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        關(guān)于公路邊坡坍塌問題的探討

        2010-08-15 00:49:27曹云武
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年21期
        關(guān)鍵詞:坡腳坡面風(fēng)化

        曹 婧 曹云武

        (贛州博達(dá)公路有限公司,江西 贛州 341000)

        1 邊坡坍塌現(xiàn)象及特征

        坍塌是土層、堆積層或風(fēng)化破碎巖層斜坡,由于土壤中水和裂隙水的作用、河流沖刷或人工開挖坡陡于巖體自身強(qiáng)度所能保持的坡度而產(chǎn)生逐層塌落的變形現(xiàn)象。其具有“滑坡”和“崩塌”兩種機(jī)制和“先滑后塌”的變形破壞過程。由于其突發(fā)性和頻繁發(fā)生的特點(diǎn),給公路造成嚴(yán)重危害。

        坍塌主要產(chǎn)生于邊坡表面松散的風(fēng)化破碎層,邊坡的設(shè)計(jì)坡率超過了巖土體所能保持的穩(wěn)定角,在風(fēng)化、干濕循環(huán)和降雨作用下,或因開挖改變了地下水的滲流條件而使坡面滲水,巖土軟化,從而引起邊坡上部失穩(wěn)。坍塌形成必須具備以下兩個條件:(1)松散的巖土邊坡,坡度較大,一般大于潮濕狀態(tài)下天然休止角,平均坡度為 30°~40°以上;(2)有較豐富的降水或地表水與地下水水源。

        坍塌的基本特征:(1)坍塌發(fā)生后,坍塌體堆于坡腳,整體性完全破壞;(2)坍塌裂縫逐次向邊坡上方發(fā)展,最外一條裂縫受邊坡坡度控制,一般自坡腳以上平均坡度在1:1.5范圍內(nèi);(3)每次坍塌均不按固定的面移動,而是按新的不規(guī)則的面移動,一直坍塌至潮濕土層穩(wěn)定為止;(4)坍塌體下緣均在臨空面以上;(5)雨水、坡面水和地下水是誘發(fā)坍塌的重要原因,其中90%以上直接由降雨引起;(6)坍塌體厚度不大,通常小于6m。坍塌按照物質(zhì)組成可以分為巖石類坍塌、坡殘積層坍塌和土質(zhì)坍塌三類。

        2 公路邊坡坍塌災(zāi)害發(fā)生機(jī)理及影響因素

        2.1 公路邊坡坍塌災(zāi)害發(fā)生機(jī)理

        公路邊坡是有人工開挖或填筑而成的斜坡,由于公路斷面形式的不同而分為路塹邊坡和路基邊坡。公路邊坡坍塌是指發(fā)生在路域邊坡范圍內(nèi)的坍塌,將直接造成公路邊坡的破壞,嚴(yán)重的將造成公路及其附屬設(shè)施的破壞,進(jìn)而將帶來經(jīng)濟(jì)損失。

        坍塌是高邊坡常見的變形現(xiàn)象,其變形是從表層開始,逐漸向內(nèi)部發(fā)展,受坡體整個松弛帶內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的控制,無貫通的軟弱帶,非坡內(nèi)某一軟弱帶或面的破壞。破壞的主要原因是坡度大于其穩(wěn)定坡率,在降雨等因素誘發(fā)下發(fā)生局部破壞,破壞面為巖土體最危險剪切面,即同生面。

        2.2 公路邊坡坍塌災(zāi)害的影響因素

        影響公路邊坡坍塌災(zāi)害的因素很多,按不同因素的作用特點(diǎn)及作用形式,主要可以歸納為內(nèi)因和外因或誘發(fā)因素兩部分:

        2.2.1 災(zāi)害形成的內(nèi)在條件有:巖土類型,坡形、坡度、坡高,節(jié)理裂隙發(fā)育程度,巖石風(fēng)化強(qiáng)度等。在各類內(nèi)因之中,坡度、坡體結(jié)構(gòu)、坡型和巖性是主要因素。邊坡類型按不同的分類指標(biāo)可有多種分類。(1)按構(gòu)成邊坡的物質(zhì)種類可以分為土質(zhì)邊坡(整個邊坡均由土體構(gòu)成,按土體種類又可分為:1)粘性土邊坡、黃土邊坡、膨脹土邊坡、堆積土邊坡、填土邊坡等);2)巖質(zhì)邊坡(整個邊坡均由巖體構(gòu)成,按巖體的強(qiáng)度又可分為硬巖邊坡、軟巖邊坡和風(fēng)化巖邊坡等,按巖體結(jié)構(gòu)分為整體狀(巨塊狀)邊坡、塊狀邊坡、層狀邊坡、碎裂狀邊坡、散體狀邊坡);3)巖土混合邊坡(邊坡下部為巖層,上部為土層,即所謂的二元結(jié)構(gòu)的邊坡)。(2)按邊坡的高度分為:一般邊坡(巖質(zhì)邊坡總高度在30m以下,土質(zhì)邊坡總高度在15~20m以下)和高邊坡(巖質(zhì)邊坡總高度大于30m,土質(zhì)邊坡總高度大于15~20m)。(3)按公路斷面形式分為路塹邊坡和路基邊坡。(4)按坡體結(jié)構(gòu)特征可以分為類均質(zhì)土邊坡、近水平層狀邊坡、順傾層狀邊坡、反傾層狀邊坡、塊狀巖體邊坡、碎裂狀巖體邊坡和散體狀邊坡等。

        2.2.2 坍塌災(zāi)害的誘發(fā)因素很多,主要有地震、降雨、地表沖刷、融雪、浸泡、地下水活動、沖刷或開挖坡腳,凍融、晝夜溫度變化等。其中,降雨和人類工程活動(邊坡開挖)是誘發(fā)災(zāi)害的主要因素。大量的調(diào)查表明,邊坡坍塌災(zāi)害的發(fā)生大都與降雨有關(guān)。在降雨量較多,雨季持續(xù)時間較長的滑坡地段,大量雨水滲入坡體內(nèi),使巖(土)層潮濕軟化,從而降低了抗剪強(qiáng)度,也導(dǎo)致容重增大。同時,自然災(zāi)害的產(chǎn)生并不完全是自然因素決定的,在相當(dāng)程度上受到人類活動的影響。譬如:亂砍濫伐森林導(dǎo)致水土流失;無全局計(jì)劃的截流使河流下游土地沙漠化;工程開挖使邊坡失穩(wěn),引起坍塌;過量開采地下水造成地面沉降等。據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)己發(fā)生的各類地質(zhì)災(zāi)害約有50%與人類活動有關(guān)。隨著近年來我國高等級公路的大規(guī)模修建,隨之而來的是人類對自然地表物質(zhì)的剝蝕、搬運(yùn)、堆積以及對地形和地貌進(jìn)行的局部改造,使地球表面原有的自然平衡遭到不同程度的破壞,加劇了各類地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。公路建設(shè)具有線路長、規(guī)模大、類型復(fù)雜等特點(diǎn),特別是山區(qū)公路的建設(shè),對環(huán)境的影響比較明顯。山區(qū)的地質(zhì)作用一般較為強(qiáng)烈,地質(zhì)條件復(fù)雜,在這樣的情況下,公路建設(shè)過程中的邊坡開挖有可能會改變天然山體的穩(wěn)定條件,巖層的軟弱結(jié)構(gòu)面被切斷而形成各種不利組合,以及開挖面在大氣與水的作用下,巖體強(qiáng)度的降低等,都會形成對開挖邊坡穩(wěn)定十分不利的因素。

        3 公路邊坡坍塌災(zāi)害的主要防治措施

        3.1 預(yù)防坍塌災(zāi)害的首要措施是削坡,即減小邊坡坡率,增加邊坡穩(wěn)定性。

        3.2 對于存在軟弱結(jié)構(gòu)面而易引起坍塌的高邊坡,可根據(jù)情況采用支擋墻或支護(hù)墻等措施,以支撐邊坡并防止軟弱結(jié)構(gòu)面的張開或擴(kuò)大。對邊坡坡腳因受河水沖刷而易形成坍塌者,河岸要做防護(hù)工程。

        3.3 在可能發(fā)生坍塌的地段,必須做好地面排水設(shè)施,其中坡頂截水溝能起到防止邊坡上部坍塌的作用。

        3.4 巖質(zhì)坍塌宜采取下列措施:(1)刷坡:清除坡面危巖、嚴(yán)重風(fēng)化破碎表層及不穩(wěn)定部分,清除影響路基及邊溝的坡腳坍塌堆積物、風(fēng)化剝落碎屑物等;(2)設(shè)置截水溝:水是誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一,坍塌也不例外,攔截地表水入滲坍塌體裂縫是防治坍塌的有效措施之一;(3)支護(hù)加固:對局部坡面風(fēng)化破碎層較厚的地段設(shè)置護(hù)坡、擋墻。

        3.5 土質(zhì)邊坡宜采取下列措施:(1)分級開挖:根據(jù)邊坡的物質(zhì)組成、松散程度及天然坡度等工程地質(zhì)特征設(shè)置適宜的邊坡坡比將邊坡設(shè)計(jì)成臺階狀,并分級放坡開挖,以增大邊坡的穩(wěn)定性;(2)護(hù)面:加強(qiáng)坡面植被及水土保持措施,對于植被破壞嚴(yán)重或放坡開挖不得不破壞植被的地段應(yīng)盡力恢復(fù)坡面植被;(3)排水:在容易產(chǎn)生坍塌地段設(shè)排水工程,以攔截疏導(dǎo)地表水。

        3.6 SNS主動柔性網(wǎng)。公路邊坡坍塌災(zāi)害的防治是一個系統(tǒng)工程,一個科學(xué)合理的防治體系是十分必要的。因此,在坍塌災(zāi)害防治時往往需要將上述防治措施中的幾種措施進(jìn)行組合、配套,以便達(dá)到很好的防治效果。

        4 結(jié)束語

        產(chǎn)生邊坡坍塌的原因較多,我們要盡量減少由于主觀原因造成的邊坡坍塌,要充分的做好各種防范措施,特別是做好防水措施,防止水流滲入土體。對于邊坡地質(zhì)原因而產(chǎn)生的邊坡坍塌,要根據(jù)坍塌的規(guī)模大小、邊坡的地質(zhì)巖性、層理結(jié)構(gòu)、走向、滑動面的位置及深度及危害程度等多方面因素綜合考慮,采用經(jīng)濟(jì)、有效的邊坡坍塌處理方案,同時力求與周邊環(huán)境相適應(yīng)。

        [1]馬惠民.山區(qū)高速公路高邊坡病害防治實(shí)例[M].北京:人民交通出版社,2006.

        [2]李鐵峰.災(zāi)害地質(zhì)學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2003.

        [3]何兆益.路基路面工程[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2001.

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