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文档简介
边坡工程-防护与加固一
边坡与地质灾害二
边坡工程概述三
崩塌落石类防护与加固四
坡体变形与滑动类加固五
边坡坡面防护六
边坡排水工程七
结束语2第一讲第二讲第三讲第四讲主要内容01
边
坡
与
地
质
灾
害3边坡是最常见的地质环境。尤其在山区,山地斜坡是自然界最常见的一种地形。而在人类工程活动中,城市建设、交通、水利、采矿等各类工程往往由于开挖山体而形成高陡边坡。边坡失稳是常发的主要地质灾害之一。2018年8月11日早8时30分,房山区大安山乡军红路K19+300处山体发生一起崩塌事件,塌方量约3万方。2016年8月2日下午,霞云岭乡庄户台村2015年12月20日11时40分,广东省深圳市光明新区凤凰社区恒泰裕工业园发生的山体滑坡。此次灾害滑坡覆盖面积约38万平方米,造成33栋建筑物被掩埋或不同程度受损,截至2015年12月21日6时,灾害造成的失联人员总数已经上升至91人,其中男性59人,女性32人。经排查,发现深圳光明新区柳溪工业园发生山体滑坡,判断为由此造成管道受损泄漏,并发生爆炸
[3]
。事故造成73人死亡、4人失踪,直接经济损失人民币8.8亿余元。
此滑坡造成事故,40多人被判刑。国土资源部官微通报称,初步查明深圳光明新区垮塌体为人工堆土,原有山体没有滑动。人工堆土垮塌的地点属于淤泥渣土受纳场,主要堆放渣土和建筑垃圾,由于堆积量大、堆得过高过陡、时间又久且没有防护措施对堆土进行支护,导致失稳垮塌。12·20深圳山体滑坡
1.1边坡的概念l边坡是具有一定坡度的坡面。l边坡是指地表面一切具有倾向临空面的地质体。l边坡是岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。(浙江的公路边坡植被防护工程施工技术规范,DB33T916-2014)l边坡是地壳表面具有侧向临空面的地质体,由坡顶、坡面、坡脚及其下部一定深度内的坡体组成。(水利水电工程边坡设计规范SL386-2016)l边坡是位于主体(建筑物、城镇、河流、水库等)一侧具有一定倾斜度地形的地质体。(DLT5337-2017水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程)8斜坡:统指地表一切具有侧向临空面的地质体,包括天然斜坡和人工边坡。天然斜坡(简称斜坡):是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。人工边坡(简称边坡):是指经人工开挖或改造形成的斜坡。9建筑边坡工程技术规范建筑边坡是指在建(构)筑物场地或其周边,
由于建(
构)筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建(构)
筑物安全或稳定有影响的自然边坡。在本规范中简称边坡。10坡面:指边坡倾斜的表面;坡高:指边坡的坡脚到坡顶的高度;坡角:指坡面与理想水平面的最大夹角;坡顶:处在边坡最高位置的顶面;坡底:边坡面最低的表面;坡趾(坡脚):边坡面与坡底相交的位置;坡肩:坡面与坡顶相交的位置;坡体:破顶面与坡面下部至坡脚范围内的岩(土)体。边坡是一个地质体,是坡面、坡顶及其下部一定深度坡体的总称。边坡的走向、倾向、倾角。1.2边坡的分类边坡的形态特征与组成边坡岩土体的工程地质条件有着一定的联系。为了正确地认识边坡的形态特征,通常按边坡所表现出的一定规律,分门别类地划分成不同的边坡类型。1.按照边坡形成机理分类自然边坡和人工边坡。自然边坡习惯上被称作斜坡,顾名思义是指在自然条件下所形成的边坡。它的形态特征主要取决于岩土体的地质构造的作用。在地质构造相对比较简单的地区,斜坡的坡度一般比较平缓,此时的边坡相对也比较稳定;而在地质构造比较复杂、河流侵蚀切割的地区,边坡大都比较陡,有的形成所谓的悬崖峭壁,该类型的边坡稳定性相对较差,经常出现一些岩土体失稳的现场。人工边坡的形态特征主要取决于岩土体的工程地质条件和岩土体的强度特征。岩土体强度较高时设置的边坡坡度可以大一些,以减少相应的工程量,相反需要减缓坡角,有的甚至需要设置支挡构筑物以保持岩土体的稳定。2.按正常边坡坡体的介质分类根据组成边坡坡体的介质不同,可以将边坡分成三大类:岩质边坡、土质边坡和岩土混合边坡。岩质边坡:
土质边坡:(1)侵入岩类边坡
(1)黄土边坡(2)喷出岩类边坡
(2)砂性土边坡(3)碎屑沉积岩边坡
(3)粘性土边坡(4)碳酸盐岩类边坡
(4)软土边坡(5)夹有软弱夹层的沉积岩边坡(5)膨胀土边坡(6)软弱岩层边坡
(6)碎石土边坡(7)特殊岩类边坡
(7)土石混合边坡(8)变质岩类边坡3.按边坡坡体高度分类(1)超高边坡边坡高度>100m(2)高边坡边坡高度50-100m(3)中边坡边坡高度20-50m(4)低边坡我国《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中提出了高边坡的概念。根据规范中对边坡高度的规定,对岩质边坡超出30m、土质边坡超出15m的边坡必须进行专门设计。超高边坡:岩质边坡坡高>30m,土质边坡坡高>15m。高边坡:岩质边坡坡高15-30m,土质边坡坡高10-15m。中高边坡:岩质边坡坡高8-15m,土质边坡坡高5-10m。低边坡:岩质边坡坡高<8m,土质边坡坡高<5m。边坡高度<20m水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程公路路基设计规范(行标)公路边坡工程技术规范(广西)4.按边坡岩体结构分类所谓岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系,或者说是结构体的规模、形态和排列形式所表现的空间形态。岩体结构由两大要素组成:结构面和结构体。通常根据岩体的地质类别、完整性和结构面的类型、级别、组合、发育程度等,将岩体划分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构等。(1)水平岩层状边坡(2)顺坡向层状边坡(3)反坡向层状边坡(4)块状岩体边坡(5)碎裂状岩体边坡(6)散体状边坡(1)微斜边坡边坡坡度<5度(2)平缓边坡边坡坡度5-15度(3)陡坡边坡边坡坡度15-35度(4)急坡边坡边坡坡度35-55度(5)悬坡边坡坡度55-90度(6)倒坡边坡坡度>90度5.按边坡坡度分类可以划分为微斜边坡、平缓边坡、陡坡、急坡、悬坡、倒坡6种类型。缓坡:坡度小于15度中等坡:坡度15-30度陡坡:坡度30-60度急坡:坡度60-90度倒坡:坡度大于90度水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程6.按边坡服务时间分类(1)永久边坡(2)临时边坡永久边坡和临时边坡怎么划分?边坡仅在施工期间对工程活动产生影响,则为临时边坡;边坡不仅在施工期间对工程活动产生影响,而且在运营期间对工程仍有影响的,则为永久边坡。1.3边坡变形边坡变形是指坡体只产生局部部位的位移和微破裂,岩块只出现微量的角变化,没有显著的剪切位移或滚动,因而边坡不会引起整体失稳。边坡变形主要表现为松动和蠕动。(1)松动在成坡过程中,由于荷重不断减少,边坡岩体在减荷方向(临空面)产生伸长变形,即卸荷回弹。天然应力越大,向临空方向的回弹变形量也越大。往往会伴随产生一系列的张性结构面。如,随着河谷的进一步深切,则卸荷裂隙向深部发展,还可以产生与坡面大角度相交或近于垂直的剪切裂隙。卸荷裂隙由坡面向深部有时呈多层发育,在边坡形成松驰张裂-卸荷裂隙带。峡谷地区卸荷发育示意图(2)蠕变变形蠕变变形是指在应力和温度不变的情况下,边坡岩体主要在重力作用下向临空方向发生长期缓慢的塑性变形的现象。自然界中岩石蠕变是缓慢而不易察觉的,但这种缓慢变形的积累可造成严重后果,如山崩、洞室坍塌等。当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时,则这种变形所引起的破坏是局部的。反之,这种变形将导致边坡岩体的整体失稳。这种破裂失稳是经过局部破裂逐渐产生的,几乎所有的岩体边坡失稳都要经历变形破坏过程。I阶段-初期蠕变II阶段-等速蠕变III阶段-加速蠕变蠕动变形有两种类型:1)表层蠕动:边坡浅部岩体在重力的长期作用下,向临空面缓慢变形构成一剪变带,其位移由坡面向坡体内部逐渐降低直至消失。岩质边坡的表层蠕动常称为岩层末端“挠曲现象”,系岩层或层状结构面较发育的岩体,在重力长期作用下,沿结构面错动或局部破裂而成的屈曲现象。薄层蠕动常发生在页岩、薄层砂岩或石灰岩、片岩、石英岩以及破碎的花岗岩体所构成的边坡中。表层蠕动多发生在陡倾层状或陡倾结构面发育的岩体中,层面或结构面走向与边坡面走向平行会交角很小。一般反坡向倾斜或倾角大于60
°者更易发生。2)深层蠕动:是由于坚硬岩层组成的边坡底部存在较厚的软弱岩层时,由软弱岩层发生塑性流动而引起的长期缓慢的边坡蠕动变形。主要发育在坡体下部或坡体内部。按其形成机制特点,有软弱基座蠕动和坡体蠕动两类。坡体基座蠕动是在坡体的基座产状较缓且具有一定厚度的相对软弱岩层,在上覆重力作用下,致使基座部分向临空方向蠕动,并引起上覆岩层的变形与解体。坡体蠕动是坡体沿缓倾斜结构面或软弱岩层向临空方向缓慢移动变形。引起边坡变形的主控因素是边坡的应力重分布。在岩体中进行人工边坡开挖,因开挖卸荷作用,在靠近坡面一定范围内,岩体将发生应力重分布,边坡处于重分布应力状态。边坡岩体为适应这种重分布应力状态,将发生变形或破坏。(1)边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与坡面近于平行,最小主应力与坡面近于正交,向坡体内逐渐恢复初始应力状态。存在初始水平构造应力下边坡应力分布自重作用下边坡主应力分布(2)坡面上径向/法向(垂直边坡面)应力为零,为双向应力状态,向坡内逐渐转为三向应力。(3)与主应力偏转相联系,最大剪应力迹线也发生偏转,呈凹向临空面的弧线。在坡面局部产生应力集中带,在最大、最小主应力差值最大的部位(一般在坡脚附近),相应形成一个最大剪应力区,因而在这里容易发生剪切变形破坏。边坡中最大剪应力迹线(虚线)
和主应力迹线(实线)
示意图(4)在坡肩附近,由于垂直于沟谷的水平应力显著减小,甚至可能出现拉应力,因而常形成拉应力带,其范围随坡角和平行于沟谷的水平应力的增加而增大。边坡越陡,则拉应力带范围越大,因此,坡肩附近最易拉裂破坏。因此,影响边坡应力分布主要有以下因
素:(1)天然应力水平天然应力使坡体应力重分布作用加剧,坡内拉应力范围加大。(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度坡高不改变应力等值线的形状,但改变主应力的大小。坡角影响边坡岩体应力分布情况;坡底宽度对坡脚岩体应力有较大影响。坡底宽度<0.8H时,坡脚处最大剪应力随宽度减小而急剧增高。当坡脚宽度大于0.8H时,最大剪应力保持常值。坡面形状对重分布应力也有明显的影响。滑坡的应力场滑坡的平面应力场330112
21/1/3/
1/3/3/1/3/1223
/
σσ3
τ
σ
1/3//τσ
1α3σ3W1F2123σ3σ
1σ3σ
1α
1
σ
1F1N1三段式滑动模式及其应力场1.牵引段;2.主滑段;3.抗滑段a)b)c)σ3
σ
1N2张性剪裂面断面应立场
W1τ压性剪裂面上滑面主滑带下滑面N3α2F3τV\\\(3)岩体性质岩体变形模量对边坡应力影响不大,泊松比对边坡应力影响较大。这是由于泊松比的变化,可以使水平自重应力发生改变(侧压力系数)。(4)结构面结构面的存在使坡体中应力发生不连续分布,并在结构面周边或端点形成应力集中带或阻滞应力的传递,这种情况在坚硬岩体边坡中尤为明显。1.4边坡破坏或灾害边坡岩体、土体在次生应力和各种外界应力的作用下,当其动平衡状态遭到破坏,局部边坡岩、土体发生坍塌的现象,称为边坡的破坏-地质灾害。边坡的变形和破坏是边坡形成发展的必然现象。边坡破坏是边坡变形发展到一定程度的结果。落石型、滑动型、流动型a.山崩(崩塌);
b.滑坡;c.错落;d.倾倒;
e.坍塌;
f.岩体深层蠕变斜坡块体运动主要类型示意图、L、\___abfcde1.落石型:崩塌、落石崩塌是指边坡上部的岩块在重力作用下,突然以高速脱离母岩而翻滚坠落的急剧变形破坏的现象。落石是指高处的石头在重力作用下降落至地面或低洼处的现象。类型:山崩、土崩、坠石地貌:岩堆(倒石堆、到石锥)、土堆u岩坡的崩塌常发生于高、陡边坡的前缘地段。u高陡边坡或倾斜裂隙是由于边坡前缘的裂隙卸荷作用,
由基座蠕动造成边坡解体而形成。u这些裂隙在表层蠕动作用下,进一步加深、加宽,并促使坡脚主应力增强,坡体蠕动进一步加剧,下部支撑力减弱,从而引起不同。u崩塌形成的岩堆给其后侧坡脚以侧向压力,再次发生崩塌的坡坡处上移。随着斜坡逐次后退、崩塌规模将逐渐减小。(1)多发生在高而陡峭的边坡,特别是
陡立边坡的坡肩部位。(2)在变形破坏过程中,并不是沿某一固定面的滑动,而是以自由坠落为其主要运
动形式。翻到、跳跃、滚动、坠落(3)崩塌体的垂直位移远大于水平位移。(4)崩塌堆积体结构杂乱,多呈锥形堆
积于坡脚,成倒石锥或岩锥,较小块体翻滚
较近,较大块体翻滚较远。(5)崩塌现象的发生是由于边坡岩体在
重力作用或附加外力作用下,岩体所受应力
(压力)超过其抗拉(抗剪)强度时造成的。崩塌的特点落石型:倾倒当边坡内部存在一组倾角很陡的结构面,将边坡岩体切割成许多许多相互平行的块体,而临近坡面的陡立块体缓慢地向坡外弯曲倒塌,这种边坡破坏形式称为倾倒。倾倒的特点岩块一般不发生水平或垂直位移,而是以某一块体的某一棱线为转动轴心,绕其外侧临空面转动。2.滑动型:滑坡、坍塌(滑塌、溜塌、堆塌)滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。坍塌是指边坡上大量块体突然滑动和倒塌的现象。滑坡体一指滑坡的整个滑动部分,简称滑体;滑坡壁一指滑坡体后缘与不动的山体脱离开后,暴露在外面的形似壁状的分界面;滑动面一指滑坡体沿下伏不动的岩、土体下滑的分界面,简称滑面;滑动带一指平行滑动面受揉皱及剪切的破碎地带,简称滑带;滑坡床一指滑坡体滑动时所依附的下伏不动的岩、土体,简称滑床;滑坡舌一指滑坡前缘形如舌状的凸出部分,简称滑舌;滑坡台阶一指滑坡体滑动时,由于各种岩、土体滑动速度差异,在滑坡体表面形成台阶状的错落台阶;滑坡周界一指滑坡体和周围不动的岩、土体在平面上的分界线;滑坡洼地—指滑动时滑坡体与滑坡壁间拉开,形成的沟槽或中间低四周高的封闭洼地;滑坡鼓丘一指滑坡体前缘因受阻力而隆起的小丘;滑坡裂缝一指滑坡活动时在滑体及其边缘所产生的一系列裂缝。位于滑坡体上(后)部多呈弧形展布者称拉张裂缝;位于滑体中部两侧,滑动体与不滑动体分界处者称剪切裂缝;剪切裂缝两侧又常伴有羽毛状排列的裂缝,称羽状裂缝;滑坡体前部因滑动受阻而隆起形成的张裂缝,称鼓张裂缝;位于滑坡体中前部,尤其在滑舌部位呈放射状展布者,称扇状裂缝滑坡要素平剖面示意图1.滑坡体;2.滑坡周界;3.滑坡壁;4.滑动面;5.滑坡床;6.滑坡剪出口;7.滑坡舌与滑坡鼓丘;8.滑坡台阶;9.滑坡后缘;10.滑坡前缘;11.滑坡洼地(滑坡湖);12.拉张裂缝;13.剪切裂缝;14.羽状裂缝;15.鼓胀裂缝;16.扇形裂缝;17.牵引性裂缝;18.主滑线。41滑坡的平面形态1.簸箕形;
2.舌形;3.椭圆形;
4.长椅形;5.倒梨形;6.牛角形;
7.平行四边形;
8.菱形;9.树叶形;
10.叠瓦形;
11.复合形4
5
61110328
917滑坡的特征平面特征a.
圆弧形;b.平面形;c.折线形;e.软岩挤出形典型滑坡纵断面示意图纵断面特征bacde复合形纵断面形态bafdce滑坡前部特征a.帚状剪出口;b.鼓丘和鼓胀裂缝;c.滑坡摺曲滑坡后部的陷落洼地a.裂缝密集带;
b.陷落洼地;
c.后缘拉裂槽滑坡后部和前部形态特征babcac返回
45滑坡的横断面特征滑塌:边坡松散岩土的坡角大于它的内摩擦角时,因表层蠕动进一步发展,使它沿着剪变带表现为顺层滑移、滚动与坐塌,从而重新达到稳定坡脚的斜坡破坏过程。黄土滑塌是指黄土斜坡特别是高陡斜坡在自然因素或人类工程活动影响下所引发的突发性兼有滑动与倒塌、崩塌特点的特殊地质灾害类型,具有滑坡和崩塌两种机制和先滑后塌的变形破坏过程。47根据滑面的形状,滑坡形式可分为平面剪切滑坡和旋转剪切滑坡。平面剪切滑坡的特点是块体沿着平面滑移。它的产生是由于这一平面上的抗剪力与边坡形状不相适应。常发生在地质软弱面的走向平行于平面,产状向坡外倾斜的地方。根据滑面的空间几何组成,分为简单平面剪切滑坡、阶梯式滑坡、三维楔体滑坡和多滑块滑坡等几何破坏模式。旋转剪切滑坡的滑面通常为弧形状,岩体沿此弧形滑移。在均质岩体中,特别是均质泥岩或页岩中易产生近圆弧形滑面。当岩土非常软弱(土质边坡)或岩体节理异常发育或已破碎,破坏也常常表现为圆弧状滑动。孙广忠等人(1988)从滑坡形成机制的角度对我国的滑坡进行了详细分类,归纳为9种类型,即楔形体滑坡、圆弧面滑坡、顺层面滑动的滑坡、复合型滑坡、堆积层滑坡、崩坍碎屑流滑坡、岸坡或斜坡开裂变形体、倾倒变形边坡和溃屈破坏边坡。其中岸坡或斜坡开裂变形体属潜在危岩体,尚未形成滑坡
;倾倒变形边坡和溃屈破坏边坡更接近于崩塌。1)楔形体滑坡的主要特点是滑动面及切割面均为较大的断层或软弱结构面,常出现于人工开挖的边坡,规模一般比较小。2)圆弧面滑坡常见于具有半胶结特性的土质滑坡中,规模一般较大,其发育演化过程表现为坡脚蠕动变形、滑坡后缘张裂扩张、滑坡中部滑床剪断贯通3个阶段。3)顺层面滑动的滑坡可进一步分为沿单一层面滑动的滑坡及坐落式平推滑移型滑坡两类。4)复合形态滑面的滑坡多为深层滑坡,上部第四系松散堆积层形成近似圆弧形滑面,下部基岩则多沿软弱结构面发育,构成复合形态的滑动面。5)堆积层滑坡常发生在第四系松散堆积层中以及人类堆积的矿山废弃物中。6)崩坍碎屑流滑坡一般具有较高的滑动速度,
多发生在两岸斜坡较陡的峡谷地区,
高速运动的滑坡体在抵达对岸受阻后反冲回弹而顺峡谷向下游“流动”,
形成碎屑流堆积体。j.岩层顺层平面型滑动;k.岩层顺曲面滑动;l.陡倾岩层顺层—切层滑动;m.反倾岩层切层滑动;n.反倾岩层倾倒——切层滑动;a
bce.半成岩地层顺层滑动;f.岩层顺层—切层滑动;g.软岩挤出型(错落型)滑动;h.挤出型平移滑动;a.粘性土弧形旋转滑动;b.黄土弧形旋转滑动;c.填土弧形滑动;d.土层顺层滑动;p.破碎岩层顺构造面滑动;q.块状岩体顺构造面(似层面)滑动;r.构造核沿构造破碎带滑动51坡体结构与滑坡的破坏模式ilodI.堆积层顺层滑动;o.破碎岩层旋转滑动;e
f
nmhrkjpgq牵引式滑坡是指下部先滑动使上部失去支撑而变形滑动。牵引式滑坡一般发生在断裂带、堆积层、风化带及岩土体的软弱夹层所组成的斜坡地带,自下而上发展,规模不断扩大。开挖坡脚是牵引式滑坡的主要诱发因素。坡脚是重要的阻滑段,切坡脚后,斜坡临空高度增加,抗滑力减小,导致切坡后的斜坡产生变形,坡面出现裂缝。推移式滑坡是指上部岩层滑动挤压下部产生变形,滑动速度较快,滑体表面波
状起伏,多见于有堆积物分布的斜坡地段。塌方量约为800万立方米。有62户、
120人被掩埋四川茂县叠溪镇新磨村发生山体高位垮塌灾害2017年6月24日3.流动型:坡面碎石流、高速远程崩滑碎屑流、坡面型泥石流影响边坡岩土体稳定性的因素可分为内在因素和外在因素。内在因素主要包括边坡岩土体的地层、组成边坡岩土体的岩性、地质构造、岩土体结构、地应力以及水的作用。外在因素主要是边坡形态的改造、气象变化、振动作用、工程荷载、植被作用以及人为因素的影响等。内在因素不易改变!外在因素可以控制!人类工程活动对边坡稳定的影响最不可忽视!为了确保边坡稳定,需要施加边坡工程。延庆滦赤路k115km处岩体滑塌02
边坡工程概述562.1边坡工程概念边坡工程是指为满足工程安全需要而对自然边坡或人工边坡进行改造。边坡和边坡工程的区别:(1)边坡以研究坡体变形破坏为主;边坡工程以研究工程措施对边坡稳定的作用为主。(2)边坡以稳定系数评判稳定性;边坡工程以安全系数确定。(3)边坡工程是在边坡变形和破坏的基础上进行。(4)边坡工程是以保护建设工程和生命财产为前提,不完全是限制或消除边坡的变形和破坏。因此,边坡工程应在边坡变形和破坏机理认识的基础上,针对被保护目标而采取的一系列工程措施和行为。(1)边坡工程包括边坡排水工程、支挡加固工程、坡面防护工程、坡面绿化工程。(2)治理思路优先解决水影响,其次解决坡面稳定,最后采用支挡加固解决整体或局部稳定。(3)关注治理和边坡环境的相协调。(4)提高绿化景观和生态恢复的地位。(5)特殊情况特殊研究建筑与市政地基基础通用规范GB55002-20212.2边坡工程治理原则反映出几件事:1.治理原则边坡治理的实质是边坡变形破坏的防治,其原则以防为主、及时治理,并结合工程措施技术的可行性和必要性、经济合理性、工程重要性及社会效应等诸多方面制定具体的治理方案。边坡加固与支挡的方案布置应遵循固坡脚、强坡腰和护坡面相结合的原则2.治理措施确定原则(1)坚持以工程地质条件为依据。处置措施的选择应建立在工程地质勘察和边坡变形破坏机制分析的基础之上。(2)安全性原则:根据防治对象重要程度、引起边坡变形破坏的主导因素,原则上应一次根治,不留后患。不能根治的,应确保保护目标的安全。对随时可能产生危害的边坡,应先采取立即生效的工程措施,然后再实施其它工程。(3)技术经济合理性原则:充分利用一切地形、地质条件,因地制宜地采取有效工程措施,做到工程措施、技术、经济的合理性。对于现有技术、经济、工期难以满足治理要求的,可以考虑规避或绕避方案。(4)实施可行性原则:充分考虑施工过程、工艺和现场条件,并确保施工人员安全。(5)与周边环境相协调原则。重视工程周边的社会人文因素,其措施应与周边环境相协调,整体美观。2.3边坡稳定性和边坡安全性2.3.1边坡稳定性和安全性判别标准边坡稳定性状态应该用稳定性系数划分,但稳定性系数划分又离不开边坡稳定安全系数。在《建筑边坡工程技术规范》中,5.3.1和5.3.2对边坡稳定性状态和稳定性安全系数进行了规定。5.3.1除校核工况外,边坡稳定性状态分为稳定、基本稳定、欠稳定和不稳定四种状态,可根据边坡稳定性系数按表5.3.1确定。
5.3.2边坡稳定安全系数Fst应按表5.3.2确定,当边坡稳定性系数小于边坡稳定安全系数时应对边坡进行处理。注:1地震工况时,安全系数仅适用于塌滑区内无重要建(构)筑物的边坡;2对地质条件很复杂或破坏后果极严重的边坡工程,其稳定安全系数应适当提高。强调:(1)边坡稳定性采用边坡稳定性系数评价,但离不开边坡稳定安全系数。(2)稳定性系数大于1,理论上就处于稳定状态。但并没有安全储备,不能满足工程安全预期。(3)边坡稳定安全系数可以弥补稳定性计算的不确定性和对工程重要性、环境复杂性和使用的长期性的期望。解决此期望下的安全储备问题。边坡稳定性系数是指沿假定滑裂面的抗滑力与滑动力的比值,当该比值大于1时,坡体稳定;等于1时,坡体处于极限平衡状态;小于1时,边坡即发生破坏。边坡稳定安全系数是指沿假定滑裂面的抗滑力与滑动力的比值满足边坡安全规定的值。取值大小与许多因素有关,同时也在一定程度上反映了社会经济水平和风险接受水平。安全系数是结构和岩土工程中最早出现,也是使用范围最广的一种衡量安全度的指标。传统的安全系数采用的定义为:毕肖普(Bishop)提出了通过折减强度指标的方式来定义安全系数,公式为:设计安全系数确定安全系数的允许标准是一个关系到建筑物安全和工程投资的一个重大问题。安全系数即使仅增加0.05,也意味着工程投资的巨额增加,正因为此,国内
外对边坡工程设计安全系数的规定十分慎重。目前我国的边坡工程技术规范主要是有涉及到边坡工程的建筑、水利、水电、公路和铁路等行业各自规定。如《建筑边坡工程技术规范(GB50330-2013)》《水利水电工程边坡技术规范(SL386-2007)》《水电水利工程边坡设计规范(DLT5353-2006)》《公路路基设计规范(JTGD30-2004)》《铁路路基设计规范(TB10001-2005)》等。这些规范都对相关行业的边坡设计安全系数进行了详细的规定。在进行边坡工程的设计时,必须按照相关行业的技术标准来选择设计安全系数。稳定系数指边坡在自然状态下的稳定度,是一种自然属性,不以人的意志而改变。安全系数是稳定系数发展历程中,人为量化、规定的满足人类特定需求的安全度指标,具有人为属性,与人类对边坡稳定度的认知、焦虑和索取程度具有密切的关系,具有因人的意志而有所调整的特点。稳定系数与安全系数不是恒定不变的,而是一个随着时空转换不断变化的数值。它们之间具有一定的关联,即稳定系数高的边坡,其安全系数也相应较高,反之亦然。任何边坡都具有一定的稳定状态,即稳定系数。只要边坡的稳定度满足人类活动的安全度需要,即稳定系数大于安全系数时,就可以不进行工程干预。如任何一个土质边坡,只要采用圆弧搜索法去搜索总会得到一个潜在滑面,但只有这个潜在滑面小于安全系数时,方才具有工程干预的意义。否则应就予以忽略,因为潜在滑面状态下的边坡稳定度满足对人类活动需要。此外,当边坡的稳定度小于人为的安全度要求时,并不一定就会出现边坡失稳破坏,或许只是出现了一定的边坡变形。2.3.2
边坡稳定系数与安全系数的关系成永刚总工:论边坡的稳定系数与安全系数2.3.3
影响安全系数取值的因素1)对边坡所在地质体认识程度。人类对地质体的认识的越透彻,对坡体的稳定性评价越接近真实情况,所选用的安全系数就越接近相应规范的下限值,反之越接近规范的上限值。2)边坡影响区内保护对象的重要程度。边坡影响区内保护的对象越重要,发生灾害后产生的后果越严重,
所选用的安全系数就越接近相应规范的上限值,反之越接近规范的下限值。3)人或自然因素对边坡的影响程度。人或自然因素对边坡的影响程度越大,如爆破、强震、降雨丰沛、工程活动活跃地区等对边坡稳定性衰减影响较大地区的边坡,所选用的安全系数就越接近相应规范的上限值,反之越接近规范的下限值。4)计算模型的选用不同影响。对于同一个边坡,不同的边坡稳定性计算模型所得出的稳定度是有差异的,故应依据不同的计算模型选用不同的边坡安全系数。如瑞典条分法计算所得的边坡稳定度明显偏于保守,而简化毕肖普法计算所得的边坡稳定度比较符合实现情况。因此,在采用这两者模型计算边坡的稳定度时,应分别选取不同的安全系数。5)边坡的使用年限不同影响。边坡的使用年限不同,选用的安全系数就相应不同。如临时性边坡为降低工程成本或减少工程浪费,只要边坡能满足短时间内的正常使用要求就可以取较小的安全系数。反之,作为永久性边坡,由于在使用期内对稳定性存影响的有内因、外因较多,故选用的安全系数相应较高。6)边坡结构面性质按最不利考虑,暴雨工况下滑体取全饱和等状态时,边坡的真实稳定度明显高于实际计算值,这时边坡的安全系数宜取小值。边坡稳定度计算时没有考虑到坡体的卸荷松弛,此时反算时所得的C、
Φ值往往为当前状态下的“峰值”。这在后期边坡开挖、降雨、震动、钻孔、抗滑桩施工等扰动后,其C、
Φ值必然会出现不同程度的下降。故在边坡安全系数选用时应依据现场施工环境予以考虑。7)其它如经济实力、工期要求、边坡高度等也会对边坡安全系数的选用产生一定的影响。破坏类型边坡工程防治措施风化侵蚀坡面防护工程,坡面绿化工程砌石、喷射混凝土、植被防护等水流侵蚀植被防护、抛石、浆砌片石、石笼等崩塌落石坡面防护工程,支挡加固工程主动防治:支撑、遮挡、拦截、围护(挡墙)、嵌补、锚固及注浆封填、挂网喷射混凝土、清除和排水等;被动防治:拦石墙、拦石网、森林防护等。坡体变形支挡加固工程,边坡排水工程锚固、挡墙、抗滑桩、排水等坡体滑动锚固、挡墙、抗滑桩、排水、减载压重、滑带土改良等2.4边坡工程防护与加固措施边坡治理措施选择不仅要遵循治理原则,还要结合变形破坏的方式、类型等工程实际情况。根据边坡破坏类型,选择单个或综合治理措施,详见下表:03
崩塌落石类防护与加固67崩塌落石类灾害发生往往较突然,规模也不易准确确定,且往往位于边坡高位,相对被保护目标,其治理空间有限。而现有的各种治理措施都有其应用前提,因此,崩塌落石类灾害治理应合理选择治理措施,以最少的投资取得最佳的工程效果。(1)崩塌落石类防治目的并不一定要阻止崩塌落石的发生,而是要防止其带来的危害。(2)崩塌防治措施可分为防止崩塌落石发生的主动防护和避免造成危害的被动防护两种。(3)具体方法的选择取决于崩塌的历史、潜在崩塌特征及其风险水平、地形地貌及场地条件、防治工程投资和维护费用等。3.1
支撑支撑技术主要适用于以下三种类型的危岩:坠落式危岩、倾倒式危岩、具有岩腔的滑塌式危岩。危岩:是正在开裂变形,并可能发生崩塌或滑塌的危险岩体。支撑是指对悬于上方、以拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采取墩、柱、墙或其组合形式支撑加固,以达到治理危岩的目的。支撑条件:(1)当危岩下部具有一定范围向内凹的岩腔,岩墙底部为承载力较高且稳定性较好的中风化基岩,危岩体重心位于
岩腔中心线内侧时,宜采用支撑技术进行危岩治理。(2)滑塌式危岩需要将支撑体底部削成内侧倾斜或台阶。(3)危岩体下部必须有相对平缓且具有一定宽度的微地貌部位,宽度不小于3m。(4)支撑结构分为高位支撑和低位支撑两类,危岩体底部与载荷地质体平台之间的绝对高度超过4m时称为高位支撑,低于4m时称为低位支撑。高位支撑宜采用柱撑、拱撑低位支撑宜采用墩撑、墙撑(嵌补)根据破坏模式,压剪滑移破坏需要考虑水平力作用(下滑力),除了支撑措施和危岩基座加固外,可以与锚固结合。拉剪倾倒破坏可以采用支撑或/和锚固。嵌补也可以考虑。拉裂坠落破坏可以采用支撑(或嵌补)。也可以考虑与锚固结合。坠落式危岩拱撑倾倒式危岩柱撑施工注意事项:(1)支撑柱施工:1)对危岩体底部发育的岩腔,应采用间歇跳槽施工方法,间距根据现场危岩体裂隙发育情况确定,一般不超过4m,严谨全段大开挖,长时间不支护。2)施工前应按照跳槽施工法,清除腔体内松动岩块、表层残积土及强风化岩体,清理后的腔顶和腔底应力求粗糙,逆坡应内倾5
°
,使岩体与混凝土接触面内倾,有利于危岩体及支撑体稳定。3)顺墙方向的地面坡度大于5%时,基础应做成高宽比不大于1:2的台阶。4)基槽开挖应尽量减少对崖脚岩体损伤,开挖后应及时封闭施工撑填。(2)支撑墙施工:1)对坡面上岩腔采用M7.5水泥砂浆砌片石进行嵌补(衬砌),其地基为完整岩石,同时基底开挖成内倾反向斜面。2)所采用的片石强度不得低于30MPa。3)在支撑体顶部与危岩体底部接触位置高度为300mm内,应用混凝土掺入少量膨胀剂进行填充,使墙顶应与危岩体底部充填密实。(3)支撑体及支撑墙基础应置入中等风化岩石。(4)支撑墙身持力层变化处应设置沉降缝,缝宽30mm。支撑体长度大于15m时应设置伸缩缝,缝宽30mm,缝这填浸透沥青的木板或沥青麻筋,填塞深度150mm。3.2
锚固锚固技术是指采用普通(预应力)锚杆、锚索、锚钉进行危岩治理的方法,包括预应力锚杆、非预应力锚杆、自钻式预应力锚杆及预应力锚索。锚杆不仅可以提高滑动面的抗滑力,而且锚杆自身也提供了部分抗剪力。对于规模较大、裂隙较宽的倾倒式危岩宜采用预应力锚索锚固,使结构面压紧,增强整体稳定性。对于完整性较差的危岩体宜采用竖梁格构锚杆锚固。锚固一般采工程中,前者比后者应用更为广泛。
用动态设计,按照信息法施工。板状、柱状或倒锥状危岩体极易发生崩塌错落,可以利用预应力锚杆或锚索对其加固处理,防止崩塌的发生,锚杆类型较多,可按应用对象、是否预先施加应力、锚固机理、锚固体形态等划分为10余类。预应力锚杆属于主动加固措施,而非预应力锚杆属于被动加固措施。在边坡锚固锚杆施工工艺测量放线定位→钻进就位→校正孔位→调整角度→钻孔→清孔→锚杆制安→压力灌浆→二次补桨注意事项:(1)宜进行单孔灌浆,最好不要多孔同时灌浆,以避免压力过大造成岩体上浮破坏。(2)锚杆施工前应进行抗拔性能试验,以确定水泥砂浆与岩壁之间的粘结强度(不少于3根)。(3)锚杆方向宜根据控制危岩崩塌的裂隙倾向确定,宜平行于危岩预测崩塌方向。(4)预应力张拉应在内锚固段灌浆7天后进行张拉。张拉应考虑顺序,避免对危岩稳定性产生影响。(5)应关注锚杆的防腐、二次灌浆前的防腐和二次灌浆和外部防腐保护。3.3
灌浆与封填灌浆技术:危岩体中破裂面较多、岩体比较破碎时,为了增强危岩体的整体性,宜进行有压灌浆处理。灌浆孔宜陡倾,倾角中不大于45
°
,并在裂缝前后一定宽度(一般3.0-5.0)内按照梅花型布设。灌浆孔应尽可能超越较多的岩体裂隙面,尤其是主控结构面;灌浆材料应该具有一定的流动性。灌浆加固:固结灌浆可增强岩体完整性和岩体强度。经验表明水泥浆加固可使岩体抗拉强度提高,相当于安全系数提高50%以上。封填技术:当危岩体顶部存在大量较明显的裂隙或危岩体底部出现比较明显的凹腔等缺陷时,宜采用封填技术进行防治。顶部裂隙的封填目的在于减少地表水下渗进入危岩体的速度及数量。裂缝封填工艺:封填裂缝包括坡体内裂缝和坡面裂缝,补缝材料采用M30砂浆,采取人工自流注浆,注浆前应尽量清洁裂缝壁,浆体回缩后将缝顶补平。(1)裂缝清理:注浆前先剔除缝口表面的松散杂物,用气压为0.2MPa以上的压缩空气清除缝内浮尘。(2)注入浆液:清缝处理后,根据实设计要求,对准缝口,根据不同入射角度插入注浆管,开始注浆。从下往上进行注浆。(3)拔出注浆管,封堵注浆孔:采用黏土或其它材料封堵注浆孔,防止浆液流失。(4)冲洗注浆管:注浆完毕后,应立即用清水冲洗注浆管,必须采取适当措施处理废水,搞好清洁工作。(5)封顶抹平:待浆体回缩稳定后,将缝顶补桨抹平。3.4
清除清除是指对危岩体上部削坡,增加危岩体的稳定性。对规模小、危险程度高的危岩体采取爆破或手工方法进行清除,可彻底消除崩塌隐患,防止造成危害。在危岩体下方地表坡度比较平缓、具有0.5-1.0倍陡崖高度的地形,坡平台上无重要建(构)筑物及居民居住或危岩体下方具有有效防御措施条件下,可以采取清除处理。在治理陡崖上的危石或危岩体,宜优先采用清除治理方案。注意事项:(1)清除危岩时要自上而下清除,切忌不要上面有清除的,下面也有人清除。(2)清除危岩一般采用人工清除,当遇到较大的岩石时,采用一些小型设备进行清理。(3)当判断某块岩石为危险岩石,也要注意这块岩石是否与其他岩石有接触,如果这块岩石影响到其他岩石时,谨慎处理,必要时应与勘察设计单位沟通确定。(4)清理后的岩石需要进行处理,不要堆积在马路上或山坡上,在清理的时候一定要注意附近是否有其他非工作人员与车辆。(5)尽量不要采用爆破的方式,如需要爆破,需要请专业队伍进行,且采用专业方式降低坡体受损。静态免爆破北京怀柔宝山寺乡坡;崩塌体下部为高约35m的陡峭的岩壁。岩性为绢云母千枚岩,岩体在裂隙切割作用下呈成为块状碎裂状该危岩体位于陡崖顶部,主要受人工采石爆破作用及风化作用下,危岩-
。体四周与母岩基本分离,
在两组结构面切割作用下,危岩存在顺着结构面向下滑动的趋势。崩塌灾害治理点位于位于北京市房山区佛子庄镇。崩塌点位于坡度约为65°、高约35m的斜绢云母千枚岩坡积碎石土地形线探槽图
例房屋SNS柔性拦石网防护技术在各种工程现场的崩塌落石防护中得到了广泛应用。SNS系统是利用钢绳网作为主要构成部分来防护崩塌落石危害的柔性安全网防护系统。SNS系统包括:主动防护网系统和被动防护网系统。主动防护系统采用系统化排列布置的锚杆或其与支撑绳相配合的固定方式,将柔性网覆盖在具有潜在崩塌落石的边坡上,通过阻止崩塌落石发生或限制崩塌落石的滚动范围来实现防止崩塌危害的目的。被动防护系统,也称为拦石网,由柔性网、钢柱、连接构件构成的用于拦挡边坡滚塌落石的栅栏式承载结构,该结构能够在设计能力范围内安全地吸收落石的动能,并将帘式网是采用锚杆、支撑绳、纵横向拉绳等构件将柔性金属网自然覆盖在具有潜在崩塌落石的坡面上,或顶部结合钢柱、拉锚绳、支撑绳等固定方式将柔性金属网以一定角度张开,以控制落石运动范围和轨迹,引导落石滑落或滚落到预定地点的一种柔性防护系统。其转变为系统的变形能而加以消散。防护网3.51.主动防护网简谱型主动防护网类型主体只有钢丝绳网、锚杆钢丝绳、支撑绳等配件,无钢丝格栅,可应用于坡面加固限制部分少量落石运动。通用型主动防护网类型主体由钢丝绳网+钢丝格栅+支撑绳+钢丝绳锚杆等配件构成。是应用较多的坡面加固防护网类型,有小块危石或是土质边坡都可使用。主动防护系统特点(1)具有高韧性、高防护强度,易铺展性。(2)适应任何坡面地形,安装程序标准化、系统化。(3)主动防护系统的敞开性,地下水能够自由渗入渗出,降低了因为地下水压力的升高而引起的主动失稳;(4)系统材料的特殊制造工艺和高防腐防锈技术,决定了系统的超高寿命。(5)能将工程对环境的影响降到最底点,其防护区域内可以充分的保持土体,岩石的稳固,便于人工绿化或自然植被生长,有利生态。(6)系统采用模切化安装方式,缩短了工期和施工费用。 DO/08/300钢绳网上沿钢绳锚杆2
16x
250
(20×20) SO/2.2/50格栅网AA
局
部
放
大中部及下沿钢绳锚杆 2
16×200代
表
性
断
面
支
撑
绳
安
装
示
意
图DO/08/300钢绳网SO/2.2/50格栅网8缝合线12纵向支撑绳钢绳锚杆
16横向支撑绳系
统标
准
布
置
及
缝
合钢丝
绳
锚
杆
结
构
示
意
图钢绳锚杆外露环套锚杆孔凹坑开挖剖面线主动防护网施工工艺:(1)边坡清理:施工前应先对坡面防护区域内的浮土及浮石进行清除或部分加固。影响系统安装后正常功能发挥的局部地形(局部堆积体和凸起岩体等)进行适当修整。(2)测量放孔:锚杆孔位应放线测定(根据地形条件,孔距可有30cm的调整量),在孔距调整量范围内选择低凹处作为锚杆孔位。如没有合适低凹处,则悬空面积不宜大于5m,否则宜增加局部锚杆。在每一孔位凿出深度不小于锚杆显露环套长度的凹坑,口径20cm,深20cm。(3)锚杆打孔:按设计深度钻凿锚杆孔并清孔,孔深应比设计锚杆长度长5cm以上,孔径不小于Φ45mm;当受凿岩设备约束时,构成每根锚杆的两股钢绳可分别锚入两个孔径不小于Φ35mm的锚孔内,构成人字形锚杆,两股钢绳间夹角为15
°~30
°
,
以达到同样的锚固效果。(4)灌浆:注浆并插入锚杆,锚杆的显露环套不能显露地表,以保证张拉后网绳紧贴地表。浆液标号不低于M20,宜用灰砂比1:1~1.2、水灰比0.45~0.50的水泥砂浆或水灰比0.45~0.50的纯水泥浆,水泥宜用P.O42.5普通硅酸盐水泥,优先选用粒径不大于3mm的中细砂,保证浆液丰满,在进行下一道工序前注浆体维护不少于三天。(5)安装支撑绳:安装纵横向支撑绳,张拉紧后两端各用二至四个(支撑绳长度小于15m时用二个,大于30m时用四个,其间用三个)绳卡与锚杆显露环套固定衔接。(6)铺挂格栅网:从上向下铺挂格栅网,格栅网间堆叠宽度不小于5cm,两张格栅网间的缝合以及格栅网与支撑绳间用Φ1.5mm铁丝按1m间距进行扎结(有条件时该道工序在上道工序前完结)。(7)钢绳网并缝合:从上向下铺设钢绳网并缝合,缝合绳为Φ8mm钢绳,每张钢绳网均用一根长约31m的缝合绳与四周支撑绳进行缝合并预张拉,缝合绳两端各用两个绳卡与网绳进行固定联结;当设计为双层钢绳网时,以同样办法铺挂二层钢绳网。该系统本身具有柔性和高强度,更能适应于抗击集中荷载和/或高冲击荷载,足以吸收和分散崩塌能量并使系统受到的损伤最小。该系统优点:有效防止崩塌发生对被保护目标的伤害;最大限度维持原始地貌和植被。2.被动网系统被动网系统由钢绳网、减压环、支撑绳、钢柱和拉锚5个主要部分构成。
坡
向≥5?
≥0.5H上拉锚绳钢丝绳锚杆φ50钻孔钢柱基座地脚螺栓锚杆≥5°坡度≤15°75°~90°
坡度>15°钢柱(热轧普通工字钢)
上支撑绳允许初始铅直垂度为柱间距的3%侧拉锚绳柱间距b(~1000)
下支撑绳~600(砼基础/B类锚固)φ50钻孔系统立面图2φ16钢绳锚杆~50
~40缝合绳(连接方式1)ROCCO环形网钢柱
下支撑绳
并接绳卡上支撑绳SO/2.2/50格栅网扣卸(连接方式2)
~500
上拉锚绳中间加固拉锚绳
~1.5H柱间距b(~1000)2φ16钢丝绳锚杆(砼基础/B类锚固)~0.3H
~0.5(H+b)
~120
~700
φ18偏转处下拉锚绳中间加固拉锚绳每隔50m左右设置(基岩/A类锚固)
φ50钻孔
~0.5b
侧拉锚绳(基岩/A类锚固)环形网柱高H
(3m)~600RX-050型~
1.5H主要施工工序:1.锚杆及基座定位;2.基坑开挖与混凝土(土质地层
B类锚固)或钻凿锚杆孔(岩质
地层A类锚固);3.基座及锚杆安装;4.钢柱及拉锚绳安装与调试;5.支撑绳安装与调试;6.环型网的铺挂与连接(建议采用缝合绳连接方式);7.格栅的铺挂。100立柱:架子管(外径48mm,壁厚3mm)483.柔性格栅网柔性格栅网主体由高强钢丝格栅(柔性金属网)+支撑绳+钢柱等配件构成。说明:1、本图适用于钢筋护栏,尺寸均以mm为单位;2、立柱材质为架子管,外径48mm,
壁厚3mm。3、在做压顶梁时,立柱即埋在压顶梁里,立柱跟立柱间距为2000mm,立柱埋深400mm。4、格栅材质为ψ14钢筋,钢筋与钢筋的间距为100mm,钢筋之间的连接方式为焊接。立柱ψ14钢筋压顶梁400
1000图
例20001400φ14钢筋φ14钢筋10004.帘式网有两种类型:覆盖式帘式网、张口式帘式网覆盖式帘式网:主要由金属网片、锚杆、支撑绳、纵向拉绳、横向拉绳和缝合绳等构件造成。上下支撑绳与横纵拉绳以锚杆为支撑形成系统框架,金属网片铺设在框架上。大网通过缝合绳实现与支撑绳、纵横向绳及网间的缝合连接,小网则通过扎丝固定。当被防护区域发生崩塌或岩石滚落时,岩石接触网片,弹跳受限,并通过网片的摩擦、引导,减小岩块的滚落速度,限制岩块的滚落轨迹,最终,岩块将滑动指系统的岩石堆积区域,从而达到防护目的。张口式帘式网:张口式由上部拦截区和下部引导区两部分组
成。拦截区类似被动防护系统,主要由钢柱、金属网、支撑绳、
拉锚绳、锚杆、卸扣等构件,金属网片间以及网片与钢丝绳间的连接主要通过卸扣进行连接,用来对上部滚落的弹跳落石进行控制;引导区类似覆盖式引导系统。1帘式网特点:(1)与主动网相比1)主动网落石会堆积、停留在某一区域,出现“鼓肚子”的现象,且很难维护清理,易形成二次落石危害。2)帘式网通过引导使落石按照预先设定的路线下落至收集区,大大的降低了二次落石危害,且具有较好的维护性。3)二者比较,帘式网能更有效的体现“主动防护”这一概念。4)主动防护网要求对防护区域进行多锚杆处理,对防护区的整体性有一定程度的破坏。5)帘式网通过“覆盖”或“张挂”的方式进行防护,对坡体几乎不会造成破坏。(2)与被动网相比1)被动网要承受落石的正面冲击,防护能级有一定要求。2)帘式网不承受落石的正面冲击,虽然配置有一定的防护能级。3)被动网仅对其上方落石具有防护效果,防护范围受到限制。4)帘式网(张口型)不仅对上方落石具有防护能力,同时对以下区域也能起到防护效果。23北京公路边坡4北京密云棒河岩村基岩裂隙很发育
基岩裂隙5已崩塌部分示样
图已崩塌部分残留已崩塌破坏痕迹已崩塌痕破坏迹图已崩塌部分残留6浆砌石挡墙23.6
明洞、棚洞当隧道埋深较浅,上覆岩(土)体较薄,难采用暗挖法时,则应采用明挖法来开挖隧道。用这种明挖法修筑的隧道结构,通常称明洞。棚洞属于明洞范畴。明洞具有地面、地下建筑物的双重特点,作为地面建筑物用以抵御边坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等病害。明洞净空必须满足隧道建筑限界要求,洞门一般作成直立端墙式洞门。明洞的结构形式应根据地形、地质、经济、运营安全及施工难易等条件进行选择,采用最多的是拱形明洞和棚式明洞。按荷载分布拱式明洞又可分为路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型和半路堑单压型。按构造棚式明洞又可分为墙式、钢架式、柱式等。此外,还有特殊结构明洞,如支撑锚杆明洞、抗滑明洞、柱式挑檐棚洞、全钢架式棚洞、空腹肋拱式棚洞、悬臂棚洞、斜交托梁式棚洞、双曲拱明洞等。78棚洞基本构造有内墙、外侧支撑结构和顶板支撑结构。地基条件较弱的情况下,还需设置底部支撑结构,相当于涵洞的支撑梁。内墙可做成钢筋混凝土板墙和外部支撑共同构成桩板式支挡墙。外墙支撑结构可根据地形和地质情况的不同做成刚架式、柱式和墙式。外板可采用T形梁、
I型梁或空心板梁截面预制安装构件。为防止棚洞做成后,仍可能有滑坡、坍塌、崩塌体进入棚洞内,桩板式墙体可高于顶部横向支撑结构。以上部分为悬臂式支挡墙。公路棚洞和旅游点棚洞一般是上方为水泥板(可能带柔性防护层)而外侧有成排的空洞,铁路棚洞一般是出洞口时用钢铁套子保护上方。采用棚洞的条件与明洞大致相似,其结构整体性比明洞差,但由于顶棚与内外墙简支,因此对地基的要求相对较低。9棚洞是棚子式的洞子,一般是在落石多发(或可能塌方)的路段修建它来保护行车或行人的安全。0注意事项:(1)做好明(棚)洞选址及调查工作。用发展变化的眼光看待边坡地质病
害,综合区域地质情况、岩体层面结构、风化程度等因素,科学确定明(棚)洞设置位置及防护长度。(2)合理估算冲击荷载,选择合适的明(棚)洞结构。借助无人机摄影等先进技术手段,基本摸清上边坡危岩发育情况,估算出合理的冲击荷载,指导结构选型。(3)设置可靠的防冲结构,确保路基下边坡稳定。充分考虑山区河流冲刷严重的特点,结合河流形态、水电站设置情况等影响因素,确定冲刷深度。(4)加强明(棚)洞结构抗冲击能力研究。科学设置经济、有效的回填缓冲层,提高结构安全冗余度;同时明(棚)洞设计可考虑易拆换结构,在其受到严重破坏时便于快速修复。(5)重视施工期间的安全防护,确保施工质量。123昌平北禾路
3.7
落石槽(墙、平台)-拦挡工程采用拦石沟、落石平台、拦石桩、障桩、拦石墙、拦石网等将崩落过程中的岩土体消能拦挡,隔离崩塌体与受灾体。适用于中小型崩塌,且具备有地形条件的情况。落石槽:用于吸收和消散落石能量,拦停落石的沟槽状构筑物,常设在缓坡带或与拦石墙结合布置。落石槽设置与危岩落石地段,大致平行于线路或被保护目标。应建在落石地点和被保护目标之间具有足够的缓坡距离,高程低于被保护目标的地带,或修筑在被保护目标近旁。当崩落物的山坡上有缓坡地带时,也可修筑在缓坡上,但宜与拦石堤、拦石墙配合设置。槽底应作纵、横向坡度,以利排水。4拦石墙是用于拦截崩塌落石或坡面滚石的被动防护结构,主要包括圬工拦石墙、桩板式拦石墙、加筋土拦石墙和宾格石笼网拦石墙。圬工拦石墙:以混凝土、石材等材料砌筑或浇筑而成的拦石墙。桩板式拦石墙:由桩、桩间板或桩间墙构成的拦石墙。加筋土拦石墙:有土和筋带分层铺筑,经碾压、夯实构成的被动拦挡结构。宾格石笼网拦石墙:由网箱和充填其中的石料共同组成的拦石墙。56缓冲层:设置于拦石
墙墙后用于减缓落石对刚性墙体冲击力的柔性结构层,常用土、废弃轮胎等柔性材料。7落石对拦石墙的冲击力计算可以依据《公路路基设计规范》(JTJ013)中公式。其中,P(Z)——落冲击土堤后陷入缓冲层的单位阻力(kpa);
Z——落i洲击后的陷入深度(m)。式中:VR—一落石块体接触拦石墙时的冲击速度(m/s):
落石对拦石墙的冲击力计算模式8落石平台是指拦截山坡上坠石的平台。适用于被防护目标距崩落物的山坡有适当距离,且路基高程与山坡脚下平缓地带的高程相差又不大的地段。当陡崖或山坡坡脚不存在平台或威胁不太严重,且被保护目标与边坡有一定距离时,可以通过植树造林防治危岩崩塌对承灾体的保护。森林类型应为乔木,尽可能构建乔、灌、草相结合的生态系统。93.8
森林防护3.9
主动-被动联合防治许多情况下,崩塌落石类灾害采用单一方法不易解决问题,往往需要采用多种方法。而主动-被动联合方法是常常采用的防治方案。(1)锚固-拦挡联合技术主要针对整个危岩防治工程而言的,体现了将危岩单体的锚固防治和危岩单体之间漏勘危岩防治共同考虑的理念。这样可以有效弥补目前危岩勘察精度不高而可能造成灾害的不足。(2)锚固-支撑联合技术主要针对复合型危岩体,锚固-支撑联合技术尤其适用于同时具有滑塌和倾倒性可能的危岩体。防治设计过程中,应将锚固力和支撑力联合考虑,使二者有机结合。当支撑体在危岩滑动力作用下存在滑移失稳的可能性时,应在支撑体上0布设锚杆。(3)主动网和被动网联合使用主动网对危岩体进行防护,被动网在崩塌体与承载体之间进行设置,以拦截主动网失效或没有挂主动网区域掉块或坡面滚石,以确保对被保护目标的安全。(4)几乎所有危岩或危岩体在覆盖主动防护网时都要进行边坡部分清除。12(5)捆绑(锚固)、灌浆、支撑链子崖危岩体位于中国长江三峡西陵峡的兵书宝剑峡出口南岸陡崖处,与新滩滑坡隔江相望,下距三峡水利枢纽坝址27km。链子崖危岩体的陡崖高70-100m,系由坚硬的二叠系栖霞灰岩夹多层薄层炭质条带钙质泥岩组成,底部有厚1.6~4.2m的煤系地层。岩层倾向北西,倾角为32
°。陡崖东侧为志留系页岩受侵蚀而成的猴子岭凹槽,北侧俯临长江。由T0-T6均20条裂隙包围、切割而成,体积113万m2。其中T1、T2、T6裂缝规模最大,均已切至下伏煤层,将岩体切割成墙状、柱状和楔状,呈向北东临空面倾倒崩滑之势。3于1995年3月2日开工,1999年8月5日竣工,完成的主要工程量有:裂缝危岩体挂网锚喷4300m2。锚索151束,自上而下分为1000KN、2000KN、3000KN三级,上防崩塌,下防滑移,总锚固力292000KN、总锁定锚固力125715kN;顺层滑移体锚索43束,皆为3000kN级。煤层采空区承重阻滑键体23条,总面积6361.75m2(占采空区面积的22%),浇筑混凝土20837.58m3。此外,在雷劈石滑坡(体积230万m3)区建地表排水沟7条,总长1092.6m;在猴子岭崩塌块石(体积170万m3)堆积的斜坡上,建防冲拦石坝2道。45崩塌落石类灾害突发性、继发性强,历时短,治理难度大。在实际工作中应认真贯彻“以防为主、防治结合、全面规划、综合治理”的工作方针,正确处理人类经济活动,合理开发利用资源、环境,统筹兼顾。按照不同类型和被保护目标,采取有效预防和治理方法,推行避让与防治相结合,调动社会各界力量,实现防灾减灾社会化,力求把灾害的发生和损失降到最低程度。6案例1冬奥会雪游龙XP02边坡7斜坡XP02位于雪车雪橇中心场馆所在黄土梁的东侧,属于大东沟河道西边坡一部分,南北长约450m,高40~
70m,坡度30~70°,坡倾
向正东。该边坡处于大东沟冲洪积堆积体西部边缘地带,长时间受沟谷侵蚀下切作用形成高边坡,物质组成主要为冲洪积的漂卵石及坡洪积的碎石、块石层。边坡岩体岩体类型:主要为IV类。9XP02支护平面图0支护结构剖面图123测点布置图4
5ZQC-XP02-28沉降时程曲线6锚索拉力时程曲线704
坡体变形与滑动类加固1389坡体变形类加固主要采用挡墙,必要时采用其他方法。排水是普遍选项。各类挡土墙适用条件0高边坡加固的几种组合:a.挡墙和仰斜孔排水b.抗滑桩和仰斜孔排水c.锚索和软基注浆加固d.锚索桩与锚索分层加固e.锚索(锚杆)加固f.锚索桩及桩前锚索加固1类型绕避滑坡排水力学平衡滑带土改良主
要工
程
措
施1.改移线路2.用隧道避开
滑坡3.用桥跨越滑
坡4.清除滑坡1.地表排水系统(1)滑体外截水沟(2)滑体内排水沟(3)
自然沟防渗2.地下排水工程(1)截水盲沟(2)盲(隧)洞(3)水平钻孔群排水(4)垂直孔群排水(5)井群抽水(6)虹吸排水(7)支撑盲沟(8)边坡渗沟(9)洞—孔联合排水1.减重工程2.反压工程3.支挡工程(1)抗滑挡墙(2)挖孔抗滑桩(3)钻孔抗滑桩(4)锚索抗滑桩(5)锚索(6)支撑盲沟(7)抗滑键(8)排架桩(9)钢架桩(10)钢架锚索桩(11)微型桩群1.滑带注浆2.滑带爆破3.旋喷桩4.石灰桩5.石灰砂桩
6.焙烧2滑动类加固除了挡墙外,主要采用抗滑工程和锚索加固。卸载和反压以及滑带土改良也是可以选择。另外基本上都需要配合排水工程。
(10)电渗排水
我国滑坡防治措施简表抗滑挡墙与一般挡土墙的区别有以下几点:(1)不是承受一般土压力,而是滑坡推力,后者比前者大得多。(2)胸坡缓、重心低,胸坡1∶0.4-1∶1。尽量利用墙背填土重量。(3)基础埋深大,基岩中0.5-1.0m,土层中1.5-2.0m或更大,
必须置于滑面以下稳定地层。(4)墙后纵向盲沟要求高。(5)墙体稳定性检算中除抗滑、抗倾覆和截面度检
:
算外,还应检算从墙底滑动和从墙顶滑出的可能以决定墙的埋深和墙高。(6)推力作用点位置一般不在三分之一墙高,而在二分之一或五分之二墙高处。
抗滑挡墙示意图(7)施工必须分段跳槽开挖,从两侧向中部推进,避免因挖基造成滑坡滑动。3滑动面1∶0.2DDD1∶mh44.1挡墙边坡支挡主要结构形式为挡土墙,通常按结构分类有:重力式挡土墙(包括衡重式挡土墙)、薄壁式挡土墙(包括悬臂式和扶壁式挡土墙)、加筋式挡土墙、锚杆式和锚定板式挡土墙、竖向预应力锚杆式挡土墙、土
钉式及桩板式挡土墙等。(1)重力式挡土墙重力式挡土墙靠自身重力平衡土体,一般型式简单、施工方便、圬工量大,对基础要求也较高。依据墙
背型式不同,其种类有普通重力式挡墙、不带衡重台的折线墙背式重力挡墙和衡重式挡墙。(2)薄壁式挡土墙薄壁式挡土墙是指用钢筋混凝土做成悬臂式或加设中间支撑的扶壁式整体的轻型挡土墙。挡土墙高度在
5m以下时一般选用悬臂式挡土墙,大于5m时选用扶壁式挡土墙。(3)加筋土挡土墙加筋土挡土墙是由填土、填土中的拉筋条以及墙面板等三部分组成,它是通过填土与拉筋间的摩擦作用把土的侧压力削减到土体中起到稳定土体作用,但须考虑其挡板后填土的渗水稳定及地基变形对其的影响,
需要通过计算分析选用。(4)
锚定式挡土墙锚定式挡土墙属于轻型挡土墙,通常包括锚杆式和锚定板式两种。锚杆式挡墙主要由预制的钢筋混凝土立柱和挡土板构成墙面、与水平或倾斜的钢锚杆联合作用支挡土体,主要是靠埋置岩土中的锚杆的抗拉力拉住立柱保证土体稳定。锚定板式则将锚杆换为拉杆,在其土中的末端连上锚定板。它不适于路堑,路堤施工容易实现。5一般来说,在以下情况下适宜修建挡土墙:
(1)陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段;(2)需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段;(3)增加不良地质路段边坡稳定,以防止产生滑坍;(4)防止沿河路段水流冲刷;(5)桥梁或隧道与路基的连接地段;(6)节约道路用地、减少拆迁或少占农田;
(7)保护重要建筑、生态环境或其他需要特殊保护的地段
支挡陡坡路堤下滑支挡山坡上可能滑坍的(8)房前屋后边坡(9)一般的建筑边坡用于陡峭山坡的路堑底部覆盖层土体或破碎岩层陡山坡上填筑路堤4.1.1
重力式挡土墙重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体,或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜、俯斜、直立三种类型。1.按土压力理论,仰斜墙背的主动土压力最小,而俯斜墙背的主动土压力最大,垂直墙背位于两者之间。2.如挡土墙修建时需要开挖,因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合,而俯斜墙背后需要回填土,因此,对于支挡挖方工程的边坡,以仰斜墙背为好。反之,如果是填方工程,则宜用俯斜墙背或垂直墙背,以便填土易夯实。在个别情况下,为减小土压力,采用仰斜墙也是可行的,但应注意墙背附近的回填土质量。3.当墙前原有地形比较平坦,用仰斜墙比较合理;若原有地形较陡,用仰斜墙会使墙身增高很多,此时宜采用垂直墙或俯斜墙。6(a)
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