边坡失稳成因及处理措施研究

摘要:针对边坡开挖过程中如何防止边坡失稳和边坡一旦出现失稳将如何优化处理的问题,从边坡失稳成因进行了分析,进而可以有效防治边坡失稳,同时提出了几点处理方法,对边坡工程满足安全和经济要求具有一定的指导性。

关键词:边坡失稳;成因;处理措施

中图分类号:TU

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)15-0365-01

1 工程概况

乐昌峡水利枢纽工程位于广东省韶关市乐昌大源镇的北江支流武水乐昌峡河段内,距韶关市区约81.4km。该工程的开发任务是以防洪,发电为主,兼顾航运、灌溉等综合利用。坝区交通应急专项工程是乐昌峡水利枢纽工程的一部分,包括左岸上坝道路、右岸上坝道路等分部工程。道路环山腰布置,地势起伏总体不大,沿线山体较雄厚,植被、沟谷发育,自然山坡坡度30°-45°,局部大于60°,以陡坡为主。

2 边坡失稳成因分析

本工程边坡在开挖工程中多次发生失稳现象,其实质是滑动面上的滑动力矩大于抗滑力矩。利用费伦纽斯条分法对边坡稳定性计算如式:当KS=1时边坡处于极限平衡状态;KS>1时边坡是稳定的,为保证边坡具有一定的安全储备,计算过程中可取KS=1.1-1.5。通常影响边坡失稳的因素一般有如下几点原因:

(1)岩石的性质及地质构造;

(2)边坡的坡形与坡度;

(3)土体抗剪强度降低;

(4)边坡作用力发生变化;

(5)水压力的作用;

(6)边坡中内部水的渗流引起渗流力等。

在分析广东省乐昌峡水利枢纽工程左、右岸上坝道路的地质环境条件的基础上,针对该路段边坡失稳的形态、变形特征以及地形地貌和工程活动等主要因素对边坡稳定的影响进行了研究,并对该线路中边坡失稳的形成过程和机理进行了分析。其成因如下:第一,岩石性质及地质构造。由于道路地质情况地表坡积层厚约1-3m,下伏基岩为寒武系变质石英砂岩夹板岩等、全风化层厚达4-5m,下为强风化基岩。右岸岩层产状多数地段倾向河床,倾角约55°左右,对道路边坡而言很不利;第二,开挖边坡坡度较陡。由于地形陡峻,设计偏重于工程量省、占地少,故采用的设计边坡值较陡,岩石边坡和土质边坡的开挖坡度采用1:0.5。由于边坡坡度部分陡于岩层倾角,一旦挖断下面的支撑体,很容易产生顺层滑动;第三,土体抗剪强度降低。由于开挖使得边坡植被遭破坏,表层岩土体风化严重及降雨入渗导致边坡岩土体浸水软化,其抗剪强度降低或丧失,形成坡面开裂和坡脚剪切破坏,滑动面贯通造成边坡发生失稳;第四,边坡作用力发生变化。施工过程中盲目加快施工进度,采用全断面一次开挖,没有及时支护,开挖坡面暴露时间过长,导致边坡应力释放,边坡处于不稳定状态。

3 处理措施

针对上述边坡失稳成因,可以采取以下处理措施:其一,边坡放缓、平台加宽。根据现场实际情况,开挖施工中发现边坡开挖后有部分石块滑落,可及时采用边坡放缓,平台加宽的方式处理。即:边坡上部以马道为分界点将坡度放缓,马道由原设计1m宽加至2m宽;其二,设置挡墙。针对已经塌方部位,由于在开挖线以上30m范围出现新的裂缝且裂缝发展迅速,如果采用从裂缝以上部位开始施工,将裂缝挖除,这样会增加施工难度;增加工程量;增加占地面积;同时占用工期较长。综合考虑,采用在塌方处坡脚增设挡墙,在挡墙内部回填石渣,利用挡墙及回填石渣压住塌方坡脚;其三,边开挖边支护和加强锚喷支护。边坡开挖应采取边开挖边支护的方式及时支护,减少边坡应力释放,导致出现失稳现象。对具有滑动可能的边坡可进行加强锚喷支护的方法,即将原设计的锚杆或土钉加长。在本工程中,将锚杆或土钉由原设计3.5m延长至15m使其穿过滑动面。需要指出的是:在边坡锚喷支护施工时排水孔施工是很重要的环节,因为喷射混凝土的抗渗系数一般约为1.9×10-7cm/s,相对较低,支护施工完成后,如遇雨季时,雨水很容易通过喷射的混凝土渗透到边坡内部,水若无法及时排除,就使内部产生水压力作用,导致边坡失稳,因此排水孔施工是锚喷支护的关键环节之一。施工完成后必须保证排水孔畅通,真正发挥排水作用;其四,卸荷。对于边坡土质松散,且土层较厚的开挖边坡,很难利用支护的方式将其治理稳定,可采取将开挖边坡顶部削成一平台,对边坡采取卸荷的方式处理。

4 结语

工程边坡失稳属于边坡施工中较常见的问题,边坡的安全稳定关键在于自身的稳定,而支护只是在其自稳条件下的安全保证措施,我们必须认真分析边坡失稳成因并采取有效的措施。

参考文献

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