常曉蕾

摘 要：在將膨脹土應(yīng)用于實(shí)際工程之前，需要采取一定的技術(shù)措施來處理其獨(dú)特的吸水膨脹、失水收縮的特性。在處理過程中，需要運(yùn)用正確的處理方法，否則會(huì)帶來嚴(yán)重的隱患問題，造成不必要的損失。本文首先分析膨脹土邊坡的破壞特征與機(jī)理，然后闡述膨脹土邊坡防治的原則，最后提出膨脹土邊坡防治措施。

關(guān)鍵詞：膨脹土;邊坡;破壞機(jī)理;防治原則;防治措施

中圖分類號：TU443 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）25-0103-02

Abstract： Before applying expansive soil to practical engineering， some technical measures should be taken to deal with its unique characteristics of water absorption expansion and water loss shrinkage. In the process of treatment， we need to use the correct treatment method， otherwise it will bring serious hidden trouble and cause unnecessary loss. This paper first analyzes the failure characteristics and mechanism of expansive soil slope， and then expounds the prevention and control principles of expansive soil slope， and finally puts forward the prevention and control measures of expansive soil slope.

Keywords： expansive soil;side slope;failure mechanism;prevention and control principle;prevention and control measures

1 膨脹土邊坡的破壞特征

1.1 季節(jié)性

由于膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮的物理特性，因此雨水會(huì)影響膨脹土的工程性能。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，膨脹土邊坡坍塌、溜塌、滑坡及失穩(wěn)等現(xiàn)象往往出現(xiàn)在降雨期間。由于雨水的持續(xù)滲入與供給，導(dǎo)致膨脹土出現(xiàn)膨脹、松軟的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工程應(yīng)用。因此，雨季對膨脹土邊坡的破壞性極大，膨脹土邊坡的破壞呈現(xiàn)出季節(jié)性特點(diǎn)。

1.2 淺層性

膨脹土邊坡的破壞特征還具有淺層性的特點(diǎn)。受惡劣環(huán)境的影響，膨脹土?xí)l(fā)生脹縮、風(fēng)化等現(xiàn)象，促使土體出現(xiàn)裂隙與風(fēng)化帶，嚴(yán)重影響基體材料的力學(xué)性能，造成邊坡失穩(wěn)的現(xiàn)象，且滑面較淺。

1.3 漸進(jìn)性或牽引性

膨脹土邊坡的破壞特征具有明顯的漸進(jìn)性或牽引性。膨脹土邊坡在坍塌、溜塌、滑坡及失穩(wěn)時(shí)，往往是從邊坡的底部或腰部開始的。由于底部或腰部的松動(dòng)，導(dǎo)致上層土體支撐不足，從而引發(fā)上層土體的滑落，形成漸進(jìn)性滑坡。

2 膨脹土邊坡破壞機(jī)理

由于膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮的物理特性，因此水在膨脹土邊坡的破壞機(jī)理中發(fā)揮著重要作用。研究表明，雨水的持續(xù)滲入是膨脹土邊坡破壞的重要因素。在降雨期間，雨水持續(xù)滲入土體中，導(dǎo)致孔壓升高，從而造成土體強(qiáng)度降低。同時(shí)，還需要注意膨脹土的裂隙結(jié)構(gòu)，在處理邊坡破壞問題時(shí)，采取的處理方式不同于一般土體，需要特殊處理處置。

雨水與裂隙的存在，在膨脹土邊坡失穩(wěn)方面發(fā)揮著協(xié)同的作用。首先，由于雨水的持續(xù)滲入，導(dǎo)致邊坡開始脹縮，形成裂縫。其次，裂縫的存在會(huì)降低土體的抗剪切強(qiáng)度，還會(huì)使雨水快速滲入，增強(qiáng)了雨水的滲透力，進(jìn)一步加深了裂縫的深度、寬度與數(shù)量，導(dǎo)致土體的承壓力越來越低?？梢姡晁c裂縫協(xié)同增效，促使邊坡破壞的加劇。

3 膨脹土邊坡的防治原則

膨脹土邊坡防治原則主要是“四防”，即防水、防脹縮循環(huán)、防風(fēng)化、防強(qiáng)度衰減[1]。

3.1 防水

雨水的持續(xù)滲入是膨脹土邊坡破壞的重要因素，因此膨脹土邊坡在防治過程中要以“治坡先治水，防滑先防水”為原則。在防治階段，要做到表面及時(shí)疏水、排水，避免雨水在坡體表面囤積，造成雨水的大量入滲。

3.2 防脹縮循環(huán)

膨脹土的脹縮循環(huán)特性會(huì)導(dǎo)致土體的抗剪切能力降低，影響土體的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)性。在防治階段，要盡量避免膨脹土的脹縮循環(huán)。例如，可以提高土體的層次性，杜絕干濕循環(huán)的發(fā)生。

3.3 防風(fēng)化

風(fēng)力的作用會(huì)導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)軟弱層、斷層，進(jìn)而會(huì)引發(fā)膨脹土坡體失穩(wěn)、滑坡。在防治階段，要加強(qiáng)對風(fēng)化作用的控制，可通過提高綠植覆蓋率、增設(shè)支架護(hù)坡等手段來進(jìn)行防風(fēng)化。

3.4 防強(qiáng)度衰減

雨水的持續(xù)滲入等惡劣環(huán)境會(huì)導(dǎo)致土體強(qiáng)度急劇降低，破壞土體結(jié)構(gòu)的完整性，造成大面積的坍塌、滑坡等現(xiàn)象。為了避免上述情況的發(fā)生，要做好防止強(qiáng)度衰減的措施。

4 膨脹土邊坡防治措施

4.1 換填法

干濕循環(huán)會(huì)導(dǎo)致膨脹土反復(fù)脹縮，從而引發(fā)裂縫延伸，導(dǎo)致土體強(qiáng)度下降、抗剪切能力降低。因此，可以以干濕循環(huán)為出發(fā)點(diǎn)，防止自然氣候的干濕變化對膨脹土造成不良影響。在工程應(yīng)用中，往往采用換填法。所謂換填法就是挖出部分膨脹土，選擇非膨脹土或石灰土進(jìn)行填充，再用預(yù)制塊或植草皮防護(hù)坡面。換土的深度往往由當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件及膨脹土的類型決定。換填法是一種簡單有效的方法，但需要大量的非膨脹土或石灰土，會(huì)造成資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞，不符合如今社會(huì)綠色、環(huán)保的主題。

4.2 化學(xué)改性法

為了改善膨脹土性能，可以從材料本身出發(fā)，利用化學(xué)改性的方法，在膨脹土中添加一些特定的化學(xué)物質(zhì)，通過物理化學(xué)反應(yīng)，改善膨脹土本身的缺陷問題，提高材料性能。目前常用的處理方法有石灰改良與水泥改良。

4.2.1 石灰改良。石灰與膨脹土互摻使用，在雨水滲入時(shí)，石灰會(huì)與膨脹土中的水分反應(yīng)，生成Ca（OH）2和Mg（OH）2。產(chǎn)物遇到二氧化碳，又會(huì)生成CaCO3和MgCO3結(jié)晶。這些結(jié)晶會(huì)增強(qiáng)土體之間的黏結(jié)力，加強(qiáng)土體強(qiáng)度。同時(shí)，石灰與水分反應(yīng)會(huì)放出大量的熱量，促進(jìn)石灰與膨脹土的反應(yīng)，促使兩者緊密膠結(jié)在一起[2]。

4.2.2 水泥改良。水泥與膨脹土互摻使用，在水泥水化后會(huì)析出鈣離子，鈣離子會(huì)與膨脹土中的鉀、鈉離子發(fā)生交換作用，促進(jìn)膨脹土顆粒的團(tuán)聚。水泥中Ca（OH）2的存在，也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)顆粒的團(tuán)聚，加強(qiáng)膨脹土的強(qiáng)度。同時(shí)，Ca（OH）2遇到二氧化碳又會(huì)生成CaCO3結(jié)晶;鈣離子與土壤中的SiO2、Al2O3反應(yīng)，也會(huì)生成纖維狀結(jié)晶礦物鈣礬石。這些結(jié)晶的出現(xiàn)，會(huì)增強(qiáng)土體之間的黏結(jié)力，加強(qiáng)土體的強(qiáng)度。

雖然化學(xué)改性法可以顯著改善膨脹土存在的弊端，但也不可避免地增加了中間產(chǎn)物的產(chǎn)生，對環(huán)境造成負(fù)擔(dān)，不利于綠色發(fā)展。今后還需要進(jìn)一步探究綠色、無污染的膨脹土改性。

4.3 支擋法

可以采用支檔法來穩(wěn)定邊坡，通過增設(shè)支護(hù)來提高膨脹土邊坡的穩(wěn)定性。目前，邊坡支護(hù)的方法有擋土墻防護(hù)、抗滑樁、錨桿。

4.3.1 擋土墻防護(hù)。擋土墻是支撐邊坡土體、防止邊坡失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。在應(yīng)用過程中，可以加強(qiáng)膨脹土邊坡的穩(wěn)定性，在兩者之間還可以增添緩沖帶，進(jìn)行疏水、排水。

4.3.2 抗滑樁?？够瑯妒且环N穿過膨脹土滑坡體深入于滑床的樁柱。在應(yīng)用過程中，可以支檔滑坡體的移動(dòng)，從而起到穩(wěn)定邊坡的作用。

4.3.3 錨桿。錨桿支護(hù)是通過錨桿在膨脹土中的抗拔力來實(shí)現(xiàn)的。在應(yīng)用過程中，錨桿的一端深入膨脹土邊坡土體中，另一端與工程構(gòu)筑物連接，從而阻擋膨脹土邊坡的變形。

5 結(jié)語

通過了解膨脹土邊坡的破壞特征，依照膨脹土邊坡的防治原則，采取換填法、化學(xué)改性法、支檔法等技術(shù)措施來解決膨脹土邊坡坍塌、滑坡、失穩(wěn)等問題。但是，換填法存在資源浪費(fèi)的問題;化學(xué)改性法對環(huán)境帶來了一定的負(fù)擔(dān)，不利于綠色發(fā)展;錨桿屬于剛性支護(hù)，不利于較大的土體變形的支護(hù)。未來在膨脹土邊坡防治過程中，還需要進(jìn)一步探究綠色、無污染、柔性的防護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇丕輝，陳仕闊，趙曉彥，等.南昆鐵路鋼管格柵膨脹土擋墻邊坡加固機(jī)理模型試驗(yàn)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2020（3）：658-666.