膨脹巖邊坡的危害及其防護措施

膨脹巖邊坡的危害及其防護措施摘要：膨脹巖屬于軟巖中的特殊類型。它具有似巖非巖、似土非土的特點。由于其含有大量的親水礦物，與水的關(guān)系極其密切，親水性異常強烈，濕度變化時體積發(fā)生較大變化，變形受約束時產(chǎn)生較大內(nèi)應力。由于膨脹巖所具有的復雜的工程特性，造成了嚴重而且分布廣泛的各種地質(zhì)災害的發(fā)生，使得膨脹巖問題成為工程界最為關(guān)注的問題之一。關(guān)鍵詞：膨脹巖邊坡；危害；防護措施一、邊坡破壞類型及其特征（1）溜塌：膨脹巖的組織結(jié)構(gòu)在大氣營力的反復作用下破壞成破碎體或者松散體，其強度降低。暴雨季節(jié)，由于雨水的浸入，破碎、松散的巖體吸水呈飽和狀態(tài)，在重力作用下向坡下移動稱為溜塌。當坡面巖體為弱膨脹性時，溜塌多發(fā)生于坡頂風化強烈地帶；當坡面巖體為中等一強膨脹性時，溜塌可發(fā)生在坡面任何位置。溜塌的產(chǎn)生與邊坡的破率無密切聯(lián)系，規(guī)模一般不大，為邊坡表層破壞。（2）坍塌：坍塌是膨脹巖邊坡坡體病害較為常見的一種，主要包括為坍塌和坍滑。膨脹巖破碎的巖體結(jié)構(gòu)，吸水膨脹導致的強度衰減，以及邊坡開挖造成的坡腳應力集中等因素的綜合影響，是產(chǎn)生這類病害的根本原因。邊坡坍塌的特點是：坍塌體邊界受巖體結(jié)構(gòu)面的控制，多沿45°最危險剪裂面而破壞。坍塌規(guī)模大小不一，厚度一般在1一5m左右，嚴重則涉及整個坡體。坍塌災害常發(fā)生在雨季，變形發(fā)生速度較快，與大氣作用、坡率、坡高以及巖體結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況等因素有關(guān)。（3）滑坡：滑坡是指膨脹巖在重載荷、降雨及人類工程活動等不利因素的共同作用下，沿巖體中的一定軟弱面或巖土分界面產(chǎn)生整體位移滑動，滑動面具有膨脹性，在雨水或地下水的侵蝕后強度降低最終導致邊坡失穩(wěn)，其規(guī)模受軟弱結(jié)構(gòu)面以及膨脹巖在坡體中的位置而控制。二、邊坡失穩(wěn)破壞模式邊坡穩(wěn)定性分析是在考慮邊坡受荷載條件、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件以及支護措施等條件下，根據(jù)邊坡的變形破壞形態(tài)及變形機理所進行的受力平衡分析。因此，弄清邊坡失穩(wěn)的破壞模式是穩(wěn)定性分析的前提，否則邊坡穩(wěn)定性分析往往具有某種盲目性，嚴重則導致防治工程失效，造成重大的經(jīng)濟損失。膨脹巖屬特殊軟巖，工程性質(zhì)介于巖石與土之間，由于其吸水膨脹、失水收縮的特性，膨脹巖邊坡的破壞模式具有特殊性，與一般的巖體、土體的破壞模式不同，一般可劃分為脹裂破壞、弧形滑動、單平面滑動、平面張裂滑動、屈服拉裂剪切滑動及追蹤式階梯形滑動等六種。膨脹巖邊坡脹裂破壞的機理：膨脹巖邊坡淺層巖體因含水量的變化，即吸水膨脹、失水收縮的反復作用，使巖體力學強度降低，直至失穩(wěn)而滑塌，巨大的膨脹壓力是導致支護開裂失效的主要原因。脹裂破壞的特點是邊坡巖體開挖后，在無任何支護條件下，逐漸發(fā)生淺層開裂、剝落和滑塌，直至邊坡坡度很緩才停止。此時若未對滑塌區(qū)作及時有效的處理而直接清除滑塌體，將會出現(xiàn)隨清隨塌的現(xiàn)象；若不清除而任其發(fā)展，便會產(chǎn)生俗稱"行山〃現(xiàn)象。在有支護條件下，支護體表面因膨脹壓力而開裂，嚴重時支護體失效并同邊坡巖體一起滑塌，此時若無處理措施，破壞將持續(xù)并重復無支護條件下的破壞過程。南昆鐵路膨脹巖地段開挖形成的路塹邊坡，常常發(fā)生淺層脹裂破壞，在支護不及時或者無支護情況下，常常發(fā)生淺層溜塌、滑塌災害。膨脹巖邊坡深層平面張裂滑動的機理：膨脹巖邊坡深層巖體含水量穩(wěn)定，在常時間浸水作用下，巖土分界面及軟弱夾層強度顯著降低而產(chǎn)生剪切破壞，形成不規(guī)則滑動面，最終導致邊坡失穩(wěn)。其破壞特點是滑動面多發(fā)生在巖土分界面及軟弱夾層中，邊坡巖體沿滑動面整體下滑，往往形成小一中型滑坡。三、坡體破壞的防護措施坍塌破壞的防護。常用的防護措施有重力式擋土墻、錨桿框架梁、錨桿擋墻等。不同防護措施適用條件不同，現(xiàn)場資料表明，重力式擋土墻適用于弱?中等的膨脹巖邊坡。錨桿框架和錨桿擋墻適用于膨脹巖塹坡?；缕茐牡姆雷o?，F(xiàn)階段膨脹巖滑坡的防護措施以各種類型的抗滑樁、抗滑檔土墻和錨桿擋墻為主?？够瑯逗涂够瑩跬翂m用于大部分膨脹巖邊坡的治理。樁板墻防護適用于極為破碎的膨脹巖巖體滑坡。值得注意的是，新型的玻璃纖維錨桿為邊坡治理提供了新的方法，此類型的錨桿具有更高的強度指標，并且與巖體連接性較好，具有更高的粘結(jié)強度，因此具有很好的發(fā)展前景。另外，在進行防護措施設計時，需要進行巖心地質(zhì)勘探由此選取合適的計算設計指標。四、工程案例概況某高速典型膨脹巖邊坡，如圖1所示。此邊坡為人工巖質(zhì)永久性邊坡，共六級臺階，其中一級坡面為漿砌片石防護，局部裸露，一級以上坡面完全裸露。節(jié)理裂隙非常發(fā)育，主要節(jié)理兩條，相互垂直分布。三級坡面及以上部分巖性主要為膨脹巖，現(xiàn)狀表現(xiàn)為典型的坡面病害，剝落現(xiàn)象嚴重，在常年風化作用下，膨脹巖的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重破壞呈破碎狀，強度指標大大降低。圖1現(xiàn)場實景圖技術(shù)路線通過現(xiàn)場踏勘分析，此項研究關(guān)鍵為邊坡裸露膨脹巖在長期自然條件作用下結(jié)構(gòu)破壞引發(fā)滑塌問題，研究內(nèi)容需要充分考慮降雨、長期風化、地震等不良工況，通過動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對膨脹巖邊坡長期穩(wěn)定性做出預測，并提出針對性的防護方案。因此，研究的整體思路如圖2所示。圖2技術(shù)路線圖防護措施與穩(wěn)定性評價研究的實施細則1）地質(zhì)資料測繪及監(jiān)測。圖3監(jiān)測斷面圖圖4監(jiān)測點布置圖各級臺階上共布置15個監(jiān)測點，形成三個監(jiān)測斷面，監(jiān)測頻率，正常情況7d?15d監(jiān)測一次，降雨、雪期間，每周監(jiān)測一次，監(jiān)測周期為1年，見圖3，圖4。2）室內(nèi)實驗。膨脹巖巖樣取5組15塊，規(guī)格大小滿足實驗要求，進行巖芯實驗，常規(guī)巖層試樣進行常規(guī)物理、力學實驗，膨脹巖實驗內(nèi)容包括：膨脹巖的基本物理指標：密度、干密度、重度、孔隙率、含水量、塑限、液限、最大干密度、最優(yōu)含水量、平均粒徑、不均勻系數(shù)、滲透系數(shù)；膨脹巖的力學指標：自由膨脹率、膨脹含水率、凝聚力和內(nèi)摩擦角值、單軸抗壓強度。3）模型計算。三維地質(zhì)模型計算采用現(xiàn)場測繪數(shù)據(jù)，最大程度的反映原始地形地貌，地層力學性質(zhì)采用實驗室實驗數(shù)據(jù)，運用膨脹巖本構(gòu)模型，分別計算飽水工況、地震工況，計算分析邊坡的長期穩(wěn)定性，計算如表1所示，特殊工況指地震工況。結(jié)束語：本文研究并結(jié)合工程現(xiàn)場長期觀察膨脹巖邊坡失穩(wěn)規(guī)律和特點，進一步認識了膨脹巖邊坡的工程危害性、整治重要性及重要部位治理