第五章 斜坡变形破坏解析
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1 斜坡稳定性影响因素分析
斜坡的稳定性受多种因素的影响,主要可分为内在因素和外部因素。内在因素包括:地形地貌、岩土体类型和性质、地质构造等。外部因素包括水、地震、人类活动等。内在因素对边坡的稳定性起控制作用,外部因素起诱发破坏作用。
1.地形地貌
从区域地形地貌条件看,斜坡变形破坏主要集中发育于山地环境中,尤其在河谷强烈切割的峡谷地带。我国由于挽近地质时期大洋板块和大陆板块相互作用的制约,西部挤压隆起,东部拉张陷落,形成了西高东低的台阶状地形,可明显地划分出三个台阶。处于两个台阶转折地带的边缘山地,山谷狭窄、高耸陡峻,地面高差悬殊。因此斜坡变形破坏现象十分发育。
2..岩土体类型和性质
岩土类型和性质是影响斜坡稳定性的根本因素。在坡形(坡高和坡角)相同的情况下,显然岩土体愈坚硬,抗变形能力愈强,则斜坡的稳定条件愈好;反之则斜坡稳定条件愈差。所以,坚硬完整的岩石(如花岗岩、石英砂岩、灰岩等)能形成稳定的高陡斜坡,而软弱岩石和土体则只能维持低缓的斜坡、一般来说,岩石中含泥质成分愈高,抵抗斜坡变形破坏的能力则愈低此外,岩性还制约斜坡变形破坏的型式。一般来说,软弱地层常发生滑坡,而坚硬岩类形成高陡的斜坡,受结构面控制其主要破坏型式是崩塌。顺坡向高陡斜坡上的薄板状岩石,则往往出现弯折倾斜以至发展成为滑坡。黄土因垂直节理发育,故常有崩塌发生。
3.地质构造
地质构造因素,包括区域构造点、边坡地段的这周形态、岩层产状、断层和节理裂隙发育特征以及区域新构造运动特点等。它对边坡稳定,特别是岩质边坡稳定的影响是十分明显的。在区域构造比较复杂的、褶皱比较强烈,新构造运动比较活跃的地区,边坡的稳定性较差,例如我国西南部横断山脉地区、金沙江地区的深切峡谷,边坡的崩塌、滑动、流动及其发育,常出现超大型滑坡及滑坡群。其次,边坡地段的岩层褶皱形态和岩层产状,则直接控制边坡变形破坏的形式和
2 规模,至于断层和节理裂隙对边坡变形破坏的影响则更为明显。
斜坡变形破坏的防治措施
斜坡是指地面倾斜形成的地质体,直接受到重力作用的影响,易于发生变形和破坏。斜坡地质灾害严重危害着人们的生命财产安全,因此需要采取一系列的防治措施。
一、加固支护
在斜坡的上部和下部设置适当的支护措施可以有效地增加斜坡的稳定性和安全性。实际中可以采取植被、混凝土、石材等材料进行斜坡的加固与支护,加强对斜坡的固护,提高斜坡的抗震、抗风、抗滑能力。
二、排水疏导
斜坡的水分是地质灾害的主要诱因之一。因此,在斜坡的设计过程中需要合理设置排水设施,及时疏导雨水,减少水利条件带来的破坏风险,降低土的饱和度,使斜坡保持稳定状态。
三、合理开挖
斜坡挖掘是斜坡变形和破坏的致命原因之一。因此,合理开挖是确保斜坡变形不产生的一个重要环节。实际应用中要尽可能减少开挖量,避免向下挖,采取适当的缓坡设施,避免斜坡土体的过度位移和破坏。
四、监测预警 对于已经出现变形且建设或者人类活动不可避免地与之产生联系的斜坡,需要建立有效的监测预警系统,对变形量,速率,位置等数据进行即时监测,以提早预警,及时采取应对措施,防止灾害事故的发生。
综上所述,为保障斜坡的稳定,合理设计和选取一套完整防治措施是非常必要的,设计要考虑全面和周密,依照实际情况进行选择,逐步实施措施,不断提高防治效果,达到最佳的预防效果。
1 斜坡变形破坏的防治措施
由于斜坡变形破坏,给人类和工程建设带来的危害在国内外不乏其例。在我国由于特殊的自然地理和地质条件所制约,斜坡地质灾害分布广泛,活动强烈,危害严重。因此,必须对斜坡的变形破坏采取防治措施。具体措施可归纳为以下几个方面。1降低下滑力,提高斜坡抗滑能力;2消除、削弱或改变使斜坡稳定性降低的各种因素;3防御和绕避措施。以下将重点介绍降低下滑力,提高斜坡抗滑能力,包括刷方减载和抗滑工程。
1刷方减载
降低下滑力主要通过刷方减载,在刷方时必须正确设计刷方断面遵循“砍头压脚”的原则(如图1)。特别注意不要在滑移—弯曲变形体隆起部位刷方,否则可能加速深部变形的发展。
图1 边坡“砍头压脚”
2抗滑工程
抗滑工程是提高斜坡抗滑力最常用措施,主要有挡墙、抗滑桩、锚杆(索)和支撑工程。
2.1挡墙
2 挡墙也称挡土墙,是防治滑坡常用的有效措施之一,并与排水等措施联合使用(如图2)。它借助于自身的重力以支挡滑体的下滑力。挡墙是目前整治中小斜坡滑动应用最广泛的措施之一。根据斜坡滑动性质、类型和挡墙的受力特点、材料和结构的不同,挡墙可分为重力式抗滑挡墙、锚杆式抗滑挡墙、加筋土抗滑挡墙、板桩式抗滑挡墙。
图2 挡墙
2.2抗滑桩
抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的滑动力,起稳定边坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡,是一种抗滑处理的主要措施(如图3)。抗滑桩通过桩身将上部承受的坡体推力传递给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,从而使边坡保持平衡或稳定的工程结构。抗滑桩按材质分为木桩、钢筋混凝土桩、钢桩;按结构形式分普通桩、单锚点桩(即目前通常称的预应力锚索抗滑桩);按截面形式分圆形桩、矩形桩等。通常所说的抗滑桩为钢筋混凝土桩,抗滑桩是我国铁路部门20世纪60年代开发、研究的一种抗滑支挡结构。抗滑桩的出现是抗滑结构工程的一大发展,由于抗滑桩有施工量小,施工安全可靠,布置灵活便利,适应性强,可抵抗较大的滑坡推力等优点,很快在滑坡整治工程中得到广泛的应用和发展。
斜坡的变形破坏与路基边坡防护与设计关系
一、 斜坡体的概念与性质
1.斜坡变形破坏的形成演化阶段
斜坡在形成的过程中,由于应力状态的上述变化,斜坡岩土体将发生不同方式、不同规模和不同程度的变形,并在一定条件下发展为破坏。斜坡破坏系指斜坡岩土体中已经形成了贯通性的破坏面时的变动。而在贯通性破坏面形成之前,斜坡岩土体的变形和局部破裂,称为变形体。被贯通性破坏面分割的斜坡岩体,可以多种运动方式失稳破坏,如滑落、崩落等。破坏后的滑落体(滑坡)或崩落体等被不同程度的解体,但在特定的自身或环境条件下,他们还可以继续运动,烟花或转化成为其他运动方式,称为破坏后的继续运动。斜坡变形、斜坡破坏和破坏后的继续运动,分别代表了斜坡变形破坏的三个不同演化阶段。
2.斜坡变形的主要方式
斜坡变形实际上在其形成过程中即已发生,表现为卸荷回弹和蠕变两种主要方式。
(1)卸荷回弹
是斜坡岩体内寄存的弹性应变能释放而产生的。在高地应力区的岩质斜坡中尤为明显。成坡过程中斜坡岩体向临空方向回弹膨胀,使原有结构松弛;同时又可以在集中应力和剩余应力的作用下,产生系列心得表生结构面,或改造一些原有结构面。在此过程中当然也包括含有蠕变,但是它是有岩体中积存的内能做功所造成的,所以一旦失去约束的那一部分的内能释放完毕,这种变形即告结束,大多数在成坡以后较短的时期内完成。斜坡中经卸荷回弹而松动,并含有与之有关的表生结构面的那部分岩体,通常称为卸荷带。它的发育深度与组成斜坡的岩性、岩体结构特征、天然应力状态、外形以及斜坡形成演化的历史等因素有关。卸荷带相当于应力降低带,其后往往有一应力增高带(紧密挤压带)。一般情况下,卸荷带越深,应力增高带也分布的越深。我国水电部门安卸荷裂缝发育程度将卸荷带划分为强、弱两带。有的地区在正常卸荷带的紧密挤压带以内还可以保存河谷演化历史中形成的深卸荷带。
(2)斜坡蠕变
是在坡体应力(以自应力为主)长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形,这种变形包括某些局部的破裂,并产生一些新的表生破裂面。坡体随蠕变的发展不断松弛。前述瓦伊昂滑坡失事前三年的长期观测,已发现有蠕变迹象,随着蠕变变形的发展,最后导致滑坡发生。蠕变波及范围可以相当大,一些高山地区(如我国西南、西北地区,国外的阿尔卑斯山、喀尔巴阡山。阿拉斯加山区等),发现有深达数百米的蠕变体。这些变形体往往是工程实践中重点研究和防治的对象。