二元结构坡体病害治理方案探讨

所谓二元结构坡体指由上部堆积体和下伏基岩构成的坡体。
二元结构坡体病害首要考虑的问题是防止坡体开挖或填方后依附于土岩界面形成的潜在滑面演变滑面。这是由于土岩界面往往贯通性很好,且由于基岩隔水而使土岩界面往往成为地下水的通道,从而使土岩界面成为二元结构边坡中最可能成为滑面的一种结构面。
其次,二元结构坡体要注意堆积体内部不同期、不同成因的堆积物形成的贯通性结构面,以及下伏基岩内部是否存在不利结构面,使坡体开挖形成临空面或填方加载后是否存在依附于这些结构面发生滑坡的可能。
再次,二元结构坡体挖方边坡无论坡率多缓,一旦挖方边坡坡率陡于土岩界面都存在依附于土岩界面而演变为工程滑坡的可能,尤其是坡体富水时,这种可能性将大幅升高。
案例
某坡体呈曲型的M形地貌,上覆硬塑~可塑状粉质粘土,自然坡度约5~15°,下伏强~中风化泥质粉砂岩夹薄层泥岩,坡体产状近水平。原设计采用1:1~1:1.5的坡率开挖后,采用一、二级锚索框架加固,三级骨架防护为主的工程进行处治。

图1 工程滑坡正面图

在二级边坡锚索施工完毕,坡体开挖至一级边坡中部时,在坡口线以外约60m的部位出现了贯通性圈椅状裂缝,裂缝包含M型地貌的凹槽和两侧相对突出的“坡脊”。其中在边坡M形地貌的中部凹槽部位裂缝首先出现,裂缝在后期发育程度也最强。

图2 M形地貌凹槽后部斜坡裂缝

图3 M形地貌两侧斜坡裂缝

一级边坡距一级平台约2m的土岩界面部位分布浅灰色粘粒含量相对较高的泥岩,导致即使在工程施工的旱季,M形凹槽部位地下水沿该浅灰色泥岩层渗流严重。由于一级边坡开挖坡率较陡,造成一级平台附近软弱的岩土体无法有效撑相应的开挖坡率,导致一级平台出现多条拉张裂缝,二级边坡坡脚坍塌,地下水渗流严重,造成二级平台出现贯通性裂缝,并逐渐向后牵引而导致后部坡体出现滑坡迹象。而根据钻探提示,在路基以下约2m的部位也存在较厚的浅灰色、富水的粘粒含量相对较高的不利夹层。
图4 一级边坡土岩界面处渗水严重
图5 一级平台拉张裂缝密布
图6  二级平台开裂严重
图7  坡体病害工程地质断面图
从以上现象可以看出,由于富水坡体开挖形成临空面,造成坡体沿隔水的土岩界面发生工程滑坡,且如若不进行有效的工程预加固,随着坡体开挖到位后,坡体存在依附于深层潜在滑面发生病害的可能。因此,该坡体病害处治需兼顾以上两个主要结构面进行设置。但浅层滑面由于坡体已发生滑动,故滑面参数要远比下伏拟预加固的潜在滑面参数小,这是工程加固措施设置中所必须要考虑的。
基于此,为防止在即将来临的雨季发生大规模的滑坡变形,故在现开挖面部位设置顶宽不小于5m的应急反压体,对滑坡进行必要的反压,这样也可为将来永久工程的施作提供工作平台。永久工程以浅层依附于土岩界面滑体和依附于深层潜在滑面的滑体分别进行计算后,在防止滑坡越顶、抗滑桩锚固能力、工期等的基础上,在应急反压体平台部位设置Φ2.5m,间距5m,长22m的旋挖抗滑桩对滑坡与潜在滑坡进行加固与预加固。并在桩体施工完成后对反压体进行清除,在一级边坡的土岩界面部位设置长度不小于20m的仰斜排水孔对地下水进行有效引排。
图8 建议原位处治的工程地质断面图
综上,对于二元结构坡体,尤其是富水、地形平缓的自然斜坡,往往极易工程开挖、填筑时发生工程滑坡。这是由于作为坡体物理力学性质外在反映的地形地貌,往往显示了其内在岩土体物理力学性质。富水、地形平缓的斜坡正是构成坡体岩土体力学性质弱小的外在反映。因此,地形地貌学是工程地质学的一个分支,现场地形地貌的调绘是工程技术人员所必须掌握的基础本领。正所谓“面由心生”,由人的外观面相往往可以看到一个人内心的活动,对于工程地质而言,也莫不如斯;天下万物,莫不如斯。
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