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摘要:边坡地质灾害在各种工程中是很常见的,对边坡地质灾害的治理也是非常复杂的系统性工作。边坡地质灾害的成因各不相同,对其治理技术也各有不同。本文主要研究和分析了目前较为广泛使用的几种治理方法,为实际工程中的治理提供了参考以及使用价值。
关键词:边坡;地质灾害;技术
中图分类号:P62文献标识码: A
一、边坡地质灾害治理的现状
边坡地质灾害治理一直坚持“一次根治不留后患”的原则,充分认识灾害的形成是许多因素引起的,综合治理才是最好的方法。随着技术的不断发展,预应力锚索技术获得较为普遍的应用,并取得了良好的效果。近年来在边坡地质灾害治理方面有了突破性的措施,在容易产生地质灾害和地质不好的地段实行预加固工程,用来防止发生灾害,通常的做法是先加固后开挖或者加固开挖同时进行,这样可以避免发生灾害后的整治工作。利用小锚孔来注浆的方法,可以加固边坡的滑动带,这种技术具有机械化、方便施工、工作强度低的特点,是主动的对边坡进行加固,具有技术先进性,值得进一步的研究和发展。
二、边坡地质灾害成因分析
在常见的边坡中,岩层中部见产状的节理裂隙,为陡倾切割,对岩体的完整性造成了破坏。边坡开挖导致底部临空,因为地下水的持续作用,使得浅层岩体塌滑失稳。岩体滑坡属浅层平面滑动,滑动面是层间软弱结构面。坡体的产生和坡体的物质组成、地质结构与地下水的活动及其人类工程活动有着十分密切的关联。
大多数边坡浅层是强风化岩,风化裂隙发育,岩体破碎,岩石蚀变强,遇水就会软化,在地下水入渗作用下其稳定性较差。而弱风化流纹岩、玻屑凝灰岩受区域构造作用,绿泥石化蚀变非常强烈,发生了蚀变岩石,岩层表现为软硬相间,且结合程度十分差,层间结构面极易变为潜在滑动面。但是因为层问结构面外倾,顺坡结构面倾角比坡角小,对于滑动比较有利,在坡面施工形成临空面后极易破坏平面滑动。而施工过程中渗入的大量雨水等地表水,润滑了结构面,使结构面上土体受压值有效降低,这是发生滑坡的主要因素。
三、边坡地质灾害工程治理技术方法
(一)自然坡率法
坡率法指的是控制边坡高度与坡度,不需要加固边坡整体而自身具有一定稳定性的边坡治理方法。坡率法较为经济且施工方便,在工程条件许可的情况下,坡率法应该优先采用。坡率允许值应依据经验,按照工程类比的原则并与已有稳定边坡的坡率值确定相结合;下列边坡的坡率允许值应通过稳定性分析计算确定。
1)有外倾软弱结构面的岩质边坡;
2)土质较软的边坡;
3)坡顶边缘附近有较大荷载的边坡;
4)土质边坡>10m 或岩质边>30m的边坡。除此之外,下列边坡不宜采用坡率法放坡:
1)放坡开挖对拟建或相邻建筑物有不利影响的边坡;
2)地下水发育的边坡;
3)稳定性差的边坡。
(二)混凝土喷射加固法
处理边坡表面问题时可以用喷射混凝土的方法,该法能及时封闭岩土体,避免岩土体潮解、剥落和风化,还可以提高岩土体的强度,起到加固的作用。喷射混凝土时还可以跟锚杆混合使用,两者在配合使用时的范围主要包括:
1、那些容易风化、强度较低、性能较差的岩石边坡;
2、节理发育、风化严重、易受自然力影响、局部小型坍塌、大面积碎落的比较坚硬的岩层边坡;
3、通过爆破施工后,有大量的破坏范围、大量超薄的岩质边坡。
该方法不太适用于那些对外部景观要求较高的边坡,目前已经可以使用绿色混凝土,这种混凝土能够吸收一些养分和水分,保证先前喷入的草种成活,形成绿色的植被。
(三)锚杆(索)加固法
锚杆(索)加固边坡是将结构或不稳定岩土体锚固在稳定的岩土层上,让其相互连接,以传递拉力与剪力的技术方法。这种方法对于各种岩石及岩土边坡较为适用,加固效果是由连接体的结构、工艺和施工质量决定的,一般情况下,锚固的连接体有锚杆或锚索,锚固结构主要有锚具、承压板、台座、支挡结构、拉筋与注浆体等,依据是否预先施加应力可将其分为预应力、非预应力锚杆(索), 预应力锚固结构是通过预留的自由段实施张拉,给锚固体施加一定的预应力;非预应力锚固通常用的是全长锚固,杆体无自由段,非预应力锚固是基于围岩的不均匀变形,使杆体产生约束力而进行加固。
锚杆的长度应穿过潜在滑动面,锚固于稳定岩土层中,普通锚杆长度是4.0~6.0m,预应力锚杆长度是6.0-16.0m,预应力锚索长度可达数十米至近百米,所以对于加固大型边坡非常适用。为了确保锚杆(索)加固边坡的效果,在每两根锚杆(索)之间往往会设置钢筋混凝土横梁,且将钢筋网挂设在锚头与横梁上,再在钢筋网上喷射混凝土,避免边坡碎石滚落,并让边坡岩石构成一个和锚杆(索)加固的完整系统,从而使边坡的稳定性有效加强。
锚杆(索)加固边坡是工程稳固措施中较为经济、安全的方法,在具有显著软弱结构面的加固运用的比较多,其施工方法简单,技术成熟,一般都是与坡面格构梁结合,在格构梁内加以绿化,以实现边坡和自然景观相结合,坡面美观的效果。
(四)挡土墙法
挡土墙是人工建设的阻止那些松散岩土的构筑物,既可用于小型滑坡还可用于大型的滑坡治理。其作用原理是依赖自身的结构强度和重量来抵抗边坡下滑力。为了确保效果,要注意选好挡土墙的位置,通常要设在边坡的坡脚或者前缘位置。其结构形式一般有悬臂式、重力式、桩锚式、喷锚式以及加筋土式。
(五)注浆加固法
注浆加固边坡是在一定的压力作用下进行注浆管,使浆液进入边坡岩体裂隙中和破碎岩体固结,把破碎岩石进行粘结使其成为一个整体,成为破碎岩石中的稳定固架,这使得围岩的强度大大提高了;并且将地下水的通道堵塞,将水对边坡的危害有效减小了。为了让注浆可以达到预期效果,注浆之前一定要对边坡变形破坏的主滑面的深度及形狀进行全面了解和掌握,以便让注浆管下到滑面以下有利处。
注浆加固边坡对于岩体较坚硬,有连通裂隙,且地下水对边坡稳定影响较大的边坡区段较为使用。其施工设备少,工艺简单,可以形成永久性封水帷幕,在裂隙含水岩层及浅薄砂层中都能够用来堵水和加固,同时还能用来对断层破碎带进行处理;但其也有缺点,就是对滑动面附近地下水运动速度大、渗透性强和粘塑性强的岩土不易达到预期效果。
(六)柔性防护网
柔性防护网系统以高强度的柔性网作为主要部分,通过拦截和覆盖两种方式来防治各种地质灾害、爆破飞石等,是一种新型的防护结构。边坡的柔性防护网按照防护功能、结构形式、作用方式等可分为主动、被动防护系统。主动柔性防护系统通过锚杆和张拉绳施加张力给钢绳网,从而避免发生碎石现象; 被动柔性防护网由锚杆、钢丝绳网、工字钢、铁丝格网、消能环、支撑绳和底座等构成。柔性防护网具有许多技术、经济优势:
1、能够充分利用那些柔性材料的防冲击和易铺展能力,形成了适用于各种防止地质灾害的技术,实现了系统的最优化和标准化。
2、通过利用高强度金属的轻质特点实现整个系统的轻型化,用最少劳动力和最短工期实现安装和维护工作,可以适应各种复杂地形地貌。
3、系统具有开放性,可以减小视觉干扰从而保护了植被及其环境,提供了人工绿化的可能,提高了工程的美化绿化功能。
4、通过防腐处理的钢丝绳和钢丝材料可以保障系统具有较长的寿命,通常为 30年~ 50年。
(七)钢花管注浆
通过钢花管来注浆,可以把浆液渗入到岩土体里,能够有效改善边坡岩土体的性能指标,提高抗滑能力。钢管在边坡内还提高了安全稳定性。该法在设计时要注意岩土体性质,比较适用于岩体软弱破碎"节理发育裂隙的边坡,不太适合于粘性土和比较密实的边坡结构中。
结语
边坡稳定问题涉及交通、矿山、水利水电、建筑工程等诸多领域,近年来,随着我国经济建设的快速发展,边坡失稳事故时有发生,已经造成巨大的经济损失和人员伤亡,成为了制约人类生存和经济建设的重大灾害问题。因此,边坡灾害的治理应以“综合治理、尽早整治、彻底根治、不留后患”为原则。积极稳妥、经济合理、安全可靠的工程措施进行综合治理,尽量减少施工过程或运营阶段灾害的发生。
参考文献:
[1]黄祥谈. 高速公路高边坡安全检查与地质灾害风险评价[J]. 公路交通技术,2012,02:8-11+16.
[2]陈发波. 浅谈深圳地区边坡地质灾害的治理[J]. 河南科技,2006,09:62-63.
[3]郭祥情. 某边坡地质灾害成因分析及防治措施[J]. 建材技术与应用,2009,08:42-44.
关键词:边坡;地质灾害;技术
中图分类号:P62文献标识码: A
一、边坡地质灾害治理的现状
边坡地质灾害治理一直坚持“一次根治不留后患”的原则,充分认识灾害的形成是许多因素引起的,综合治理才是最好的方法。随着技术的不断发展,预应力锚索技术获得较为普遍的应用,并取得了良好的效果。近年来在边坡地质灾害治理方面有了突破性的措施,在容易产生地质灾害和地质不好的地段实行预加固工程,用来防止发生灾害,通常的做法是先加固后开挖或者加固开挖同时进行,这样可以避免发生灾害后的整治工作。利用小锚孔来注浆的方法,可以加固边坡的滑动带,这种技术具有机械化、方便施工、工作强度低的特点,是主动的对边坡进行加固,具有技术先进性,值得进一步的研究和发展。
二、边坡地质灾害成因分析
在常见的边坡中,岩层中部见产状的节理裂隙,为陡倾切割,对岩体的完整性造成了破坏。边坡开挖导致底部临空,因为地下水的持续作用,使得浅层岩体塌滑失稳。岩体滑坡属浅层平面滑动,滑动面是层间软弱结构面。坡体的产生和坡体的物质组成、地质结构与地下水的活动及其人类工程活动有着十分密切的关联。
大多数边坡浅层是强风化岩,风化裂隙发育,岩体破碎,岩石蚀变强,遇水就会软化,在地下水入渗作用下其稳定性较差。而弱风化流纹岩、玻屑凝灰岩受区域构造作用,绿泥石化蚀变非常强烈,发生了蚀变岩石,岩层表现为软硬相间,且结合程度十分差,层间结构面极易变为潜在滑动面。但是因为层问结构面外倾,顺坡结构面倾角比坡角小,对于滑动比较有利,在坡面施工形成临空面后极易破坏平面滑动。而施工过程中渗入的大量雨水等地表水,润滑了结构面,使结构面上土体受压值有效降低,这是发生滑坡的主要因素。
三、边坡地质灾害工程治理技术方法
(一)自然坡率法
坡率法指的是控制边坡高度与坡度,不需要加固边坡整体而自身具有一定稳定性的边坡治理方法。坡率法较为经济且施工方便,在工程条件许可的情况下,坡率法应该优先采用。坡率允许值应依据经验,按照工程类比的原则并与已有稳定边坡的坡率值确定相结合;下列边坡的坡率允许值应通过稳定性分析计算确定。
1)有外倾软弱结构面的岩质边坡;
2)土质较软的边坡;
3)坡顶边缘附近有较大荷载的边坡;
4)土质边坡>10m 或岩质边>30m的边坡。除此之外,下列边坡不宜采用坡率法放坡:
1)放坡开挖对拟建或相邻建筑物有不利影响的边坡;
2)地下水发育的边坡;
3)稳定性差的边坡。
(二)混凝土喷射加固法
处理边坡表面问题时可以用喷射混凝土的方法,该法能及时封闭岩土体,避免岩土体潮解、剥落和风化,还可以提高岩土体的强度,起到加固的作用。喷射混凝土时还可以跟锚杆混合使用,两者在配合使用时的范围主要包括:
1、那些容易风化、强度较低、性能较差的岩石边坡;
2、节理发育、风化严重、易受自然力影响、局部小型坍塌、大面积碎落的比较坚硬的岩层边坡;
3、通过爆破施工后,有大量的破坏范围、大量超薄的岩质边坡。
该方法不太适用于那些对外部景观要求较高的边坡,目前已经可以使用绿色混凝土,这种混凝土能够吸收一些养分和水分,保证先前喷入的草种成活,形成绿色的植被。
(三)锚杆(索)加固法
锚杆(索)加固边坡是将结构或不稳定岩土体锚固在稳定的岩土层上,让其相互连接,以传递拉力与剪力的技术方法。这种方法对于各种岩石及岩土边坡较为适用,加固效果是由连接体的结构、工艺和施工质量决定的,一般情况下,锚固的连接体有锚杆或锚索,锚固结构主要有锚具、承压板、台座、支挡结构、拉筋与注浆体等,依据是否预先施加应力可将其分为预应力、非预应力锚杆(索), 预应力锚固结构是通过预留的自由段实施张拉,给锚固体施加一定的预应力;非预应力锚固通常用的是全长锚固,杆体无自由段,非预应力锚固是基于围岩的不均匀变形,使杆体产生约束力而进行加固。
锚杆的长度应穿过潜在滑动面,锚固于稳定岩土层中,普通锚杆长度是4.0~6.0m,预应力锚杆长度是6.0-16.0m,预应力锚索长度可达数十米至近百米,所以对于加固大型边坡非常适用。为了确保锚杆(索)加固边坡的效果,在每两根锚杆(索)之间往往会设置钢筋混凝土横梁,且将钢筋网挂设在锚头与横梁上,再在钢筋网上喷射混凝土,避免边坡碎石滚落,并让边坡岩石构成一个和锚杆(索)加固的完整系统,从而使边坡的稳定性有效加强。
锚杆(索)加固边坡是工程稳固措施中较为经济、安全的方法,在具有显著软弱结构面的加固运用的比较多,其施工方法简单,技术成熟,一般都是与坡面格构梁结合,在格构梁内加以绿化,以实现边坡和自然景观相结合,坡面美观的效果。
(四)挡土墙法
挡土墙是人工建设的阻止那些松散岩土的构筑物,既可用于小型滑坡还可用于大型的滑坡治理。其作用原理是依赖自身的结构强度和重量来抵抗边坡下滑力。为了确保效果,要注意选好挡土墙的位置,通常要设在边坡的坡脚或者前缘位置。其结构形式一般有悬臂式、重力式、桩锚式、喷锚式以及加筋土式。
(五)注浆加固法
注浆加固边坡是在一定的压力作用下进行注浆管,使浆液进入边坡岩体裂隙中和破碎岩体固结,把破碎岩石进行粘结使其成为一个整体,成为破碎岩石中的稳定固架,这使得围岩的强度大大提高了;并且将地下水的通道堵塞,将水对边坡的危害有效减小了。为了让注浆可以达到预期效果,注浆之前一定要对边坡变形破坏的主滑面的深度及形狀进行全面了解和掌握,以便让注浆管下到滑面以下有利处。
注浆加固边坡对于岩体较坚硬,有连通裂隙,且地下水对边坡稳定影响较大的边坡区段较为使用。其施工设备少,工艺简单,可以形成永久性封水帷幕,在裂隙含水岩层及浅薄砂层中都能够用来堵水和加固,同时还能用来对断层破碎带进行处理;但其也有缺点,就是对滑动面附近地下水运动速度大、渗透性强和粘塑性强的岩土不易达到预期效果。
(六)柔性防护网
柔性防护网系统以高强度的柔性网作为主要部分,通过拦截和覆盖两种方式来防治各种地质灾害、爆破飞石等,是一种新型的防护结构。边坡的柔性防护网按照防护功能、结构形式、作用方式等可分为主动、被动防护系统。主动柔性防护系统通过锚杆和张拉绳施加张力给钢绳网,从而避免发生碎石现象; 被动柔性防护网由锚杆、钢丝绳网、工字钢、铁丝格网、消能环、支撑绳和底座等构成。柔性防护网具有许多技术、经济优势:
1、能够充分利用那些柔性材料的防冲击和易铺展能力,形成了适用于各种防止地质灾害的技术,实现了系统的最优化和标准化。
2、通过利用高强度金属的轻质特点实现整个系统的轻型化,用最少劳动力和最短工期实现安装和维护工作,可以适应各种复杂地形地貌。
3、系统具有开放性,可以减小视觉干扰从而保护了植被及其环境,提供了人工绿化的可能,提高了工程的美化绿化功能。
4、通过防腐处理的钢丝绳和钢丝材料可以保障系统具有较长的寿命,通常为 30年~ 50年。
(七)钢花管注浆
通过钢花管来注浆,可以把浆液渗入到岩土体里,能够有效改善边坡岩土体的性能指标,提高抗滑能力。钢管在边坡内还提高了安全稳定性。该法在设计时要注意岩土体性质,比较适用于岩体软弱破碎"节理发育裂隙的边坡,不太适合于粘性土和比较密实的边坡结构中。
结语
边坡稳定问题涉及交通、矿山、水利水电、建筑工程等诸多领域,近年来,随着我国经济建设的快速发展,边坡失稳事故时有发生,已经造成巨大的经济损失和人员伤亡,成为了制约人类生存和经济建设的重大灾害问题。因此,边坡灾害的治理应以“综合治理、尽早整治、彻底根治、不留后患”为原则。积极稳妥、经济合理、安全可靠的工程措施进行综合治理,尽量减少施工过程或运营阶段灾害的发生。
参考文献:
[1]黄祥谈. 高速公路高边坡安全检查与地质灾害风险评价[J]. 公路交通技术,2012,02:8-11+16.
[2]陈发波. 浅谈深圳地区边坡地质灾害的治理[J]. 河南科技,2006,09:62-63.
[3]郭祥情. 某边坡地质灾害成因分析及防治措施[J]. 建材技术与应用,2009,08:42-44.