來測量該地區膨脹土干濕循環頻數。利用現場量測的吸力、氣候數據，再利用相關軟件（比如Mitchell）將這些參數轉換為吸力變化范圍來計算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：

由公式（2）可知，在測定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴散系數后，就能夠計算出氣候變化對膨脹土影響所達的深度。

由此可見，在膨脹土勘察過程中，很多參數需要通過實際測量來確定，其實就是特性地域的特定環境決定了施工過程中應該注意的問題，其他勘察和測量內容本文不再贅述。

4 結束語

本文從膨脹土的特性入手，分析了我國路塹邊坡施工中滑坡問題的特性和機理，并簡述了測量和計算這項影響因素的方法。

參考文獻

[1]劉龍武，鄭健龍，繆偉.廣西寧明膨脹土脹縮活動帶特征及滑坡破壞模式研究[J].巖土工程學報，2008，30（1）：28-33.

[2]劉龍武，鄭健龍，繆偉.膨脹土開挖邊坡坡體變形特征的跟蹤觀測[J].中國公路學報，2008，21（3）：6-12.

〔編輯：白潔〕

摘 要：膨脹土因其地質特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動帶的變形活動特點和滑坡破壞規律，探討其相關的勘察技術。

關鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術

中圖分類號：TU443 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0079-02

由于膨脹土頻繁引發地質災害，并對路基、路塹邊坡造成破壞，它已經成為淺表層輕型工程建設的世界性技術難題。而我國是這種類型的地質體分布最廣、綜合面積最大的國家，尤其是西部地區的公路、鐵路建設，更需要重視膨脹土地質區域施工技術的研究。但是，經過半個多世紀的研究和發展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測試技術、分析方法和應對措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設中因膨脹土引發的工程問題仍然十分嚴重。

1 膨脹土

膨脹土是在自然地質過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質體，脹縮特性主要體現在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結性、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結合力較小，水分非常容易滲入層內而產生晶內膨脹。同時，其內部的堿金屬陽離子的吸附作用使膨脹土容易產生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開挖后造成膨脹土邊坡滑坡。

2 破壞形式和特點

相關研究表明，膨脹土分布區域地質對路塹邊坡產生的破壞主要表現為路塹邊坡失穩。按照破壞機理來分析，邊坡破壞的三種類型主要是受風化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結構面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結構面控制的破壞模式。

這些邊坡的破壞特點主要包含牽引性、結構破壞性、漸進性、淺層性、季節性、地域性和從局部到整體的滑動性等。

牽引性是指膨脹土滑坡的滑動形式特點為牽引式滑動，它的形成機理與膨脹土的結構有著緊密的聯系。在膨脹土內部含水量的變化過程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發）收縮，如此往復，造成土層結構破壞—裂隙發展—抗剪強度降低，最終使相鄰土層產生滑動。該層的滑動牽引造成連續破壞，產生后續滑動，而在滑動過程中先后滑動的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。

結構破壞性是指膨脹土各軟弱結構面的漸進破壞，它連接成一個滑動面造成滑坡。

漸進性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復脹縮的過程中強度不斷漸進衰減，不斷破壞，各層相繼滑動造成的整體滑坡。局部到整體其實也是漸進性類似的特征。

淺層性是指滑坡深度低。

季節性則更好理解。降雨強度對膨脹土邊坡的影響程度與土體本身的滲透性密切相關。簡單來說，沒有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會明顯降低，而不容易發生滑坡。

地域性，顧名思義，就是這類滑坡破壞在地質災害嚴重的地區容易發生，容易在其后干濕交替循環區域產生破壞。

除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過程中也具有一定的特性。常規方法較難解決此類問題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問題。有一些地區采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類問題，但耗費較大。而常規的方法處理不但耗費財力、物力，而且起不到明顯的效果，或會出現反復治理、反復失敗的情況。

3 勘察技術

為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實地勘察、貫穿施工過程中的勘測、施工后的檢測都顯得尤為重要。現有的勘測試驗主要包含土水特征曲線的測定、堆落度含水量試驗、標準貫入試驗和路堤原位觀測試驗等。

現以測定邊坡劇烈脹縮活動帶深度方法簡要敘述膨脹土勘察技術。

采用干濕循環顯著影響區深度的吸力測試法來測量該地區膨脹土干濕循環頻數。利用現場量測的吸力、氣候數據，再利用相關軟件（比如Mitchell）將這些參數轉換為吸力變化范圍來計算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：

由公式（2）可知，在測定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴散系數后，就能夠計算出氣候變化對膨脹土影響所達的深度。

由此可見，在膨脹土勘察過程中，很多參數需要通過實際測量來確定，其實就是特性地域的特定環境決定了施工過程中應該注意的問題，其他勘察和測量內容本文不再贅述。

4 結束語

本文從膨脹土的特性入手，分析了我國路塹邊坡施工中滑坡問題的特性和機理，并簡述了測量和計算這項影響因素的方法。

參考文獻

[1]劉龍武，鄭健龍，繆偉.廣西寧明膨脹土脹縮活動帶特征及滑坡破壞模式研究[J].巖土工程學報，2008，30（1）：28-33.

[2]劉龍武，鄭健龍，繆偉.膨脹土開挖邊坡坡體變形特征的跟蹤觀測[J].中國公路學報，2008，21（3）：6-12.

〔編輯：白潔〕