公路膨脹土路塹邊坡的破壞特征及勘察技術(shù)探討

1、    公路膨脹土路塹邊坡的破壞特征及勘察技術(shù)探討    趙建智摘 要：膨脹土因其地質(zhì)特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過(guò)研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動(dòng)帶的變形活動(dòng)特點(diǎn)和滑坡破壞規(guī)律，探討其相關(guān)的勘察技術(shù)。關(guān)鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術(shù)：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-02由于膨脹土頻繁引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，并對(duì)路基、路塹邊坡造成破壞，它已經(jīng)成為淺表層輕型工程建設(shè)的世界性技術(shù)難題。而我國(guó)是這種類(lèi)型的地質(zhì)體分布最廣、綜合面積最大的國(guó)家，尤其是西部地區(qū)的公路、鐵路建設(shè)，更需要重視膨脹土地質(zhì)區(qū)域施工技術(shù)的研究。但是，經(jīng)過(guò)半

2、個(gè)多世紀(jì)的研究和發(fā)展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測(cè)試技術(shù)、分析方法和應(yīng)對(duì)措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設(shè)中因膨脹土引發(fā)的工程問(wèn)題仍然十分嚴(yán)重。1 膨脹土膨脹土是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，脹縮特性主要體現(xiàn)在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結(jié)性、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開(kāi)裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結(jié)合力較小，水分非常容易滲入層內(nèi)而產(chǎn)生晶內(nèi)膨脹。同時(shí)，其內(nèi)部的堿金屬陽(yáng)離子的吸附作用使膨脹土容易產(chǎn)生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開(kāi)挖后造成膨脹土邊坡滑坡。2 破壞形式和特點(diǎn)相關(guān)研

3、究表明，膨脹土分布區(qū)域地質(zhì)對(duì)路塹邊坡產(chǎn)生的破壞主要表現(xiàn)為路塹邊坡失穩(wěn)。按照破壞機(jī)理來(lái)分析，邊坡破壞的三種類(lèi)型主要是受風(fēng)化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結(jié)構(gòu)面控制的破壞模式。這些邊坡的破壞特點(diǎn)主要包含牽引性、結(jié)構(gòu)破壞性、漸進(jìn)性、淺層性、季節(jié)性、地域性和從局部到整體的滑動(dòng)性等。牽引性是指膨脹土滑坡的滑動(dòng)形式特點(diǎn)為牽引式滑動(dòng)，它的形成機(jī)理與膨脹土的結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。在膨脹土內(nèi)部含水量的變化過(guò)程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發(fā)）收縮，如此往復(fù)，造成土層結(jié)構(gòu)破壞裂隙發(fā)展抗剪強(qiáng)度降低，最終使相鄰?fù)翆赢a(chǎn)生滑動(dòng)。該層的滑動(dòng)牽引造成連續(xù)破壞，產(chǎn)生后續(xù)滑動(dòng)，而

4、在滑動(dòng)過(guò)程中先后滑動(dòng)的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。結(jié)構(gòu)破壞性是指膨脹土各軟弱結(jié)構(gòu)面的漸進(jìn)破壞，它連接成一個(gè)滑動(dòng)面造成滑坡。漸進(jìn)性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復(fù)脹縮的過(guò)程中強(qiáng)度不斷漸進(jìn)衰減，不斷破壞，各層相繼滑動(dòng)造成的整體滑坡。局部到整體其實(shí)也是漸進(jìn)性類(lèi)似的特征。淺層性是指滑坡深度低。季節(jié)性則更好理解。降雨強(qiáng)度對(duì)膨脹土邊坡的影響程度與土體本身的滲透性密切相關(guān)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，沒(méi)有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會(huì)明顯降低，而不容易發(fā)生滑坡。地域性，顧名思義，就是這類(lèi)滑坡破壞在地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)容易發(fā)生，容易在其后干濕交替循環(huán)區(qū)域產(chǎn)生破壞。除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過(guò)程中也具有一定

5、的特性。常規(guī)方法較難解決此類(lèi)問(wèn)題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護(hù)坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問(wèn)題。有一些地區(qū)采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類(lèi)問(wèn)題，但耗費(fèi)較大。而常規(guī)的方法處理不但耗費(fèi)財(cái)力、物力，而且起不到明顯的效果，或會(huì)出現(xiàn)反復(fù)治理、反復(fù)失敗的情況。3 勘察技術(shù)為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實(shí)地勘察、貫穿施工過(guò)程中的勘測(cè)、施工后的檢測(cè)都顯得尤為重要。現(xiàn)有的勘測(cè)試驗(yàn)主要包含土水特征曲線(xiàn)的測(cè)定、堆落度含水量試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和路堤原位觀測(cè)試驗(yàn)等。現(xiàn)以測(cè)定邊坡劇烈脹縮活動(dòng)帶深度方法簡(jiǎn)要敘述膨脹土勘察技術(shù)。采用干濕循環(huán)顯著

6、影響區(qū)深度的吸力測(cè)試法來(lái)測(cè)量該地區(qū)膨脹土干濕循環(huán)頻數(shù)。利用現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的吸力、氣候數(shù)據(jù)，再利用相關(guān)軟件（比如mitchell）將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為吸力變化范圍來(lái)計(jì)算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：由公式（2）可知，在測(cè)定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴(kuò)散系數(shù)后，就能夠計(jì)算出氣候變化對(duì)膨脹土影響所達(dá)的深度。由此可見(jiàn)，在膨脹土勘察過(guò)程中，很多參數(shù)需要通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)確定，其實(shí)就是特性地域的特定環(huán)境決定了施工過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，其他勘察和測(cè)量?jī)?nèi)容本文不再贅述。4 結(jié)束語(yǔ)本文從膨脹土的特性入手，分析了我國(guó)路塹邊坡施工中滑坡問(wèn)題的特性和機(jī)理，并簡(jiǎn)述了測(cè)量和計(jì)算這項(xiàng)影響因素的方法。參考文獻(xiàn)1劉龍武，鄭健龍，

7、繆偉.廣西寧明膨脹土脹縮活動(dòng)帶特征及滑坡破壞模式研究j.巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30（1）：28-33.2劉龍武，鄭健龍，繆偉.膨脹土開(kāi)挖邊坡坡體變形特征的跟蹤觀測(cè)j.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2008，21（3）：6-12.編輯：白潔 摘 要：膨脹土因其地質(zhì)特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過(guò)研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動(dòng)帶的變形活動(dòng)特點(diǎn)和滑坡破壞規(guī)律，探討其相關(guān)的勘察技術(shù)。關(guān)鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術(shù)：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-02由于膨脹土頻繁引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，并對(duì)路基、路塹邊坡造成破壞，它已經(jīng)成為淺表層輕型工程建設(shè)的世界性技術(shù)難題。而我國(guó)是這種類(lèi)型

8、的地質(zhì)體分布最廣、綜合面積最大的國(guó)家，尤其是西部地區(qū)的公路、鐵路建設(shè)，更需要重視膨脹土地質(zhì)區(qū)域施工技術(shù)的研究。但是，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究和發(fā)展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測(cè)試技術(shù)、分析方法和應(yīng)對(duì)措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設(shè)中因膨脹土引發(fā)的工程問(wèn)題仍然十分嚴(yán)重。1 膨脹土膨脹土是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，脹縮特性主要體現(xiàn)在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結(jié)性、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開(kāi)裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結(jié)合力較小，水分非常容易滲入層內(nèi)而產(chǎn)生晶內(nèi)膨脹。同時(shí)，其內(nèi)

9、部的堿金屬陽(yáng)離子的吸附作用使膨脹土容易產(chǎn)生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開(kāi)挖后造成膨脹土邊坡滑坡。2 破壞形式和特點(diǎn)相關(guān)研究表明，膨脹土分布區(qū)域地質(zhì)對(duì)路塹邊坡產(chǎn)生的破壞主要表現(xiàn)為路塹邊坡失穩(wěn)。按照破壞機(jī)理來(lái)分析，邊坡破壞的三種類(lèi)型主要是受風(fēng)化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結(jié)構(gòu)面控制的破壞模式。這些邊坡的破壞特點(diǎn)主要包含牽引性、結(jié)構(gòu)破壞性、漸進(jìn)性、淺層性、季節(jié)性、地域性和從局部到整體的滑動(dòng)性等。牽引性是指膨脹土滑坡的滑動(dòng)形式特點(diǎn)為牽引式滑動(dòng)，它的形成機(jī)理與膨脹土的結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。在膨脹土內(nèi)部含水量的變化過(guò)程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發(fā)）

10、收縮，如此往復(fù)，造成土層結(jié)構(gòu)破壞裂隙發(fā)展抗剪強(qiáng)度降低，最終使相鄰?fù)翆赢a(chǎn)生滑動(dòng)。該層的滑動(dòng)牽引造成連續(xù)破壞，產(chǎn)生后續(xù)滑動(dòng)，而在滑動(dòng)過(guò)程中先后滑動(dòng)的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。結(jié)構(gòu)破壞性是指膨脹土各軟弱結(jié)構(gòu)面的漸進(jìn)破壞，它連接成一個(gè)滑動(dòng)面造成滑坡。漸進(jìn)性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復(fù)脹縮的過(guò)程中強(qiáng)度不斷漸進(jìn)衰減，不斷破壞，各層相繼滑動(dòng)造成的整體滑坡。局部到整體其實(shí)也是漸進(jìn)性類(lèi)似的特征。淺層性是指滑坡深度低。季節(jié)性則更好理解。降雨強(qiáng)度對(duì)膨脹土邊坡的影響程度與土體本身的滲透性密切相關(guān)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，沒(méi)有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會(huì)明顯降低，而不容易發(fā)生滑坡。地域性，顧名思義，就是這類(lèi)滑坡破

11、壞在地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)容易發(fā)生，容易在其后干濕交替循環(huán)區(qū)域產(chǎn)生破壞。除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過(guò)程中也具有一定的特性。常規(guī)方法較難解決此類(lèi)問(wèn)題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護(hù)坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問(wèn)題。有一些地區(qū)采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類(lèi)問(wèn)題，但耗費(fèi)較大。而常規(guī)的方法處理不但耗費(fèi)財(cái)力、物力，而且起不到明顯的效果，或會(huì)出現(xiàn)反復(fù)治理、反復(fù)失敗的情況。3 勘察技術(shù)為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實(shí)地勘察、貫穿施工過(guò)程中的勘測(cè)、施工后的檢測(cè)都顯得尤為重要?，F(xiàn)有的勘測(cè)試驗(yàn)主要包含土水特征曲線(xiàn)的測(cè)定、堆落

12、度含水量試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和路堤原位觀測(cè)試驗(yàn)等。現(xiàn)以測(cè)定邊坡劇烈脹縮活動(dòng)帶深度方法簡(jiǎn)要敘述膨脹土勘察技術(shù)。采用干濕循環(huán)顯著影響區(qū)深度的吸力測(cè)試法來(lái)測(cè)量該地區(qū)膨脹土干濕循環(huán)頻數(shù)。利用現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的吸力、氣候數(shù)據(jù)，再利用相關(guān)軟件（比如mitchell）將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為吸力變化范圍來(lái)計(jì)算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：由公式（2）可知，在測(cè)定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴(kuò)散系數(shù)后，就能夠計(jì)算出氣候變化對(duì)膨脹土影響所達(dá)的深度。由此可見(jiàn)，在膨脹土勘察過(guò)程中，很多參數(shù)需要通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)確定，其實(shí)就是特性地域的特定環(huán)境決定了施工過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，其他勘察和測(cè)量?jī)?nèi)容本文不再贅述。4 結(jié)束語(yǔ)本文從膨脹土

13、的特性入手，分析了我國(guó)路塹邊坡施工中滑坡問(wèn)題的特性和機(jī)理，并簡(jiǎn)述了測(cè)量和計(jì)算這項(xiàng)影響因素的方法。參考文獻(xiàn)1劉龍武，鄭健龍，繆偉.廣西寧明膨脹土脹縮活動(dòng)帶特征及滑坡破壞模式研究j.巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30（1）：28-33.2劉龍武，鄭健龍，繆偉.膨脹土開(kāi)挖邊坡坡體變形特征的跟蹤觀測(cè)j.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2008，21（3）：6-12.編輯：白潔 摘 要：膨脹土因其地質(zhì)特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過(guò)研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動(dòng)帶的變形活動(dòng)特點(diǎn)和滑坡破壞規(guī)律，探討其相關(guān)的勘察技術(shù)。關(guān)鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術(shù)：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-

14、02由于膨脹土頻繁引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，并對(duì)路基、路塹邊坡造成破壞，它已經(jīng)成為淺表層輕型工程建設(shè)的世界性技術(shù)難題。而我國(guó)是這種類(lèi)型的地質(zhì)體分布最廣、綜合面積最大的國(guó)家，尤其是西部地區(qū)的公路、鐵路建設(shè)，更需要重視膨脹土地質(zhì)區(qū)域施工技術(shù)的研究。但是，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究和發(fā)展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測(cè)試技術(shù)、分析方法和應(yīng)對(duì)措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設(shè)中因膨脹土引發(fā)的工程問(wèn)題仍然十分嚴(yán)重。1 膨脹土膨脹土是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，脹縮特性主要體現(xiàn)在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結(jié)性

15、、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開(kāi)裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結(jié)合力較小，水分非常容易滲入層內(nèi)而產(chǎn)生晶內(nèi)膨脹。同時(shí)，其內(nèi)部的堿金屬陽(yáng)離子的吸附作用使膨脹土容易產(chǎn)生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開(kāi)挖后造成膨脹土邊坡滑坡。2 破壞形式和特點(diǎn)相關(guān)研究表明，膨脹土分布區(qū)域地質(zhì)對(duì)路塹邊坡產(chǎn)生的破壞主要表現(xiàn)為路塹邊坡失穩(wěn)。按照破壞機(jī)理來(lái)分析，邊坡破壞的三種類(lèi)型主要是受風(fēng)化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結(jié)構(gòu)面控制的破壞模式。這些邊坡的破壞特點(diǎn)主要包含牽引性、結(jié)構(gòu)破壞性、漸進(jìn)性、淺層性、季節(jié)性、地域性和從局部到整體的滑動(dòng)性等。牽引性是指膨脹土滑坡的滑動(dòng)形式特點(diǎn)為牽引

16、式滑動(dòng)，它的形成機(jī)理與膨脹土的結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。在膨脹土內(nèi)部含水量的變化過(guò)程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發(fā)）收縮，如此往復(fù)，造成土層結(jié)構(gòu)破壞裂隙發(fā)展抗剪強(qiáng)度降低，最終使相鄰?fù)翆赢a(chǎn)生滑動(dòng)。該層的滑動(dòng)牽引造成連續(xù)破壞，產(chǎn)生后續(xù)滑動(dòng)，而在滑動(dòng)過(guò)程中先后滑動(dòng)的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。結(jié)構(gòu)破壞性是指膨脹土各軟弱結(jié)構(gòu)面的漸進(jìn)破壞，它連接成一個(gè)滑動(dòng)面造成滑坡。漸進(jìn)性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復(fù)脹縮的過(guò)程中強(qiáng)度不斷漸進(jìn)衰減，不斷破壞，各層相繼滑動(dòng)造成的整體滑坡。局部到整體其實(shí)也是漸進(jìn)性類(lèi)似的特征。淺層性是指滑坡深度低。季節(jié)性則更好理解。降雨強(qiáng)度對(duì)膨脹土邊坡的影響程度與土體本身

17、的滲透性密切相關(guān)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，沒(méi)有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會(huì)明顯降低，而不容易發(fā)生滑坡。地域性，顧名思義，就是這類(lèi)滑坡破壞在地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)容易發(fā)生，容易在其后干濕交替循環(huán)區(qū)域產(chǎn)生破壞。除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過(guò)程中也具有一定的特性。常規(guī)方法較難解決此類(lèi)問(wèn)題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護(hù)坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問(wèn)題。有一些地區(qū)采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類(lèi)問(wèn)題，但耗費(fèi)較大。而常規(guī)的方法處理不但耗費(fèi)財(cái)力、物力，而且起不到明顯的效果，或會(huì)出現(xiàn)反復(fù)治理、反復(fù)失敗的情況。3 勘察技術(shù)為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實(shí)地勘察、貫穿施工過(guò)程中的勘測(cè)、施工后的檢測(cè)都顯得尤為重要?，F(xiàn)有的勘測(cè)試驗(yàn)主要包含土水特征曲線(xiàn)的測(cè)定、堆落度含水量試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和路堤原位觀測(cè)試驗(yàn)等?，F(xiàn)以測(cè)定邊坡劇烈脹縮活動(dòng)帶深度方法簡(jiǎn)要敘述膨脹土勘察技術(shù)。采用干濕循環(huán)顯著影響區(qū)深度的吸力測(cè)試法來(lái)測(cè)量該地區(qū)膨脹土干濕循環(huán)頻數(shù)。利用現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的吸力、氣候數(shù)據(jù)，再利用相關(guān)軟件（比如mitchell）將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為吸力變化范圍來(lái)計(jì)算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：由公式（2）可知，在測(cè)定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴(kuò)散系數(shù)后，就能夠計(jì)算出氣候變化對(duì)膨脹