公路边坡稳定性评价及治理

《江苏交通科技》2005年第3期 公路边坡稳定性评价及治理 金卫星 朱云鹤 (镇江市润通交通工程监理咨询有限公司 镇江 212005) (南京紫金地基工程技术研究有限公司 南京 210016) 韦 杰 羊 晔 刘富洲 吕亚琴 (江苏省建筑 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院 南京 210029) 摘 要 滑坡是公路建设中常见的地质灾害，对公路工程的安全施工及运营有严重影响。 本文以某公路工程边坡治理为背景，结合实际工程地质特征， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了影响边坡稳定的各种 因素，采用弹塑性理论与极限平衡理论相结合的方法，借助数值模拟，对边坡的稳定性进行 评价，并针对潜在的滑坡提出综合治理措施。工程实践证明：用此方法进行边坡治理效果良 好 ，其工程经验可供其它类似的公路边坡治理借鉴 。 关键词 公路 边坡 有限元法 稳定性 0 引言 在一定的地形地质条件下，随着外界条件的变 化(在各种 自然或人为因素——如坡面植被破坏、长 期受水浸润、坡脚开挖等作用下)，坡体原有的力学 平衡条件也相应发生变化，当边坡土体或岩体中某 点的剪应力值超过抗剪强度时，该点即处于剪切屈 服状态。若屈服点连成一片并形成范围较大的屈服 区域时，土体即有可能沿某一屈服面发生整体滑动 破坏⋯【4 。临近山区修筑公路不可避免扰动边坡岩 土，破坏坡体的自然平衡状态，如不加以治理或加固 措施不当，易引起滑坡。因此须对容易发生滑坡的地 带进行深入调查，查明情况，判断边坡的稳定性，按 照“防治结合、以防为主”的原则，及早及时地治理， 以防后患。 1 工程概况 某公路边坡所在丘陵的相对高程约20 m，坡度 较陡，一般在 30。左右。本区雨量充沛，气候湿润，斜 坡植被发育良好，山坡至坡顶均为土层覆盖。受雨水 及山体地形的影响，山体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面裂缝较多，小规模的土 滑到处可见，大多以浅层 、蠕动变形为主。由于坡顶 已有建筑，因此以前已对边坡进行了抗滑桩(部分地 段加锚杆)加固，但由于设计的不合理和边坡排水设 施的不完善，2003年该地区普降罕遇暴雨，受此作 (收稿日期、编号：2005—03—25／1016) · 18· 用诱发，部分区域发生多处滑坡，并有进一步发展的 趋势 ，对公路的安全运营和坡顶建筑物的安全产生 直接威胁。 该区地质区域属于宁镇山脉北部隆起向西延伸 的尾端，基岩为中生代的陆相沉积物，根据地质调 查，现场钻探、坑探及室内岩土试验成果，坡体钻探 区域内有较厚的第四系覆盖层分布，根据其工程地 质条件 自上而下可分为以下 8个工程地质岩层： (1)素填土层，可塑，土质较差，厚 0．8～4．5 m。 (2)粉质粘土层，可塑，无摇震反应，光滑，干强 度高，韧性中等偏高，局部缺失，最厚 7．0 m。 (3)粉质粘土层 ，可塑，无摇震反应，稍有光滑， 干强度高，韧性中等，局部缺失，层厚 5．2 7．0 m。 (4)粉质粘土层，硬塑，无摇震反应，光滑，干强 度高，韧性高，层厚 2．7—1 1．3 m，层面埋深 0．8～ 14．5 m。 (5)粉质粘土夹卵砾石层 ，可塑，稍密，层厚 0．2—2．5 m，层面埋深 3．7—25．6 m。 (6)全风化泥岩、粉砂岩层，层厚 2．0—2．7 m， 层面埋深 5．4—27．0 m。 (7)强风化泥岩、粉砂岩层，层厚 1．2—3．3 m。 层面埋深 7．6—29．0 m。 (8)中风化泥岩、粉砂岩层，揭露最大厚度 一 江苏交通信息 http：／／www．ti．jS．cn— 维普资讯 http://www.cqvip.com 《江苏交通科技》2005年第3期 2．2～3．5 m，层面埋深 8．8～31．0 m。 边坡为第四系土层覆盖，土质松软，抗剪强度较 低，如果不及时治理，在雨水冲刷、地下水渗流及土 坡重力的耦合作用下，坡体极有可能发生大规模的 滑坡。 2 边坡稳定性计算与评价 2．1 边坡影响因素与分析 边坡自下而上为全风化泥岩 、卵砾石层、粉质粘 土层、素填土层基本成层分布，岩土体的强度由下往 上逐渐变小。由于表层土性较差的第四系松散堆积 和填土层厚达到 20 m以上，同时此处边坡虽然不高 但较陡，表层土体抗剪强度较低，边坡难以保持自 稳，在重力作用下极有可能发生滑坡。坡顶的建筑荷 载加上公路建设中对坡脚的开挖，进一步恶化了土 体中的应力场，虽然当时对边坡曾作了一定的处理， 但原有的边坡支护方式 、参数不甚合理，且支挡结构 中排水系统没有设置或设置不当，造成了工程地质 条件恶化，降低了安全系数。在雨季，由于地表雨水 的冲刷及下渗，不仅增加了滑体荷载，降低了土体的 抗剪强度，而且增加了孑L隙水的渗流力，从而诱发土 体滑坡。 2．2 边坡稳定性分析 理论上研究边坡稳定性问题有两种不同的途 径 【3 J，一种是利用弹塑性理论分析土体的应力应 变状态，另一种是假设土体沿着一定的滑移面的滑 动作极限平衡分析。前者可将复杂的弹塑性应力应 变关系纳入到变形和稳定计算中，并给出数值解。 后者则通过对潜在滑移面的搜索，找出最小安全系 数及对应的滑移面。为了定量地揭示和模拟边坡的 破坏 、变形和失稳前后的过程和机制，本文拟将二 者有机的结合起来，通过数值模拟计算边坡土体中 的应力场，分析土体的变形，并结合边坡滑移面安 全系数的计算，分析土体中潜在的滑移面，评价边 坡的整体稳定性。 边坡的有限元模型边界上部取至地表，采用 自 由边界，下部取至坡顶下45 m，竖向约束，水平向自 由，水平向取 85．0 m，两侧边界水平向约束，垂直向 自由，坡顶建筑物简化为 20 kPa的均布荷载，计算 网格如图 1所示。模形采用八结点等参单元，计算时 土体及原有的抗滑桩 (挖孔灌注桩)均采用莫尔模 型，采用的计算参数如表 1所示。 2．3 计算结果及分析 由计算分析可知，坡面、坡顶及坡脚的挡墙处均 出现拉应力，挡墙处产生了较大的应力集中，坡脚出 一 江苏交通科技 bjb@ti．js。cn一 冀 目圉 一 —_0一—； 一百一 一 — 一 图 1 计算网格 I I 一 一 — — 一 一—— —— —— r— ——— —— 。。T ∞ 70 ∞ ∞ 表 1 FEM模型中所用的材料计算参数 称 泊 k N"m C／kP a 麟 ／f 1 素填土 2 粉质粘土 可塑 3 粉质粘土 可塑 4 粉质粘土 硬塑 5 挖 l灌注桩 3O O．45 l9．O lO O l8 35 O．42 l9．5 l5 O．35 4O O．4O 2O 2O O．35 5O O，4O 2l 2O 0．4 25 000 0．25 25．5 2 000 1．3 现较大的塑性区。土体中最大剪应力方向基本同坡 向一致，土体有发生剪切破坏的可能，如图2所示。 坡体表面土层均有明显的下滑趋势，坡体各潜在滑 移面的安全系数如图3所示，可以看出，坡体的安全 系数偏低，特别是坡体表层，尚不足 1，有些区域甚 至在 0．2左右，有滑坡倾向。 图2 坡体剪应力等值线图 1 1 3 边坡加 固 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 边坡 自下而上为全风化泥岩、卵砾石层、粉质 粘土层、素填土层基本成层分布，岩土体的强度逐 渐变小，越容易变形，土层性质变差，应力容易释 放，这样一种山体结构对于山体中应力分布与水平 较为协调，有利于边坡的整体稳定性。岩土体中没 · 19 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 《江苏交通科技》2005年第3期 图3 坡体潜在滑移面的安全系数图 有发现性质很差，不利于边坡稳定性的软弱夹层。各 层之间分界面或分布不均或性质差异不大且近水平 状，不会构成滑面的主体。从上述计算分析可知，坡 体表层土体稳定性较差，有发生浅层滑坡的危险，坡 脚处应力较大，容易发生坍塌，坡顶建筑底层土体有 发生深层滑移的危险。基于以上分析，制定如下加固 措施 ： (1)滑坡前缘通过清理后，采用支挡措施，坡面 修削平整，后缘适当减载。如果不能减载，则应加固 支挡措施，并加固滑坡土体。 (2)排水系统的设置，包括(含滑体范围以外)设 置排水沟，防止地面水渗入滑坡体内，在滑坡整治过 程中，布置一定数量的坡体排水设施。 (3)挡土系统：在滑坡体中部原有挖孑L桩间加一 排锚杆抗滑桩，坡体前缘原板墙处改设扶壁式挡墙； 采用格构式土钉支护以加固滑坡体。 (4)排水系统：在滑坡体后缘外约 10m处设置 一 道截水沟，坡面上冠梁处设一道排水沟。排水沟原 则上沿等高线设置，均向两侧排水至截水沟，截水沟 通往两侧的集水井，最终排至道路排水系统。 (5)恢复滑坡处植被，减轻雨水对坡体的冲刷 作用。 (6)加固后加强对滑坡体的安全监测。 一 年后观测结果表明，现有坡体已经稳定，土体 中无继续变形趋势。 4 结论 在雨水冲刷、地下水渗流及土坡重力的耦合作 用下，坡体有发生大规模滑坡的危险，但主要以表层 土滑为主，坡脚处应力较大，容易发生坍塌，坡顶建 筑底层土体有发生深层滑移的危险，受地质、地形及 气候条件的制约，宜采用排水、加固相结合的综合治 理措施 。 参考文献 [1】罗国煜，李生林 ．工程地质学基础 [M】．南京大学出版 社 ．199l [2】钱家欢，殷宗泽主编 ．土工原理与计算[M】．中国水利水 电 出版社．2000 【3】晏鄂川，唐辉明，何淼 ．路堑边坡工程的动态仿真分析【J】 ． 岩土力学，2004(2)．246～250，254 [4】宋冰泉，武雄·何满潮 ．高速公路边坡加固设计方法研究 [J】．地 基处理 ，2003(3)．P49～52 (上接第 l5页)成，铺筑时向待拼接方向超宽 10 cm， 然后切缝到拼接位置。 3．8．3 上 面层 拼接 方 法 上面层用三台摊铺机成梯队摊铺 ，纵向错开 4～5 m，除桥头调坡段外，按设计高程控制。三台摊 铺均以悬浮式找平梁控制压实厚度，内侧摊铺机两 侧按纵坡仪控制，外侧以中间机铺筑面为基准，内侧 在路缘石内拉钢丝以设计高程控制基准面。 下层沥青面层施工时，采取运输车辆四周用棉 被保温，能有效减少混合料温度损失，经测定，车辆 四周温度在30 min后少损失 22℃。为使不同搅和楼 生产的混合料指标差异对面层的影响降到最小，采 取搅和楼与摊铺机相对应的方法。在温度较低时，采 取跟进碾压的方法，尽可能使沥青料在温度较高时 得到碾压成型。 4 结语 4．1 新路面标高既要满足线型指标，又要满足老 路标高及新老路面各结构层次的匹配程度 ，往往需 要反复调整多次才能满足要求。施工时，老路面各结 构层次铣刨厚度尽量与新路结构层搭配合理，各结 构层厚度的选择范围要遵循以强补弱的原则。 4．2 从老路肩路床加固的施工中可以看出，老路 底路床灰土质量较差，在路基拼接施工时可考虑将 老路肩路床部分作台阶挖除，这样可不对老路肩路 床进行加固，能节省部分费用。 参考文献 [1】江苏沪宁高速公路扩建工程指挥部：沪宁高速公路扩建 工程路 面施 工指导意见 (试行)．2004 【2】JTJ034—2000．公路路面基层施工技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ．北京 ：人民 交通 出版社 [3】JTJ032—94．公路沥青路面施工技术规范 ．北京：人民交 通 出版社 [4】JTJ036—98．公路改性沥青路面施工技术规范．北京：人 民交通 出版社 [5】GB50092—96．沥青路面施工及验收规范．北京：人民交 通 出版 社 一 江苏交通信息 http：／／www．ti．js．crl一 ”¨”， ¨ "=詈¨ ∽∽¨。 ●■●■ 瞄 0 ．一 l_ 维普资讯 http://www.cqvip.com