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摘要: 本文笔者结合自己多年从事岩土工程方面的工作,主要结合实例进行分析了黄土滑坡的稳定性及采取的对策。
关键词: 滑坡变形;稳定性;评价
Abstract: in this paper the author, based on his years in geotechnical engineering, main combined with the analysis of the loess slope stability and take countermeasures.
Keywords: landslide deformation; Stability; evaluation
中图分类号:U216.41+9.1文献标识码:A文章编号:
1 滑坡形态
滑坡整体上形态呈“簸箕”形,滑坡后缘高程为1099.71m,前缘高程为1073.32m,高差约27.0m。某高速公路路基三级边坡切削滑坡前缘,边坡坡度约为45°。滑坡前缘宽度约为76.0m,顺主滑方向长约50.0m,滑体最大厚度约为14.0m,体积约220m3,为一中型土质滑坡。
根据钻孔及探井所揭露的滑动面位置,可以推断出该滑坡的滑动面剖面形状为近似圆弧形,滑坡前缘大致与基岩面紧密接触。
2 滑坡变形破坏与成因分析
根据野外调查和勘探,滑坡是在公路边坡重新刷坡完毕后,发生连续暴雨,雨水沿土体表面垂直裂隙及落水洞下渗而引发的。滑坡产生后,边坡中上部出现错台裂缝,错台高度达2~3m,严重威胁到了路基安全; 坡体表层也出现了弧形的张力裂缝,裂缝宽度0.5~3. 0cm,深度1~6m,个别裂缝已深入至强风化基岩中。
从总体上来看,造成滑坡的成因主要有以下几点:
1) 坡体结构是形成滑坡的物质基础。上覆黄土,下伏泥岩~砂岩是易滑坡地层,本边坡上部黄土易渗水,下部泥岩相对隔水,从而形成滑动带,使其具备了滑坡的条件。
2) 连续暴雨是滑坡产生的直接诱因。
3) 高边坡开挖过程中,由于爆破及土方开挖等工程因素,造成土体结构松动,边坡前缘形成高陡临空面,边坡土体发生应力重分布,是形成滑坡的另一重要因素。
3 滑坡稳定性评价
现场调查表明,滑坡体所反应的宏观变形迹象已很明显,主要是由于以前爆破施工刷坡及连续暴雨而造成的。坡体后缘错台裂缝不断扩展和下挫,前缘土体有被推出顺坡滑落的现象,均反应了该滑坡目前处于不稳定状态,对公路建设已造成直接威胁。
3. 1 计算方法
根据《岩土工程勘察规范》推荐的滑坡稳定性计算公式计算本滑坡的稳定系数
(1)
其中传递系数
R
式中Fs———稳定系数;
wi———第i 块段滑体所受的重力( kN /m) ;
Ri———作用于第i 块段的抗滑力( kN /m) ;
Ti———作用于第i 块段的滑动分力( kN /m) ;
ci———第i 块段土的黏聚力( kPa) ;
i———第i 块段土的内摩擦角( °) ;
Li———第i 块段滑动面长度( m) 。
滑坡推力计算公式为
(2)
式中Ei———第i 块剩余下滑力( kN /m) ;
Ti-1———第i-1 块剩余下滑力( kN /m) ;
k———安全系数;
其余参数同前。
若所得某条块的滑坡推力为负值时,说明自该条块以上的滑体是稳定的,并考虑其对下一条块的推力为零。
3. 2 滑坡稳定性计算
选取滑坡主剖面计算稳定性,计算分块见图1。根据《公路路基设计规范》( JTG D30—2004) ,分别计算正常工况( 天然状态) 和非正常工况( 饱水状态) 下滑坡稳定性及滑坡推力。利用极限平衡法进行滑坡稳定性计算一般要提供滑坡土体的重度,滑动面的内聚力和内摩擦角。该滑坡为土质滑坡,土质比较均匀,天然状态下滑体土的重度参考土工试验成果取18kN/m3 ; 饱水状态下滑体土的重度取22 kN/m3。
滑面强度参数取值根据土体室内试验值及反算综合考虑。由于该滑坡目前处于蠕动挤压状态,天然状态下稳定系数应在1.00~1. 05之间,根据土工试验成果另结合经验给定滑动面的抗剪强度c值为12 kPa,再反算滑动面的值。即按1. 00 ~ 1. 05 之间不同的稳定系数反算相应的值,反算结果如表1。
根据反算结果及经验,滑动面强度参数取值如下:c= 12 kPa,= 16. 0°。
表1 滑动面参数反算结果表
运用公式( 1) 和公式(2) 分别计算正常工况(天然状态) 和非正常工况( 饱水状态)下滑坡稳定性及滑坡推力。滑坡稳定系数及滑坡推力计算结果见表2 和表3。考虑到拟建公路的等级及滑坡发生后的破坏性大小,计算滑坡推力时安全系数取k = 1. 25。
由表2 和表3可见,天然状态下,最终滑坡推力E1= 250 kN /m; 饱水状态下最终滑坡推力E2= 465kN /m,稳定系数为0. 957,说明在连续降雨的条件下,可能失稳。
4 滑坡治理方案
由于滑坡所在的斜坡已经发生明显的蠕滑错动,因此应按滑坡治理原则选取治理方案。滑坡治理原则是: 技术可行、经济合理、不留后患。对于支挡工程的位置,尽可能利用滑体抗滑段的抗滑力,以减少支挡结构的荷载。同时应针对滑坡的具体特点,根据滑坡各部分的稳定性、推力大小、滑动面埋深及滑坡体的特点,分段采取不同的整治措施。
表2 滑坡稳定系数及滑坡推力计算( 天然状态下)
1)支挡措施
现场变形迹象和稳定性计算均表明,滑坡处于临界极限平衡状态,在刷坡、护坡等工程活动及降水作用下,随时都有可能滑塌下来,对滑坡前缘的路基施工造成直接的威胁,因此应及时采取措施进行治理。由滑坡横断面图可以看出,滑体厚度较大,滑坡前缘地形陡( 约30°) ,若完全清除现有滑坡体,将可能导致其后缘坡体失去支撑而下滑,因此建议在滑坡前缘采用挡土墙或抗滑桩等工程支挡措施,对坡面进行不同程度的防护加固处理。
2)截排水措施
降雨入渗是加剧滑坡活动的触发因素。因此,在滑坡坡面上的排水,具体可根据地形和已有自然冲沟设置截排水系统。
5 建议
1) 建议在工程施工前,应先回填边坡上已有拉张裂缝及落水洞并夯实,防止降雨时地表水大量渗入滑体内,进一步恶化滑体的稳定性。施工时,应尽量避免对坡体的大量扰动。
2) 应该不定时地清除截排水沟中的淤泥,以免截排水设施起不到应有的作用。
3) 建议在施工期间对滑坡进行人工观测,及时了解施工对滑坡的影响和滑坡变形的发展趋势,保证施工安全。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部. GB 50021—2001 岩土工程勘察规范[S]. 北京: 中国计划出版社,2009.
[2]邓钦. 滑坡防治理论与实践[J]. 灾害与防治工程,2006( 1) : 50-54.
[3]王浩,范大军,张跃明. 330国道K17滑坡病害的分析与治理[J]. 铁道建筑,2008( 2) : 86-88.
[4]中铁西北科学研究院. 福宁高速公路八尺門互通区3#、4# 滑坡治理工程设计文件[R]. 兰州: 中铁西北科学研究院,2001.
[5]左心琛,王心刚,王鹏. 小康高速公路郑家湾滑坡抗滑桩治理技术研究[J]. 铁道建筑,2011( 2) : 89-91.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 滑坡变形;稳定性;评价
Abstract: in this paper the author, based on his years in geotechnical engineering, main combined with the analysis of the loess slope stability and take countermeasures.
Keywords: landslide deformation; Stability; evaluation
中图分类号:U216.41+9.1文献标识码:A文章编号:
1 滑坡形态
滑坡整体上形态呈“簸箕”形,滑坡后缘高程为1099.71m,前缘高程为1073.32m,高差约27.0m。某高速公路路基三级边坡切削滑坡前缘,边坡坡度约为45°。滑坡前缘宽度约为76.0m,顺主滑方向长约50.0m,滑体最大厚度约为14.0m,体积约220m3,为一中型土质滑坡。
根据钻孔及探井所揭露的滑动面位置,可以推断出该滑坡的滑动面剖面形状为近似圆弧形,滑坡前缘大致与基岩面紧密接触。
2 滑坡变形破坏与成因分析
根据野外调查和勘探,滑坡是在公路边坡重新刷坡完毕后,发生连续暴雨,雨水沿土体表面垂直裂隙及落水洞下渗而引发的。滑坡产生后,边坡中上部出现错台裂缝,错台高度达2~3m,严重威胁到了路基安全; 坡体表层也出现了弧形的张力裂缝,裂缝宽度0.5~3. 0cm,深度1~6m,个别裂缝已深入至强风化基岩中。
从总体上来看,造成滑坡的成因主要有以下几点:
1) 坡体结构是形成滑坡的物质基础。上覆黄土,下伏泥岩~砂岩是易滑坡地层,本边坡上部黄土易渗水,下部泥岩相对隔水,从而形成滑动带,使其具备了滑坡的条件。
2) 连续暴雨是滑坡产生的直接诱因。
3) 高边坡开挖过程中,由于爆破及土方开挖等工程因素,造成土体结构松动,边坡前缘形成高陡临空面,边坡土体发生应力重分布,是形成滑坡的另一重要因素。
3 滑坡稳定性评价
现场调查表明,滑坡体所反应的宏观变形迹象已很明显,主要是由于以前爆破施工刷坡及连续暴雨而造成的。坡体后缘错台裂缝不断扩展和下挫,前缘土体有被推出顺坡滑落的现象,均反应了该滑坡目前处于不稳定状态,对公路建设已造成直接威胁。
3. 1 计算方法
根据《岩土工程勘察规范》推荐的滑坡稳定性计算公式计算本滑坡的稳定系数
(1)
其中传递系数
R
式中Fs———稳定系数;
wi———第i 块段滑体所受的重力( kN /m) ;
Ri———作用于第i 块段的抗滑力( kN /m) ;
Ti———作用于第i 块段的滑动分力( kN /m) ;
ci———第i 块段土的黏聚力( kPa) ;
i———第i 块段土的内摩擦角( °) ;
Li———第i 块段滑动面长度( m) 。
滑坡推力计算公式为
(2)
式中Ei———第i 块剩余下滑力( kN /m) ;
Ti-1———第i-1 块剩余下滑力( kN /m) ;
k———安全系数;
其余参数同前。
若所得某条块的滑坡推力为负值时,说明自该条块以上的滑体是稳定的,并考虑其对下一条块的推力为零。
3. 2 滑坡稳定性计算
选取滑坡主剖面计算稳定性,计算分块见图1。根据《公路路基设计规范》( JTG D30—2004) ,分别计算正常工况( 天然状态) 和非正常工况( 饱水状态) 下滑坡稳定性及滑坡推力。利用极限平衡法进行滑坡稳定性计算一般要提供滑坡土体的重度,滑动面的内聚力和内摩擦角。该滑坡为土质滑坡,土质比较均匀,天然状态下滑体土的重度参考土工试验成果取18kN/m3 ; 饱水状态下滑体土的重度取22 kN/m3。
滑面强度参数取值根据土体室内试验值及反算综合考虑。由于该滑坡目前处于蠕动挤压状态,天然状态下稳定系数应在1.00~1. 05之间,根据土工试验成果另结合经验给定滑动面的抗剪强度c值为12 kPa,再反算滑动面的值。即按1. 00 ~ 1. 05 之间不同的稳定系数反算相应的值,反算结果如表1。
根据反算结果及经验,滑动面强度参数取值如下:c= 12 kPa,= 16. 0°。
表1 滑动面参数反算结果表
运用公式( 1) 和公式(2) 分别计算正常工况(天然状态) 和非正常工况( 饱水状态)下滑坡稳定性及滑坡推力。滑坡稳定系数及滑坡推力计算结果见表2 和表3。考虑到拟建公路的等级及滑坡发生后的破坏性大小,计算滑坡推力时安全系数取k = 1. 25。
由表2 和表3可见,天然状态下,最终滑坡推力E1= 250 kN /m; 饱水状态下最终滑坡推力E2= 465kN /m,稳定系数为0. 957,说明在连续降雨的条件下,可能失稳。
4 滑坡治理方案
由于滑坡所在的斜坡已经发生明显的蠕滑错动,因此应按滑坡治理原则选取治理方案。滑坡治理原则是: 技术可行、经济合理、不留后患。对于支挡工程的位置,尽可能利用滑体抗滑段的抗滑力,以减少支挡结构的荷载。同时应针对滑坡的具体特点,根据滑坡各部分的稳定性、推力大小、滑动面埋深及滑坡体的特点,分段采取不同的整治措施。
表2 滑坡稳定系数及滑坡推力计算( 天然状态下)
1)支挡措施
现场变形迹象和稳定性计算均表明,滑坡处于临界极限平衡状态,在刷坡、护坡等工程活动及降水作用下,随时都有可能滑塌下来,对滑坡前缘的路基施工造成直接的威胁,因此应及时采取措施进行治理。由滑坡横断面图可以看出,滑体厚度较大,滑坡前缘地形陡( 约30°) ,若完全清除现有滑坡体,将可能导致其后缘坡体失去支撑而下滑,因此建议在滑坡前缘采用挡土墙或抗滑桩等工程支挡措施,对坡面进行不同程度的防护加固处理。
2)截排水措施
降雨入渗是加剧滑坡活动的触发因素。因此,在滑坡坡面上的排水,具体可根据地形和已有自然冲沟设置截排水系统。
5 建议
1) 建议在工程施工前,应先回填边坡上已有拉张裂缝及落水洞并夯实,防止降雨时地表水大量渗入滑体内,进一步恶化滑体的稳定性。施工时,应尽量避免对坡体的大量扰动。
2) 应该不定时地清除截排水沟中的淤泥,以免截排水设施起不到应有的作用。
3) 建议在施工期间对滑坡进行人工观测,及时了解施工对滑坡的影响和滑坡变形的发展趋势,保证施工安全。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部. GB 50021—2001 岩土工程勘察规范[S]. 北京: 中国计划出版社,2009.
[2]邓钦. 滑坡防治理论与实践[J]. 灾害与防治工程,2006( 1) : 50-54.
[3]王浩,范大军,张跃明. 330国道K17滑坡病害的分析与治理[J]. 铁道建筑,2008( 2) : 86-88.
[4]中铁西北科学研究院. 福宁高速公路八尺門互通区3#、4# 滑坡治理工程设计文件[R]. 兰州: 中铁西北科学研究院,2001.
[5]左心琛,王心刚,王鹏. 小康高速公路郑家湾滑坡抗滑桩治理技术研究[J]. 铁道建筑,2011( 2) : 89-91.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。