高邊坡變形機(jī)制及處治措施

xx高速公路K198段高邊坡變形機(jī)制分析及處治措施1前言我國西南地區(qū)地處歐亞板塊與印度洋板塊碰撞帶的東緣附近,新第三紀(jì)以來地殼抬升迅速,受之影響,區(qū)內(nèi)各類新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，破壞性地震頻繁，近地表巖層結(jié)構(gòu)面發(fā)育，風(fēng)化差異性大[1～3]。廣泛存在的不穩(wěn)定巖土體為滑坡、泥石流的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。氣候類型復(fù)雜，干濕季分明，雨季多暴雨；受其特色地形“V”型谷影響，山區(qū)河流水位暴漲暴落，流水侵蝕和搬運(yùn)作用異常強(qiáng)烈，降雨常常成為滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的主要激發(fā)因素。正在加緊建設(shè)的xx高速公路系國家“五縱七橫”國道主干線xx線上的重要路段。該公路起于xx，至于xx縣城，全線采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，計(jì)算行車速度采用80km/h，路基寬24.5m，起訖樁號(hào)k151+600～k225+500，全長73.9km。沿線屬于山嶺重點(diǎn)區(qū)，地質(zhì)、地形條件相當(dāng)復(fù)雜，多為高填、高挖路段，施工難度較大。在施工期間經(jīng)常發(fā)生隧道涌水、坍塌、施工引起的古滑坡復(fù)活等地質(zhì)災(zāi)害。本文茲以左k198段高邊坡開挖后出現(xiàn)嚴(yán)重變形為例，對(duì)其變形機(jī)制做一些分析。2工程地形地質(zhì)概況2.1地形地貌滑坡位于xx高原東南向xx溶原過渡之斜坡地帶，屬剝蝕低中山、構(gòu)造侵蝕溝谷地貌。由于地殼的間斷上升和河流急劇下切，山高谷深，呈“V”字型溝谷發(fā)育，一般河流切割深度200~400m，形成構(gòu)造侵蝕溝谷地貌和剝蝕低中山地貌。河谷谷坡多見凸面谷坡，山頂平緩。工作區(qū)地勢(shì)北高南低。最高點(diǎn)海拔1361.6m，最低點(diǎn)1318.3m，高差43.3m。原始地面坡度30~37o。2.2地層巖性區(qū)內(nèi)地層，主要有第四系（Qdel）亞粘土、第四系（Qdel）角礫土含碎石、第四系（Qdel）碎石土含塊石、泥盆系下統(tǒng)翠峰山組（D1c）粉砂質(zhì)泥巖、砂巖，現(xiàn)將巖性分述如下：(1)第四系（Qdel）褐黃、褐紅色亞粘土，局部含強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖角硬塑狀，滑動(dòng)帶附近呈軟塑～可塑狀；(2)第四系（Qdel）褐紅、褐紫色角礫土含碎石，松散，稍濕，為粉砂巖風(fēng)化殘積土，局部碎石含量較高，為碎石土；(3)第四系（Qdel）褐紅色碎石土含塊石，松散～稍密，稍濕，石質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖，滑動(dòng)帶見磨光、擠壓現(xiàn)象。(4)泥盆系下統(tǒng)翠峰山組（D1c）褐灰、褐紅色粉砂質(zhì)泥巖、砂巖，薄～中厚層狀，強(qiáng)風(fēng)化，砂狀～碎石狀，局部弱風(fēng)化，節(jié)理發(fā)育，巖石破碎，鉆孔揭露有一組近垂直節(jié)理很發(fā)育。2.3構(gòu)造及地震該區(qū)位于南嶺緯向構(gòu)造體系的西端，xx經(jīng)向構(gòu)造帶的西南緣，xx巨型“歹”字構(gòu)造體系中部東支的東側(cè)。滇越巨型旋扭構(gòu)造體系的旋回面在本區(qū)內(nèi)也是明顯存在的。根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2001）規(guī)定，xx、xx縣抗震設(shè)防烈度為VI度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35～0.40秒,采用簡(jiǎn)易設(shè)防。2.4水文地質(zhì)條件貿(mào)區(qū)內(nèi)地下草水以孔隙還潛水和基枕巖裂隙水巖為主?？本┎炱诋?dāng)間撐,棄納鉆孔測(cè)得咸水位為謎7.5持～虛11覽.歇2議米，滑坡擴(kuò)體內(nèi)地下嶼水位隨地漏形變化較幼大馳，同時(shí)受奏雨季地表蓄逕流影響哈嚴(yán)重蟲，地下水吵以基巖裂叨隙水薄、第四系誰松散巖類版孔隙水壘為主，埋眾藏較淺，吉富水性強(qiáng)中。詢3勁玉坡體變形盛特征費(fèi)3.1殘肥坡體變形燒工程開挖刃后，坡體次蠕動(dòng)變形采，后部呈蔥臺(tái)階狀，主裂縫廣泛效發(fā)育，前西緣呈陡坡魔狀，其中叛，由于次頂級(jí)滑坡的辜蠕動(dòng)變形伍，滑坡體桿后緣產(chǎn)生裳多條新鮮裙的垂直酸拉沿—您張裂晨縫窗(跳圖誠1菠)戴，裂縫相倦互平行，光在坡體上椒呈扇形，塌最長者嫩約藝30腫m刊，寬約冊(cè)為憐2捷～范3c扔m柱。此外，否在坡體表得面中部出位現(xiàn)細(xì)微小嚇裂紋，這建些裂紋在鎮(zhèn)數(shù)量上有總不斷增多際、尺寸上養(yǎng)有不斷擴(kuò)度展的趨勢(shì)藍(lán)。廊圖與1鈴左撓K19虧8國段滑坡平扶面圖冠3.2域舍坡體滑塌兵滑塌現(xiàn)象萌主要發(fā)生求在猜K198桂+60倦0患～豬64帝0計(jì)段開挖形麗成的高陡貴邊坡附騙近江,惰這種滑塌紛現(xiàn)象自開毅挖完成以悠來到全面頃整治之前貍時(shí)有發(fā)生花，坡腳附放近會(huì)產(chǎn)生急許多晌拉窗—仍張裂縫，光并向坡體得內(nèi)遞進(jìn)式凳擴(kuò)展，坡侮上時(shí)有松末散土塊自忘行塌落。演滑體有兩闖個(gè)滑動(dòng)方緒向，其一缸是向公路吸臨空面方丹向滑塌，度另一方向刃是順層滑肅移，即順鄰滑坡體主下滑軸方向返滑移。熔4布龜滑坡發(fā)生殘機(jī)制分析忘4.1諸蜜開挖卸荷奴邊坡被切欄削后，坡施體臨空么面址的邀巖土體川應(yīng)力釋放今，巖研土直體結(jié)構(gòu)逐損漸松弛，浙坡體上出慌現(xiàn)了不同史程度的卸跑荷裂縫，剝隨著應(yīng)力裂的進(jìn)一步仇釋放，在唉坡體后緣宿將會(huì)出現(xiàn)熊拉張裂縫慨[4~5杰]唇。寄如腔圖循2衡所示高樂邊軍坡，邊坡引巖也土底體駕中序A厚點(diǎn)的初始膀應(yīng)力為熱、腳（一般為蜂受壓），去邊坡開挖肚后，巖薦土德體魄中太A智點(diǎn)的應(yīng)力有調(diào)整為掀、升。尤其是底，它可能拳為拉應(yīng)力棵或橫為愿0探。因此榨，際A良點(diǎn)應(yīng)力經(jīng)癥歷了一個(gè)獄從壓到拉斃的復(fù)雜的嬌變化過程粉。然而，木由于巖體棒的抗拉強(qiáng)卵度很弱，鳴拉應(yīng)力的緒存在直接此影響到巖禽體的強(qiáng)度釣和穩(wěn)定。輕圖通2捎他高前邊以坡開挖的野卸荷作用噸4.2陡愛降雨入滲相影椒響額野區(qū)內(nèi)降雨熊量大、集馳中、持續(xù)哥時(shí)間長。塔其對(duì)邊坡姥而言降雨矩的不利作泄用表現(xiàn)在故兩個(gè)方面例：抬高地符下水位和嘉降低巖土皺體的抗剪首強(qiáng)度燦[孫6允]填。澇滑坡體巖艱性為亞粘巨土含讓角礫、角條礫土含碎傳石、膠碎石薪土含蠶塊石責(zé)，吸水性驚較強(qiáng)；富滑床巖性琴為泥巖、置砂巖，靜透水性較女差。一般暈說來，降吉雨時(shí)雨水賊滲入巖土茄體表層造內(nèi)成表層的摘飽和度增忙加，然后巷逐漸向下稍部移動(dòng)。顫在滲透路躁徑較短的偽坡腳部雨歲水首先達(dá)蛾到不透水浩層，并在上這一部位團(tuán)積聚。此錢后坡腳的但飽和度逐歡漸增高而倆后形成浸亦潤線。以蠟后雨水的塞滲透主要護(hù)是造成坡迎腳的浸潤擦線的上升紡和移動(dòng)。驢可以這樣毯認(rèn)為，降制雨入滲的游過程主要姐是非飽和拜巖土體變悼為飽和巖世土體的過報(bào)程。以浸遲潤線為界寶，水分的訪增加主要需發(fā)生在界余線以內(nèi)，龜表現(xiàn)為巖灰土體由非陡飽和變?yōu)樘觑柡?。?dāng)嘗然，邊坡鵲失穩(wěn)的直剪接原因還毫有巖土體復(fù)抗剪強(qiáng)度軍降低，孔竿隙水壓力略的上升和院土體重量沈的增加。努通過試驗(yàn)稱確定，抗贏剪強(qiáng)度變牧化主要是休因?yàn)檎尘圩屃Φ慕档退?，由水分低增加引起隨巖土體飽詢和可以使晨土的粘聚停力降低到富干燥時(shí)測(cè)的劉1/1紙0槍。同時(shí)，告一般情況妖下，同種褲巖土體，徑非飽和時(shí)證的抗剪強(qiáng)思度一般大挽于飽和時(shí)喘的抗剪強(qiáng)譯度，而且微非飽和巖殲土體的抗可剪強(qiáng)度隨掃著含水量利的增大而厭減小。降壇雨造成的唇非飽和區(qū)哨巖土體抗炕剪強(qiáng)度的租降低也是宿造成邊坡挪失穩(wěn)的一劫個(gè)重要原記因。紹4.3畢植工程擾動(dòng)趨路塹開挖狀使滑坡體蔥完整性遭炭受破壞和含整體強(qiáng)度經(jīng)降低，成抵為滑坡體籃復(fù)活變形次的外部因嗎素培[7]熊，該滑坡午在開挖前袋是穩(wěn)定的墨，是由于詢沒有外在掠因素的擾魯動(dòng)影響，悅根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)這觀察分析刊，滑坡體恰是從邊坡辰第一級(jí)坡服中部剪出掘，從而可醋以斷定，僻該古滑坡污的抗滑段悅已經(jīng)被切臂斷，滑坡倦體上部分雷潛在滑動(dòng)負(fù)面的抗剪聽強(qiáng)度不足澡以抵擋下悲滑力。另掙外，滑坡傲體上出現(xiàn)團(tuán)了高邊坡婚，形成了慮臨空條件憂，為重力儀作用更有螺效實(shí)施提酬供了前提根。告5步處治措施傍5.1漁糊削方減重塔從工程地碎質(zhì)資料我且們可以知菌道到坡中支表面是禽約揪8靠m缺厚的坡積紅土層，所推以擬放炮緩槐K198排+56稍0盼～閉K198克+64擾0身第二級(jí)邊港坡，適當(dāng)五削方以減再輕坡體的頂自重。這務(wù)樣既可以規(guī)減小剩余芽下滑力，除又可以防悼止因坡積趴層巖體因漠風(fēng)化作用嘩造成的落壯石而影響斃行車安全浩。怒5.2宮幟排水工程爹5.2.盲1運(yùn)反地表排水笨由于第四頃系殘坡積強(qiáng)層結(jié)構(gòu)疏鉛松，透水礦性較好，軟因此應(yīng)平隨整夯實(shí)山韻坡坡面，膠用粘土填噴塞滑坡后墓緣和滑體鎖上的裂縫殿，防士止量坡面徑流余匯集下滲餅至滑體內(nèi)搖部緩，章同時(shí)，迅在距離滑攤坡后緣裂敲縫羊5布m薄以外的穩(wěn)州定斜坡面浸上設(shè)置環(huán)得形外圍截戰(zhàn)水排水溝何。伴根據(jù)地形吳設(shè)置一條泊繞滑體外完圍截水溝炊，斷面尺棒寸是以該雄地區(qū)最大碎降雨強(qiáng)度梢時(shí)水流不踐漫溝為標(biāo)料準(zhǔn)，溝底減高程和溝燕底比降以千順利排除角攔截地表棕水為原云則犬,待水溝在平指面上窯呈旺“撐人林”小字形展布惕。仙5.2.睜2算坡內(nèi)排水綠所在區(qū)域謙的降水十移分豐富，屬且滑坡體口巖土體滲西透系數(shù)較訴大，當(dāng)降英水后，雨歡水會(huì)很快受滲透到坡號(hào)體內(nèi)，使啦切坡的抗稈剪強(qiáng)度降闊低，在滑注坡上路段場(chǎng)我們采取關(guān)以友下盜2燒種方式進(jìn)叨行排除坡友內(nèi)積闖水痕:胡貼①痕平孔排水并。在土第盼1題級(jí)邊坡和夾第牙2掠級(jí)邊坡下妥部采屈用降PV著C茂有孔排水莖管進(jìn)行排英水。塑料盾排水管長檢度為達(dá)到括潛滑面附謎近為準(zhǔn)，屠直徑岡為鉗10c斥m仿梅花型布屈置峽,恰排水管呢設(shè)婚5比%含坡度以利貞排水，這橋種方式主構(gòu)要是排除耐深層積水脂。游②漠在蠻第惰2厚級(jí)切坡設(shè)爐置支撐滲幫溝排水。鬼支撐滲溝沉寬鐵2m餃,迎底部采凡用屢M7.勸5繭砂漿砌片照石氣,腔兩邊及背防部采用砂筑夾卵石作愉反濾侍層棋,鏡中間用干科砌片石。鬧5.3若石護(hù)面工程屠邊坡凌空抱面主要是普由憐第四系懷（眼Q洗del稱）慕角礫土含洲碎石、鞏第四系予（炕Q御del瞎）俘碎石土含膛塊石村組成，此侮種巖土體杯暴露于地?fù)?dān)表極易松廣弛，容易役使雨水沿杰裂縫滲入叉坡體內(nèi)和氧發(fā)生局部思失穩(wěn)現(xiàn)象哭。在舅K198誼+56岔0鹽～計(jì)K198垃+64表0項(xiàng)段邊坡防尸護(hù)采用現(xiàn)尾澆砼拱形嬌格植草，改先對(duì)坡面慮坡面進(jìn)行掉清理、錘誠面處理，袖然后作用井C1忌5墾砼澆注拱愚形格構(gòu)，靜格構(gòu)應(yīng)緊件貼坡面，櫻最后在框爛內(nèi)植草。墨5.4奇上支擋工程饑從計(jì)算可設(shè)知叛腎B齡-遇B元,曠剖面處（柴公路樁號(hào)足K1精98+6運(yùn)2渠0踐，水圖幕1煮），地勘低資料顯示龜該剖面沿烏滑面的穩(wěn)吸定系數(shù)柿為性0.8劑2例＜補(bǔ)1媽，處于不慚穩(wěn)定狀態(tài)廊?？紤]刷聰方減載后獨(dú)，經(jīng)計(jì)算非，剪出口兄處剩余下傭滑竄力青552K且N/顏m灘，存在失狂穩(wěn)可能，聽所以狹在奪K198她+56巴0崖～慘K198掏+64虹0昨段距路中費(fèi)心線左舉側(cè)臂30.紐4禿米挖方邊察坡平臺(tái)處胞設(shè)置一罷排抽2×1.握5甘米的抗滑角樁，樁間謎距毫5揮米，顫共弊1竿7咳根，根據(jù)餃潛在滑動(dòng)枝面實(shí)際深拆度確定樁喉長；為減低少對(duì)邊坡凱的影響，爐該段右側(cè)閘邊坡平臺(tái)嗽加寬工為萍5.