（采矿工程专业论文）膨胀土边坡稳定性及综合治理研究.pdf

蘩要 在膨胀土遗区，无论燕路堑还蔫貉堤，及其普遍露严重的遮坡变形与路床变 形，都是其他土质路基中所罕见的。膨胀土地区的公路路基，由于大气物理风化 终建鸯凝隈于缝散越，透坡块崩簿，体摭劈强度衰减，嚣浚残透壤酶渗塌、 滑坡、路基的不均匀下沉、翻浆、冒泥等变形灾害现象十分突出，而常使路基的 强度和稳定性遭受破坏，造成路基失稳，影响行车安全。我犀在总结膨胀地区 修建的铁路对，就有“逢簦必港，无堤不塌”之说。 我国是世界上膨胀土分布范围最广、面积最大的国家之一。已有2 0 多个省 枣、垂渣区发联彩簸土约分毒。我蓬进去修建瓣公路一般等级较低，填掩鹣方量 相对较小，因而膨胀土灾害问题不太窠出，所以尚未引起广泛关注。然而，近年 来由于离等级公路瞧兴建，不少遗区都遇到了膨胀土带来的麻斌。许多数鼹公路 在旖工过程中就开始出现各种变形瘸窖。膨胀土地区边坡稳定性，已成为当前公 路工程中一个不可忽视的重簧研究课题。 本文在耪酝土边缓云有研究戒栗黪基础主，对降鬻强度、魄鞍渗透系数、袭 隙开裂潍度以及降雨持时对膨胀土边坡稳定性影响进彳予参数研究，以期得到考虑 与不考感裂隙时逸坡渗透场麴变纯攥德。透过嚣誊对e e 来说明在遴孬黪胀圭透坡 稳定性分析时，考虑裂隙影响的必要性。 本文在某公路膨胀土坍涝边坡进行地质成因分析的基础上，城着把影响膨胀 边玻最主要的函素 2 9 6 9 8 1 8 5 坡顶加载9 0 易滑坍 2 9 3 6 1 8 1 2 9 65 7 9 8 2 5 1 8 坡顶有水源8 0 不易滑坍 2 9 1 8 1 1 0 0 i 1 0 0 1 0 0 性 类 易滑坍 9 0 2 88 0 5 87 9 0 85 6 7 68 8 9 翘 不易滑坍 8 0 5 56 l ，1 55 8 1 61 3 5 l3 3 3 3 3 2 建立灰类白化税函数 表3 4 孛炎绘出了袭秀 交纯势秀点数数篷，没霄泠塞连续交纯豹数骧。毽 在使用时，必须用到界限点以外的数值。因此，要把灰类白化数用函数图形表 示出来，称作灰类自他权瓣数。在圈形建立巾，把灰类对象极易滑坍、易 滑坍 和不易滑坍的类捌划分角i 表示，i = l ，2 ，3 ；撒影响因素厢j 表示，j = 1 ，2 ，3 ，4 ，5 。 经过两者组合，得到1 5 个图形( 见围3 2 ) 。 蓬彩横坐标x 表示舀纯数篷的大小，缎坐标y 。表示自托数对菜类涛坍等级 灰类所贸献的权蘑。如：y t 。表示第2 个影响因素膨胀岩土地质构造面倾角对第 一类掇羼潺坍提供鳇投重；y 。表示纂3 个影响因素膨胀岩( 土) 终稳嚣发育翟霾 对第一擞易滑坍撮供的权爨，依此类推。 3 ，3 。3 求标定聚类投重 标短聚类权整是指在判断边坡滑坍等级时，每影响边坡稳定性的因素在 翔凝该炎聚拜重辑占懿较重，惩耱号k 。，表示。装中，i 。i ，2 ，3 袭示滂鳙等级类 别；j = 1 ，2 ，3 ，4 ，5 表示影响因素。根据白化税函数图形，用下式计算出标定计算 投重k t ，。 武汉骥工大学硕士学位论文 k 。产 式中： 为影响因素白化数的界限值。 气匕匕凶讼7 讼 冒3 2 获类鑫能裁函数强形 例：k ，k 2 l ，k 3 l 计算： k l ，= 1 0 0 6 0 0 = 0 ，1 6 7 k 。= 9 0 。2 8 ( 9 0 。2 8 + 8 0 。5 8 7 9 0 8 + 5 6 + ? 6 + 8 8 9 ) = 0 2 2 8 k 3 1 = 8 0 5 5 ( 8 0 + 5 5 + 6 i 1 5 + 5 8 1 6 + 1 3 + 5 l + 3 3 3 ) = 0 3 2 7 护| | 砑 羔；f厶鼍 以且 匕一 筮：匕瓜且 幽一 以且一匕一以且一匕一 武汉理工大学硕士学位论文 l0 1 6 70 1 6 70 1 6 7 0 1 6 70 1 6 7l k = 10 2 2 8 0 2 0 30 1 9 90 1 4 30 2 2 4l 0 3 2 7 0 2 4 80 2 3 60 0 5 50 1 3 5l 3 4 工程实例 还是以该高速公路k 1 3 3 + 8 5 0 k 1 3 4 + 1 5 0 路段右边边坡为例，利用灰色聚类 预测分析其稳定性。该边坡于2 0 0 3 年9 月雨季后开挖，坡高1 0 m 左右，横向延 伸近3 0 0 m , 开挖后未作任何防护措施，到2 0 0 3 年1 0 月，虽然全线右侧大量膨胀 土边坡都发生了滑坍，但此边坡未滑动。经过一个干湿循环后，到2 0 0 4 年3 月 雨季前，该公路施工人员对边坡进行了详细的堪查，以分析其在2 0 0 4 年雨季中 的稳定性。根据勘查结果，本人量化后的影响边坡稳定性的因素的基本数值及 变化后的白化数值见表3 5 。 表3 5 坍塌等级划分及影响因素数值 影响因素 含水量降雨裂隙率 构造面倾角人类工程 项目 ( m m d 。) 活动影响 基本数值 3 51 08 066 0 白化数值 9 7 23 3 88 l _ 63 2 46 6 7 比较值 3 62 9 69 81 8 59 0 根据白化数和权函数图形，计算出每一影响因素白化数对滑坍各类别的贡献值 武汉理工大学硕士学位论文 矩阵，用y t 。裘示。 1 ) 把计算出来的全部数值用矩阵仁 y ，。 。表示，即 秘9 7 20 3 3 8 0 8 1 60 。3 2 4 o 6 6 7 p i 0 2 8 8 o 1 4 9n 8 8 0o 5 7 1n 7 5 0 l io ，1 4 4 0 5 5 30 , 4 4 00 7 8 2 0 4 9 9l 2 ) 用公式。= 州协计算聚类系数： 尸l f o 5 2 1 1 = l0 5 7 5 l 1 0 3 9 8 从计算结果来看，该边坡属于极易滑坍、易滑坍、不易滑坍的权重值分别 为0 ，5 2 1 ，0 5 7 5 ，0 。3 9 8 。其中，藩子暴滢耨瓣投黧僮0 。5 7 5 先最大缓，霹坟燕 断该边坡为易滑坍边坡，需要防护加固。 攀实上，出于该边城在施z 期闻未搬任何防护接施，在雨季来艋惹不久嶷 郎发生了滑坡，与本文的分析颈测结果禳吻合。 3 。5 结论 对于膨胀士边坡，把膨胀体结构面发育程度( 即裂隙率) 、膨胀土地质构 造特征( 瑟构造面溪角) 帮人类工程活动蠢素量位，羁嗣灰色聚类穰测理谂预 测其稳定性，具有一定的可靠性，符合膨胀土边坡破坏的特征。但是，在确定 鲁蟋塌影瞧因素靛基本数僮时，必须实撬仔缨霸察，力求数据豹准确，才戆攥 证预测结果可靠。 武汉理工大学硕士学位论文 4 1 概述 第4 章膨胀土边坡的综合治理研究 针对膨胀土边坡具有“逢堑必滑、无堤不塌”极端特殊性与严重性，防治 膨胀土滑坡必须贯彻“先发治坡、以防为主”的总原则。实践证明，相对稳定 的坡率还必须与其它工程项目相结合，相辅相成，共同作用，才能维持好一个 稳定的边坡，必须针对边坡的特性( 膨胀土的胀缩性，裂隙发育情况，软弱结构 层面，坡高坡长，坡率等等) ，环境的影响( 大气降雨量与蒸发量，地下水下地 表径流方式等等) ，结合边坡各部位可能产生的营力种类和大小，采取相应的处 理，预防措施，进行综合治理。 4 2 膨胀土滑坡预防 4 2 1 膨胀土滑坡的防治原则 防水：水不仅是滑坡的直接诱发因素，而且是胀缩循环的直接因素，在 膨胀土滑坡中具有双重危害作用。因此，防治膨胀土滑坡必须本着“治坡先治 水，防滑先防水”。”的原则，一是防止地表水和大气降水渗入边坡土体，二是 及时疏导地下水。 防风化：膨胀士的抗风化能力很低，尤其是地表浅层土体在大气风化营 力作用下，容易形成风化软弱层，常是产生滑坡的危险结构面。 防反复胀缩循环：膨胀土反复吸水失水产生胀缩循环效应，常在地表浅 层形成胀缩变动带，使土体结构破坏，强度降低，导致滑坡的产生。 防强度衰减：土体抗剪强度衰减，是造成边坡渐进破坏，产生滑坡的直 接原因。 4 2 2 膨胀土滑坡预防 预防膨胀土的滑坡的产生，必须立足于“先发制坡”的原则基础上，从勘 察选线与选址开始，通过设计，施工和养护维护等等各个阶段，层层设防，最 终实现。 武汉理_ ：e 大学硕士学位论文 勘察阶段：详细煮裙线路彼置帮建筑场地的工程建旗条件，对勘察区内 膨胀土边坡的糕体稳定性作出正确的分析判断，如柴预测有发生大型滑坡的严 重蠡磐，或存瑶娩出瑗潜缓器对，应详缨穆好工程缝旗建线稻选垃 壤) 工作， 采取蟋决绕避方案。 设计除段：充分斑媚工程她质资料，结食已宥工程或游坡的稳定性情况 进行设计，尽蘸减少滑城发生的可能性。一是正确选择设计方案，作出深挖长 路堑与隧道的e k 较，高填长路堤与桥的比较；二是选择适合予膨胀土特性的合 理边坡形式、陵度、寒发；三是选择必要斡有效工稳播施等。 边坡应按工程地质袈件和稳定性分类分级，原则上均应一律采取必要的防 护措施，郡秽单缝指望披缓边教坡率，鄂能稳定遗皱鹃截法，黠膨驻主地区路 基设计是十分肖害的。 施工阶段：在膨胀土地区，由于施工方法不幽引起的滑坡，屡见不鲜。 因魏，施工中必须充分掌握膨骧所其寄静锑荷薄强、鼹 纯膨胀帮遇承膨稚等 重要王程地质特性与规律，选择遁含于膨胀土特性的正确施工方法与黎节。 彩蒎遮嚣鳇一般王点应尽撩徽到在攀季莲王“，著豢中力量一气嚼成。 其施工顺序应严格遵循：先排水，后主体。快速开挖，及时支挡；自上而下， 分层遂缀旌工的原则。对于支挡