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從既有邊坡分析工程邊坡的穩定性與處治方案(假日專題)

時間:2021-11-16 來源: admin 瀏覽數:141

從既有邊坡分析工程邊坡的穩定性與處治方案


自然邊坡的地質體是坡體內在性質的外在反映,是進行工程地質類比的一種有效方法。


對于堆積體邊坡,自然地形地貌往往是坡體穩定休止角的一種外在客觀反映,只是由于地表經受長期的“風吹雨淋”,造成地表坡度往往較坡體的綜合類摩擦角小一些。因此,通過外在地形地貌,可以在一定程度上推斷坡體的物理力學性質,從而作為工程邊坡坡形坡率或處治工程的有益參考。


對于巖質邊坡,自然地形地貌往往往往受控于坡體的結構面,是坡體在地質歷史期依附于結構面受控改造的結果。因此自然地形地貌往往反映了坡體內部巖體的結構面形態、組合配套等內容。因此,通過外在地形地貌,可以有效推斷坡體的結構面形態和物理力學性質,從而作為工程邊坡坡形坡率或處治工程的有益參考。


同樣,作為既有的工程邊坡,也可以看作是人為改造的、歷史較短的一種特殊自然邊坡。其使用期間的穩定狀況、形態等,也可以作為新建工程邊坡的有益參考


某公路路塹邊坡的坡體由中密~密實的塊石土構成,其下為中風化玄武巖。原設計坡率1:0.5,坡高16m,公路使用多年來整體穩定性較好,但存在局部的溜滑和危巖落石。公路加寬改造時需對路塹邊坡進行開挖,技術人員擬采用2.2×3.4×30m@6m的錨索樁進行支擋加固,其中樁體懸臂長15m,設置了三排錨索進行約束。樁后設置1:0.75坡率放坡,邊坡總高度21.6m。


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圖1 擬采用的工程處治斷面圖


從既有公路路塹邊坡分析,由于公路使用多年來整體穩定性較好,只存在局部的溜滑和危巖落石。這說明原公路的坡體處于基本穩定狀態,但由于坡率偏陡,為達到穩定休止角,坡體出現局部滑塌和危巖落石。加之坡體加寬厚度約為10m,則這10m堆積體的土壓力或抗剪力也可以作為擬設置工程的有益參考,即設置2.2×3.4×30m@6m的錨索樁進行支擋是明顯偏于保守的。


因此,建議依據既有公路的病害特征,建議設置1:0.5坡率后進行必要的工程錨固,從而在邊坡高度為26m有所加高的情況下,防止邊坡出現滑塌或危巖落石病害。且考慮到堆積體距下伏中風化玄武巖面約為8m,為有效防止出現依附于土巖界面的潛在變形,在坡腳設置長15m的鋼錨管框架進行預加固。該方案工程針對性強,工程施做簡單方便。


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圖2 優化后的工程處治斷面圖


某自然邊坡由中風化灰巖構成,坡體產狀126°∠29°。該段自然坡度平緩,坡度約為28°,其中在坡體下部河岸側存在高約8m的自然陡坎。擬建公路擬從陡坎上部以挖方的形式通過,形成了典型的順層邊坡。故為防止出現順層滑坡,技術人員擬在坡腳設置2.4×3.6×22m@6m的錨索樁進行支擋,其中樁體懸臂長14m,設置了三排錨索進行約束。


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圖3 擬采用的工程處治斷面圖


從自然邊坡的狀態分析,在河岸沖刷等作用下,坡體下部河岸的陡坎部位呈現“自然順層邊坡”,但岸坡沒有發現沿層面整體滑移的跡象。這說明灰巖的層面的物理力學性質較好,無軟弱夾層發育,層面的抗剪力可以有效平衡坡體重力作用形成的下滑力。因此,其可作為在公路開挖后的邊坡開程設置和加固參考,且在勘察鉆孔中也沒有發現軟弱夾層的存在,由此說明,即擬采用2.4×3.6×22m@6m的錨索樁進行支擋是明顯偏于保守的,也就是說,并不一定的所有的順層邊坡都會發生滑坡(人類工程使用年限內)。


基于此,建議在中風化灰巖地層中對公路邊坡設置1:0.5坡率后,利用抗剪能力強度的鋼錨管進行加固,盡量減小邊坡開挖造成的擾動,從而可有效確保公路邊坡的穩定。


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圖4 優化后的工程處治斷面圖


該邊坡自使用十余年來,坡體穩定性一直良好,顯示依據自然坡體分析工程邊坡和進行的工程處治是合理有效的,經濟的。


綜上,工程地質類比在巖土工程中具有不可替代的作用,是合理進行工程邊坡設置和處治的有效參考。只有貫徹“小心求證,大膽處治”的理念,有效掌握工程地質資料,并進行合理的分析,則工程邊坡的設置和處治具有較高品質的。


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作者|成永剛 轉載至|悠游2019


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