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摘要：針對云南騰密二級公路K55+920一K56+200段高邊坡在開挖過后出現(xiàn)了坡體失穩(wěn)的情況，從工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和穩(wěn)定性等方面對失穩(wěn)的原因進(jìn)行了分析，并提出了采用固腳、強(qiáng)腰及頂部削方減載，坡面排水的綜合處治措施。處治結(jié)果表明該措施達(dá)到了安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的目的。...

云南騰密二級公路失穩(wěn)高邊坡的分析與治理研究

馬新凱  陳  雄

(西南交通大學(xué)土木學(xué)院地質(zhì)工程，四川成都610031)

    云南騰密二級公路K55+920一K56+200段屬中低山地貌，平均海拔高度為1 730m。公路在斜坡坡腳以路塹的形式通過，形成高約70m的人工邊坡，一級邊坡坡率l：0.5，高8m，二級及以上邊坡坡率為1：0.75；坡頂自然斜坡坡度較緩，約為200山坡植被發(fā)育。人工邊坡進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨處理后發(fā)生坍塌堵塞公路及路邊河道，并在后緣形成一條長45m，最大縫寬2m，錯(cuò)臺高度為2.5m的直線型主裂縫以及數(shù)條次級裂縫。為防止坡體滑動(dòng)進(jìn)一步發(fā)展，施工方在設(shè)計(jì)方的指導(dǎo)下進(jìn)行了放緩邊坡和加寬平臺及頂部削方減載的應(yīng)急處理。通過對邊坡失穩(wěn)原因調(diào)查以及穩(wěn)定性分析，決定采用坡腳進(jìn)行擋墻加固、坡面預(yù)應(yīng)力錨：索框架與錨桿框架相結(jié)合的處理對邊坡進(jìn)行加固。

1.工程概況

    1.1地層巖性

    坡面巖土體分布自上而下依次為：①黏土(Qdl+el)；紅褐色及黃褐色，夾少量花崗巖石英及斜長石風(fēng)化顆粒，可塑狀，厚度約1—2 m；②全風(fēng)化花崗巖(Υ5)：呈砂土狀，松散一中密，原巖結(jié)構(gòu)可見，黏土含量高，厚度約4 m，屬松散土體；③強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(Υ5))：呈碎塊狀，巖質(zhì)較軟，裂隙發(fā)育，隙面粗糙，黏土含量較高，厚度約l5 m，屬破碎巖體；④中弱風(fēng)化花崗巖(Υ5)：巖石呈塊狀，堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙發(fā)育，鐵錳質(zhì)渲染，粗糙不平，張開性較差，部分裂隙面風(fēng)化較強(qiáng)，屬相對完整巖體。總之，第四系殘坡積覆蓋層厚度小，沿全風(fēng)化巖面傾斜分布。全風(fēng)化的花崗巖主要分布于邊坡上半部分，浸水后強(qiáng)度降低，黏聚力降低，開挖狀態(tài)下易產(chǎn)生坍塌和滑坡。強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖厚度達(dá)l5m，裂隙發(fā)育，張開性較好，巖體破碎，巖質(zhì)較軟，隙面鐵錳質(zhì)渲染嚴(yán)重，該層屬破碎巖體，在開挖狀態(tài)下及受地下水滲流和節(jié)理不利組合等因素影響下易產(chǎn)生坍塌。

    1.2地質(zhì)構(gòu)造

    此段公路遠(yuǎn)離區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造帶及斷裂構(gòu)造帶，花崗巖全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化層中不規(guī)則節(jié)理發(fā)育，并形成不利的結(jié)構(gòu)面組合，切割坡體后使邊坡穩(wěn)定性變差，在雨水的作用下引發(fā)邊坡發(fā)生較大變形。

    巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，其中4組節(jié)理構(gòu)成了不利的組合，坡體追蹤不利結(jié)構(gòu)面后發(fā)生變形破壞。①35°∠75°結(jié)構(gòu)面構(gòu)成滑坡后緣；②204°∠40°構(gòu)成滑面；③271°∠69°及347°∠81°構(gòu)成兩側(cè)邊界。在邊坡后緣發(fā)現(xiàn)主裂縫，走向與①35°∠ 75°結(jié)構(gòu)面走向一致。

    1.3水文地質(zhì)條件

    邊坡變形之后形成匯水的負(fù)地形，同時(shí)坡面裂縫發(fā)育，有利于地表水的下滲。地下水主要賦存于第四系殘坡積土層、花崗巖全一強(qiáng)風(fēng)化層中以及基巖裂隙中，第四系殘坡積土層易受降水補(bǔ)給，賦存孔隙水，含水性及持水性較好，雨季水量較豐富。花崗巖全一強(qiáng)風(fēng)化層裂隙發(fā)育，容易接受降水及第四系殘坡積土層地下水的補(bǔ)給，雨季富水性較好。

    1.4邊坡失穩(wěn)原因分析

    斜坡失穩(wěn)的根本原因取決于組成斜坡的土石體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，但外界條件因素如水、地震、人為因素等的作用不能忽視，它們是斜坡失穩(wěn)的外因，其作用可改變斜坡土石體的性質(zhì)、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，有時(shí)還可改變斜面坡的外形，其結(jié)果是引起斜坡的變形和破壞。該處邊坡開挖形成臨空面后，邊坡各層巖土體的應(yīng)力得到釋放并進(jìn)行了重分布，在連續(xù)降雨的影響下，邊坡出現(xiàn)較大變形。

    邊坡失穩(wěn)的主要原因有以下幾點(diǎn)。

    (1)邊坡高達(dá)70m以上，坡率陡于1：1，原掛網(wǎng)噴錨只能防護(hù)坡面，不能穩(wěn)固坡體，邊坡本身的穩(wěn)定性較差。

    (2)人工開挖切割斜坡形成高陡邊坡，在邊坡中形成應(yīng)力松弛帶，強(qiáng)風(fēng)化帶和應(yīng)力松弛帶的重合，為邊坡滑移、變形創(chuàng)造了條件。

    (3)花崗巖邊坡球狀風(fēng)化明顯，且有傾向線路的不利結(jié)構(gòu)面，坡面抗沖刷能力差，在雨水的沖蝕作用下，結(jié)構(gòu)面附近的全風(fēng)化產(chǎn)物崩解并被帶走后，大塊狀的花崗巖就會發(fā)生位移，從而引起邊坡的變形和位移。

    (4)該路段降雨量大，降雨時(shí)間長，排水系統(tǒng)不完善，這是邊坡變形、位移的主要誘因。

2.治理方案設(shè)計(jì)

    2.1設(shè)計(jì)參數(shù)

    對于邊坡穩(wěn)定性力學(xué)計(jì)算來說，確定巖土體的強(qiáng)度參數(shù)至關(guān)重要。本處邊坡參數(shù)取值主要采取現(xiàn)狀平衡反算法及工程類比法綜合取值。本次坡體在計(jì)算過程中根據(jù)連續(xù)觀測資料，邊坡頂部邊緣見有開裂，判斷為邊坡開挖引起應(yīng)力重新分布，在水的作用下邊坡出現(xiàn)開裂，通過計(jì)算并對照野外巖土記錄、描述周邊邊坡類似情況等綜合確定本處邊坡設(shè)計(jì)參數(shù)如下：花崗巖全風(fēng)化層C=20 kPa，ф=180，Υ=20 kN／m³；花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層C=23 kPa，ф=22°，y=22 kN／m³；花崗巖中等～弱風(fēng)化層C=100—300 kPa，ф=26°～33°，y=22 kN／m³；計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)取K=1．20。

    2.2治理方案

    邊坡的治理方案應(yīng)根據(jù)邊坡高度、穩(wěn)定性分析，并結(jié)合該工程地質(zhì)條件、施工條件等因素確定，一般采用預(yù)應(yīng)力錨索框架、錨桿框架、擋土墻、注漿、截排水、減載等措施。結(jié)合本工點(diǎn)花崗巖的巖土特點(diǎn)及已發(fā)生開裂等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用地表設(shè)截水溝及平臺水溝等綜合設(shè)施，邊坡中部設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索框架及錨桿框架相結(jié)合措施及坡腳布置矮擋墻等綜合工程治理措施，具體處理方案如下。

    (1)地表排水與地下排水。在邊坡外側(cè)及邊坡卸荷平臺上設(shè)置截水溝，以排除地表水，減小降水的下滲及對邊坡沖刷。

    (2)預(yù)應(yīng)力錨索框架及錨桿框架。通過穩(wěn)定性分析，考慮到該邊坡可能從中下部剪斷滑出，設(shè)錨索框架及錨桿框架加固處理，即在一級邊坡上布置錨桿框架；邊坡中部進(jìn)行錨索框架布置，一方面由于錨索的加固深度大、范圍廣、預(yù)應(yīng)力后使邊坡在進(jìn)一步蠕變之前受到主動(dòng)加固，另一方面在錨索高壓注漿的過程中，對坡體中較大裂縫進(jìn)行灌漿加固處理，而框架能使數(shù)根錨索連為一體，防止體積較大的孤石、滾石在可能失穩(wěn)時(shí)，使單根錨索受力過大而破壞；邊坡頂部按1：1坡率進(jìn)行削方減載處理。

    (3)坡腳擋墻。在坡腳處設(shè)置一道3 m高的矮擋墻進(jìn)行固腳處理，并消除地表水對坡腳的沖刷。

    (4)三維網(wǎng)植草。在邊坡錨索框架、錨桿框架內(nèi)及其他人工邊坡裸露處進(jìn)行三維網(wǎng)植草護(hù)坡，以盡量減少風(fēng)化作用對坡體的影響。

3.結(jié)束語

    本工點(diǎn)在對云南地區(qū)花崗巖邊坡設(shè)計(jì)處理上具有一定的借鑒性。采用固腳、強(qiáng)腰、坡頂削方減載后，能有效防止失穩(wěn)邊坡的繼續(xù)發(fā)展。排水不暢、邊坡開挖后未作有效的防護(hù)是導(dǎo)致本邊坡失穩(wěn)破壞的主導(dǎo)因素，因此許多類似本工點(diǎn)性質(zhì)的土質(zhì)邊坡或親水性巖質(zhì)邊坡，在具體施工時(shí)要首先根據(jù)地形做好排水設(shè)施，保證排水的通暢以及及時(shí)的防護(hù)對于邊坡的穩(wěn)定是極為重要的。

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(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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