李江龍，陸得志,韋立德，楊 天，劉文連，龔憲偉

(1.中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.中科院武漢巖土力學(xué)研究所，湖北 武漢 430071；3.西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054)

邊坡穩(wěn)定性及邊坡治理是當(dāng)前環(huán)境安全問題的一個(gè)研究熱點(diǎn)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國每年排棄的高爐渣就多達(dá)近7 000 萬t，截至2000年全國己形成高爐渣山近千座，堆存容積達(dá)近10億m，從而造成了很多高爐渣邊坡。如果此類邊坡問題處理不好，將會(huì)造成較嚴(yán)重的后果。雖然已有一些高爐渣邊坡穩(wěn)定性分析的研究成果，但是有關(guān)危險(xiǎn)爐渣邊坡治理工程的研究尚未見報(bào)道，因此開展高爐渣邊坡治理方法的研究具有現(xiàn)實(shí)工程意義。

膠結(jié)土已應(yīng)用于水利和土木工程領(lǐng)域，膠結(jié)材料與土體之間的界面摩擦能提高土體抗剪強(qiáng)度、減小土體變形等。膠結(jié)土所采用的筋材可分為非膠凝材料和膠凝材料，非膠凝材料如土工格柵、土工格室和纖維等，膠凝材料如水泥、粉煤灰等。對(duì)非膠凝類筋材加筋土的研究已經(jīng)有一些報(bào)道，如李廣信等研究了纖維加筋黏土的力學(xué)特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維加筋能顯著提高黏性土的抗剪強(qiáng)度，增加其在拉應(yīng)力作用下的塑性和韌性。對(duì)膠凝類筋材加筋土的研究是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，如Consoli等對(duì)水泥加筋砂土的加筋效果進(jìn)行了研究；蔡新等在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了水泥膠凝堆石料的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系；劉平等、武穎利、Xia等研究了膠凝堆石料的靜力應(yīng)力-應(yīng)變特性、體變特性以及抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；傅華等、劉漢龍等通過三軸剪切試驗(yàn)研究了膠凝堆石料的變形特性；張宇寧等通過室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)研究了膠凝堆石料的破壞形式和力學(xué)特性；徐可等采用離散元方法對(duì)膠凝堆石料力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，分析了膠凝強(qiáng)度對(duì)膠凝堆石料力學(xué)應(yīng)力峰值、內(nèi)摩擦角的影響。

膠結(jié)土是一種非常復(fù)雜的新材料，其材料特性介于骨料土和混凝土之間，受膠凝材料含量、骨料級(jí)配等諸多因素的影響，其破壞形態(tài)和強(qiáng)度特性已成為膠結(jié)土研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，已有學(xué)者展開了這方面的研究。松散爐渣是一類特殊材料，而對(duì)注漿膠結(jié)爐渣破壞模式、強(qiáng)度等的研究還未見于文獻(xiàn)。

本文針對(duì)攀枝花西渣場(chǎng)采用灌漿膠結(jié)爐渣加固邊坡工程，開展灌漿膠結(jié)爐渣的室內(nèi)單軸、三軸壓縮試驗(yàn)，分析膠結(jié)爐渣體的破壞形式、強(qiáng)度特性，并通過典型邊坡剖面邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)的計(jì)算評(píng)價(jià)邊坡治理方法對(duì)提高膠結(jié)爐渣強(qiáng)度、邊坡穩(wěn)定性的效果。本文的研究結(jié)果對(duì)攀枝花地區(qū)的爐渣堆積邊坡穩(wěn)定性分析與治理具有借鑒意義。

1 工程概況及治理方案

1.1 工程概況

攀枝花西渣場(chǎng)位于弄弄坪廠區(qū)北側(cè)，其南鄰荷花池，北側(cè)與新莊隧洞相鄰，東側(cè)與炳清路相鄰，如圖1(a)所示；西渣場(chǎng)爐渣邊坡治理工程平面布置如圖1(b)所示，包括4個(gè)剖面，分別為2-2′剖面、3-3′剖面、4-4′剖面和5-5′剖面，其中3-3′剖面是本文進(jìn)行爐渣邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的剖面，具體剖面地質(zhì)情況見圖1(c)。該渣場(chǎng)前緣下臨金沙江，金沙江江面高程介于991.76～993.46 m，渣場(chǎng)頂部形成寬大平臺(tái)，平臺(tái)高程為1 105.23～1 105.61 m，超過江面約113.85 m，主要在渣場(chǎng)西北側(cè)形成較陡的渣體人工邊坡，坡度為35°～40°，渣坡上主要堆積環(huán)業(yè)公司開挖渣體篩選后廢棄的松散渣粒， 整個(gè)堆渣體長約為500 m，前緣最大寬度約為770 m，后部平均寬度約為290 m，堆渣體最大厚度達(dá)100 m，平面面積約0.26 km，總體積約2 000萬m，見圖1。該高爐渣邊坡具有復(fù)雜的三維特性，主要存在的問題有：①大部分坡面爐渣為松散爐渣材料，屬粗粒土，最高坡高大約120 m，遠(yuǎn)超過國家規(guī)范規(guī)定的高土坡的20 m坡高界限標(biāo)準(zhǔn)；②治理前存在降雨引起坡面沖刷的情況，沖刷發(fā)生在未加固的松散爐渣內(nèi)，具體見圖1(d)，在大暴雨情況下有淺層滑坡風(fēng)險(xiǎn)；③由于臨江坡內(nèi)地下水水位隨季節(jié)變化很大，雨季隨著地下水水位的提高，該爐渣邊坡局部剖面穩(wěn)定性安全系數(shù)低于國家規(guī)范規(guī)定的最低值，存在滑坡風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 治理前攀枝花西渣場(chǎng)爐渣邊坡Fig.1 Slag slope in the West Slag Yard in Panzhihua before treatment

1.2 爐渣邊坡治理方案及注漿施工

針對(duì)以上攀枝花西渣場(chǎng)渣體工程存在的問題，提出了以下爐渣邊坡治理方案并采用該方案施工。爐渣邊坡治理方案主要治理措施有削坡、坡面打錨桿掛網(wǎng)植草和在防護(hù)墻內(nèi)側(cè)注漿形成新的注漿擋土墻等，具體見圖2。其中，注漿擋土墻是指通過高壓注入水泥粉煤灰漿液形成的灌漿膠結(jié)爐渣墻，主要目的是提高爐渣邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)；削坡、坡面打錨桿掛網(wǎng)植草加固是為了治理淺層滑坡和坡面沖刷問題。

圖2 治理后攀枝花西渣場(chǎng)爐渣邊坡典型地質(zhì)剖面 (3-3′)圖Fig.2 Typical geological section 3-3′ of the slag slope in the West Slag Yard in Panzhihua after treatment

本次試驗(yàn)研究對(duì)應(yīng)的注漿段注漿施工技術(shù)如下：水泥采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5，以水泥和粉煤灰按照質(zhì)量1∶1稱取混合，然后以水灰比1∶2制作灌漿液；現(xiàn)場(chǎng)已建擋土墻墻后堆填松散翻動(dòng)爐渣，在墻后分區(qū)段設(shè)置注漿孔，研究段設(shè)置兩排注漿孔，兩排注漿孔區(qū)段注漿孔按梅花形布置；注漿孔的橫向間距為2 m，豎向距離為3 m，第一排注漿孔距離已建擋墻內(nèi)邊線的距離為3 m,注漿孔開孔直徑為110～130 mm;采用分排、分段、分序的壓力注漿，遵循自上而下、孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、分段灌注的原則，分段長度為5～10 m，當(dāng)單孔注漿無法連續(xù)注滿時(shí)，則采用間隙注漿，間隔時(shí)間為2 h左右；插注漿管到距離孔底0.5 m處，每排分二次序進(jìn)行注漿施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，依次加密注漿，后序注漿孔鉆孔施工中應(yīng)注意觀察前序注漿孔的注漿效果；持續(xù)注漿直到注漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下注入率不大于1 L/min后，繼續(xù)注漿30 min，方可停止注漿。

2 灌漿膠結(jié)爐渣強(qiáng)度試驗(yàn)研究

本文通過試驗(yàn)和分析手段論證爐渣邊坡治理方案對(duì)滑坡風(fēng)險(xiǎn)問題治理的有效性。

本文所研究的灌漿膠結(jié)爐渣是一種膠凝類筋材加筋土，膠凝材料(灌漿材料)為水泥、粉煤灰等，被膠結(jié)材料為松散爐渣。其中,松散爐渣呈黑灰色，主要由已翻爐渣及爐灰組成，渣體被鉆探機(jī)械破碎成粒徑為2～5 cm的碎塊，渣塊較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬，錘可擊碎—難擊碎，其間充填物主要是粒徑為0.2～0.5 cm的爐渣碎粒和爐灰?，F(xiàn)場(chǎng)采取松散爐渣5個(gè)試樣進(jìn)行顆分試驗(yàn)，其顆分粒徑級(jí)配曲線見圖3。

圖3 松散爐渣顆分粒徑級(jí)配曲線Fig.3 Particle size distribution curves of the loose slag

2.1 試樣制備及實(shí)驗(yàn)

試樣制備方法如下：

(1) 分別稱取水泥和粉煤灰按照質(zhì)量1∶1混合，然后以水灰比1∶2制作灌漿液以仿制現(xiàn)場(chǎng)注漿材料，澆筑凝固28 d后鉆機(jī)制樣4個(gè)，分別編號(hào)為11、12、13和14，作為以下水泥粉煤灰灌漿凝固體材料試驗(yàn)對(duì)象。

(2) 對(duì)采自爐渣邊坡工程現(xiàn)場(chǎng)的兩個(gè)天然松散爐渣試樣進(jìn)行了含水量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，一個(gè)試樣的含水量為0.63%，另外一個(gè)試樣的含水量為0.68%，平均含水量取為0.65%。對(duì)于具有這種含水量的天然松散爐渣采用5 mm篩篩選，取粒徑大于5 mm的爐渣料裝滿澆筑模具，稱得其重量為4 575 g。取重量4 575 g的一半即2 288 g爐渣料放于模具內(nèi)，采用已制好的灌漿液注滿澆筑模具并攪拌，凝固28 d后鉆機(jī)制樣4個(gè)，分別編號(hào)為31、32、33和34，作為以下灌漿膠結(jié)粗粒爐渣體材料試驗(yàn)對(duì)象。稱取粒徑小于或等于5 mm的爐渣料2 288 g放于模具內(nèi)，采用已制好的灌漿液注滿澆筑模具并攪拌，凝固28 d后鉆機(jī)制樣4個(gè)，分別編號(hào)為21、22、23和24，作為以下水泥粉煤灰灌漿膠結(jié)細(xì)粒爐渣體材料試驗(yàn)對(duì)象。

(3) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆取的灌漿膠結(jié)爐渣體樣品制樣，利用水泥粉煤灰灌漿膠結(jié)爐渣體樣品成功制成6個(gè)試樣，分別編號(hào)為A、A、A、A、A和A，作為以下現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣水泥粉煤灰灌漿膠結(jié)爐渣體材料試驗(yàn)對(duì)象。

含有爐渣的樣品圓柱面有小孔，如果不處理不能做三軸試驗(yàn)，故采用石膏粉泥填平圓柱面小孔。

室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)選用巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)RMT-150C進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)如圖4(a)所示。試驗(yàn)前把試樣泡于天然水中，對(duì)這種近似飽和試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后的試樣見圖4(b)，各試樣試驗(yàn)應(yīng)力情況見表1。

圖4 巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)RMT-150C和試驗(yàn) 結(jié)束后的試樣Fig.4 Rock mechanics testing system RMT-150C and the samples after test

表1 試樣的試驗(yàn)應(yīng)力情況

2.2 試樣破壞模式分析

試樣的主要破壞形態(tài)，見圖5。

圖5 試樣的主要破壞形態(tài)Fig.5 Main failure forms of the samples

對(duì)于如圖5(a)所示不含爐渣的試樣(均質(zhì)程度最高的水泥粉煤灰灌漿凝固體試樣)，其破壞形式近似于拉伸劈裂破壞，呈現(xiàn)一條近似貫通軸向的曲折的裂紋，隨著加載的進(jìn)行，裂紋寬度逐漸增大，快速發(fā)育形成主裂紋。試驗(yàn)結(jié)果是所有水泥煤灰灌漿凝固體試樣都發(fā)生了劈裂破壞。

對(duì)于如圖5(b)、5(c)所示爐渣含量較高的灌漿膠結(jié)粗粒爐渣體試樣和灌漿膠結(jié)細(xì)粒爐渣體試樣，由于其爐渣含量較高，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻性突出，試驗(yàn)加載過程中拉應(yīng)力區(qū)和壓應(yīng)力區(qū)相互交錯(cuò)分布，最終破壞時(shí)受劈裂破壞和剪切破壞共同作用，其破壞形式從張拉劈裂破壞形成的一條曲折延伸的裂紋逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄺l裂紋的剪切-張拉復(fù)合破壞模式，并伴隨著局部區(qū)域顆粒的崩落。試驗(yàn)結(jié)果是灌漿膠結(jié)粗粒爐渣體試樣組和灌漿膠結(jié)細(xì)粒爐渣體試樣組分別都有一個(gè)試樣最終發(fā)生了剪切破壞。

對(duì)于如圖5(d)所示在現(xiàn)場(chǎng)鉆取的灌漿膠結(jié)爐渣體試樣，由于其爐渣含量進(jìn)一步增加，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻性更加突出，試驗(yàn)加載過程中拉應(yīng)力區(qū)和壓應(yīng)力區(qū)相互交錯(cuò)分布，最終破壞時(shí)受劈裂破壞和剪切破壞共同作用，以剪切破壞作用為主，其破壞形式從多條裂紋的剪切-張拉復(fù)合破壞模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐约羟衅茐臑橹鞯募羟?張拉復(fù)合破壞模式。試驗(yàn)結(jié)果是水泥粉煤灰灌漿膠結(jié)爐渣每一個(gè)試樣最終都發(fā)生了剪切破壞。

綜上所述，試樣的破壞形式表現(xiàn)出明顯規(guī)律性，其破壞形式與非均質(zhì)度關(guān)系很大，其中均質(zhì)程度最高的水泥粉煤灰灌漿凝固體表現(xiàn)出了沿著軸向的劈裂破壞模式；爐渣含量較高的灌漿膠結(jié)粗粒爐渣體試樣和灌漿膠結(jié)細(xì)粒爐渣體試樣絕大部分試樣都表現(xiàn)出了剪切-張拉復(fù)合破壞模式，每一組都有一個(gè)試樣發(fā)生了剪切破壞;取自于爐渣堆積體現(xiàn)場(chǎng)的水泥粉煤灰灌漿膠結(jié)爐渣體試樣的灌漿材料含量最少，爐渣含量最多，材料不均質(zhì)度最大，表現(xiàn)出了以剪切破壞為主的剪切-張拉復(fù)合破壞模式，全部試樣都發(fā)生了剪切破壞。由此可見，爐渣含量越多，材料不均質(zhì)度越大，灌漿膠結(jié)爐渣越容易表現(xiàn)出剪切破壞形式；爐渣含量越少，材料不均質(zhì)度越小，灌漿膠結(jié)爐渣越容易表現(xiàn)出劈裂破壞形式。試驗(yàn)結(jié)果表明：取自爐渣堆積體現(xiàn)場(chǎng)的水泥粉煤灰灌漿膠結(jié)爐渣體的破壞形式為以剪切破壞為主的剪切-張拉復(fù)合破壞模式。這個(gè)結(jié)果與文獻(xiàn)[20]的研究結(jié)果一致。

2.3 試樣強(qiáng)度分析

典型灌漿膠結(jié)爐渣試樣的變形參數(shù)、單軸抗壓強(qiáng)度和按照摩爾庫倫破壞準(zhǔn)則確定的試樣強(qiáng)度參數(shù)列于表2，其中爐渣強(qiáng)度是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)松散爐渣試樣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)后分析確定的強(qiáng)度參數(shù)。

表2 典型灌漿膠結(jié)爐渣體試樣的試驗(yàn)力學(xué)參數(shù)

由表2可知，不管是哪種情況，灌漿材料能夠提高爐渣體(包括細(xì)粒爐渣、粗粒爐渣和現(xiàn)場(chǎng)松散爐渣)的黏聚力，注入灌漿材料能夠提高爐渣的強(qiáng)度。這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果與李廣信等的研究結(jié)果一致。

圖6為部分現(xiàn)場(chǎng)鉆取的典型灌漿膠結(jié)爐渣的形態(tài)。

圖6 典型灌漿膠結(jié)爐渣的形態(tài)Fig.6 Forms of the typical grouting cemented slag samples

由圖6可見，典型灌漿膠結(jié)爐渣的形態(tài)有粗細(xì)顆粒爐渣均勻分布于灌漿中、細(xì)顆粒爐渣均勻分布于灌漿中、單純灌漿凝固塊、單純灌漿凝固塊與膠結(jié)細(xì)粒爐渣塊連接形成塊體等。

表1中現(xiàn)場(chǎng)取樣灌漿膠結(jié)爐渣體的試驗(yàn)試樣是注漿效果好、爐渣均勻分布于灌漿凝固塊、強(qiáng)度高的現(xiàn)場(chǎng)灌漿膠結(jié)爐渣體，不包含那些注漿質(zhì)量差不能夠成樣的現(xiàn)場(chǎng)灌漿膠結(jié)爐渣體，因此試驗(yàn)結(jié)果不能夠直接應(yīng)用于邊坡工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。邊坡工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)力學(xué)參數(shù)的確定方法如下：考慮現(xiàn)場(chǎng)灌漿膠結(jié)爐渣體實(shí)測(cè)內(nèi)摩擦角39°較大，根據(jù)李廣信等的研究成果(加筋土內(nèi)摩擦角無明顯變化)，若直接采用實(shí)測(cè)內(nèi)磨擦角，則邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)較大，故將現(xiàn)場(chǎng)灌漿膠結(jié)爐渣體內(nèi)摩擦角近似取為松散爐渣的內(nèi)摩擦角36°；為了安全起見，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果將現(xiàn)場(chǎng)灌漿膠結(jié)爐渣體黏聚力近似取為試驗(yàn)結(jié)果的1/10，即0.33 MPa；現(xiàn)場(chǎng)天然灌膠結(jié)漿爐渣體的容重近似取為松散爐渣的容重22 kN/m。

3 爐渣邊坡穩(wěn)定性分析

基于典型性和勘察精度考慮，對(duì)圖2對(duì)應(yīng)的邊坡典型剖面進(jìn)行極限平衡法分析，為了簡(jiǎn)化只考慮注漿加固墻和植被加固坡表松散爐渣的加固作用，并對(duì)比分析爐渣邊坡治理方案的有效性。圖2邊坡坡面上方塊體即為植被加固松散爐渣部分?；赟lide軟件的極限平衡法分析采用的材料參數(shù)見表3。表中植被加固松散爐渣的黏聚力取為80 kPa，植被加固松散爐渣的其他參數(shù)與松散爐渣完全一樣。

首先對(duì)采取注漿加固墻和植被加固坡表松散爐渣這兩項(xiàng)措施加固之前的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。針對(duì)正常水位工況，對(duì)邊坡典型剖面進(jìn)行極限平衡法分析，荷載考慮了土體自重、滲透壓力。枯水期江水位為991 m，假設(shè)背江一側(cè)邊界水位為1 001 m，按照飽和穩(wěn)定滲流計(jì)算得到滲透壓力分布， 按此情況設(shè)置邊坡邊界水位，在此基礎(chǔ)上求得邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.295(簡(jiǎn)化畢肖普法)，其潛在的滑動(dòng)面和浸潤線如圖7(a)所示，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定的一級(jí)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)下限1.35，可見該邊坡整體穩(wěn)定性不滿足規(guī)范的要求,需要加固。此外，針對(duì)正常水位地震工況，對(duì)邊坡該典型剖面進(jìn)行極限平衡法分析，荷載考慮了土體自重、滲透壓力和地震力。依據(jù)國家邊坡規(guī)范規(guī)定的地震基本烈度7度地震峰值加速度0.15

g

，得到對(duì)應(yīng)的綜合水平地震系數(shù)是0.038，在此基礎(chǔ)上求得邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.230(簡(jiǎn)化畢肖普法)，其潛在的滑動(dòng)面和浸潤線如圖7(b)所示，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)大于規(guī)范規(guī)定的一級(jí)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)下限1.15，可見該邊坡整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范的要求。

表3 分析采用的材料參數(shù)

圖7 治理前邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)和對(duì)應(yīng)的潛在滑動(dòng)面Fig.7 Slope safety factors and the corresponding potential sliding surfaces on the slope section before treatment

然后對(duì)采取注漿加固墻和植被加固坡表松散爐渣這兩項(xiàng)措施加固之后的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。針對(duì)正常水位工況，對(duì)邊坡典型剖面進(jìn)行極限平衡法分析，求得邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.480(簡(jiǎn)化畢肖普法)，其潛在的滑動(dòng)面和浸潤線如圖8(a)所示，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)大于規(guī)范規(guī)定的一級(jí)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)下限1.35，可見該邊坡整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范的要求。此外，針對(duì)正常水位地震工況，對(duì)邊坡典型剖面進(jìn)行極限平衡法分析，求得邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.398(簡(jiǎn)化畢肖普法)，其潛在的滑動(dòng)面和浸潤線如圖8(b)所示，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)大于規(guī)范規(guī)定的一級(jí)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)下限1.15，可見該邊坡整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范的要求。

圖8 治理后邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)和對(duì)應(yīng)的潛在滑動(dòng)面Fig.8 Slope safety factors and the corresponding potential sliding surfaces on the slope section after treatment

邊坡治理前后穩(wěn)定性安全系數(shù)列于表4。分析過程表明：植被加固松散爐渣而提高其黏聚力到80 kPa對(duì)邊坡最小穩(wěn)定性安全系數(shù)的影響極小，基本可以忽略不計(jì)，這是因?yàn)橛?jì)算過程設(shè)置的植被加固松散爐渣層垂直厚度不超過2 m，因此爐渣體黏聚力提高對(duì)抗滑力貢獻(xiàn)所占分量極小。由表4可見，治理后邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)都有所提高，證明治理方案對(duì)防范邊坡淺層滑坡風(fēng)險(xiǎn)或深層滑坡風(fēng)險(xiǎn)均有效；另外植被加固邊坡后坡表松散爐渣被草根加固，實(shí)際調(diào)查表明降雨引起的坡面沖刷現(xiàn)象消失，因此該治理方案對(duì)防范邊坡坡面沖刷也有效。

表4 治理前后邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)

4 結(jié) 論

針對(duì)攀枝花西渣場(chǎng)高爐渣邊坡存在的問題，提出了具體治理方案，并對(duì)采用灌漿膠結(jié)爐渣加固邊坡工程開展了灌漿膠結(jié)爐渣單軸、三軸剪切試驗(yàn)，研究了其破壞模式、強(qiáng)度特征及其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，主要結(jié)論如下。

(1) 首次采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)手段研究了灌漿膠結(jié)爐渣的破壞模式和強(qiáng)度變化規(guī)律。

(2) 試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著灌漿膠結(jié)爐渣中爐渣含量的增加，膠結(jié)爐渣破壞形式由拉伸劈裂破壞模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟?張拉復(fù)合破壞模式；注入灌漿材料能夠提高現(xiàn)場(chǎng)爐渣體的黏聚力，從而提高膠結(jié)爐渣的強(qiáng)度。

(3) 提出一種治理爐渣邊坡的方法，即以注漿膠結(jié)爐渣墻提高邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)來治理邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)問題，通過削坡和掛網(wǎng)植草來治理邊坡坡面沖刷和淺層滑坡風(fēng)險(xiǎn)問題，應(yīng)用結(jié)果表明該邊坡治理方法有效。