顺层边坡病害分析及处治方案探讨

对于顺层边坡,如果不能有效破坏滑面而对边坡进行缓坡率的刷方,可能只会减小坡体的潜在下滑力,但对坡体的稳定性贡献是有限的。坡体在不利工况下仍然可能会发生再次滑动。这种情况正如在不破坏冰面的情况下,十个人坐溜冰车沿冰面下滑,一个人坐溜冰车沿冰面仍会下滑一个道理,所不同的只是溜冰车前后两次下滑的力量有所不同而已。

某坡体主要由强~中风化砂岩构成,并发育有灰岩透镜体。由于受断层影响,坡体产状紊乱,但总体上产状为16°,岩体产状倾向与坡向一致,属于典型的顺层边坡。原设计路堑边坡高约24m,边坡分三级开挖,每级边坡高8m。由于在施工的过程中边坡发生多次滑塌,故采用1:2.7、1:2.4、1:2.0进行刷坡放缓,各级边坡平台约2.5~3.0m,坡脚设置2.5m高的片石砼挡土墙。

在边坡工程施工完成而坡面绿化尚未施作时,第1、2级边坡坡面出现数道裂缝,坡脚挡土墙整体前移约20-40cm,并造成前部的边沟及部分路面已经破坏。

坡体病害原因分析:该坡体刷坡放缓坡率后仍发生顺层滑移的主要原因是坡体结构面发育,岩体较为破碎,坡体总体呈顺层性质,且坡体存在软弱夹层。虽然前期边坡变形后采用了1:2.7、1:2.4、1:2.0的缓坡率刷方,但由于没有破坏掉潜在滑面,造成刷方在一定程度上减小坡体的下滑力,但坡体的稳定性提高是有限的。

故坡体在降雨等深浅浸润软弱夹层后,造成坡度体沿软弱夹层发生顺层滑移。原设计虽然坡脚设置了矮挡墙,但由于抗力有限,造成在坡体下滑力的作用下,导致挡墙前移而挤压前部边坡与路肩,并造成路肩上拱。

滑坡特征分析:滑坡侧界受控于破碎岩体和与之发育的结构面,滑面依附于顺层软弱夹层,滑面深度从坡脚挡墙变形的特征来看,滑面应位于挡墙的中下部。

滑面参数指标选取:滑面参数可通过反算进行确定。

从目前滑坡变形特征来看,滑坡处于周界和滑面贯通的整体微滑状态,故其稳定系数可取0.99,然后对滑面参数进行反算。其中滑面的粘聚力宜取C=5KPa,继而对滑面的内摩擦角φ进行反算。

此外,从目前挡墙高2.5m,宽2m的规格,以及墙前被动土压力核查,在取安全系数1.3的情况下目前滑坡的推力约为250KN/m左右。

处治方案探讨:为确保高速公路的正常运营,且后部自然边坡地形较陡,故不建议采用顺层刷方的方案,而宜进行基于现状的滑坡原位加固。

1)为防止坡体长时间放置而进一步恶化坡体的稳定性,建议在挡墙前部设置高约2m,宽约5m的反压体,从而为永久工程处治提供充裕的时间。

2)虽然滑坡的下滑力较小,但由于滑坡较浅而滑体破碎,若只对坡脚挡墙进行加固,滑坡存在从挡墙后部的边坡上“越顶”剪出的可能,故应对挡墙后部的边坡进行适当的加固为宜。

3)故建议挡墙后部的一级边坡设置六排Φ32mm钢筋制作、锚杆长为9m的框架工程进行加固。

4、由于边坡的坡率较缓而汇水面积较大,建议及时进行骨架分割+绿化防护、边坡截排水工程的设置和挡墙泄水孔的布设。

5、在坡脚挡墙部位设置长20m的仰斜排水孔,对坡体中的地下水进行引排,且孔底应穿过砂岩与灰岩接触面。

图1 建议采用的工程地质断面图

该方案施工方便简快捷,有效实现了滑坡与边坡两个方面的病害处治,是一个相对较优的处治方案。

该工点病害的经验教训是顺层边坡在开挖形成临空面后,只有挖方边坡的坡率陡于层面,在不改变变形体高度的情况下,单纯的改变刷方边坡的坡度是不能改变其稳定系数的。

图2 变形体高h不变时,不同坡角的顺层边坡以稳定性是相同的

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