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不稳定边坡的勘察、稳定性分析及处理方法

2020-10-20李腾

砖瓦世界·下半月 2020年1期
关键词:稳定性分析勘察处理方法

摘 要:随着经济社会不断发展,工程活动日益增多,滑坡问题频频发生,这给工程建设和生命财产的安全带来了极大威胁。因此,对工程边坡进行详实准确的勘察,再在勘察成果基础上因地制宜地选择适合的边坡稳定性分析方法是滑坡稳定性分析及准确制定滑坡治理措施的重要保证。滑坡稳定性评价的程序一般为:工程地质勘察→建立数学力学模型→选用适宜的计算方法评价→结果的分析解释→治理工程的应用。滑坡的防治应遵循查明情况、预防为主、力求根治、不留后患的原则,针对滑坡形成原因,因地制宜的采取处理措施。

关键词:滑坡;勘察;稳定性分析;处理方法

滑坡是指斜坡上的一部分岩土体失去稳定,在重力或工程荷载作用下沿滑动面向下作整体滑动的现象。随着工程活动的日益增多,滑坡问题频频发生,给工程建设和生命财产的安全带来了极大威胁。因此,准确分析边坡在各种工况下的稳定性显的尤其重要。

对滑坡的稳定性研究的实质在于查明滑坡穩定性状况变化过程的发生、发展规律及影响因素等,从而对边坡稳定性现状及其未来的变化趋势做出评价与预测,进而有针对性的对后续防治工程措施提供依据。滑坡稳定性评价的程序一般为:工程地质勘察→建立数学力学模型→选用适宜的计算方法评价→结果的分析解释→治理工程的应用。

一般规定,下列建筑边坡应进行稳定性评价:①选作自然场地的自然边坡;②由于开挖或填筑形成的边坡;③施工期出现新的不利因素的边坡;④运行期条件发生变化的边坡。在边坡可能失稳的地段,必须采取有效的预防措施,防止滑坡继续发展。

一、滑坡的勘察

不稳定边坡的勘察应首先进行工程地质测绘及调查。测绘和调查的主要内容如下:①搜集当地滑坡史,易滑地层分布,气象,工程地质图和地质构造图等资料;②调查微地貌形态及其演变过程,详细圈定滑坡各要素(一般认为,一个发育完全的滑坡都有下列要素:滑坡体、滑坡边界;滑坡壁;滑坡台阶和滑坡梗;滑坡面和滑坡床;滑动带;滑坡舌;滑动鼓丘),查明滑坡分布范围、滑带部位、滑痕指向、倾角及滑带的组成和岩土状态;③调查滑带水和地下水的情况、泉水出露地点及流量,地表水体、湿地的分布、变迁以及植被情况;④调查滑坡内外已有建筑物、树木等的变形、位移、特点及其形成的时间和破坏过程;⑤调查当地整治滑坡的过程和经验。

边坡稳定性的影响因素有:①地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育及新构造运动比较活跃的地区滑坡极易发生。②岩体结构。不同结构的岩体,物理力学性质差别很大,边坡的变形机理也不同。③风化作用。边坡岩体,长期暴露在地表,受到水文、气象变化的影响,逐渐产生物理和化学风化作用,出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后,边坡的稳定性大大降低。④边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说,坡高越大,坡度越陡,对稳定性越不利。

根据以上影响边坡稳定性的各方面因素,对边坡进行勘察时也应做到有针对性。边坡勘察时应合理地布置勘探工作,以查明滑坡类型、滑坡的范围、性质、地质背景及其危害程度,分析滑坡原因,判断稳定程度,预测发展趋势,提出防治对策、方案或整治设计的建议。

勘探的主要任务为查明滑坡体的范围、厚度、物质组成和滑动面的个数、形状及各滑动带的物质组成;查明滑坡体内地下水含水层的层数、分布、来源、动态及各含水层间的水力联系等。

勘探点的布置原则为勘探线和勘探点的布置应根据工程地质条件、地下水情况和滑坡形态确定。除岩主滑方向布置勘探线外,在其两侧滑坡体外也应布置一定数量的勘探线。勘探点间距不宜大于40m,在滑坡体转折处和预计采取工程措施的地段,也应布置勘探点,另外可以结合一定数量的探井。勘探孔深度的确定依据是勘探孔的深度应穿过最下一层滑面,超过最下层滑面2.0~5.0m,进入稳定地层,控制性勘探孔应深入稳定地层一定深度,以满足滑坡治理需要。

钻进过程中务必要注意滑动面的鉴定。滑带土的特点是潮湿饱水或含水量较高,比较松软,颜色和成分较杂,常具滑动形成的揉皱或微斜层理、镜面或擦痕;所含角砾、碎屑具有磨光现象,条状、片状碎石有错断的新鲜断口。同时还应鉴定滑带土的物质组成,并将该段岩芯晾干,用锤轻敲或用刀沿滑面剖开,测出滑面倾角河沿擦痕方向的视倾角,供确定滑动面试参考。

二、不稳定边坡的稳定性分析与评价方法

根据边坡的岩土体类型可将边坡分为岩质边坡、土质边坡和土岩结合边坡。边坡稳定性计算、分析方法根据边坡类型和可能的破坏形式,可按下列原则确定:

(一)土质边坡和完整程度为破碎、极破碎的岩质边坡,宜采用圆弧滑动法。假定滑坡的破裂面为圆弧形,计算关键公式为:

Ks=;

其中Ri为抗滑力,Ti为下滑力;

(二)对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法。假设破裂面为直线型,岩土体稳定程度将以其中安全系数K值的最小者来确定,关键公式为

Ks=;

(三)可能产生折线滑动的边坡宜采用折线滑动法计算。折线滑动法为不平衡推力法,关键公式为

Ks=;

(四)对存在多组结构面的岩质边坡,尚应验算受多组结构面控制的棱型岩体局部稳定性;

(五)对土岩组合边坡,应分别验算土体和岩体的稳定性及滑动面穿过整个边坡岩土体的稳定性。

三、滑坡的处理方法

首先滑坡的防治应遵循查明情况、预防为主、力求根治、不留后患的原则。实际情况中导致滑坡的形成条件主要包括:地质条件、地形和地貌、气候和径流条件、其他因素如地震、人为破坏边坡坡角、破坏自然排水系统等。滑坡治理往往采取多种工程措施相结合,应准确分析引起滑坡的主导因素,针对滑坡形成原因,因地制宜,采取下列防止边坡的处理措施的一种或多种:

(一)排水:滑坡体内包含的水对边坡的稳定是很不利的,它既增加了滑坡体的重量,加大了滑动力,同时又会降低滑动面上岩层的内摩擦力。

(二)坡体加固:根据边坡岩土体性质,可采取加固岩土体、设置挡土墙、阻滑桩、锚杆锚定等措施,这些措施都是通过增加抗滑力来提高边坡的稳定性的。

(三)卸载:在保证卸载区上方及两侧岩土体稳定的前提下,可在滑体主动区卸载,如挖方、拆除已有建筑物等,但不得在滑体被动区卸载;

(四)减重和反压:减重即在滑体上部的主滑地段减重,反压即在滑体的阻滑区增加竖向荷载以提高滑体的阻滑安全系数,二者可以结合使用。

四、结束语

(一)滑坡勘察时应结合影响边坡稳定性的各方面因素,合理、有效地布置勘探工作,有针对性地查明滑坡类型及要素、滑坡的范围、性质、地质背景及其危害程度。

(二)边坡稳定性计算、分析方法应根据边坡的类型和可能的破坏形式综合考虑后再确定。

(三)滑坡的防治应遵循查明情况、预防为主、力求根治、不留后患的原则。滑坡治理往往采取多种工程措施相结合,针对滑坡形成原因,因地制宜地采取处理措施。

参考文献:

[1]卢廷浩 .《土力学》[M].南京:河海大学出版社.2005

[2]陆兆臻.《工程地质学》[M].第二版.北京:中国水利水电出版社.2008

[3]工程地质手册(第三版):中国建筑工业出版社.1992

[4]建筑边坡工程技术规范(GB 50330-2013):中国建筑工业出版社.2013

作者简介:李腾,男,现任职于丹东市水利勘测设计研究院,主要从事工程地质及水文地质勘察方面的工作。

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