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摘要:本文主要研究公路建设工程遇到的岩土工程稳定性问题,通过调查研究笔者所在省份多条公路的施工过程,发现公路施工通常会遇到许多岩土工程稳定性问题,为此方面施工提出可行性建议,以供参考。
关键词:公路;岩土工程;稳定性
一、边坡稳定问题
在高山峻岭区修建公路,自然边坡以及人工修建边坡在重力的作用下存在失稳的可能性。我们往往利用支挡结构来预防边坡失稳,但同样支挡结构也会给岩、土体施加应力作用。通常情况下斜坡受各种天然动力侵蚀后,会逐渐产生稳固坡体结构。为了制定符合技术规范的施工方案,可以将人工修建的边坡与天然形成的斜坡相比较,并对边坡稳定性开展分析研究,以确保公路边坡稳定性。但从以往公路工程建设活动经验来看,人工边坡失稳引发工程事故的问题依然突出。其不稳定的原因一是边坡的自然平衡状态被风化、剥蚀等地质营力以及开挖、削方人类工程活动所破坏,二是受现场各种施工条件的制约,如平缓的坡角需要更多挖方工程量并占用更多的土地资源,导致工程投资增大,而只能采用直立式边坡加支护方案,此时必须对支护方案的可靠性开展评价工作。斜坡岩土体结构稳定性的评价重点是强度和变形,应结合实际施工的具体要求来实施。
滑坡和崩塌是边坡喪失稳定性的最常见后果。不管是自然动力作用还是工程建设施工,其诱发滑坡地质灾害普遍存在,其危险性也突显。因此,为了确保公路工程边坡稳定安全,预防滑坡现象,应对边坡稳定性全面分析研究和论证。至于已存在的老滑坡,考虑其已形成的软弱结构面因素,相同环境条件下新边坡的稳定性要比老滑坡体高很多。因此公路施工活动诱发老滑坡地质灾害再次发生的几率要高于新滑坡。
目前,边坡稳定性分析方法侧重于研究建立力学模型并确定潜在滑动面位置。边坡的防治手段为:一是修正坡体结构并调整边坡岩土体内部的受力情况,使边坡维持较强的稳定状态;二是采用支护以及锚固等工程增加边坡岩土体的结构强度,预防边坡产生滑塌现象。
二、路基稳定问题
路基是否稳定取决于地基土是否具有足够的强度,形变是否超出最大容许范围。强度符合规范要求是指在汽车的荷载作用下地基岩土体未发生破坏性的现象;变形是否超出最大容许范围是指在汽车的荷载作用下控制地基土沉降量,保持公路正常通行功能。公路工程建设中应把好地基土强度和变形两道关,从而提高地基土稳定性。软弱岩土体分布区域的路基工程事故原因主要是沉降量以及沉降差超出极限变形状态导致的,其中不均匀沉降是路基失稳的关键因素。因此,在验算路基承载力已达标的前提下,应参照国家沉降控制标准规范来施工软土区域公路路基,确保公路工程建设安全。在实际工程施工中,采取预压固结、挤密、强夯、置换、注浆胶结等工程技术处理措施能有效地解决路基稳定性问题。
对于工程实践中路基的稳定性分析研究主要体现在以下三个方面:
①分析公路路基结构强度与变形特性。公路荷载等级较低的情况下,天然地基土应首选为路基基础持力层。同时,分析天然地基工程性质有利于制定地基处理方案。
②路基处理技术的研究。目前,跨沟塘路堤往往需要高填方的情形越来越常见,未经处理的天然软弱土体路基一般难以符合施工的技术要求,人工改良地基措施如置换、强夯、挤密、预先压实固结、灌注水泥浆胶结等新技术日益涌现。根据实际施工具体技术指标要求,做好改良地基的稳定性评价。
③剖析桥梁深基础的必要性和施工特征。在某些特殊条件下,桥梁工程建设由于施工条件的种种限制不能采用天然以及改良地基,则采用桩基础等深基础形式来确保基础较高的稳定性。在实际工程中,要充分分析研究地基土的物理力学性能、基础的特征及其相互作用关系,设计出安全可靠、经济合理的的工程施工方案。
三、渗透稳定性问题
公路路基岩土体在地下水的渗透侵蚀下物理力学特性会产生变化,对于不同种类、不同特性的岩土体,其影响程度和机理也不一致。地下水的溶蚀作用可将具有可溶性的碳酸盐岩等岩土中的可溶性物质缓慢溶解。具有粘结作用的微粒间的相互作用力随之削弱,最终导致岩土体稳定结构遭受破坏,工程地质性能变差。相反,地下水对岩浆岩和变质岩的影响十分微小。
岩土中的静水压力一般指孔隙水压力。岩土体变形和强度发生变化的因素之一是有效应力。有效应力越高,岩土体结构强度越大。由于有效应力与孔隙水压力互成反比,因此,较高的孔隙水压力和较低的有效应力会导致公路岩土体固结所需时间变长,削弱了岩土体的强度。
岩土中的动水压力是地下水渗流时对岩土体细小颗粒作用的渗透力。地下水沿着一定的方向流动时有水力梯度,动水压力与水力梯度成正比。公路施工时边坡内的动水压力会使岩土体下滑力增大,地下水渗透作用后产生的岩土体变形导致边坡稳定性失控。因此,公路施工涉及地下水时应充分重视动水压力引起的不良后果,结合岩土体物质成分以及水力梯度研究发生渗透变形现象的机率。
四、围岩稳定问题
公路隧道施工过程中,通常应控制围岩的变形量,以达到减小施加于围岩支挡结构上的作用力的目标,从而提高围岩的结构稳定性。公路隧道工程施工中围岩径向位移增大并且切向应力产生集中现象。如果此时岩体结构松散,物理力学性质较差,则径向会发生明显形变,岩体应力会逐渐释放。经过渐变的应力释放期,围岩中的岩体松动圈逐渐形成,并产生一系列大小不一、深浅不一的裂隙。在各种裂隙的协同作用下,围岩体的结构稳定性难易维持,最终产生大面积坍塌不良后果。因此,应及时采取合适的支护措施并选择恰当的支护衬砌时间以降低围岩压力,减小围岩变形量,提高岩体强度,从而有效预防围岩大面积坍塌发生。
五、结语
综上所述,公路施工过程中常常会遇到边坡、路基、渗透、围岩等稳定性问题,为了公路工程建设顺利实施,保障施工道路通行安全,需要采取有效的工程防治措施来解决上述问题。
参考文献:
[1]谢定义.工程建设中的岩土工程问题与研究[J].西安理工大学学报,1995,11(1):47-50.
[2]袁建新.岩土工程问题综述[J].岩土力学,1996,17(3):86-93.
[3]龚晓南.漫谈岩土工程发展的若干问题[J].岩土工程界,2000,(1):52-57.
关键词:公路;岩土工程;稳定性
一、边坡稳定问题
在高山峻岭区修建公路,自然边坡以及人工修建边坡在重力的作用下存在失稳的可能性。我们往往利用支挡结构来预防边坡失稳,但同样支挡结构也会给岩、土体施加应力作用。通常情况下斜坡受各种天然动力侵蚀后,会逐渐产生稳固坡体结构。为了制定符合技术规范的施工方案,可以将人工修建的边坡与天然形成的斜坡相比较,并对边坡稳定性开展分析研究,以确保公路边坡稳定性。但从以往公路工程建设活动经验来看,人工边坡失稳引发工程事故的问题依然突出。其不稳定的原因一是边坡的自然平衡状态被风化、剥蚀等地质营力以及开挖、削方人类工程活动所破坏,二是受现场各种施工条件的制约,如平缓的坡角需要更多挖方工程量并占用更多的土地资源,导致工程投资增大,而只能采用直立式边坡加支护方案,此时必须对支护方案的可靠性开展评价工作。斜坡岩土体结构稳定性的评价重点是强度和变形,应结合实际施工的具体要求来实施。
滑坡和崩塌是边坡喪失稳定性的最常见后果。不管是自然动力作用还是工程建设施工,其诱发滑坡地质灾害普遍存在,其危险性也突显。因此,为了确保公路工程边坡稳定安全,预防滑坡现象,应对边坡稳定性全面分析研究和论证。至于已存在的老滑坡,考虑其已形成的软弱结构面因素,相同环境条件下新边坡的稳定性要比老滑坡体高很多。因此公路施工活动诱发老滑坡地质灾害再次发生的几率要高于新滑坡。
目前,边坡稳定性分析方法侧重于研究建立力学模型并确定潜在滑动面位置。边坡的防治手段为:一是修正坡体结构并调整边坡岩土体内部的受力情况,使边坡维持较强的稳定状态;二是采用支护以及锚固等工程增加边坡岩土体的结构强度,预防边坡产生滑塌现象。
二、路基稳定问题
路基是否稳定取决于地基土是否具有足够的强度,形变是否超出最大容许范围。强度符合规范要求是指在汽车的荷载作用下地基岩土体未发生破坏性的现象;变形是否超出最大容许范围是指在汽车的荷载作用下控制地基土沉降量,保持公路正常通行功能。公路工程建设中应把好地基土强度和变形两道关,从而提高地基土稳定性。软弱岩土体分布区域的路基工程事故原因主要是沉降量以及沉降差超出极限变形状态导致的,其中不均匀沉降是路基失稳的关键因素。因此,在验算路基承载力已达标的前提下,应参照国家沉降控制标准规范来施工软土区域公路路基,确保公路工程建设安全。在实际工程施工中,采取预压固结、挤密、强夯、置换、注浆胶结等工程技术处理措施能有效地解决路基稳定性问题。
对于工程实践中路基的稳定性分析研究主要体现在以下三个方面:
①分析公路路基结构强度与变形特性。公路荷载等级较低的情况下,天然地基土应首选为路基基础持力层。同时,分析天然地基工程性质有利于制定地基处理方案。
②路基处理技术的研究。目前,跨沟塘路堤往往需要高填方的情形越来越常见,未经处理的天然软弱土体路基一般难以符合施工的技术要求,人工改良地基措施如置换、强夯、挤密、预先压实固结、灌注水泥浆胶结等新技术日益涌现。根据实际施工具体技术指标要求,做好改良地基的稳定性评价。
③剖析桥梁深基础的必要性和施工特征。在某些特殊条件下,桥梁工程建设由于施工条件的种种限制不能采用天然以及改良地基,则采用桩基础等深基础形式来确保基础较高的稳定性。在实际工程中,要充分分析研究地基土的物理力学性能、基础的特征及其相互作用关系,设计出安全可靠、经济合理的的工程施工方案。
三、渗透稳定性问题
公路路基岩土体在地下水的渗透侵蚀下物理力学特性会产生变化,对于不同种类、不同特性的岩土体,其影响程度和机理也不一致。地下水的溶蚀作用可将具有可溶性的碳酸盐岩等岩土中的可溶性物质缓慢溶解。具有粘结作用的微粒间的相互作用力随之削弱,最终导致岩土体稳定结构遭受破坏,工程地质性能变差。相反,地下水对岩浆岩和变质岩的影响十分微小。
岩土中的静水压力一般指孔隙水压力。岩土体变形和强度发生变化的因素之一是有效应力。有效应力越高,岩土体结构强度越大。由于有效应力与孔隙水压力互成反比,因此,较高的孔隙水压力和较低的有效应力会导致公路岩土体固结所需时间变长,削弱了岩土体的强度。
岩土中的动水压力是地下水渗流时对岩土体细小颗粒作用的渗透力。地下水沿着一定的方向流动时有水力梯度,动水压力与水力梯度成正比。公路施工时边坡内的动水压力会使岩土体下滑力增大,地下水渗透作用后产生的岩土体变形导致边坡稳定性失控。因此,公路施工涉及地下水时应充分重视动水压力引起的不良后果,结合岩土体物质成分以及水力梯度研究发生渗透变形现象的机率。
四、围岩稳定问题
公路隧道施工过程中,通常应控制围岩的变形量,以达到减小施加于围岩支挡结构上的作用力的目标,从而提高围岩的结构稳定性。公路隧道工程施工中围岩径向位移增大并且切向应力产生集中现象。如果此时岩体结构松散,物理力学性质较差,则径向会发生明显形变,岩体应力会逐渐释放。经过渐变的应力释放期,围岩中的岩体松动圈逐渐形成,并产生一系列大小不一、深浅不一的裂隙。在各种裂隙的协同作用下,围岩体的结构稳定性难易维持,最终产生大面积坍塌不良后果。因此,应及时采取合适的支护措施并选择恰当的支护衬砌时间以降低围岩压力,减小围岩变形量,提高岩体强度,从而有效预防围岩大面积坍塌发生。
五、结语
综上所述,公路施工过程中常常会遇到边坡、路基、渗透、围岩等稳定性问题,为了公路工程建设顺利实施,保障施工道路通行安全,需要采取有效的工程防治措施来解决上述问题。
参考文献:
[1]谢定义.工程建设中的岩土工程问题与研究[J].西安理工大学学报,1995,11(1):47-50.
[2]袁建新.岩土工程问题综述[J].岩土力学,1996,17(3):86-93.
[3]龚晓南.漫谈岩土工程发展的若干问题[J].岩土工程界,2000,(1):52-57.