土質(zhì)邊坡防護(hù)研究

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1、土質(zhì)邊坡防護(hù)研究吳茂華（武漢市公路勘察設(shè)計(jì)院湖北武漢430051）0引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量鐵路、公路、水利、礦山、城鎮(zhèn)等設(shè)施的修建，特別是在丘陵和山區(qū)建設(shè)中，人類工程活動(dòng)中開挖和堆填的邊坡數(shù)量越來越多，高度越來越大，同時(shí)邊坡在演變過程中也將發(fā)生不同形式和規(guī)模的變形與破壞，如滑坡和崩塌等。邊坡穩(wěn)定問題也備受國(guó)內(nèi)外專家的關(guān)注，一旦處理不當(dāng)形成滑坡，輕則阻塞交通或影響工程進(jìn)度，重則危及生命和工程存亡，因此邊坡的穩(wěn)定分析及防護(hù)設(shè)計(jì)在工程領(lǐng)域內(nèi)至關(guān)重要[1]。土坡穩(wěn)定是土力學(xué)的基本課題之一，是巖土工程的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容[2]。近年來，如何對(duì)土質(zhì)邊坡進(jìn)行綜合防護(hù)倍受工程技術(shù)人員的重視。1土質(zhì)邊坡失穩(wěn)

2、的機(jī)理分析土坡的失穩(wěn)一般是指土方邊坡在一定范圍內(nèi)整體沿某一滑動(dòng)面向下或向外移動(dòng)而喪失其穩(wěn)定性，從某種意義上說是作用于滑坡這一系統(tǒng)下的下滑力（滑動(dòng)力）超過滑床的抗滑力（阻滑力）的結(jié)果。下滑力主要來自滑坡體重力沿滑動(dòng)面的下滑分力，它和滑坡體物質(zhì)的容重和滑體厚度（h）及滑面傾角（）有關(guān)，此外，還有靜水壓力、動(dòng)水壓力和地震力等附加力?？够χ饕獮榛瑒?dòng)面（帶）土的粘結(jié)力和摩擦力，此外，還有滑體兩側(cè)不動(dòng)體的阻滑力[3]。邊坡失穩(wěn)往往是在外界不利因素影響下觸發(fā)和加劇的。這些外界因素往往導(dǎo)致土體剪應(yīng)力的增加或抗剪強(qiáng)度的降低，使土體中剪應(yīng)力大于土的強(qiáng)度而造成滑動(dòng)失穩(wěn)。造成邊坡土體中剪應(yīng)力增加的主要因素有：坡頂堆

3、載，行車、基坑邊坡太陡、開挖深度過大、土體遇水自重增加、地下水的滲流產(chǎn)生動(dòng)水壓力；土體豎向裂縫積水產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力等。引起土體抗剪強(qiáng)度降低的主要因素有：土質(zhì)本身較差、土體被水浸潤(rùn)泡軟、受氣候影響和風(fēng)化作用使土質(zhì)松軟，開裂、飽和的細(xì)砂和粉砂因受振動(dòng)而液化等。2土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算土坡穩(wěn)定分析常用的方法有極限平衡法、滑移線場(chǎng)法、極限分析法等。當(dāng)滑移面為簡(jiǎn)單平面時(shí)，靜力平衡計(jì)算可采用解析法計(jì)算，著名的庫(kù)倫公式就是一例。當(dāng)滑移面為一圓弧、對(duì)數(shù)螺線、折線或任意曲線時(shí)，通常采用條分法。條分法計(jì)算簡(jiǎn)單，根據(jù)假設(shè)條件與應(yīng)用的方程不同，條分法分為非嚴(yán)格條分法與嚴(yán)格條分法。非嚴(yán)格條分法由于假定不同而形成各種方法，

4、有瑞典法、簡(jiǎn)化Bishop法、簡(jiǎn)化Janbu法、羅厄法、Sarmar(Ⅰ)、不平衡推力法（傳遞系數(shù)法）。其中不平衡推力法是我國(guó)工程技術(shù)人員從大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出一種適用的滑坡穩(wěn)定分析方法，該方法不僅計(jì)算簡(jiǎn)單，而且能夠?yàn)榛轮卫硖峁┰O(shè)計(jì)推力，因此在交通、水利等工程中得到了廣泛應(yīng)用。其計(jì)算公式如式1、2所示：=+--（1）=-(2)式中：、—第i和i-1滑塊剩余下滑力（kN/m）；—穩(wěn)定系數(shù)；—第i滑塊的自重力（kN/m）;、—第i和第i-1滑塊對(duì)應(yīng)滑面的傾角（°）；—第i滑塊滑面內(nèi)摩擦角（°）；—第i滑塊滑面巖土粘聚力（kN/m）；—第i滑塊滑面長(zhǎng)度（m）;—6傳遞系數(shù)。當(dāng)滑坡體最后一個(gè)條塊的

5、剩余下滑力小于或等于0時(shí)，滑坡穩(wěn)定；大于0時(shí)，滑坡不穩(wěn)定。此值可作為設(shè)計(jì)支擋工程結(jié)構(gòu)所承受的推力[4]。3.擋土墻防護(hù)土質(zhì)邊坡的實(shí)例分析3.1土質(zhì)邊坡的防護(hù)原理為保證公路的正常使用，確保行車安全，美化環(huán)境，減少公路的養(yǎng)護(hù)量，公路邊坡的防護(hù)和治理正日益受到人們的重視，已成為公路設(shè)計(jì)和施工中與路基主體工程并重的問題[5]。公路邊坡的防治主要從兩方面著手：一方面進(jìn)行邊坡工程治理，切斷滑坡災(zāi)害的發(fā)生；另一方面進(jìn)行邊坡的監(jiān)測(cè)，形成邊坡工程的預(yù)報(bào)系統(tǒng)，減少邊坡滑塌與滑坡造成的災(zāi)害損失[6]。公路邊坡防護(hù)按照材料種類分為三類：植物防護(hù)與綠化、圬工防護(hù)和綜合防護(hù)；按功能可劃分為坡面防護(hù)、沖刷防護(hù)、支擋工程三類

6、。其中，支擋工程用于防止路基變形或支擋路基土體，以保證路基穩(wěn)定性。常用的類型有各種擋土墻及其他有承重作用的構(gòu)造物。3.2擋土墻防護(hù)工程計(jì)算分析實(shí)例青鄭高速是武漢市7條快速出城公路之一,是連通江夏與咸寧的出城道路。K7+700分離式立交橋位于武漢市青菱至鄭店快速出口高速公路測(cè)設(shè)中心。該分離式立交橋?yàn)榭玎l(xiāng)間簡(jiǎn)易路而設(shè)，屬剝蝕壟崗地貌，地形略有起伏，橋址兩側(cè)多為種植地。橋址區(qū)巖土層在勘探深度范圍內(nèi)，主要由第四系全新統(tǒng)填土層，第四系上更新統(tǒng)沖、洪積層，第四系殘積層，及下伏志留系（k）風(fēng)化灰?guī)r組成。自今年6～7月間受強(qiáng)降雨影響，該處土壤含水量增高，土質(zhì)疏松，發(fā)生滑塌現(xiàn)象。治理該處滑坡，擬采用圖1所示的擋

7、墻進(jìn)行防護(hù)，具體計(jì)算內(nèi)容如下：3.2.1滑坡剩余下滑力計(jì)算根據(jù)式（1）和（2）計(jì)算剩余下滑力見表1：表1剩余下滑力計(jì)算（安全系數(shù)Fs=1.2）塊段面積S（m）重度（kN）滑動(dòng)面傾角抗剪強(qiáng)度下滑力阻滑力傳遞系數(shù)剩余下滑力C(kPa)11.401969.33901624.8032.68222.12123.6481959.49801681.51911.17370.34638.1511949.453016