楊 棟，王全成，姜昭群

（中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，四川 成都 611734）

0 引言

由于西藏的特殊地理位置，為支撐西部社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障國(guó)防安全，近年來(lái)國(guó)家加大了對(duì)西藏的建設(shè)力度，其中標(biāo)志性的重大建設(shè)工程即為川藏鐵路。川藏鐵路規(guī)劃線(xiàn)路穿越青藏高原東緣高寒帶島狀山地凍土區(qū)，除山峰為多年凍土外，大多段為季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)，凍融環(huán)境相對(duì)復(fù)雜[1]，反復(fù)凍融循環(huán)勢(shì)必對(duì)滑坡治理工程產(chǎn)生損傷，進(jìn)而影響滑坡治理工程的有效性。

目前滑坡治理工程凍融效應(yīng)主要集中在擋墻及錨索的凍融效應(yīng)。擋墻的凍融效應(yīng)方面，國(guó)內(nèi)的研究工作比較多，梁波等[2-3]對(duì)青藏鐵路L 型擋土墻的土壓力進(jìn)行了一個(gè)凍融循環(huán)的實(shí)測(cè)；汪恩良等[4]通過(guò)模擬野外實(shí)測(cè)降溫過(guò)程,進(jìn)行加筋擋土墻在開(kāi)敞條件下的凍融試驗(yàn)研究；趙堅(jiān)等[5]根據(jù)我國(guó)近年來(lái)?yè)跬翂箖黾夹g(shù)研究成果，闡述了季節(jié)凍土區(qū)擋土墻抗凍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求、荷載組合、凍脹力的設(shè)計(jì)取值及墻體強(qiáng)度和穩(wěn)定的驗(yàn)算方法。季節(jié)性?xún)鐾羶鋈趯?duì)錨索的影響方面，國(guó)內(nèi)主要集中于對(duì)北方地區(qū)越冬基坑支護(hù)錨桿的監(jiān)測(cè)及分析（ZHANG 等[6]、趙延凱等[7]），認(rèn)為凍季錨桿內(nèi)力增加，暖季土體融化松散，容易出現(xiàn)裂縫坍塌，郭紅仙等[8]在文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)上論述了土釘內(nèi)力的凍融效應(yīng)。國(guó)外研究邊坡錨索工程凍融效應(yīng)相對(duì)較早，如德國(guó)[9]、美國(guó)[10]、法國(guó)[11]均對(duì)邊坡錨索工程進(jìn)行越冬內(nèi)力、位移監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明凍期錨桿內(nèi)力可達(dá)到初始預(yù)應(yīng)力的2～4 倍，解凍后，錨桿內(nèi)力將減少。

上述滑坡治理工程凍融效應(yīng)研究主要集中在青藏線(xiàn)及北方地區(qū)，極少涉及青藏高原東南部地區(qū)，針對(duì)川藏鐵路規(guī)劃線(xiàn)路季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)的滑坡防治工程凍融效應(yīng)分析及其對(duì)策的研究也未見(jiàn)報(bào)道。文章在對(duì)川西地區(qū)、昌都地區(qū)G317、G318 沿線(xiàn)滑坡防治工程進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)滑坡防治工程可能存在的問(wèn)題及設(shè)計(jì)時(shí)所需注意的要點(diǎn)，為川藏鐵路沿線(xiàn)滑坡治理工程及擬修建施工便道的邊坡支護(hù)提供參考。

1 川藏鐵路沿線(xiàn)地區(qū)凍融環(huán)境概述

川藏鐵路規(guī)劃線(xiàn)路穿越青藏高原東緣高寒帶島狀山地凍土區(qū)，依次經(jīng)過(guò)四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、川西山地區(qū)、藏東南橫斷山高山峽谷區(qū)、藏南谷地區(qū)等5 個(gè)地貌單元。從東向西依次跨越岷江、大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等7 條大江大河，沿途地形跌宕起伏，嶺谷高差可達(dá)5 000 m。除山峰為多年凍土外，大多段為季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)，該區(qū)季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)下限約為海拔3 000～3 300 m，屬于穩(wěn)定型、南方型和亞熱帶型季節(jié)性?xún)鐾羀12]。

徐斅祖、郭東信(1982年)編制了1∶400 萬(wàn)中國(guó)凍土分布圖；李樹(shù)德、程國(guó)棟（1996年）編制了1∶300 萬(wàn)青藏高原凍土圖，為文中的研究提供了基礎(chǔ)。川藏鐵路沿線(xiàn)地區(qū)凍土分布、標(biāo)準(zhǔn)凍深等值線(xiàn)及本次案例點(diǎn)位置見(jiàn)圖1，地形變化及重要站點(diǎn)季節(jié)性?xún)鐾梁穸纫?jiàn)圖2。與滑坡防治工程直接相關(guān)的凍融環(huán)境因素除海拔、季節(jié)性?xún)鐾辽疃纫酝猓€有凍結(jié)指數(shù)、凍結(jié)時(shí)間及混凝土年有害循環(huán)次數(shù)。以昌都地區(qū)為例，根據(jù)氣象站點(diǎn)多年資料，凍期從10月開(kāi)始，11月凍土深度為17 cm，12月凍土深度為62 cm，1—2月凍結(jié)深度達(dá)到最大，3—4月開(kāi)始解凍，5月消失。昌都凍結(jié)指數(shù)（年內(nèi)日平均溫度中的負(fù)溫累計(jì)絕對(duì)值）為232，為輕凍區(qū)；其混凝土年有害循環(huán)次數(shù)為131 次[13]，年有害循環(huán)次數(shù)相對(duì)較多，因此混凝土的凍害環(huán)境也相對(duì)復(fù)雜。

圖1 研究區(qū)凍土分布圖Fig.1 Distribution of frozen soil in the study area

圖2 川藏鐵路沿線(xiàn)季節(jié)性?xún)鐾练植紙DFig.2 Seasonal frozen soil distribution along the Sichuan-Tibet railway

2 滑坡防治工程凍融破壞方式及影響因素分析

本次選取川西、昌都季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)為研究對(duì)象，重點(diǎn)沿國(guó)道G317、G318 線(xiàn)進(jìn)行調(diào)查。案例調(diào)查共涉及滑坡防治工程25 處，共發(fā)現(xiàn)37 處分項(xiàng)工程產(chǎn)生不同程度的凍融破壞。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況初步將凍融效應(yīng)劃分為四類(lèi)情形：A、微弱：防治工程結(jié)構(gòu)無(wú)明顯凍傷或凍脹出現(xiàn)不可逆的整體凍脹形變或是大面積嚴(yán)重直接凍害，并有加速劣化的趨勢(shì)。沉融變形；B、一般：防治工程結(jié)構(gòu)完整，僅淺表層凍傷或產(chǎn)生微小裂隙及形變，不影響工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；C、中等：由于凍脹作用使得防治工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可逆的較小結(jié)構(gòu)性變形，損傷面較為局限，結(jié)構(gòu)受力滿(mǎn)足強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)，且無(wú)惡化趨勢(shì)，但進(jìn)一步擴(kuò)展將影響工程結(jié)構(gòu)；D、嚴(yán)重：由于凍脹融沉循環(huán)作用使得防治工程結(jié)構(gòu)

對(duì)37 處分項(xiàng)工程分析，滑坡防治工程凍融破壞方式及影響因素見(jiàn)圖3，具體表現(xiàn)為：

圖3 滑坡防治工程凍融破壞方式及影響因素Fig.3 Freeze damage and influencing factors of landslide control projects

①擋墻凍融效應(yīng)及破壞主要表現(xiàn)為：擋墻直接凍害，擋墻中下部出水口處最為嚴(yán)重，主要分布于海拔4 000～4 400 m；由于凍脹力遠(yuǎn)大于土壓力使得擋墻產(chǎn)生貫通裂縫而失效，以豎向張拉裂縫為主。

②排水工程凍融效應(yīng)及破壞主要表現(xiàn)為：高海拔（4 200～4 500 m）高寒、地下水埋深淺、細(xì)粒較多（黏土）的滑坡排水工程凍融效應(yīng)明顯。由于不均勻凍脹融沉，使得排水溝多沿橫斷面產(chǎn)生貫通裂縫，在地形轉(zhuǎn)折處變形更為嚴(yán)重；由于凍土產(chǎn)生的側(cè)脹力，使得排水溝側(cè)壁垮塌。

③錨索凍融效應(yīng)及破壞主要表現(xiàn)為：錨索內(nèi)力因凍脹變形將增大，從而破壞錨頭及格構(gòu)；由于原始坡面或格構(gòu)與擋墻相交處填土的自身沉降及融沉效應(yīng)，或是融雪時(shí)對(duì)格構(gòu)基礎(chǔ)的破壞，使得錨索或錨桿的預(yù)應(yīng)力損失；在海拔較高地區(qū)（3 500～4 400 m），存在格構(gòu)直接凍害及凍土凍脹開(kāi)裂的情形。

④錨噴工程凍融效應(yīng)及破壞較為普遍，主要原因是錨噴層太薄、未加鋼筋，且阻礙了坡體水的排泄，在坡面含水率較高、細(xì)粒物質(zhì)較多的局部，容易凍裂，垮塌。

⑤樁板凍融效應(yīng)及破壞凍融效應(yīng)微弱，而樁間板的凍害與擋墻類(lèi)似，且外掛板的受力模式更容易被破壞。損壞形式為受水平凍脹作用產(chǎn)生拉裂紋；混凝土致密性差，凍融作用破壞表層。主要原因：樁間土回填不密實(shí)，沒(méi)有反濾層或土體飽水等，見(jiàn)圖3（a）。

⑥標(biāo)準(zhǔn)凍深的影響：在凍脹率能相近的情況下，顯然季節(jié)性?xún)鐾翗?biāo)準(zhǔn)凍深越深，其凍脹融沉變形量越大。反復(fù)作用下，其對(duì)防治工程的劣化效應(yīng)越明顯。從圖3（b）可見(jiàn)，產(chǎn)生凍融損傷的滑坡防治工程多分布于凍深大于60 cm 的地區(qū)，凍深越深則防治工程凍融破壞程度越嚴(yán)重。

⑦巖土體性質(zhì)的影響：川西地區(qū)、昌都地區(qū)G317、G318 沿線(xiàn)除高原面上發(fā)育大面積黏土外，其余地區(qū)以粗粒碎石土為主，碎石土雖為弱凍脹土，但其含水量高、匯水面積大，地下水埋深較淺時(shí)，其對(duì)滑坡防治工程的凍融效應(yīng)是不可忽視的，見(jiàn)圖3（c）。

⑧高程的影響：從圖3（d）可見(jiàn)，凍融破壞程度為“中等”及以上的案例多分布于海拔3 700～4 500 m。總體而言，海拔越高，氣溫越低，凍結(jié)指數(shù)越大，直接凍害越嚴(yán)重。

3 滑坡防治工程凍融效應(yīng)

3.1 混凝土構(gòu)件直接凍害

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大量的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的直接凍害，凍融循環(huán)作用對(duì)混凝土造成的不利影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:表面剝落以及凍脹開(kāi)裂，會(huì)出現(xiàn)混凝土質(zhì)量損失和對(duì)相對(duì)動(dòng)彈性模量產(chǎn)生影響，而對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響則更大。

混凝土凍害機(jī)理十分復(fù)雜，目前并沒(méi)有公認(rèn)的能解釋全部?jī)龊ΜF(xiàn)象的理論?；炷潦怯伤?、水和粗、細(xì)骨料組成的毛細(xì)孔多孔體，包括氣孔、毛細(xì)孔、凝膠孔等。當(dāng)環(huán)境溫度降低到-1～-1.9℃時(shí)，混凝土孔隙中的水由大孔開(kāi)始結(jié)冰，逐漸擴(kuò)展到較小的孔，當(dāng)溫度在-l2℃時(shí)，毛細(xì)孔中的水開(kāi)始結(jié)冰，而凝膠孔中的水一般不結(jié)冰。根據(jù)靜水壓假說(shuō)[14-17]，水轉(zhuǎn)化為冰時(shí)體積膨脹9%，迫使未結(jié)冰的孔溶液從結(jié)冰區(qū)向外遷移，因而產(chǎn)生靜水壓力，靜水壓力隨孔隙水流程長(zhǎng)度增加而增加，當(dāng)孔隙水的流程長(zhǎng)度大于某極限長(zhǎng)度時(shí)，靜水壓力將超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而造成破壞。

季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)滑坡防治工程應(yīng)考慮采用抗凍水泥混凝土和抗凍水泥砂漿，其抗凍等級(jí)可參考《JTG/T D31-06—2017 季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》[13]，根據(jù)其所處地區(qū)的有害凍融次數(shù)、飽水狀態(tài)、有鹽/無(wú)鹽條件及設(shè)計(jì)年限來(lái)確定，抗凍等級(jí)可分為F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400 及F450。對(duì)于C60 以下混凝土可考慮適量的引氣措施來(lái)提高混凝土的抗凍性能。

3.2 擋墻的凍融效應(yīng)

3.2.1 封閉系統(tǒng)下水平凍脹力對(duì)擋墻的影響

封閉系統(tǒng)凍脹是指凍脹過(guò)程中，沒(méi)有外部水補(bǔ)給，僅由土體中原駐水引起的凍脹。擋墻墻后的土體凍脹屬于雙向凍結(jié)，當(dāng)擋墻基礎(chǔ)埋深足夠時(shí)，垂直于地面的凍脹力只能抬高墻后土體，對(duì)墻無(wú)害，但垂直墻身的水平向凍脹力是直接造成擋土墻斷裂、位移過(guò)大等主要因素。特別是翼墻拐角處，由于應(yīng)力集中的原故，破壞更為嚴(yán)重。

關(guān)于水平凍脹力的研究，前人已取得大量的成果，認(rèn)為水平凍脹力遠(yuǎn)大于主動(dòng)土壓力，在特定條件下可達(dá)到10 倍以上，《GBT 50662—2011 水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》[18]中對(duì)擋墻水平凍脹力大小及分布計(jì)算也作了相關(guān)規(guī)定。

文中擬進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單算例，以直觀比較擋墻水平凍脹力與主動(dòng)土壓力大小。某擋土墻墻高5 m，墻背豎直，墻后填土為黏土，內(nèi)摩擦角20°，黏聚力10 kPa，重度18 kN/m3，墻后填土凍脹級(jí)別為Ⅲ級(jí)，凍脹量12 cm。

按照相關(guān)規(guī)范條例，其主動(dòng)土壓力與水平凍脹力分布見(jiàn)圖4，其中Ht為填土高度，β為與凍脹量相關(guān)的系數(shù)，Zd為擋墻基礎(chǔ)埋深。多邊形DEFG 為水平凍脹力分布，其合力為169.3 kN/m；三角形ABC 為主動(dòng)土壓力分布，其合力為51.4 kN/m?？梢?jiàn)，該擋墻水平凍脹力大于主動(dòng)土壓力，數(shù)值上約為3.3 倍。如果重力式擋墻進(jìn)行抗滑、抗傾覆設(shè)計(jì)及墻身強(qiáng)度校核時(shí)未充分考慮水平凍脹力的影響，則擋墻勢(shì)必造成整體穩(wěn)定性問(wèn)題或者墻身強(qiáng)度問(wèn)題，擋墻可能產(chǎn)生傾斜、墻頂位移過(guò)大，或是墻身負(fù)彎矩過(guò)大，產(chǎn)生貫通的豎向裂紋等，影響擋土墻支擋功能的正常發(fā)揮。

圖4 擋墻土壓力及水平凍脹力分布圖Fig.4 Distribution of horizontal frost-heaving force

3.2.2 開(kāi)放系統(tǒng)下水平凍脹力對(duì)擋墻的影響

開(kāi)放系統(tǒng)凍脹是指凍脹過(guò)程中，除土體中有原駐水外，還有外部水源源不斷地遷移、聚集至凍結(jié)面處，進(jìn)而發(fā)生的更嚴(yán)重的凍脹。公路修建時(shí)，往往會(huì)破壞原有含水層，形成透水層、含水層及相對(duì)不透水層的三層體結(jié)構(gòu)，擋墻排水孔多設(shè)置于排水層中，由于負(fù)溫的影響，冬季泄水孔常被堵塞，透水層也開(kāi)始凍結(jié)，在含水層頂部形成一個(gè)冰蓋，而含水層中的水分不斷向泄水孔周?chē)w移，使得凍脹相比較封閉系統(tǒng)而言顯得更為劇烈，從而破壞擋墻工程（圖5）。

圖5 擋墻開(kāi)敞式凍脹示意圖Fig.5 Freezing damage to retaining walls

3.3 排水溝的凍融效應(yīng)

3.3.1 排水溝凍脹破壞

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，高海拔高寒、地下水埋深較淺、細(xì)粒較多的滑坡排水工程凍融效應(yīng)較為明顯，應(yīng)當(dāng)引起巖土工程師的重視。季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)排水溝凍脹破壞主要表現(xiàn)為側(cè)壁垮塌及沿排水溝橫剖面產(chǎn)生貫通裂縫，往往在地形轉(zhuǎn)折處變形更為嚴(yán)重。一般需設(shè)置地表排水工程的滑坡其地面徑流條件較好，土體常處于潮濕狀態(tài)，含水量較高，因此其凍脹變形較大，故排水溝側(cè)壁直接受水平凍脹力作用也較大，當(dāng)凍脹荷載大于排水溝側(cè)壁強(qiáng)度時(shí)，容易引起垮塌（圖6）。

圖6 排水溝凍脹破壞示意圖Fig.6 Freezing damage of drainage ditch

排水溝基底主要受法向凍脹力，其方向垂直于等溫面的，也近似垂直于排水溝基底。由于滑坡物質(zhì)空間分布、含水率分布等不均，因此可能產(chǎn)生差異較大的法向凍脹力，使得排水溝整體上抬，造成排水溝內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力集中，其基礎(chǔ)底板可能產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩，當(dāng)超過(guò)其極限值時(shí)便開(kāi)始開(kāi)裂。在春季凍土融沉?xí)r，由于排水溝設(shè)置部位的地形突變、地基土性質(zhì)及含水率的差異等，使得排水溝基礎(chǔ)底板靠自重不能與融化的地基土同步下沉、復(fù)位，進(jìn)一步擴(kuò)展裂縫，造成下滲流量大，沖刷地基，在反復(fù)凍脹融沉作用下，排水溝可能產(chǎn)生破壞，進(jìn)而影響滑坡的整體穩(wěn)定性。

3.3.2 熱融滑塌對(duì)排水溝的破壞

熱融滑塌是季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)邊坡失穩(wěn)的常見(jiàn)形式。季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)水文地質(zhì)條件不良的粉質(zhì)或黏性土滑坡，秋末多雨,結(jié)凍前土體原始含水量大,土層凍結(jié)具備開(kāi)放系統(tǒng)條件，地下水位接近或位于凍層，匯水條件好，大量地表水向邊坡滲透聚集，使得凍融層濕度較高。春季時(shí)凍融層土體開(kāi)始解凍，融化后土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)會(huì)有大幅度的折減。根據(jù)《JTG/T D31-06-2017 季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》[13]，抗融滑穩(wěn)定性計(jì)算公式為:

式中：Fs——抗融滑穩(wěn)定性系數(shù)；

G——土體自重；

uw——水的揚(yáng)壓力；

q——坡面砌體荷載；

L——滑面長(zhǎng)；

α——滑面傾角；

c、φ——折減后的土體抗剪強(qiáng)度系數(shù)。

黏性土的黏聚力折減系數(shù)為0.3～0.6，內(nèi)摩擦角折減系數(shù)為0.15～0.16，同時(shí)受未及時(shí)排出的溶解水的影響，易在凍融層附近產(chǎn)生平直滑面型的滑移破壞，融滑深度為凍結(jié)線(xiàn)深度的1/3～2/3，多為0.1～0.5 m。

由于排水溝的設(shè)計(jì)并未考慮支擋功能，熱融滑塌的產(chǎn)生會(huì)對(duì)排水溝產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。由于熱融滑塌，會(huì)使得設(shè)置于相對(duì)穩(wěn)定坡體上部的排水溝基礎(chǔ)脫空，逐漸產(chǎn)生破壞，設(shè)置于坡腳處的排水溝將受到淺層融滑的剩余下滑力，因而產(chǎn)生擠壓變形（圖7、圖8）。

圖7 熱融滑塌對(duì)排水溝的破壞照片F(xiàn)ig.7 Damage caused by hot melt slump

圖8 熱融滑塌對(duì)排水溝的破壞示意圖Fig.8 Destruction of drainage ditch by hot melt slump

3.4 錨索凍融效應(yīng)

以左貢縣田妥鎮(zhèn)斜馬通村G318 公路K3663+750 處滑坡為例[19]，該滑坡位于西藏昌都地區(qū)左貢縣田妥鎮(zhèn)，海拔高度4 100 m。冬春季氣候干燥寒冷。年平均氣溫為6.2℃，1月份平均氣溫為-6.7℃，年最大凍土深度 1 m?；录爸?chē)麦w地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)崩坡積物、第四系全新統(tǒng)沖洪積砂、卵石，以及下伏的三疊系上統(tǒng)巴貢群砂巖夾頁(yè)巖及泥灰?guī)r。該滑坡防治工程對(duì)錨索進(jìn)行了為期2年的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1?？梢?jiàn)由于滑坡變形或凍脹影響，最大錨固力相對(duì)于鎖定錨固力分別增長(zhǎng)了25.52%、41.38%、46.03 %及37.89%，最大者增長(zhǎng)了300 kN，則錨索（桿）很可能被拉斷或者錨頭破壞，滑坡有失穩(wěn)的可能。而當(dāng)溫度變暖時(shí)，由于土體融沉作用，錨索預(yù)應(yīng)力相對(duì)于最大錨固力均有較大程度的降低，最低者降低320 kN，小于初始錨固力。

表1 錨索監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[19]Table 1 Monitoring data of anchor cables[19]

根據(jù)典型案例調(diào)查，季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)錨索工程的凍融效應(yīng)主要體現(xiàn)在以下方面：①土體凍脹時(shí)，會(huì)產(chǎn)生指向坡外的變形，而錨索框格約束這種變形，勢(shì)必在框格基底產(chǎn)生較大的法向應(yīng)力，關(guān)于法向應(yīng)力大小，規(guī)范中認(rèn)為在基礎(chǔ)不變形的情況下，最大可達(dá)到210 kPa。法向應(yīng)力增強(qiáng)使得框格梁負(fù)彎矩過(guò)大，產(chǎn)生貫通裂縫。②錨索約束并不能完全消除凍脹變形，錨索也會(huì)產(chǎn)生指向坡外的變形，因而使得內(nèi)力增大，由于錨索的彈模較大，即使產(chǎn)生很小的位移，也會(huì)引起內(nèi)力大幅度增加，主要表現(xiàn)為破壞錨索外錨頭。③由于土體融縮變形，錨索也隨之回縮，同時(shí)地基土融化時(shí)，其地基承載力也相應(yīng)降低，因此錨索預(yù)應(yīng)力將產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力損失，甚至存在錨具脫空預(yù)應(yīng)力完全喪失的情況。

4 季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)滑坡防治工程建議

4.1 季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)滑坡防治工程優(yōu)化建議

為減緩季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)滑坡防治工程凍融效應(yīng)，可采取以下措施：

（1）框格錨索工程可采用耗能結(jié)構(gòu)及應(yīng)力保持裝置，對(duì)框格梁適當(dāng)提高標(biāo)號(hào)，并采取保溫措施。

（2）排水溝減少地表裸露的方式，改用滲水盲溝、保溫溝、冷暖溝的形式；排水溝基礎(chǔ)采取保溫措施，地形轉(zhuǎn)折處應(yīng)加強(qiáng)截面強(qiáng)度；泉水出露處采用集水井。

（3）抗滑擋墻及樁間板適當(dāng)提高混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)做好疏干、排水工作。樁間板應(yīng)采取內(nèi)掛的方式。

（4）錨噴工程應(yīng)與主動(dòng)網(wǎng)聯(lián)合使用。

4.2 雙向調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力錨索

針對(duì)季節(jié)性?xún)鐾玲槍?duì)凍融條件下巖土體凍脹、熱融將造成錨固工程預(yù)應(yīng)力陡增、損失的問(wèn)題，除控制填土細(xì)粒含量及對(duì)錨索（桿）及框格梁采取一定的安全系數(shù)外，項(xiàng)目組提出一種可以抵抗凍土凍脹、融縮變形的錨索結(jié)構(gòu)（圖9），最小化其預(yù)應(yīng)力損失，使其滿(mǎn)足凍融環(huán)境下的深層滑坡的防治要求：

圖9 雙向調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)圖Fig.9 Structure of bi-directional adjusting prestressed anchor cable

（1）利用屈服錨具調(diào)節(jié)較大的由凍脹變形或滑坡滑動(dòng)變形預(yù)應(yīng)力增加，可兼顧抗震設(shè)計(jì)。

（2）利用碟簧蓄能系統(tǒng)，抵消部分預(yù)應(yīng)力損失，也可抵抗較小的由變形引起的預(yù)應(yīng)力增加。

（3）行程指標(biāo)：50 mm。噸位要求：50 t，4 根鋼絞線(xiàn)。

50 t 級(jí)雙向自動(dòng)調(diào)節(jié)式預(yù)應(yīng)力錨索額定工作錨固力為400 kN，在凍結(jié)期凍脹作用下，當(dāng)錨固力小于設(shè)計(jì)屈服力500 kN 時(shí)，應(yīng)力保持裝置發(fā)揮作用，大大降低由于凍脹產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力增量，當(dāng)錨固力大于設(shè)計(jì)屈服力500 kN 時(shí)，屈服裝置發(fā)揮作用，可維持500 kN 錨固力；在融化期融沉作用下，應(yīng)力保持裝置發(fā)揮作用，能補(bǔ)償大部分由于融沉作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失；在地震或者大變形作用下，屈服裝置發(fā)揮作用。

5 結(jié)論

（1）川藏鐵路規(guī)劃線(xiàn)路穿越青藏高原東緣高寒帶島狀山地凍土區(qū)，除山峰為多年凍土外，大多段為季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)，凍融環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，滑坡治理中應(yīng)關(guān)注凍融對(duì)工程的影響。

（2）通過(guò)對(duì)已建工程G317、G318 滑坡及邊坡治理工程運(yùn)行現(xiàn)狀的實(shí)地調(diào)研，總結(jié)了凍融條件下各常用工程的破壞形式及受力機(jī)理，認(rèn)為開(kāi)放式凍脹較封閉式凍脹對(duì)防治工程的影響更大；并指出季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)滑坡防治應(yīng)注意的水平凍脹力、材料抗凍等級(jí)等問(wèn)題。

（3）根據(jù)凍融條件下滑坡防治工程破壞形式，針對(duì)性提出對(duì)錨索采用耗能結(jié)構(gòu)，對(duì)錨噴工程提出錨噴與主動(dòng)網(wǎng)聯(lián)合使用，對(duì)排水工程應(yīng)當(dāng)采取保溫措施且在地形轉(zhuǎn)折處應(yīng)加強(qiáng)等。

（4）文中以案例調(diào)查為基礎(chǔ)來(lái)探討滑坡防治工程的凍融效應(yīng)，以期引起巖土工程師對(duì)這一問(wèn)題的關(guān)注，但凍融效應(yīng)涉及到凍脹理論、土體凍脹性能、與結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形以及防治工程劣化機(jī)理等，尚需更多實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)支撐。