摘要:近几十年来,我国重大工程建设的数量和规模不断增加,在气候变化的背景下,重大工程的安全性、稳定性、可靠性和耐久性,以及运行效率和经济效益都受到一定影响。红黏土具有渗透性差、吸水膨胀、失水收缩大等特性,这类地区的许多新建道路伴随气候的影响在施工过程中常出现一边施工开挖、一边溜塌、坍塌的现象。对红黏土边坡稳定性问题进行科学合理的分析是边坡治理设计的重要前提,文章根据实际工程边坡为例,利用极限平衡理论的毕肖普法对边坡进行稳定性进行分析,并提出综合治理方案。
关键词:红黏土边坡;稳定性分析;综合治理
引言
该边红黏土边坡是指主要由黏土组成的边坡,黏土以颗粒细密为其主要特征,但由于生成环境的不同,各类黏土的组织结构、物理力学特性等差别较大,对边坡稳定性的影响也不一样。一般红黏土干湿效应明显,干燥时坡体裂隙发育,土体强度较高,坡体稳定性较好。富水时往往裂隙闭合,土体强度下降明显,遇水膨胀分解呈软塑性状,坡体易发生变形失稳。
因此,积极贯彻“预加固,治坡先治水”理念是防治红黏土滑坡的最有效手段之一。
1工程概况
某工程位于柳州市柳东新区,边坡总长约0.64km,地形北高南低,项目所在山顶标高约为141.2~185.7m,山脚标高约为90.0~97.0m,山体总高度约50~90m,山体坡度20~40°,现场已开挖部分,上部为残坡积土层,下部为强~中风化泥岩。
2红黏土滑坡发生原因分析
根据野外调查,该边坡滑坡主要影响因素包括:
(1)地层岩性:在长期的风化剥蚀等地质作用下,斜坡体上形成了厚度较大的残坡积土层和强风化泥岩层,充足的物源和堆积体存在是形成该不稳定边坡和滑坡的客观、先决条件,其分布范围和厚度在很大程度决定了不稳定斜坡的规模。 (2)地形:地形坡角条件为不稳定边坡形成与位移提供了临空面。不稳定边坡为道路建设切坡开挖形成,坡脚与坡顶相对高差大,坡度较陡,为不稳定边坡形成提供了足够的临空条件。
(3)降雨:边坡所在地区雨量充沛,平均降雨量1453.8mm,降雨过程长且多为暴雨。丰富的降雨形成坡面地表水下渗和冲刷坡体,不但降低土体抗剪强度,还增加了坡体重量,降雨作用是不稳定边坡形成的激发因素。
(4)不合理的人类工程活动:人类工程活动是不稳定边坡产生的直接诱发因素。坡体前缘坡脚开挖削坡卸荷,坡面无支护措施,坡顶、坡面未设置排水沟,均为不利于坡体稳定的工程活动。
3稳定性分析
3.1定性评价
据现场地质调查坡体内多处存在拉张裂缝,建设前期因开挖削坡,在前缘形成高陡临空面,在降雨等不利因素的影响下,边坡共发生3处小规模滑塌,由此宏观判断边坡天然状态下基本稳定,暴雨状态下欠稳定~不稳定。
3.2稳定性计算及分析
1)计算方法
该边坡为岩土混合型边坡,土体较松散,岩石破碎,其失稳时潜在滑面位于土体和强风化泥岩层内,可能发生圆弧形滑动破坏,根据类似边(滑)坡勘查成果和经验,采用《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016)中基于极限平衡理论的毕肖普法(Bishop法)对该边坡进行稳定性及剩余下滑力计算。
2)计算参数取值
具体选取的物理力学参数主要通过以下途径确定:
(1)地勘报告推荐值。
(2)根据参数反演及类比地区经验值。
(3)多次反复试算与实际的地质情况对比达到基本吻合后确定。
最终综合选取边坡潜在滑面的设计参数如下:
表1 边坡治理工程设计参数表
岩土名称 | 状态 | 重度 (kN/m3) | 粘聚力 (KPa) | 内摩 擦角 φ(°) | 基底摩擦系数 | 地基 承载力 (KPa) | 浆体与岩体粘结强度(KPa) |
①硬塑状粉质黏土 | 天然状态 | 19.3 | 22.0 | 17.0 | 0.30 | 180 | 50 |
饱和状态 | 19.8 | 19.0 | 14.0 | | | |
②1强风化泥岩 | 天然状态 | 21.5 | 30.0 | 22.0 | 0.35 | 300 | 160 |
饱和状态 | 22.0 | 28.0 | 20.0 | | | |
②2中风化泥岩 | 天然状态 | 23.0 | 220.0 | 34.0 | 0.45 | 1100 | 250 |
饱和状态 | 23.4 | 217.0 | 32.0 | | | |
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3)边坡滑动推力及稳定系数计算成果