四川雅安至瀘沽高速公路陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路

1、 二 零 零 九年二 月四川雅安至瀘沽高速公路陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路主講人 王恭先四川雅安至瀘沽高速公路陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路 1 邊坡類型及演化過程分析 2 處治思路 3 參數(shù)選取及方案設(shè)計 雅瀘高速主要邊坡類型楔形體變形破壞構(gòu)造帶斜坡堆積物陡立的半膠結(jié)的漂卵石層失穩(wěn) 平面破壞堆積體滑坡昔格達(dá)地層滑坡節(jié)理裂隙1.1 邊坡類型1.2 成因分析地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育：一方面因場地新構(gòu)造運動發(fā)育，斷層及節(jié)理發(fā)育或極發(fā)育；二是因地形切割強度，卸荷裂隙帶發(fā)育。坡高而陡：由于沿線地面橫坡一般坡度陡達(dá)45度以上，坡面長大且相對高差多數(shù)達(dá)200米以上。地震頻繁，巖體普遍較破碎：據(jù)該區(qū)域內(nèi)的電站

2、勘察資料反映，強卸荷裂隙帶下限的水平深度達(dá)6575m，部分還具有一定的張開度。 1.2 邊坡演化過程分析 楔形體變形破壞地形地貌龍江電站引水渠（1060）楔形體滑移空腔F1斷層橋中軸線（1120）山頂：1410m邊坡（高350m）南埡河河床1.2.1 南瓜1號橋K127060楔形體變形破壞 楔形體失穩(wěn)的控制因素主要有三：一是結(jié)構(gòu)面的組合，能切割成楔形體；二是臨空面，能為楔形體滑出提供空間；三是結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，能提供的抗滑力小于下滑力。 根據(jù)調(diào)查，沿線普遍存在能切割出楔形體的節(jié)理面組合。 楔形體變形楔形體變形 本段巖質(zhì)邊坡在1070m以下邊坡較陡，以上坡度略緩。邊坡巖體中主要發(fā)育長大中緩傾坡外

3、和陡傾角裂隙：傾坡外偏上游緩傾結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀為1101353045，延伸大于10m；陡傾角結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀為225506075，延伸大于10m，間距大于5m；陡傾坡外結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀為1451755080，延伸長度大于5m。55705582。赤平投影分析（圖1）表明，邊坡巖體易發(fā)生以組裂隙為底滑面，以組裂隙為滑移拉裂面，以組及組裂隙為側(cè)向控制面的滑移拉裂破壞。圖1優(yōu)勢裂隙赤平投影圖1.3 平面變形破壞破壞類型A 整體滑移B 臺階式滑移1.3 平面變形破壞變形體結(jié)構(gòu)面1.3.1 南瓜溝大橋K128540平面變形破壞1501553540規(guī)模：沿線寬：60m；坡面傾角4560度；滑體厚度：1820m；順坡向長

4、約100m；體積12萬m3?，F(xiàn)場初步表明，巖體的破壞模式主要以平面滑移破壞為主，局部有滑移壓致拉裂破壞。以順坡程度裂隙為底滑面，陡傾裂隙構(gòu)成后緣拉裂面。類似工點：C19中卡2號橋橋基邊坡、C23鐵寨子2號橋邊坡1.3.1 南瓜溝大橋K128540平面變形破壞卸荷裂隙成因分析 河流的側(cè)蝕作用使得坡腳形成陡崖，邊坡高度達(dá)400m，坡面及坡腳應(yīng)力集中，產(chǎn)生基本順坡傾向偏上游的卸荷裂隙，在長期應(yīng)力釋放和重力作用下，改造原有結(jié)構(gòu)面或產(chǎn)生新的裂隙，形成卸荷裂隙。實際情況 根據(jù)鉆孔資料判斷，在橋位附近的坡面，強卸荷裂隙帶發(fā)育深度不大，一般小于15m。強卸荷帶中的裂隙延伸不長，有起伏，部分張開。工程措施1.3

5、.1 南瓜溝大橋K128540平面變形破壞1.4 堆積體邊坡A、崩坡積堆積體：自然坡面約4055，堆積物主要由橋梁上邊坡的危巖體或陡崖處的巖體崩塌或滑移物組成，充填碎石土，呈松散中密狀，坡面多見滾石分布，粒徑10cm400cm不等。橋樁大都位于堆積體的中上部。B、半膠結(jié)的漂卵石層 ：河流向，位于河道兩側(cè)，自然坡度可達(dá)90度，厚度多大于20m，頂部多平坦，下伏地層主要為昔格達(dá)。堆積體龍江電站引水渠危巖危巖1.4.1 C15南瓜一號橋崩塌堆積體1.4.2 C15南瓜一號橋 K126+885.7堆積體斷面圖1.4.3 C18馬羅隧道出口巖堆巖堆體處于南椏河右岸，巖堆中部橫向?qū)捈s185.0m，順山坡縱

6、向長約135m，巖堆體厚度一般為15-20m，體積約3010e4m3。一級扇體相對高差約110m左右，巖堆體斜坡整體坡角約39左右。二級扇相對高差約85m左右，巖堆體斜坡整體坡角約38左右。 巖堆的開挖影響結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定馬羅隧道出口1.4.4 C19 栗子坪3#大橋K1501451.4.5 C22鐵寨子1號大橋邊坡 滑體長170280m，寬90120m，高差130230m，滑體厚度520m，潛在滑體體積80萬m3； 滑體主要由崩坡積物組成，淺層松散，有架空現(xiàn)象。1.4.5 C22鐵寨子1號大橋邊坡1.4.5 C22鐵寨子1號大橋斜坡植被對巖堆的穩(wěn)固作用1.4.5 C22鐵寨子1號大橋邊坡巖土界面

7、起伏不平直1.4.6 C22鐵寨子1號橋自然斜坡的坍塌已危及橋墩的安全，在橋墩施工前設(shè)置了擋土墻為半成巖，下段主要為深灰、褐灰色，以中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖夾薄層狀泥質(zhì)粉砂巖為主。該巖石為泥質(zhì)半膠結(jié)狀，半成巖，具細(xì)粒結(jié)構(gòu)，巨厚層狀構(gòu)造，巖體較完整，結(jié)構(gòu)較致密，質(zhì)地軟弱，地表露頭易風(fēng)化成砂土狀。主要分布于擦羅至栗子坪K132+100K156+800）段南椏河及孟獲河兩岸地形相對開闊平坦地段或沖溝中局部分布。該組地層為河、湖相靜水沉積，由粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層，半成巖，性質(zhì)介于巖、土之間。具有遇水軟化、崩解、工程性質(zhì)差等特點，屬易滑地層。1.5 昔格達(dá)（N2X）地層邊坡1.5.1 筲箕灣古滑坡與干海子大

8、橋的關(guān)系古滑坡周界干海子大橋坡度約3045度，高差約180m，國道G108沿坡腳而過。兩側(cè)均為花崗巖出露。該處地形呈典型的圈椅狀，坡面上可見多級平臺及陡坎，滑坡舌已侵入孟獲河河床中?；w厚度一般為1436.4m，屬一特大型古滑坡。 該滑坡是施工便道開挖引起的淺層滑坡1.5.1 筲箕灣古滑坡后緣的新滑坡滑移壓致拉裂變形形成的危巖體1.6 危巖體、滾石(南瓜一號橋）自然堆積于邊坡的滾石 滑移壓致拉裂變形形成的危巖體1.6 危巖體、滾石（南瓜一號橋）堆積于斜坡上的滾石 滑移壓致拉裂變形形成的危巖體1.6 危巖體、滾石（南瓜一號橋）滑移壓致拉裂變形形成的危巖體1.6 危巖體、滾石（南瓜三號橋）滑移壓致

9、拉裂變形形成的危巖體1.6 南瓜三號橋危巖體、滾石與橋梁的關(guān)系四川雅安至瀘沽高速公路陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路 1 邊坡類型及演化過程分析 2 處治思路 3 參數(shù)選取及方案設(shè)計 根據(jù)坡面特征、巖體中結(jié)構(gòu)面特征及巖體失穩(wěn)模式分析，推測橋位所在自然邊坡的演化過程如下：先是南椏河河床急劇下切，岸坡坡腳形成陡崖；隨著自重應(yīng)力場的調(diào)整，坡腳出現(xiàn)應(yīng)力集中帶，產(chǎn)生新的卸荷裂隙，巖體中老結(jié)構(gòu)面的力學(xué)強度也因風(fēng)化等原因而惡化；在地震、強降雨等不利工況下，先在坡腳一定范圍內(nèi)產(chǎn)生巖體失穩(wěn)，在坡面形成溝槽，溝槽的后緣形成陡坎（崖）；陡坎（崖）的形成，對其上部的巖體而言，構(gòu)成新的臨空面，上述巖體中應(yīng)力場調(diào)整、結(jié)

10、構(gòu)面改變、巖體失穩(wěn)的過程再一次循環(huán)產(chǎn)生。上述過程也就是橋位邊坡在自然情況下的演化過程。邊坡演化過程分析 處治設(shè)計的前提條件： 一是對現(xiàn)有邊坡不產(chǎn)生大的填切，切方使埋藏于坡面以下的順坡向結(jié)構(gòu)面在人工邊坡上臨空出露，形成新的或者更大的不穩(wěn)定坡體結(jié)構(gòu)，并因松動而弱化結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性能； 二是對坡面植被盡可能少破壞，因為植被對坡面松散的巖土體具有加固及防沖刷的作用，對滾石具有阻擋作用等。預(yù)加固設(shè)計思路 對楔形體預(yù)加固的思路 預(yù)加固設(shè)計思路 基于對橋位邊坡自然演化過程的認(rèn)識，對邊坡中順坡向結(jié)構(gòu)面的延伸性和應(yīng)力應(yīng)變場特征的分析，認(rèn)為：楔型體的變形失穩(wěn)的范圍是漸進式的，當(dāng)楔形體下部巖體未變形失穩(wěn)時，以上一定范

11、圍的巖體穩(wěn)定性較好。對橋基處的巖體預(yù)加固，確保其在工程使用期限內(nèi)不產(chǎn)生變形時，橋基以上的巖體基本上能保持現(xiàn)狀，不會對橋基巖體產(chǎn)生推力。楔形體沿橋軸線的分布范圍由構(gòu)成楔形體底滑面的兩條節(jié)理決定，在此范圍內(nèi)的巖體均進行預(yù)加固，不僅限于橋墩附近。 對平面滑移拉裂巖體預(yù)加固的思路 預(yù)加固設(shè)計思路平面滑移拉裂巖體失穩(wěn)的控制因素主要有三：一是存在平行坡面的結(jié)構(gòu)面，能形成滑面；二是臨空面，能為巖體滑出提供空間；三是結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，能提供的抗滑力小于 下滑力。平面滑移拉裂示意圖 對松散堆積體的處治思路 預(yù)加固設(shè)計思路 在橋梁設(shè)計時，調(diào)整橋墩位置，盡量跨越堆積體，或者置于堆積體兩側(cè)較薄位置；預(yù)加固設(shè)計時主要考

12、慮橋墩以上堆積體變形對橋墩的影響，預(yù)加固的思路是在橋墩上坡一側(cè)布置抗滑樁，使橋墩以上堆積體的安全系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求，從而消除上坡側(cè)堆積體對橋樁的水平推力。 當(dāng)堆積體厚度大，加固設(shè)計還應(yīng)將加固與坡體深部排水相結(jié)合，并選擇性的設(shè)置變形監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果評價、調(diào)整設(shè)計方案。 對橋位上邊坡危巖體及滾石的處治思路 預(yù)加固設(shè)計思路 清除：對規(guī)模小，易清除的危巖滾石采取此 方法。 錨固：對規(guī)模大，難清除的危巖滾石采取錨 桿、主動柔性防護網(wǎng)等方法原地錨 固。 攔截：對推測上邊坡可能產(chǎn)生滾石的墩位， 在橋墩上邊坡布一道被動柔性防護網(wǎng) 攔截滾石。四川雅安至瀘沽高速公路陡坡橋梁的斜坡穩(wěn)定性評價和處治思路 1 邊坡

13、類型及演化過程分析 2 加固設(shè)計思路 3 參數(shù)選取及方案設(shè)計3.1參數(shù)選取方法 1. 工程地質(zhì)類比 2. 參數(shù)反算 反算條件： 地震烈度按照選取，分別對暴雨工況和地震工況進行參數(shù)反算；設(shè)計時地震烈度按照度考慮。工程地質(zhì)類比姚河壩廠房邊坡相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)類型重度力學(xué)參數(shù)粘聚力內(nèi)摩擦角kN/m3C(KPa)() 覆蓋層/基巖接觸面1525中粗粒花崗巖、弱偏強風(fēng)化、強卸荷帶26.5501002728.6中粗粒花崗巖、弱風(fēng)化、弱卸荷帶26.84006003537巖屑夾泥的結(jié)構(gòu)面20302224斷層及巖脈破碎帶20301720大渡河龍頭石水電站邊坡相關(guān)物理力學(xué)參數(shù) 類別巖體質(zhì)量特征巖體結(jié)構(gòu)巖體完整性力學(xué)參數(shù)（邊坡巖體）CfVp（m/s）Kv間距(m)組數(shù)張開度充填物(kPa)弱卸荷、弱風(fēng)化上段細(xì)粒、弱卸荷、弱風(fēng)化上段粗?；◢弾r塊裂破裂結(jié)構(gòu)200035000.120.360.10.334普遍張開15mm泥、巖屑3005000.60.8 強風(fēng)化下段粗粒花崗巖、強風(fēng)化細(xì)?；◢弾r碎裂散體結(jié)構(gòu)100020000.12泥、巖屑503000.350.5強卸荷強風(fēng)化上段粗粒花崗巖及斷層破碎帶等1000工程地質(zhì)類比典型斷面編號類型重度起始安全系數(shù) 結(jié)構(gòu)面（底滑面）力學(xué)參數(shù)粘聚力內(nèi)摩擦角kN/m3(KPa)() K126+885堆積體2