膨胀土路堑边坡稳定性原因及治理措施

摘要：针对膨胀土边坡的稳定性以及路堑边坡滑坡形成的特点，主要对滑坡形成的内在因素和外在因素做出了分析，提出了针对路堑滑坡的治理和防护措施，以期为膨胀土路堑滑坡问题提供参考。

关键词： 膨胀土 ，边坡，稳定性，滑坡

中图分类号：U416.1+67文献标识码： A 文章编号：

0引言

膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，先后已有20多个省市发现有膨胀土[1]。因膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右，我国铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。膨胀土边坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要，研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。膨胀土具有超固结性、裂隙性、吸水显著膨胀软化、失水收缩开裂且反复变形等与正常土不同的工程性质，加上土体中裂隙杂乱分布，修筑在典型膨胀土分布区的公路膨胀土路基常常是“逢堑滑，有堤必坦”[2]。

1 边坡稳定性问题

滑坡作为膨胀土对公路工程产生的严重破坏或危害的主要形式：无论是路堤还是路堑均有发生，是膨胀土最严重的病害。路堤滑坡往往发生在填土或基底为膨胀（岩）土层的情况，滑体一般宽为20～50m，厚2～5m；路堑滑坡多发生在膨胀（岩）土分界面、裂隙面或软弱层处，宽数10m，厚一般3～4m，较少超过6m，具有成群分布、浅层性、牵引性、结构和构造性以及多次滑动性等特点。在膨胀土和膨胀泥组成的路堑边坡挖方边坡，其典型滑坡面主滑面产生在膨胀泥岩内部主要主要受一个或多个原生构造面控制，主滑面后缘膨胀土的滑动是受风化软弱面（带）和裂隙软弱面（带）控制的牵引式滑坡。

2 滑坡形成原因分析

膨胀土滑坡作为一种地质灾害现象，它的产生取决于所处的特有的地质环境，主要由地表水文、地下水活动、气象气候、植被状况和人类活动等因素所组成。各类环境因素有各自的活动规律，而又彼此影响，相互作用[5]。

（1）内部因素：地质构造是引起边坡滑坍的主导因素之一，无论是浅层还是整体滑坡，边坡膨胀岩体的走向与路线交角很小，是顺坡开挖，堑坡滑动方向与下部岩体倾向基本一致；土体结构主要影响土的变形及强度，粘土颗粒及其微集聚体沿层面紧密面对面地定向排列，膨胀土在自然状态下即处于稳定的分散状态，结构联结较弱，粘粒间不存在水稳结构联结。经浸水后，土的结构联结随含水量增加，粒间公共水化膜增厚而迅速减弱；土体极度发育的裂隙决定了滑坡的发生程度，无论何种类型的膨胀土，都是由两组以上的裂隙组合而成的裂隙结构体，在裂隙附近易产生应力集中现象，集中的程度一旦超过土体的峰值强度，该点开始破坏，强度下降，剩余应力转移到附近土体。如此继续下去，遂产生连续的渐进性破坏，结果使土的强度降低到接近于残余强度。

（2）外部因素：①水的作用，由于水的作用，膨胀土的物理力学性质将发生很大改变。在膨胀土中，随着含水量的增加，土体的稠度状态发生变化，从而降低了土体的强度。膨胀土富含有强亲水性的蒙脱石、伊利石粘土矿物，当水分进入土体时，这些颗粒就吸咐着大量的水分在自身周围形成水膜，使颗粒周围的结合水膜增厚，颗粒间的距离增大，土体中的原始孔隙率增大，使颗粒间的连结力减小，导致土体的抗剪强度降低。②风化作用，挖后形成路堑，出现了新的临空面，新填筑的路堤，若坡面不加保护，也将暴露于大气中。这些坡面，在长期的温度、湿度变化和冻融等作用下，破坏了土体表面的粒间连接，形成风化带。在干旱季节，坡面出现裂缝、裂隙，结构面上强度丧失。而在降雨季节，由于粒间连接减弱，体积膨胀，使坡面成为泥泞状态，大大降低了抗剪强度。③人的活动，由于路堑开挖和不合理施工，边坡土体的力学平衡遭到破坏。路堑的开挖，引起边坡坡脚卸荷，失去横向支撑，引起边坡应力集中与重分布。其次，在施工中将大量弃土堆积于斜坡上部，增加坡体重量形成边坡超载。

3 滑坡的处理措施

膨胀土地区滑坡的治理措施，要综合考虑经济、安全和环保诸多因素，在保证边坡稳定和治理方案经济合理前提下，采取适当的治理措施[6]。

（1）支挡处理措施如下：

①采用“膨胀土填筑，土工格栅反包”的施工工艺，在坡脚线外侧超挖设置柔性挡土墙。

②若路堑边坡已经产生滑动，采用多级抗滑挡墙无法阻止，或因施工困难、挖基深、边挖边塌、有大的滑动趋势者，应考虑改用抗滑桩。抗滑桩一般采用断面直径1000~3000mm，桩的间距一般为桩直径的3~5倍，桩深入滑动面以下深度为桩长的1/2。抗滑桩一般布置2~3排，为梅花型布置，以免滑体从桩间滑出。

③锚杆、钢筋网、喷射混凝护坡对于强膨胀土边坡，可采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土护坡。

（2）主要边坡防护处理措施

①表水防护设置各种排水沟，建立地表排水网系，截排坡面水流，使表水不致渗入土体和冲蚀坡面。在膨胀土滑坡整治中，一般采用综合排水的措施，可以收到好的效果。归纳膨胀土滑坡整治中采用的各种设施，有包括防渗和截水的天沟、吊沟、侧沟、排水沟；有疏导相结合的支撑渗沟、渗水井、渗水暗沟，挡墙后盲沟和排水隧洞等。

②坡面防护加固膨胀土边坡因开挖而产生的施工效应特别明显，挖方使原来处于稳定的膨胀土在边坡表面或大大降低了上覆压力。因此，对膨胀土坡面的防护加固显得特别重要，坡面防护的类型很多，主要应根据边坡膨胀土类别及风化程度等特性合理选择。主要有骨架防护、片石护坡、植物防护和土质边坡轻型防护。

4 结语

膨胀土的胀缩性、裂隙性及风化特性是引起膨胀土路堤、路堑边坡失稳的内在因素，而气候作用、雨水入渗与蒸发和人为干扰则是促使膨胀土边坡失稳的外在因素。路堑滑坡的治理措施，主要有支档工程防护和坡面防护措施等主要预防和治理措施。对于膨胀土路堑滑坡以预防为主，坡面防水工程是针对路堑滑坡的主要措施，其对滑坡的长期性和多发性以及季节性的特点是十分有效的措施。

参考文献:

[1]窦明健主编.《公路工程地质》[M](第三版)[M]：北京，人民交通出版社.2003

[2]刘悦. 膨胀土公路滑坡的形成过程和机理. [J] 煤田地质与勘探. 2006，2（34）：41-44

[3]张蕾等. 滑坡治理方案的优化.[J] 地下空间与工程学报. 2010，2（6）：1731-1735

作者简介：

1.李宁（1989—）男，汉族，陕西商南人，长安大学公路学院，道路与铁道工程，2011级硕士研究生

2.田珂（1987—）男，汉族，陕西西安人，长安大学公路学院，道路与铁道工程，2011级硕士研究生