滑坡的产生及在公路工程中的防治

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  摘 要 本文对滑坡形成条件、影响因素、野外识别进行了介绍,并阐述了在公路工程中滑坡的防治原则以及方法,目的在于提高对滑坡的认识,减轻由滑坡造成的损失。
  关键词 滑坡;形成条件;影响因素;识别;防治
  中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0146-01
  
  斜坡大量土体和岩体在重力作用下,沿一定的滑动面(或带)整体向下滑动的现象,称为滑坡。滑坡是山区公路的主要病害之一。由于山坡或者路基边坡发生滑坡,常使交通中断,影响公路的正常运输。大规模的滑坡,可以堵塞河道,摧毁公路,破坏厂矿,掩埋村庄,对山区建设和交通设施危害很大。
  1 滑坡的形成条件
  滑坡的发生时坡体岩土体平衡条件遭到破坏的结果,其发生需同时具备以下两个条件:滑动面基本贯通以及下滑力(力矩)大于抗滑力(力矩)。
  滑动面形态典型的有平面形、圆弧形、折线形等,根据滑动面的不同形态可作如下具体分析。
  1)在平面滑动面情形下(如图1),滑坡体的稳定系数K为滑动面上的总抗滑力F与岩土体重力Q所产生的总下滑力T之比,即K=F/T。
  当K<1时,滑坡发生滑动;当K≥1时,滑坡稳定或处于极限平衡
  状态。
   图1
  2)在圆形滑动面情形下(如图2),滑动面中心为O,滑弧半径为R,过滑动圆心O作一铅垂线,将滑坡体分成两部分。在线之右部分为滑动部分,其重力为G1,它能绕O点形成滑动力矩G1d1,其左部重力为G2的部分能形成抗滑力矩。因此,该滑坡的稳定系数K为总抗滑力矩与总滑动力矩之比,即K= [G2×d2+τ×AB×R] / G1×d1
  当K<1时,滑坡失去平衡,而发生滑坡。
  2 影响滑坡的因素
  1)岩土类型。岩土体及其结构是产生滑坡的物质基础。通常,各类岩、土组成的坡体都有可能构成滑坡体,其中结构松软,抗剪强度和抗风化能力较低,在水的作用下其性质易发生变化的岩、土体,如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的坡体易发生滑坡。
  2)地质构造。斜坡岩、土体、特别是岩体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时,才可能具备向下滑动的条件。同时,构造面又为降雨等进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层理面、岩性界面、断层发育的斜坡,特别是当平行和垂直坡体的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面发育时,最易发生滑坡。
  3)地形地貌。只有处于一定地貌部位、具备一定坡度的斜坡才可能发生滑坡,如双钩同源山脊就是易产生滑坡的有利地形。
  图2
  4)水文地质条件。水对斜坡土石的作用,是形成滑坡的重要条件。地表水可以改变斜坡的外形,当水渗入滑坡体后,起到“润滑剂”的作用,不但可以增大滑坡的下滑力,而且将迅速改变滑动面(带)土石的性质,降低其抗剪强度。
  5)其他因素。诸如地震、风化作用、降水以及人为不合理的活动等也都是引发滑坡的主要因素。
  3 滑坡的野外识别
  1)地形地物标志。当斜坡上发育有圈椅状、马蹄状地形或多级不正常的台阶,其形状与周围斜坡明显不协调;斜坡上有明显的裂缝,并且有逐渐加长加宽现象,坡脚有泥土挤出。坡面植被出现“醉汉林”、“马刀树”等。
  2)底层构造标志。地层整体性常因滑动而破坏;层位不连续,缺失某些地层或层位错开等。
  3)水文地质标志。滑坡地段含水层的原有状况常被破坏,潜水位不规则,无固定流向等。
  4 滑坡的防治
  1)防治原则。滑坡的防治,要贯彻“以防为主、整治为辅”的原则,概括来讲为:绕治合理,科学有据;以防为主,一次根治;统筹规划,综合整治;科学施工,主次有序;护脚强腰封顶,治坡先要治水。
  2)防治措施。防治滑坡的工程措施,大致可以分为排水、力学平衡以及改变滑动面(带)的土石性质三类。
  ①排水。排水分为地表排水和地下排水。
  地表排水是首先采取并应长期运用的措施,为了防止水流的下渗,整平夯实滑坡体、填缝、灌浆勾缝等;为了防治滑坡下部水流的冲刷,设置护坡、护堤、石笼防护;设置截水沟、树枝状排水沟系统。另外,在滑坡地区进行绿化植树育林,尤其是种植阔叶树木,也是配合地表排水、促使滑坡稳定的一项有效措施。
  对于地下水,可疏而不可堵,常用的滑坡地下排水系统有渗沟、盲沟、排水平孔、隧道等,若滑坡位于河道凹岸处,由于水流的环向冲刷作用较大,使河道凹岸不断侵蚀,同时水渗入滑坡体,不仅使下滑力增大而且水起到润滑的作用减小抗滑力,这种情况下滑坡极易发生且不易治理。对这种滑坡,可在它的凹岸地段修筑堤坝,以防水流继续侵蚀,并修筑排水平孔等排除渗入的河水,保持山体稳定。实例如汉中略阳县到汉中市高速公路沿途滑坡的治理。
  ②力学平衡法。根据滑坡形成的原因,滑坡治理的力学平衡法可有两个方面进行。
  增大抗滑力:由于失去支撑而引起的滑坡,可采用支档、坡体锚固的办法,根据滑坡形成的条件分析,支挡锚固可以增大滑坡体的抗滑力(力矩),在下滑力(力矩)不变的情况下,使K值增大,使滑坡迅速恢复稳定。支挡的措施种类很多,有抗滑片石垛、挡墙、抗滑桩等,坡体锚固的方法如如锚索、锚杆。
  抗滑片石垛和抗滑挡墙是利用修砌片石阻止滑坡体下滑的措施,对于滑坡体不大,滑坡面(带)位置低于坡脚的中、小型滑坡,山区公路中常遇见的小型滑坡通常采用这种工程措施治理。这种措施的优点是比较节约成本,片石等材料大多可以就地取材,易于施工操作。缺点是必须一次性彻底治理,绝对不能分批治理。对于较长的滑坡体常采用分段施工的方式进行。
  抗滑桩治理滑坡既要保证桩不被折断,又要保证土体不会从桩间滑走或桩顶滑出,这种措施对于大型滑坡较为常见。
  减小下滑力:通常采用刷方减重的治理方式,即当滑坡处于头重脚轻的状况下,或者修筑抗滑挡墙抗滑片石垛等由于地势受到限制时,采取刷去一部分滑坡体的办法,使滑坡的外形改变,重心降低,减小下滑力。在治理滑坡实际应用中,增大抗滑力和减小下滑力常综合运用,确保收到良好的治理效果。这种治理方式在宝成铁路沿线略阳县内广泛存在。
  ③改善滑动面(带)的土石性质。一般采用焙烧、电渗排水、压浆以及化学加固等物理化学方法直接稳定滑坡。
  运用物理化学方法改善滑带土石性质提高滑坡稳定性的治理方法,尚处于试验阶段,又由于施工中不宜进行,在滑坡治理中并未被广泛采用。
  5 总结
  由于公路滑坡成因复杂,影响因素多,因此需要对不同滑坡进行详细的现场勘查,确定造成滑坡的主因,采取适当的治理方式,综合治理一次根治,减少可能有滑坡造成的人身财产等危害,达到治理目的。
  参考文献
  [1]窦明健,等.公路工程地质[M].北京:人民交通出版社,2011.
  作者简介
  徐学斌(1990— ),男,汉族,河北唐山人,现就读于长安大学公路学院道路桥梁与渡河工程(桥梁工程)专业。
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