摘 要:路基滑坡是一種比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,在全球范圍內(nèi)都普遍發(fā)生,已經(jīng)給世界各地人們帶來了巨大的生命和財產(chǎn)損失。本文結(jié)合貴州省三穗至黎平高速公路第11合同段路基滑坡治理項目,分析了路基滑坡產(chǎn)生因素。
關(guān)鍵詞:路基;滑坡機理;滑坡孕育機制;預(yù)應(yīng)力錨索
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.082
1 滑坡工程地質(zhì)特性
1.1 高速公路路基滑坡過程
本路段高速公路路基滑坡發(fā)生在2013年8月,由強風(fēng)暴雨誘發(fā),坡長為20m,高度為1.5m-3m,滑坡面積為30-60m2,呈現(xiàn)為后陡前緩的折線形ABCDEF,淺部屬于順層滑動,后部為切層,滑坡體BCDEFGHI以土與強風(fēng)化板巖碎塊為主。
FED為邊坡上部滑線,首先發(fā)生損傷產(chǎn)生裂隙,隨著降雨及地表水的深入,中部DCB逐漸出現(xiàn)損傷裂隙,并與上部滑線FEF貫通。隨著強風(fēng)暴雨大量滲入坡體,F(xiàn)EDCB中、上部滑帶土滲水補給飽和,坡體很快處于飽水狀態(tài),并由原有坡面FGHI流淌水和泥漿。邊坡底部ABC對上部滑體的抑制下降作用降低。臨滑前,F(xiàn)EDCB中上部坡體己發(fā)生蠕動位移,對下部 ABC 坡體產(chǎn)生巨大推力,使下部坡體被突然剪斷而發(fā)生路基滑坡。
1.2 工程地質(zhì)特性
高速公路路基滑坡的地方其實是一種屬于低丘陵類型的地形狀況,整體為從南向北走勢,南部高北部低,邊坡形成由東向西走勢,這里的邊坡都是人工的,整個地形起伏都非常大,坡的高度在1.5到3.0m之間,長度大概有20m左右,地形邊坡的高度大多數(shù)在2.0m左右。而整個坡度在60°到80°之間不等,個別地區(qū)有直立現(xiàn)象。組成邊坡巖土層為素填土、粉質(zhì)粘土、中風(fēng)化板巖。場地邊坡上部為0.30-0.8m厚度不等的松散土體,下伏中風(fēng)化板巖。邊坡的頂部基本上是由0.50到1.20m之間的厚耕土和部分粉質(zhì)粘土組合而成,土質(zhì)整體比較濕潤,也比較松散,一般遇水的話就很快會飽和,土質(zhì)的工程物理綜合性能比較差。根據(jù)現(xiàn)場勘探結(jié)果,組成邊坡基巖主要為中風(fēng)化板巖,根據(jù)現(xiàn)場踏勘,中風(fēng)化板巖為軟巖,根據(jù)經(jīng)驗劃分巖體基本質(zhì)量分級為Ⅳ級巖體。
2 本路段路基滑坡機制分析
強風(fēng)暴雨與截洪渠底部的滲流匯聚了地表水,滲入到邊坡巖土體內(nèi)部,使得邊坡巖土體內(nèi)部含水量增加,巖土體中孔隙水應(yīng)力增大,巖土體結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷,巖體土體強度降低。
邊坡巖土體是一種天然損傷材料,因無法準(zhǔn)確獲得無損時的彈性模量,故將邊坡體形成狀態(tài)作為基準(zhǔn)損傷狀態(tài),將地表水滲入邊坡體作為正損傷狀態(tài)。根據(jù)Lemaitre提出了等效應(yīng)變假設(shè),經(jīng)過推導(dǎo)得出基準(zhǔn)狀態(tài)損傷表達(dá)式:
D = 1-E′/E 式中,E為無損材料的彈性模量,E′為損傷材料的彈性模量。
類似損傷有效應(yīng)變假設(shè),設(shè)基準(zhǔn)狀態(tài)的有效應(yīng)力和有效面積為σ,A,正損傷狀態(tài)的有效應(yīng)力和有效面積為σ′,A′。則有基準(zhǔn)狀態(tài):F =σA,正損傷狀態(tài):F′=σ′A′設(shè):D=(A-A′)/A 推得σ′=σ/ (1-D),E′=(1-D)/E。在該路段進(jìn)行了水入邊坡破壞離心模型試驗研究,得出了邊坡穩(wěn)定高度、邊坡巖土體損傷與含水率的關(guān)系]。邊坡含水量低,坡腳未見較明顯的外鼓,坡頂也只出現(xiàn)少數(shù)淺拉裂縫,此時頂部巖土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,出現(xiàn)明顯的損傷,邊坡尚處于穩(wěn)定。當(dāng)含水量繼續(xù)增加時,坡腳有一局部土體有產(chǎn)生一條明顯裂縫,邊坡底部巖土體出現(xiàn)損傷,坡頂巖土體損傷進(jìn)一步加大,原有裂縫成非線性增加。
可見,坡腳是邊坡整體穩(wěn)定的重要影響因素,邊坡的滑裂面在坡頂豎直向下,表明坡頂土體為拉破壞,達(dá)到一定深度后坡體變?yōu)榧羟衅茐?,滑裂面大致為圓弧滑裂面。含水量與邊坡最大穩(wěn)定高度呈非線性,隨含水量增大,最大穩(wěn)定高度下降幅度越來越大。一定含水量范圍內(nèi)邊坡變形破壞形式基本相同。
3 路基滑坡加固方案
3.1 截洪渠加固
該路段邊坡坡頂因為原來存在的截洪渠的外側(cè)壁整體比周邊路基高許多,搜易山坡上的降雨無法流到渠里。所以,只有把截洪渠的整體外面形狀改造為長城口的類型,按照每1m左右就開一個0.02m寬的出口,口子的深度必須要比周邊的路基坡面低一些,然后在安裝尺寸為5×5mm塑料網(wǎng),這個塑料網(wǎng)主要是用來防止污水中的雜物堵塞截洪渠,最后在渠的底部采取加固措施,可以采用注漿方式加固。
3.2 噴錨支護(hù)參數(shù)
滑坡加固一級坡采用錨桿支護(hù)、二級坡采用預(yù)應(yīng)力錨索,坡面噴射混凝土加固技術(shù)。錨桿支護(hù)參數(shù)為錨桿長度為3m,直徑為25mm,間排距為1.0m,漿液為M30水泥漿,漿液中須加膨脹劑。下傾角度為15°。錨索支護(hù)參數(shù)為:錨索鉆孔孔徑為130mm,水平方向的孔距偏差不大于50mm,垂直方向的孔距偏差不大于100mm。錨索采用3×7φ5鋼絞線(設(shè)計值1260),水平間距1m,垂直間距1m;下錨索時,每隔2米作一道支架,自由段用塑料薄膜包裹嚴(yán)密。漿液為M30水泥漿,漿液中須加膨脹劑。注漿時,注漿管嵌入錨索支架內(nèi)與錨索一同放入孔內(nèi),注漿管距孔底0.1m,邊注漿邊提注漿管,直到孔口開始冒漿為止。表面噴砼為C20,鋼筋網(wǎng)為φ8@200×200,厚度δ=150。槽鋼采用2[14a,長1.0m],槽鋼固定時應(yīng)保證錨索與錨墊呈垂直狀態(tài)。沿邊坡縱向每10m設(shè)置豎向伸縮縫,縫中填充瀝青木條。
4 結(jié)論與建議
(1)高速公路路基素填土、粉質(zhì)粘土及強風(fēng)化板巖的巖層結(jié)構(gòu)分布是造成路基滑坡的主要影響因素,也是起到主導(dǎo)作用的內(nèi)因,坡頂截洪渠結(jié)構(gòu)是使渠底地層處于損傷狀態(tài)的主要原因,強風(fēng)暴雨是誘發(fā)路基滑坡的直接原因。
(2)高速公路滑坡機制分析表明是坡腳為低丘陵地貌單元邊坡整體穩(wěn)定的重要影響因素,邊坡的滑裂面在坡頂豎直向下,達(dá)到一定深度后坡體變?yōu)榧羟衅茐?,滑裂面大致為圓弧滑裂面。含水量與邊坡最大穩(wěn)定高度呈非線性,隨含水量增大,最大穩(wěn)定高度下降幅度越來越大。
(3)本文針對滑坡機理進(jìn)行了深入分析,找到了其中的主要影響因素,探討了削坡和截洪渠結(jié)構(gòu)改進(jìn)等措施,并研究加固和錨索噴射混凝土治理措施,由坡頂水平位移、錨索承載及深部水平位移監(jiān)測結(jié)果,表明治理措施合理有效。
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