第24卷第5期 2010年lO月 土 工 基 础 Soil Eng.and Foundation 、,0_1.24 N0.5 Oct.2O1O 某公路边坡的稳定性评价及治理措施 詹小军 (葛洲坝集团基础工程有限公司,湖北宜昌443002) 摘要:以某公路挖填活动诱发的边坡稳定问题为研究对象。根据自然状态、自然+地震、饱水、饱水+地震四种 计算工况,利用极限平衡法,分恢复地形、没开挖公路自然地形两种模型进行了计算分析。计算结果显示其不满足 自然条件下安全系数大于1.3、地震作用和降雨条件下安全系数大于1.1的工程稳定性要求。为深入认识坡体的 稳定性和工程治理措施的提出提供了设计依据。 关键词:不稳定坡体,人工挖填边坡,稳定性,安全系数 中图分类号:TU457 文献标识码:B 文章编号:1004—3152(2Ol0)05—0020—03 (1)滑坡堆积(Q ):占据整个滑坡体,为溪洛 1 引言 随着人类工程活动范围的扩展,可能导致自然 状态下稳定的已有滑坡或者坡体再次失稳。例如: 三、四组古滑坡的重要物质组成,是P2x、Tlf、Tlt 地层组成的基岩滑坡残留体,厚度40 m~90 m,滑 坡中部及前缘直接出露,中后部被崩积(Q )、崩坡 积(Q 。+ )层覆盖。 大多数公路建设需要在坡体前缘部位切坡或者填筑 以便修建公路,这可能会诱发边坡失稳;填筑反压虽 有利于已有坡体的稳定,但前提是不能改变水体的 自然补给、径流、排出关系,否则排水不畅也容易形 成土体饱和,造成土体力学性质劣化,进而诱发边坡 局部或者整体失稳。 堆积区前缘东北段(金沙江右岸)为飞仙关组 (Tlf)和宣威组(P2x)基岩滑坡残留体,其水平运动 距离较远,向北西方向错落滑移,形成突出的山嘴, 地层大部分保存原岩结构特征,岩体间挤压、褶曲强 烈,伴有层间错动、滑移迹象;西南段为飞仙关组 (TII)基岩滑坡残留体,错落滑移地层已充分解体, 本文以某公路挖填活动引起的边坡问题为研究 发生崩落。坡面上分布有块、碎石夹滚石,地层零乱 不堪。 对象,利用Morgenstern—Price法,计算了边坡不同 地形演变条件下,即在自然、自然+地震、饱水和饱 水+地震等工况下的安全系数,分析其稳定性和滑 移模式,为工程设计提供参考。计算工作在Geo 堆积区中后部崩坡积之下为飞仙关组(Tlf)和 铜街子组(Tlt)基岩滑坡残留体,浅部已充分解体, 下部地层大部分保存原岩结构特征,岩体问同样挤 压、褶曲强烈,伴有层问错动、滑移迹象。 (2)崩塌堆积(Q ):分布于古滑坡体中部、叠 slope商业软件平台进行。 2边坡工程地质条件 2.1地形地貌 该区属于高山峡谷地形,地貌为古滑坡前缘。 根据勘察资料,该滑坡体为扰动岩体,前缘有部分松 置在滑坡堆积(Q )层之上,属高位错落崩塌体,其 母岩为嘉陵江组(T1j)兰灰、青灰、灰绿色中厚层细 砂岩、泥质粉砂岩夹灰黄色泥质灰岩或页岩地层,厚 度10 m~45 m,平面上呈带状展布,走向近东西向, 带宽100 m~170 IX1,长约400 m。该套地层与其它 堆积层之间有明显的分界线、互不掺杂,接触带还残 散体,其余部位保持了原岩体的大部分特征。 2.2地层特征 留有擦痕或搓揉碎裂岩体,堆积体浅部大部分已解 体,风化破碎严重,多呈块、碎石状,中下部尚有原岩 滑坡体上松散堆积层成因复杂,总体以滑坡堆 积(Q )或崩塌堆积(Q )为主,其次为崩坡积 (Q。 )、坡洪积(Q +p )、冲洪积(Q )地层。 收稿日期:2010—01—20 结构特征保存较为完好的岩体分布,具成层性。 (3)崩坡积(Q ):分布范围小且位置高,集 作者简介:詹小军,男,1975年生,工程师,1998年毕业于西安地质学院水文地质与工程地质专业,从事水利水电工程基础工程施工工作。 第5期 詹小军:某公路边坡的稳定性评价及治理措施 21 中分布在滑坡后缘地形陡缓的转折部,厚度5 m~ 层已有分布,其时代较早,分布范围小,为侵蚀平台 15 m,主要为飞仙关组(T1f)、铜街子组(T1t)地层 上的残留物,其上为滑坡堆积(Q )层超覆叠置。 在近坡脚处的崩落堆积层,岩性以块、碎石为主,叠 (5)第四系人工堆积(Q ):溪洛三、四组古滑坡 置于滑坡堆积(Q )层之上,厚度变化大。 体上零星分布,主要分布于滑坡前缘,为近期人类工 (4)坡洪积(Q卅 )、冲洪积(Q ):该地层大 程活动(切坡筑路、场地填土整平)所致的堆积层。 部分为滑坡堆积层在自然卸荷阶段经风化、解体进 滑坡前缘溪洛渡沟一带分布厚度大(厚度30 m~ 而失稳,失稳堆积物遭坡面流水侵蚀搬运的坡洪积 100 m),岩性以块碎石为主,多为电站建设开挖的 物,集中分布在滑坡西南角一带,顺坡面堆积,厚度 回填土。 变化大(5 m~30 m),岩性以碎石、碎块石及砂砾石 2.3岩土体物理力学参数 土为主,岩性混杂、颗粒大小悬殊,磨圆度差,具明显 飞仙关组砂岩和宣威组泥页岩的岩体综合抗剪 的间歇性坡面洪水搬运特征。另外在滑坡前缘溪洛 强度,是通过现场试验、反分析及参照其他有关资料 渡沟早期侵蚀基准面平台上断续分布坡洪积流水堆 综合确定的岩土体综合强度指标,具体计算参数列 积物,滑坡区前缘向西北方向突出的山嘴带冲洪积 于表1。 表1岩土参数建议值表 飞仙关组 岩体强度 扰动岩体强度 宣威组 扰动岩体强度 重复剪切强度 块石碎石土 第四系 碎石土 加水平地震力,以饱和重度和饱水软化后的抗剪强 3滑坡计算条件 度指标进行计算。 3.3 稳定性评价区域及典型计算剖面的选择 3.1边(滑)坡安全控制标准 根据勘察资料,坡体前缘边坡自然条件稳定,拟 参考《建筑边坡工程技术规范》(GB50330— 建公路通过其前缘,局部需要挖方或者填筑,这会改 2002)、《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89),并 变坡体的稳定状态,需要评价这些部位的稳定和破 考虑其可能造成的危害,自然边(滑)坡防治等级应 坏模式。因此选择代表性地段,以13—13剖面为 拟定为1级边(滑)坡。安全系数控制标准为自重工 例,设计了自然地形没有开挖公路、恢复地形两种计 况1.3、自重+降雨工况1.2、自重+地震工况1.1、 算方案。 自重+降雨+地震工况1.1。 3.2计算工况 4滑坡稳定性评价 本次计算根据工程地质条件,考虑当地气候条 件,共设定了四大类计算工况: 4.1恢复地形计算方案1 工自然状态:以天然状态的重度和自然状态的 根据设计的计算方案分别对13—13剖面的稳 抗剪强度指标为主要计算参数。 定性用极限平衡法进行了计算,计算条件和方案按 Ⅱ降雨状态:以饱和重度和饱水软化后的抗剪 第3节进行,计算剖面见图1。 强度指标为主要计算参数。 恢复地形安全系数计算结果统计列于表2,不 Ⅲ地震作用+自然状态:主要根据地震烈度计 同工况均在此潜在滑动面的基础上进行。 算附加水平地震力,其它参数主要依据自然参数。 表2 l3—13剖面恢复地形方案稳定计算结果统计表 水平地震加速度按0.065g考虑。 Ⅳ地震作用+降雨状态:根据地震烈度计算附 22 土 工 基 础 图】恢复地形自动搜索所得最不利滑动面 4.2 自然地形没开挖公路计算方案2 经过历史地形演化分析,可以发现随着坡形越 接近现有自然坡形,13—13剖面的安全系数逐步增 加,说明随着内外动力地质作用对于坡形的改变,稳 定性是逐步增加的,在此对未开挖公路自然坡形的 四个计算工况下的安全系数进行了计算。计算均是 在图2潜在滑动面的基础上进行的。 图2 13—13剖面现有地形没开挖公路计算简图 根据图2搜索的最不利滑动面,按照第3节设 计的四种工况计算了滑坡的稳定性,结果统计列于 表3。 表3 l3—13剖面自然地形方案2稳定计算结果统计表 4.3滑坡稳定性综合评述 按工程重要性确定的安全系数进行评价:自然 条件下,满足安全系数≥1.30的要求;饱水状态下, 不满足安全系数≥1.20的要求;饱水+地震作用 下,不满足安全系数>1.1O的要求;该滑坡前缘不 稳定区域需要进行工程加固处理。 5建议工程处理措施 由于该区施工空间有限,且局部有填筑施工,未 来地形坡高较高。地层不适合锚杆施工,且长期作 用难以保证;桩基或者桩板式挡土墙造价太高,建议 采用扶壁式挡土墙支护措施,高度随地形高度确定。 限于篇幅只列出lO m高挡土墙的施工结构图3。 l 1om高顶部4 0ml 1放坡扶壁式挡土墙断面图 l:50 图3扶壁式挡土墙施工图 墙身材料和要求:①墙身各项材料强度如下:钢 筋混凝土结构、钢筋型号和混凝土标号见扶壁式挡 土墙施工图;②选用岩块、粗粒土等渗水土作为墙背 填料;③基础埋置深度在冲刷线以下1.5 In;④每隔 15 m设置一个伸缩缝,缝宽为2 cm,缝内沿墙内、 外、顶三边填塞沥青麻筋或沥青木板,塞入深度为 30 cm;⑤墙底纵向坡度大于5 时,基底宜做成台 阶状;⑥对于地基承载力不能满足要求的地段,须采 取地基处理措施;⑦为增加基底摩擦性能,建议挡土 墙基底用碎石夯填,夯填厚度不小于300 mm;⑧墙 基须做好防水处理,露出地面的部分须做素混凝土 抹面处理;⑨泄水孔距挡墙顶面2.0 m起设,垂直、 水平方向每隔3.0 m设一排泄水孔,梅花形布置, 直径为10 cm,外倾坡度为5 ,深度为3 m~5 m, 排水管采用PE管、PVC管或软式透水管。 该措施占用施工空间小,直立不占公路空间,且 对墙后土体要求相对不高。 (下转第50页) 50 土 工 基 础 2O1O [1O3徐秉业,刘信声.应用弹塑性力学EM].北京:清华大学出版 [A].Proceedings Roscoe Memorial Symposium[C].1971 社,1995 E123郝冬雪.孔扩张理论研究及自钻式旁压试验数值分析[D][博 El13 Rowe P W.Theoretical meaning and observed values of de— 士学位论文].大连:大连理工大学,2008 formation parameters for soil:stress-strain behavior of soils Study on Splitting Grouting Pressure of Soil Considered Plastic Damage WU Ke ,MA Ming yue。,ZHANG Le wen ,HAo Dong xue (1.Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering,Hohai University,Nanjing 210098; 2.Geotechnical and Structural Engineering Research Institute,Shandong University,Jinan 250061; 3.Institute of Architectural Engineering,Shandong Modern Vocational College,Jinan 250100; 4.School of Civil and Architecture Engineering,Northeast Dianli University,Jilin Jilin 132012,China) Abstract The splitting grouting technology is an effective reinforcement method in the field of dam reinforcement.Based on the cylindrical cavity expansion and large strain theory,the early phase of splitting grouting was regarded as the plane strain question of cylindrical expansion in the infinite soil.Under the initial grouting pressure,the soil was supposed as the ideal elas— tic mass,then,there was the plastic damage in the soil with the increase of grouting pressure,which was submitted tO the eX— tended spatial mobilization plane criterion.Through parameter computing,the influence both of the internal friction angle and the cohesion was discussed on the grouting pressure,which was provided the theory for the actual project. Key words splitting grouting,cylindrical cavity expansion,large strain,dilatancy (上接第22页) 出版社,1998 参 考 文 献 [4] 中华人民共和国国家标准编写组.岩土工程勘察规范 (GB50021—2001)Es3.北京:中国建筑工业出版社,2001 E53 黄昌乾,丁恩保.边坡工程常用稳定性分析方法EJ].水电站设 E13 陈祖煜,汪小刚,杨健等.岩质边坡稳定性分析一原理・方法・ 计,1999,15(1) 程序EM].北京:中国水利水电出版社,2005 E63 段生杰,朱金荣,刘志文.古滑坡前缘坡体稳定性评价EJ3.土工 [2] 《岩土工程手册》编写委员会.岩土工程手册[M3.北京:中国建 基础,2009,NO.6 筑工业出版社,1994 [33 周思孟.复杂岩体若干岩石力学问题[M].北京:中国水利水电 Study on Stability Evaluation and Controlling Measure of an Highway Artiifcial Slope ZHAN Xiao jurl (Foundation Engineering Company of China Gezhouba Group Corporation,Yichang Hubei 443002,China) Abstract Aimed tO the slope stability induced by road engineering,the restoration of terrain,natural terrain without road engi— neering and natural terrain with road engineering were respectively calculated and analyzed by the limit equilibrium method ac— cording to the design with natural condition,natura1 and seismic condition,saturated condition,saturated and seismic condi— tion.Results show that it wasn't satisfied with the requirement of engineering,in which the safety factor on the condition of natural was above 1.3 and the safety factor on the condition of earthquake and rainfall was above 1.1,which was provided as the references for the study on slope stability and its treatment. Key words unstable slope,artificial digging and filling slope,stability,safety factor