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在膨胀土地区,无论是路堑还是路堤都容易发生变形和破坏,都是其他土质路基中所罕见的。膨胀土地区的公路路基,由于大气物理风化作用引起的湿胀干缩效应,使得路基土极易崩解,抗剪强度衰减,造成边坡的溜塌、滑坡、路基的不均匀下沉、翻浆、冒泥等变形灾害现象十分突出,常使路基的强度和稳定性降低,造成路基失稳,影响行车安全。我国近年来由于高等级公路的兴建,不少地区都遇到了膨胀土带来的麻烦。许多新建公路在施工过程中就开始出现各种变形病害。膨胀土地区边坡稳定性,已成为当前公路工程中一个不可忽视的重要研究课题。
为了研究高速公路膨胀土边坡失稳规律和综合治理方案,本文以襄-荆高速公路为例,主要作了以下几个方面的研究:
(1)在膨胀土边坡己有研究成果的基础上,对膨胀土的工程地质特征进行了总结。膨胀土的强度变化比一般粘土复杂得多,遇水软化,导致强度大幅度衰减,且表现出一种典型的“变动强度”特性,同时具有峰值强度极高,残余强度极低的性质。不同地区膨胀土的抗剪强度值变化很大,同一地区膨胀土的抗剪强度值相差也很悬殊。
(2)对膨胀土路堑边坡稳定性作了简要分析。膨胀土边坡风化层厚度根据大气影响深度而定,荆门地区约为1.5~2.0m。在膨胀土路堑边坡稳定性分析中,应选用残余强度作为风化层主要的强度参数。但在路堑风化层以下,膨胀土可视为原状土,在选择强度时,可采用峰值强度。对路堤而言亦有类似的结论。中膨胀土路堑边坡稳定坡度1∶2.O~1∶2.5。
(3)实验研究了中膨胀土原状土、击实中膨胀土、石灰改性土及粉煤灰改性土的有关抗剪强度参数,可供边坡稳定计算分析时参考。
(4)对膨胀土路堤边坡稳定性进行了分析。中膨胀土不宜直接用于填筑路堤。中膨胀土经石灰、粉煤灰改性后填筑,路堤边坡具有良好的稳定性及浸水稳定性。采用包边方案,只要处理得当,其路堤边坡亦具有良好的稳定性。中膨胀土改性或包边路堤在路堤高度5m及以下,坡比宜采用1∶1.75,在路堤高度为5~8m时坡比宜采用1∶2.O。
(5)提出膨胀土边坡防护与加固措施,主要有表水防护,坡面防护和支挡防护三类。稳定的坡比须配合适当的坡面防护,方能达到预期的效果。坡面防护宜采用骨格防护与植物防护相结的综合防治。
具体边坡稳定与否,应视土质条件、边坡几何条件,具体问题具体分析方可确定。以上研究尚需结合现场试验及原位监测的成果作进一步分析论证。