滲流對冰積土邊坡的危害機(jī)理分析及防治措施

孫熙寧，王會云，劉華武，李志達(dá)

(1.中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院，云南 昆明 650051； 2.云南迪慶有色金屬有限公司，云南 香格里拉 674400)

滲流對冰積土邊坡的危害機(jī)理分析及防治措施

孫熙寧1，王會云1，劉華武2，李志達(dá)1

(1.中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院，云南 昆明 650051； 2.云南迪慶有色金屬有限公司，云南 香格里拉 674400)

滲流就是在巖土體孔隙中流動的水，滲流對土質(zhì)邊坡的危害主要表現(xiàn)為滲透變形。滲透破壞有2種主要表現(xiàn)形式，即流土和管涌。其危害程度主要取決于構(gòu)成邊坡的土體特性、滲流的水力坡降及滲流存在的歷史。滲流對土質(zhì)邊坡的危害是一個漸進(jìn)的過程，是滲流長期作用的結(jié)果。該文通過工程實(shí)踐，總結(jié)了進(jìn)行有滲流存在的邊坡治理應(yīng)注意的問題及防治措施。

滲流；滲透破壞；滲透變形；邊坡治理

0 引 言

滲流就是在巖土體孔隙中流動的水，滲流對土質(zhì)邊坡的危害主要表現(xiàn)為滲透變形。其根本原因是：在土顆粒間滲透的水增加了土顆粒間的距離，降低了土顆粒間的粘結(jié)力和摩擦力，即降低了土體的c、Φ值；同時，滲流對土顆粒又產(chǎn)生一個浮托力和沿滲流方向的推力，從而使細(xì)小顆粒在粗顆粒間的孔隙孔道中沿滲流方向移動并被帶出，逐漸形成管狀通道，并不斷擴(kuò)大，從而掏空坡體，使坡體變形、失穩(wěn)。從以上分析可知，滲流對土質(zhì)邊坡的危害是一個漸進(jìn)的過程，是滲流長期作用的結(jié)果，其主要受控因素有2個：①構(gòu)成邊坡的土體的特性；②滲流的水力坡降極其存在的歷史。

滲透破壞有2種主要表現(xiàn)形式：①流土；②管涌。一旦發(fā)生滲透破壞，會造成巨大的危害和經(jīng)濟(jì)損失，因此在進(jìn)行有滲流存在的邊坡治理時，應(yīng)充分考慮滲流的危害，并采取有效的防治措施，避免施工過程中發(fā)生滲透破壞，避免加固體系因滲流作用而失效。

1 工程實(shí)例

某選礦廠粗礦堆建設(shè)場地位于沖溝溝口，場地平整完成后，靠山一側(cè)將形成最高約35 m、長約270 m的人工挖方土質(zhì)邊坡。根據(jù)勘察資料，邊坡開挖揭露的地層除上部有2～4 m厚坡積層土外主要為冰積層土(分為圓礫和卵石2個亞層)；沖溝水流量較大，旱季流量6.98～9.37 L/s，雨季流量50～240 L/s。場地地下水較為豐富，水位埋深0～15 m，地下水流向自東向西，邊坡朝向西，走向南北，與地下水流向正交，邊坡開挖施工時及完成后，將出現(xiàn)大面積滲水的情況。

根據(jù)土工試驗(yàn)分析結(jié)果，冰積土顆粒組成統(tǒng)計見表1、表2及圖1、圖2。

表1 冰積土(圓礫)顆粒組成分析統(tǒng)計表

圖1 冰積土(圓礫)顆粒組成分析統(tǒng)計圖

表2 冰積土(卵石)顆粒組成分析統(tǒng)計表

圖2 冰積土(卵石)顆粒組成分析統(tǒng)計圖

從表1、表2及圖1、圖2中可以看出該場地冰積土(圓礫和卵石)0.25 mm以上的粗顆粒含量占85 %以上，顆粒大小比值差別較大，可以判定為無黏性土，是否會發(fā)生滲透破壞，可根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》第四版第1 020頁表9-4-1判定，見表3。

表3 允許水力比降J允許經(jīng)驗(yàn)值

根據(jù)勘察資料，該場地冰積土滲透系數(shù)在K值1.47×10-2～5.81×10-5(cm/s)之間，差異性較大，按最大值考慮，其允許水力比降J允許為0.2～0.5，現(xiàn)場實(shí)測該邊坡水力比降在0.1～0.4之間，所以該邊坡滲流不會產(chǎn)生管涌破壞。

在實(shí)際實(shí)施過程中對新開挖的坡面進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，該場地冰積土均勻性極差，顆粒差異極大(大的漂石直徑達(dá)3 m以上)，局部夾透鏡狀粘土。新開挖的坡面大面積出現(xiàn)了滲水，但極不均勻，局部存在明顯的滲流管道，滲流以泉水的形式流出，對滲水取樣靜置觀察未發(fā)現(xiàn)任何沉淀物，這也證明該邊坡滲流不會對邊坡整體穩(wěn)定造成影響。但觀察發(fā)現(xiàn)開挖的坡面裸露時間稍長，滲流會軟化邊坡表面，形成微泥流，并逐漸形成溝槽，從而使坡面受到破壞。為此，對坡面采取了及時封閉保護(hù)的處理措施，對來不及及時封閉的坡面預(yù)留200～300 mm保護(hù)層在施工防護(hù)結(jié)構(gòu)前再挖除。

2 結(jié) 語

1)滲流對土質(zhì)邊坡的危害由土層的特性、滲流的水力坡降及滲流歷史決定。該建設(shè)場地位于沖溝溝口，滲流長期以來一直存在，構(gòu)成邊坡的主要土層冰積土在滲流的長期作用下，已形成了與之相適應(yīng)的特殊結(jié)構(gòu)，工程建設(shè)活動引起的滲流水力坡降變化在其允許范圍，土體中的滲流管道不會再繼續(xù)發(fā)展，不會形成管涌破壞，滲流對邊坡的危害僅表現(xiàn)為軟化臨時邊坡表面，對開挖坡面采取及時封閉防護(hù)即可。

2)在進(jìn)行有滲流存在的邊坡治理時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際充分考慮滲流對邊坡的危害，并采取相應(yīng)的措施，如在支擋結(jié)構(gòu)背后設(shè)置反濾層。在實(shí)際實(shí)施前，應(yīng)進(jìn)行試挖檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)滲流對邊坡的危害方式及滲流作用下邊坡的臨時自穩(wěn)高度，并根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果制定具體的治理方案。

[1] 工程地質(zhì)手冊編委會.工程地質(zhì)手冊[M].4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JG J120-2012建筑建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] 中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院.云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司普朗銅礦一期采選工程采選工業(yè)場地補(bǔ)充勘察報告書[R].2014年11月.

[4] 薛新華，等.堤壩管涌滲流的損傷機(jī)理分析[J].江南大學(xué)學(xué)報，2009(1)：85-89.

[5] 楊育文，等.滲流作用下邊坡自穩(wěn)臨界高度計算[J].長江科學(xué)院院報，2013(10)：54-57.

Analysis on Damage of Seepage on Glacial Soil Slope and Controlling Measures

SUN Xining1, WANG Huiyun1, LIU Huawu2, LI Zhida1

(1. Kunming Survey Design and Research Institute, Kunming 650051, China;2.Yunnan Diqing Nonferrous Metals Co.,Ltd., Shangri-La 674400, China)

Seepage here refers to the water flowing in the pore of rock and earth mass and it damages the soil slope mainly by seepage transformation. The seepage damage mainly consists of two forms: soil flow and piping. The damage degree depends on the soil property, hydraulic gradient and seepage existing time. The seepage damages the soil slope gradually and slowly. Matters of attention and controlling measures in slope treatment in the presence of seepage were summarized in this paper.

transfusion；seepage failure;seepage deformation;slope treatment

2016-01-16.

孫熙寧(1969-)，男，云南人，正高級工程師.主要研究方向：巖土工程設(shè)計與施工.

TV223.2

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1004-2660(2016)01-0024-03