高速公路順層巖質(zhì)邊坡處治研究
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摘要：順層巖質(zhì)邊坡為四川山區(qū)常見的邊坡類型之一。順層巖質(zhì)邊坡巖性主要為互層狀的砂巖、泥巖等，邊坡巖層傾向和坡向相同，巖層傾角小于坡度角。在四川高速公路工程中，順層巖質(zhì)邊坡巖性主要是泥巖、粉砂巖、砂巖等，巖石較軟。順層巖質(zhì)邊坡破壞模式主要為在削坡、滲透等引發(fā)沿巖層面的滑動(dòng)。以四川某高速公路一邊坡為例，討論順層邊坡的處治研究。
關(guān)鍵詞：順層；巖質(zhì)；邊坡處治；處治措施
關(guān)于順層邊坡問題，很多國內(nèi)外專家進(jìn)行過探討。一般來講，順層邊坡發(fā)生變形主要有四種形式：順層滑動(dòng)破壞型、鍥形體滑動(dòng)破壞型、順層滑動(dòng)—拉裂破壞型、滑動(dòng)—彎曲破壞型。邊坡破壞一般有以下階段：開挖應(yīng)力變化、節(jié)理裂隙逐漸發(fā)育、變形破壞。當(dāng)坡角和巖層傾角相差不多時(shí)，邊坡極有可能發(fā)展成滑坡。關(guān)于緩傾角順層邊坡的變形破壞機(jī)理研究還不是很深入，一般會(huì)認(rèn)為其與彎曲變形破壞有關(guān)。順層巖質(zhì)邊坡為四川山區(qū)常見的邊坡類型之一。順層巖質(zhì)邊坡巖性主要為互層狀的砂巖、泥巖等，邊坡巖層傾向和坡向相同，巖層傾角小于坡度角。在四川高速公路工程中，順層巖質(zhì)邊坡巖性主要是泥巖、粉砂巖、砂巖等，巖石較軟。順層巖質(zhì)邊坡破壞模式主要為在削坡、滲透等引發(fā)沿巖層面的滑動(dòng)。現(xiàn)以四川某高速公路一邊坡為例，討論順層邊坡的處治研究。
1地形地貌
該順層巖質(zhì)邊坡位于大巴山區(qū)的南緣，地形走勢(shì)從南到北逐漸變高。該區(qū)域主要為溶蝕作用、侵蝕作用形成的山地，海拔1450～1750m，為強(qiáng)切割地貌，地形陡峭，為帶狀山脈，走向北西，坡度角一般大于30°，谷底與山頂海拔相差一般在550～1050m，河谷呈V形，河流侵蝕作用以下蝕作用為主。高速公路路線走向平行于巖層走向。路線右側(cè)一般為順層巖質(zhì)邊坡。邊坡高度為35m。邊坡開挖分為三級(jí)，開挖邊坡坡度較大，其中第一級(jí)坡率為1∶0.5，第二三級(jí)坡率為1∶0.75，開挖邊坡坡度角大于巖層傾角，為比較陡峭的順層巖質(zhì)邊坡。
2巖性構(gòu)造
經(jīng)過實(shí)地考察，該邊坡地層為侏羅系的沙溪廟組，巖性為泥質(zhì)粉砂巖與細(xì)砂巖互層。其中K73+310～K73+875段巖層的產(chǎn)狀為102°∠26°，K74+050～K74+195段巖層產(chǎn)狀為129°∠36°。邊坡附近地質(zhì)構(gòu)造為向斜。邊坡發(fā)育了兩組節(jié)理，其中一組節(jié)理產(chǎn)狀為6°∠83°，另外一組節(jié)理產(chǎn)狀為192°∠76°。
3水文地質(zhì)
該邊坡所在區(qū)域地下水主要是孔隙水，地下水補(bǔ)給主要為大氣降水，地下水水量不多，滲透性較弱，地下水主要為潛水，只有局部因?yàn)槭苣囗搸r的阻隔承壓。
4邊坡處治
邊坡開挖前比較穩(wěn)定，但因?yàn)橛袠?gòu)造裂隙，邊坡如果長期受到風(fēng)化作用和降水作用，巖層力學(xué)強(qiáng)度逐漸變低，有可能會(huì)沿著層面滑動(dòng)，所以邊坡開挖后必須對(duì)邊坡進(jìn)行處理。邊坡開挖后主要通過框架錨索、框架錨桿以及抗滑樁進(jìn)行加固。布置如下：①一級(jí)邊坡按坡率1∶0.5放坡，坡面框架錨桿按4×3m設(shè)置防護(hù)，框架錨桿直徑為18mm，錨桿長5m。②二級(jí)、三級(jí)邊坡按坡率1∶0.75放坡，坡面用框架錨索來加固，4×3m，框架植草護(hù)坡。錨索為6φ15mm鋼絞線，錨索傾角為15°，單根錨固力設(shè)計(jì)為770kN，錨固段長10m。③一級(jí)邊坡與二級(jí)邊坡間為3.5m平臺(tái)，設(shè)置矩形抗滑樁。矩形抗滑樁為3×2m，長度20m，間距6m，每根抗滑樁的抗滑力設(shè)計(jì)為1350kN。④坡面其他沒有設(shè)置加固措施的地方需要植草防護(hù)并掛鐵絲網(wǎng)。邊坡斷面設(shè)計(jì)如圖1所示。
5處治措施評(píng)價(jià)
該邊坡的巖層傾角為26°～34°，巖石比較軟弱，邊坡開挖后比較容易發(fā)生滑動(dòng)。邊坡可能的破壞模式為沿著巖層面滑動(dòng)。邊坡潛在滑動(dòng)面處在較深的位置，滑動(dòng)面之上的滑坡體很厚，一旦發(fā)生失穩(wěn)，滑坡體很可能會(huì)阻斷交通，甚至毀壞公路。該邊坡處治使用抗滑樁和框架錨索共同加固，抗滑力較強(qiáng)?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，在一二級(jí)邊坡間平臺(tái)設(shè)置較粗的抗滑樁來固定坡腳?？够瑯短幱诨w下方，樁腳設(shè)計(jì)為滑動(dòng)面之下13m，樁間距6m，這樣就保證了每根樁都能提供較強(qiáng)的抗滑力。同時(shí)在邊坡的中上部安裝框架錨索，來加固邊坡腰部，從而改善邊坡所受應(yīng)力狀態(tài)，降低邊坡主動(dòng)下滑力。使用EMU邊坡分析軟件來計(jì)算邊坡穩(wěn)定性，來分析該邊坡處治的實(shí)施效果。計(jì)算斷面如圖2所示，邊坡巖體參數(shù)按表1選取計(jì)算，K法計(jì)算的單根抗滑樁設(shè)計(jì)抗滑力為1350kN。計(jì)算得到幾種情況下該邊坡的安全系數(shù)，如表2所示。根據(jù)高速公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，在正常情況下，二級(jí)公路邊坡經(jīng)過穩(wěn)定性驗(yàn)算，其安全系數(shù)要求不得小于1.20。根據(jù)表2數(shù)據(jù)，剛削完的邊坡安全系數(shù)是1.05，這時(shí)的邊坡剛好處于極限平衡的狀態(tài)中，隨時(shí)有可能會(huì)順層發(fā)生滑動(dòng)。而只使用抗滑樁加固，邊坡安全系數(shù)就會(huì)提高到1.12，但還是沒有達(dá)到規(guī)范要求的1.20。使用框架錨索支護(hù)，邊坡安全系數(shù)就會(huì)達(dá)到1.37，而使用抗滑樁+錨索共同加固，邊坡安全系數(shù)提高到1.43，都滿足了規(guī)范中對(duì)于安全系數(shù)的要求。
6結(jié)論
順層巖質(zhì)邊坡為四川山區(qū)常見的邊坡類型，邊坡可能的破壞模式為沿著巖層面滑動(dòng)。邊坡潛在滑動(dòng)面處在較深的位置，滑動(dòng)面之上的滑坡體很厚，一旦發(fā)生失穩(wěn)，滑坡體很可能會(huì)阻斷交通，甚至毀壞公路。未加固邊坡的安全系數(shù)很低，邊坡容易發(fā)生滑動(dòng)順層，只用抗滑樁加固，邊坡安全系數(shù)還是沒有達(dá)到規(guī)范要求，使用框架錨索支護(hù)，邊坡安全系數(shù)就會(huì)達(dá)到要求，而使用抗滑樁+錨索共同加固，邊坡就會(huì)更加安全。
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作者：趙正寶 閆宗平 鄒立 牛玉珍 唐國品 單位：四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院