上顺下切式坡体病害处治探讨

对于软岩、较软岩或极软岩构成的陡倾顺层高边坡,尤其是层面倾角大于40°时,由于在上部岩体的重力作用下,极易沿陡倾的层面形成较大的下滑力而挤压高边坡下部的岩体,导致坡体极易出现层面溃曲,尤其是层面厚度较小的薄层状岩体,更易发生溃曲病害。或在上部陡倾岩体的重力作用下,造成下部坡体依附于外倾结构面形成切层破坏,形成上顺下切式坡体病害。此类坡体病害的加固重点加强边坡下部外外倾结构面的抗剪能力,弱化边坡上部岩体的加固,即加固应力相对集中的下部边坡是加固此类边坡的重点。
某公路通过坡面顺直、植被茂盛、自然坡度为15~25°的自然斜坡,地表为厚1.0~2.5m的粉质粘土,下伏岩性软弱、产状为85°∠45°的侏罗系粉砂质泥岩,坡向82°,为典型的陡倾顺层边坡。公路路堑边坡高42m,采用1:1~1:1.25的坡率设置,坡脚设置高5m挡墙,墙后二~四级边坡采用长度为9m的钢锚管或锚杆框架进行防护。
工程完工后两年,雨季期间在区内大暴雨作用下坡体出现滑移迹象。在距坡口线约17m的部位出现长45m左右的贯通状裂缝,裂缝宽约0.2~0.6m,下错0.3~1.5m。三~四级边坡锚杆和钢锚管框架出现细小裂纹,坡脚挡墙结构伸缩缝出现2~5cm的错位,墙前路基边沟开裂严重。挡墙后部二级边坡的锚杆框架外移伸入挡墙顶部0.3~1.3m,一级平台张拉裂缝发育。堑顶截水沟破损而渗水严重
图1 病害坡体正面图
图2 墙前路基边沟破损严重
图3 坡脚挡墙在沉降缝部位错开
图4 堑顶截水沟断裂渗水
图5 后缘岩体下错
从以上病害特征来看,病害坡体特征如下:
1、坡体节理裂隙发育,暴雨时坡后较大的地表水汇水沿破损 的堑顶截水沟进入粉砂质泥岩坡体,强烈的软化了岩体。加之坡体发育55°∠10°的缓倾外倾结构面,造成上部坡体依附于陡倾的顺层岩体层面挤压前部岩性软弱的岩体,导致前部岩体依附于倾向坡外的缓倾结构面发生切层破坏,最终导致坡体发生病害。即坡体发生的是上顺下切式的坡体病害模式。
图6 倾向坡外的缓倾结构面

2、病害发生时三~四级边坡锚杆框架基本完好,这说明坡体潜在滑面位于锚杆长度以外。但二级边坡锚杆框架大部外移而进入挡墙顶0.3~1.3m,这说明病害坡体在二级边坡中下部存在一个剪出口。且由于与一级边坡的挡墙存在明显的位移差,显示该剪出口的变形规模大于坡脚挡墙前部边沟部位的深层剪出口,即该滑坡存在两级切层剪出口。

综上,该病害坡体的加固重点是依附于高边坡下部的外倾缓倾结构面的加固,只要能确保坡体下部加固后的岩体抗剪力大于依附于上部陡倾层面岩体的重力作用形成的下滑力,就可确保坡体的安全,而不宜对上部边坡进行过量的加固。这是由于虽然边坡上部的岩体中也发育外倾的缓倾结构面,但由于受上部岩体依附于陡倾层面的下滑力作用较小,故不会发生切层破坏。

基于此,可在坡脚挡墙竖直向下设置2排长12m的140mm钢管桩,在一级平台设置3排长20m的140mm钢管桩,桩顶设置连系梁,并在系梁后设置桩帽后布设1排间距3.0m,长26m的锚索行固脚加固,有效提高帮助外倾缓倾结构面提高抗滑力,也就可以确保坡体的整体与局部稳定。

其次,考虑到水对粉砂质泥岩和结构面的强烈软化作用,故建议修缮堑顶截水沟,确保坡外地表水的顺利疏排。并在坡脚挡墙部位设置长度较大的仰斜排水孔,疏排高边坡下部的地下水,从而提高坡体的自身稳定性。

图8 建议的工程地质断面图

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