汤庭杰
【摘 要】某高速公路所在地区为低山区,路堑开挖前山体自然坡体较稳定.施工过程中,路基挖方段某处左侧边坡发生多处崩塌,故对该典型边坡进行了详细稳定分析和评价,并提出切实可行的加固方案.得出的结论和加固措施可供同类工程参考. 【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2010(035)006
【总页数】4页(P70-72,98)
【关键词】岭南高速;岩质边坡;风化片岩;稳定分析;评价
镀铬添加剂【作 者】汤庭杰
【作者单位】湖南宁道高速公路建设开发有限公司,湖南,宁远,425600
【正文语种】中 文
【中图分类】U416.1+4
lanm0 引言
某高速公路所在地区为低山区,山势相对比较低,山体较缓,沟谷较宽,地形起伏明显比中山区小,危岩峭壁不发育,开挖前山体自然坡体较稳定。施工过程中,该路段路基挖方段某处左侧边坡发生多处崩塌,长约 10 m,厚约 1 m,如图 1所示。该处岩石节理发育沿路线方向呈纵向分布,岩石风化程度较高,在施工前期坡面成型后,坡面一直稳定,在 4月以后连续降雨,岩土体含水量增加,岩体裂隙水压增加、岩土体强度指标下降是引起坡面不稳的主要因素,另外由于雨水直接冲刷坡面,造成边坡失稳,沿纵向节理面形成崩塌。本次崩塌发生后,通过对该标其它挖方段路基进行了排查,发现其岩石节理分布相同,都存在类似隐患。因此对该类型边坡进行稳定分析有一定典型代表性,并制定相应的加固措施方案,以其对设计和施工提供参考。 1 设计概况与地层岩性
该路段最大开挖深度大于 40 m,坡率 1∶0.75,岩性为元古界黑云斜长片岩夹斜长闪片岩,表
层强风化,强风化层 5～10 m,节理较发育,岩层倾角在50°～75°之间。该段自然斜坡较缓,斜坡稳定。开挖的山脊顶部较平坦,岩层片理与线路交角在 60°以上,节理倾角大多与线路斜交,片岩强风化层较厚。如图 2所示。
图1 典型路堑边坡雨后坍塌图爆闪灯管
盲源分离图 2 典型路堑边坡岩层产状与坡面关系图
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2 边坡坍塌机制分析
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该地段属低山 -丘陵区、地形起伏较大、边坡相对高差大、基岩表层为为强风化岩,构造及节理裂隙发育,在风化作用、构造作用等地质作用下岩体破碎,块体间相互连接力减弱,块体处于不稳定状态,由于在坡脚开挖产生临空面,形成陡峻边坡,即破坏了斜坡岩体的平衡状态,岩体中应力要重新调整。当引起崩塌的岩体重力分量超过阻止崩塌的抗力时,也就产生掉块、落石等地质灾害现象。挖方高度0～40 m,分为 1～4个台阶,根据深挖方边坡的实际地质状况,岩层面与坡面线相交,因开挖引卸荷引起节理裂隙增大,雨水易于下渗,遇雨极易产生顺层滑坡,所以边坡防护应予以加强。
①岩体内由于构造作用和非构造作用成因存在多种节理、裂隙和软弱夹层等结构面,这些结构面分割岩体成没有连接或连接十分微弱的不连续体,为产生崩塌、落石创造了条件。
②雨水是促使崩塌、落石发生的极其重要的因素,水渗入岩石裂隙,增加了岩石的容重,降低了强度,在渗透水流的动水压力等因素作用下,加速了崩解的发生。
③另外,设计时,可能存在未详细考虑边坡岩体结构面的走向与路堑边坡的坡面走向之间的关系,破坏了岩体的原有结构,岩体松动,结构面张开,也是造成崩塌一个原因。
3 边坡稳定性分析
3.1 规范中对边坡稳定性的评价
《公路路基设计规范》[1]规定,边坡稳定性可按稳定计算结果评价: 对滑坡体稳定性验算时,抗滑安全系数宜采用1.15～1.20;对高速公路、一级公路宜采用 1.20～1.30;滑坡推理计算指标,宜根据试验、经验数据及反算结果,综合分析确定。
《岩土工程勘察规范》[2]规定,边坡稳定安全系数取值应符合下列要求:
①新设计的安全等级为一级的边坡工程,宜采用 1.30～1.50;
工程安全等级为二级的边坡工程,宜采用 1.15～1.30;
工程安全等级为三级的边坡工程,宜采用 1.05～1.15。
②验算已有边坡的稳定性时,可采用 1.10～1.25。当需要对边坡加荷、增大坡角或开挖坡角时,应按本条第①款选用。
3.2 计算方法
稳定计算采用 Morgenstem-Price进行计算,M—P法适用于任意形状滑面,满足所有平衡条件,允许条间力方向是变化的,是国内外边坡分析中经常采用的方法。
考虑按岩层产状,按平面滑动法进行计算分析,同时从崩塌滑动段现场情况来看,因岩体风化严重可能存在较大规模的破碎结构,按照《建筑边坡工程技术规范》[3]建议,边坡采用圆弧滑动法进行对比计算。
3.3 计算参数初选
由于该边坡已出现多处拉裂,有一定变形,根据踏勘和规范推荐值,边坡岩体按 III级岩体考虑,并结合地区经验进行工程类比与岩土参数反分析,该边坡的岩土力学计算参数取值如下:γ=25 kN/m3,等效内聚力 C=10 kPa,等效内摩擦角 φ=40°。计算采用静力极限平衡法,不考虑岩土的蠕变的影响。
3.4 滑坡稳定性计算结果与分析
计算时取滑体单位宽度 1 m,计算图式如图 3、图 4所示。通过对 c、φ值进行的敏感性反分析表明:按圆弧模式计算分析时,内摩擦角的取值对边坡稳定性影响较大;按直线模式计算分析时,内岩土内聚力的取值对边坡稳定性影响较大,设计时应谨慎选取。滑体稳定系数计算见表 1。
图 3 边坡直线滑动(工况 1)
图 4 边坡圆弧滑动(工况 1)
表 1 边坡稳定安全系数可能工况 边坡稳定安全系数平面滑动模式 圆弧滑动模式工况1 1.111 1.095工况2 1.132 1.134工况3 1.244 1.196工况4 1.308 1.267
边坡稳定系数计算结果显示:该边坡暂时处于稳定状态,但各类滑动模式计算所得的稳定系数 FS均未达到规范要求。
3.5 滑坡发展趋势
边坡稳定性分析结果表明,该边坡暂时处于稳定状态,但如果得不到尽快治理,在长期不利环境条件下(如地下水长期下渗、持续大暴雨等)将使边坡风化加剧,使边坡产生滑移变形,导致大面积崩塌、落石甚至诱发滑坡。
4 边坡处治方案设计(砼框架结合土工格室植被护坡设计)
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