公路滑坡整治工程中水的作用及防治对策

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  摘 要:滑坡的产生与发展与边坡水文地质条件关系密切,本文结合大量滑坡整治工程实例对滑坡水所起的作用作了深入阐述,并对滑坡水的防治措施进行了分析总结。
  关键词:水;滑坡;防治
  1.前言
  随着改革开放和国民经济的迅速发展,高等级公路的修建在我国方兴未艾,由于高等级公路结线形标准要求高,对沿线的地形地貌产生破坏是不可避免的,尤其在一些不良地质地段,由于对坡体稳定认识不足,大量开挖和填筑土石方以及施工方法等原因,破坏了坡体的稳定,促使了滑坡的产生和发展。而滑坡的产生与水极为密切,民间有“十滑九水”的说法,可见水对滑坡的影响之大。在滑坡整治过程中,采用何种方案排泄地表水、疏导地下水,改变滑坡体的物理力学性质,从而减少下滑力,达到经济合理的目的已成为当前公路建设中的重要课题。
  2.滑坡水文地质条件分析
  滑坡是斜坡土石体在重力作用下失去其原有的稳定状态,沿着斜坡向下作长期而缓慢的整体移动。按其物质组成可分为覆盖层滑坡和基岩滑坡。
  2.1覆盖层滑坡
  常见的该类滑坡有粘性滑坡和碎石土滑坡,黄土滑坡和风化壳滑坡则较为少见,限于编幅,本文仅对碎石土进行研究分析。
  2.1.1碎石土滑坡
  由于碎石土中土和石块混杂,结构松散,粘结力小,透水性强,和下伏基岩的弱透水性有显著差异,所以沿基岩面形成地下水富集带,因而碎石土层多沿基岩顶面滑动。碎石土滑坡与地下水的活动有密切关系,地下水经常呈鸡窝状或透镜体状出现。
  2.2基岩滑坡
  产生在第四系以前不同时代岩层中的滑坡。以各种产生于软弱岩层中的滑坡为多,坚硬岩石中的滑坡多沿各种软弱构造面滑动。该类滑坡分布最广,最为多见。
  在坚硬岩石中,岩块的抗剪强度与软弱结构面的抗剪强度差值很大,因此软弱结构面结对斜坡的稳定就有决定性的影响,大量实例证明,在坚硬岩质边坡中滑动面的位置与软弱结构面的位置是相吻合的。
  在组成斜坡的土石体中,渗透性能差异较大的接触面上,易产生滑动,而且同一斜坡上差异面愈多,滑动面也往往愈多。
  3.水在滑坡产生和发育中的作用
  滑坡产生的根本原因取决于组成斜坡的土石体性质和结构,但外界条件因素如水的作用、地震、人为因素等的作用不能忽视,它们是滑坡产生的诱发因素,它们的作用可改变斜坡土石体的性质、强度、结构和状态,有时还可改变斜面坡的外形,其结果是引起斜坡的变形和破坏。
  3.1滑坡的产生和发育过程
  滑坡的产生和发育形成过程通常分为三个阶段:蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。
  3.1.1蠕动变形阶段
  斜坡在发生滑动之前通常是稳定的,在水的作用下,可以使斜坡土石体强度逐渐降低,滑坡出口附近渗水混浊,水在此过程中起到了催化剂的作用。
  3.1.2 滑动破坏阶段
  滑坡在整体往下滑动的时候,滑坡滑动过程中滑动面附近湿度增大,加之重复剪切,土石体结构进一步降低,促使滑坡加速滑动,水在此过程中起了润滑剂的作用。
  3.1.3 渐趋稳定阶段
  滑坡停止后,形成特殊的滑坡地形,在岩性、构造和水文地质条件等方面都相继发生了变化,地层的整体性已被破坏,岩石变得松散破碎,透水性增强,含水量增高。滑坡前缘无水渗出或流出清晰的泉水时,表明滑坡已基本趋于稳定。
  3.2 水的作用
  滑坡的产生与水的作用有密切关系,水的作用包括降雨、地表水和地下水等三个方面的作用。
  3.2.1 降雨的影响
  实践证明,滑坡多集中在降雨量多的年份发生,而且很多滑坡是在雨季发生的,不少滑坡具有“大雨大滑,小雨小滑,无雨不滑”的特点,因为降雨尤其是长期的绵绵细雨使斜坡土石逐渐饱和,甚至在隔水层上形成暂时的含水层,这样一方面增大了斜坡土石体的容重和降低了土石体的内聚力,另一方面还产生了动水压力和静水压力,使斜坡的稳定性急剧降低而产生滑坡。
  3.2.2 地表水的影响
  地表水下渗增加了斜坡土体的含水量,使土达到塑性状态,降低了土体的稳定性。当水渗入隔水层时使层面间摩擦力和内聚力降低,造成斜面坡失稳而下滑。
  3.2.3 地下水的影响
  地下水浸湿斜坡,使土石体的容重增加,浸湿范围加大,浸湿程度加剧,就显著地降低了土石体的抗剪强度,地下水位的升降,还会产生很大的动水压力与静水压力,地下水还能溶解土石体中易溶物质,使组成斜坡的土石体成份和结构发生变化,导致滑坡的产生。
  4.滑坡水的防治对策
  通过以上分析,可见滑坡的产生与水的关系密切,设置排水系统,消除水的危害,是整治滑坡的可靠措施。整治设计中,应明确以治水为本,支挡为辅,从“水“字上下功夫,采用疏、截、排等综合措施以引开地表水,降低地下水,提高土体强度。排水措施分为地表排水与地下排水两大类。
  4.1 地表排水
  地表排水的目的是拦截滑坡地段以外的地表水,不使水流入滑坡区内,并尽快排除滑坡范围内的雨水,引导地表水在滑坡体外的稳定山坡处排走。滑体以外的地表水,以拦截和旁引为原则;滑体以内的地表水以防渗,尽快汇集和引出为原则。因此:滑体外,设置一条或多条环形截水沟,拦截旁引地表径流,不使流入滑坡范围之内。
  4.1.1环形截水沟
  一般应按山坡汇水面积、降雨量(尤其是暴雨量)进行设计,经常采用20~25年最大的流量作为设计的依据。截水沟应设置在滑坡体可能发展的边界以外不小于5m处,当山坡坡面较大,地表迳流流速相应较大,应设计数条截水沟,间距以50~60m为宜,每条截水沟的断面根据沟间汇水面积设计。
  4.1.2 滑体内树枝状排水系统   首先应充分利用滑坡范围内的自然沟谷作为排除地表水的渠道,为此要对自然沟谷进行必要的整修、加固及铺砌工作,达到不溢流、不渗漏的目的,一般修成复式断面,沟底沟坡的铺砌厚度为20~30cm的浆砌片石。
  4.1.3 滑体内的泉水露头、湿地处需设置渗水沟与明沟相配合的引水工程
  其目的是排除滑体内的上层潜水和疏干边坡,这类引水工程包括集水和排水两部分,埋入地下水为集水部分,常采用渗水沟(又称集水盲沟)形式,露出地面部分是排水明沟。集水部分要设计滤层,排水部分是不透水的浆砌明沟。
  4.2 地下排水
  地下水是斜坡不稳定的主要原因之一,由于斜坡土层(岩体)中埋藏有地下水,流入边坡变形区,产生了动水压力和静水压力,为减弱这种压力的作用,确保边坡稳定,可采用地下排水的方法,由于滑体内地下含水带厚薄、分布、补给条件和当地的地质条件的差异,故有截、排、疏和降低地下水位等办法。一般在获得较准确而足够的地质和水文地质资料之后。并做了详尽分析,才能提出切合实际的设计和施工,这样才能达到计划目的。
  4.2.1盲沟
  盲沟按其作用的不同可分为支撑盲沟、截水盲沟及边坡渗沟。
  4.2.1.1 支撑盲沟
  一般深度为2米至十几米,以支撑山体滑动为其主要作用,并疏干滑坡体,效果较好,一般顺滑坡移动方向修筑,布置在地下水露头处和由于地下水作用形成坍塌之处。支撑盲沟的平面布置形式有Y形、YYY形和III形,盲沟的间距根据土质情况而定,一般采用6~15m。
  4.2.1.2 截水盲沟
  当滑坡外界有比较丰富的地下水补给时,常采用截水盲沟,以便将地下水尚未流入滑体之前就拦截引走。一般布置在滑坡可能发展的范围以外约5m的稳定地段,要求与地下水流向垂直。该方法在我省滑坡整治排水中应用最广,为一种较为有效的地下排水措施
  4.2.1.3 边坡渗沟
  渗沟的作用是排除滑坡前缘的边坡壤中水,疏干边坡,同时对边坡的局部地段有支撑作用。其形状从平面来分有垂直的、分支的、拱形等几种。
  5 .结语
  对于滑坡尤其是大型滑坡,试图通过桩、锚索、支挡结构等纯力学的方法去阻止其变形、运动和破坏往往是困难的,甚至是不可能的,通过对水等的防治措施,改变滑坡内在的物理力学性质,顺其自然,以柔克刚,实践证明,常常能收到事半功倍的效果。
  参考文献:
  1.工程地质手册第三版.北京.中国建筑工业出版社.1992
  2.林宗元主编.岩土工程勘察设计手册.沈阳.辽宁科学技术出版社.1996
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