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      某鐵路工程滑坡成因分析與治理

      2016-04-13 03:32:42李勤光
      鐵道勘察 2016年1期
      關(guān)鍵詞:塊段路塹泥巖

      李勤光

      (中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

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      某鐵路工程滑坡成因分析與治理

      李勤光

      (中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京100055)

      Cause Analysis and Treatment ofAnEngineering Landslide Along Railway

      LI Qinguang

      摘要介紹該滑坡區(qū)的工程概況,闡述滑坡的性質(zhì)和特征;從地形因素、巖性因素、降雨因素、工程因素等方面詳細(xì)分析工程滑坡產(chǎn)生的原因,并結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算分析,反算出滑帶土參數(shù),計(jì)算出控制推力。結(jié)合滑坡穩(wěn)定性及推力計(jì)算的結(jié)果,堅(jiān)持“以防為主,防治結(jié)合”的原則,合理選用綜合治理措施。

      關(guān)鍵詞滑坡成因穩(wěn)定性治理

      1工程概況

      1.1滑坡概況

      該滑坡位于某在建鐵路線路左側(cè),路基工點(diǎn)類型為膨脹巖土深路塹,路塹最大邊坡高約為27 m。該滑坡平行路線長(zhǎng)275 m,沿滑動(dòng)方向縱向最大長(zhǎng)度185 m,與線路正交。滑坡區(qū)原地形比較平緩,坡度5~8°,右側(cè)溝谷較發(fā)育,谷坡狹窄?;聟^(qū)地勢(shì)相對(duì)兩側(cè)較高,地表以農(nóng)田為主。

      1.2地層巖性

      滑坡區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積(Q4dl+el)碎石土、黏性土,白堊系上統(tǒng)龍井組(K2l)全—強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)砂巖等。泥巖暴露于空氣中后很快崩裂分解,失水后即為散土狀。

      1.3氣象特征

      滑坡區(qū)屬中溫帶半濕潤(rùn)區(qū),年平均降雨量528 mm,最大年降水量852 mm,最小年降水量399 mm。累年最大積雪深度為61 cm,最大凍結(jié)深度為1.68 m。

      1.4水文特征

      地表水主要為山間泉流,多分布于溝間,受大氣降水補(bǔ)給,水位及水量隨季節(jié)變化大;地下水主要為孔隙潛水、基巖裂隙水,地下水位埋深為14.4 m,地下水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。

      1.5特殊巖土

      根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,該段路塹出露的泥巖自由膨脹率為60%~70%,蒙脫石含量36%~45%,陽(yáng)離子交換量280~320 mmol/kg,為中-強(qiáng)膨脹性巖層。由于其含有大量親水礦物,親水性異常強(qiáng)烈,濕度變化時(shí)有較大體積變化,變形受約束時(shí)產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力。

      1.6地震動(dòng)參數(shù)

      滑坡區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.05g,相當(dāng)于地震基本烈度Ⅵ度,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35 s。

      2滑坡的性質(zhì)和特征

      根據(jù)滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、水文特征等條件綜合評(píng)判,滑坡為中—強(qiáng)膨脹破碎巖質(zhì)滑坡,滑體為全—強(qiáng)風(fēng)化的白堊系泥巖和泥質(zhì)砂巖,為中-強(qiáng)膨脹巖,表層為殘坡積的碎石土及黏性土,滑坡為牽引性質(zhì)的逐級(jí)下滑。隨著開(kāi)挖深度不斷加大,滑坡的范圍和厚度越來(lái)越大。

      該滑坡橫向最大長(zhǎng)度約275 m,縱向最大長(zhǎng)度185 m,滑體厚度6~15.9 m,平均厚度10 m,體積約為50.9×104m3,屬于中型滑坡?;伦冃蚊黠@,裂縫貫通,呈弧狀展布?;碌匦屋^平緩,地形總體為北高南低,滑坡坡面自然坡度約2°~5°。該滑坡左右側(cè)界拉裂貫通,由于滑坡滑動(dòng),可明顯看出前、中、后三級(jí)后緣,后緣裂縫貫通下錯(cuò)?;嫘螒B(tài)均為前緩后陡,滑坡基本沿泥巖中分界面(上部為紅色泥巖,下部為黃褐色、灰綠色泥巖)產(chǎn)生滑動(dòng),滑體組成物質(zhì)主要為第四系殘坡積碎石土、黏性土及紅色泥巖。該層含水量較高,主滑段滑動(dòng)面傾角6°左右。

      3滑坡形成原因分析

      3.1地形因素

      滑坡位于山前緩坡地帶,坡度5°~8°,總體地形北高南低,表層殘坡積層較厚;區(qū)內(nèi)沖溝較發(fā)育,溝深壁陡,受沖溝的切割影響,場(chǎng)地地形較為破碎。

      3.2巖性因素

      該段地層為全—強(qiáng)風(fēng)化的白堊系泥巖,局部夾有泥質(zhì)粉砂巖,呈近水平層狀產(chǎn)出,且?guī)r石具有膨脹性,開(kāi)挖暴露后很快風(fēng)化呈土狀,尤其是飽水后,巖石強(qiáng)度降低很快,屬于典型的特殊巖土、易滑地層。

      3.3降雨因素

      滑坡發(fā)生前場(chǎng)區(qū)內(nèi)曾發(fā)生多次大規(guī)模的降雨。坡體以強(qiáng)—全風(fēng)化泥巖為主,黏粒含量較高,雨水滲入后不易排出,大氣降雨滲入坡體,聚集于泥巖頂面一帶,加速了泥巖的風(fēng)化,土體處于飽水狀態(tài)。該滑坡體物理力學(xué)參數(shù)較低,對(duì)滑坡的穩(wěn)定極為不利。坡面開(kāi)裂后入滲的降雨進(jìn)一步增大下滑力,滑坡變形更加嚴(yán)重。

      3.4工程因素

      路塹邊坡開(kāi)挖后,邊坡未及時(shí)采取防護(hù)及防排水措施,使邊坡巖土體長(zhǎng)期暴露于大氣中,巖土體風(fēng)化加重,加之坡腳卸荷,削弱了前部支撐的邊坡在巖性不良、降雨等作用下形成了牽引性質(zhì)的滑坡。

      4滑坡治理措施

      4.1滑坡穩(wěn)定性分析

      通過(guò)對(duì)滑坡性質(zhì)、特征,以及其地形地貌、地層巖性、降雨、工程因素等成因的分析,依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001)相關(guān)要求,采用基于極限平衡理論的推力傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。計(jì)算公式如下

      Nitanφi+ciLi

      式中Fs——穩(wěn)定系數(shù);

      θi——第i塊段滑動(dòng)面與水平面的夾角/(°);

      Ri——作用于第i塊段的抗滑力/(kN/m);

      Ni——第i塊段滑動(dòng)面的法向分力/(kN/m);

      φi——第i塊段士的內(nèi)摩擦角/(°);

      ci——第i塊段士的黏聚力/kPa;

      Li——第I塊段滑動(dòng)面長(zhǎng)度/m;

      Ti——作用于i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力/(kN/m);

      ψj——第i塊段的制余下滑動(dòng)力傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i)。

      計(jì)算分析得出,該滑坡目前整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài),自然狀態(tài)下滑坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.00~1.04,在暴雨?duì)顟B(tài)下的穩(wěn)定系數(shù)為0.91~0.95。

      根據(jù)勘察資料及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)論,對(duì)控制滑坡3個(gè)剖面的滑帶土參數(shù)進(jìn)行反算,并采用工程地質(zhì)比擬法,進(jìn)一步綜合確定剖面滑帶土參數(shù)。通過(guò)確定的滑帶土參數(shù)進(jìn)行該滑坡的推力計(jì)算。推力計(jì)算考慮自然及暴雨兩種工況,對(duì)應(yīng)安全系數(shù)分別取1.25、1.20各工況下推力大值、參數(shù)及推力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

      表1 滑帶土參數(shù)及推力計(jì)算結(jié)果

      4.2工程治理措施

      通過(guò)對(duì)該滑坡性質(zhì)、成因的分析,結(jié)合滑坡穩(wěn)定性及推力計(jì)算的結(jié)果,堅(jiān)持“以防為主,防治結(jié)合”的原則,合理選用綜合治理措施,采取主要工程措施有支擋工程、防排水工程。

      (1)支擋工程

      路塹坡腳設(shè)樁板墻,Ⅰ型樁,共247根,樁截面2.25 m×2.5 m,樁間距5 m(中-中),樁長(zhǎng)12 m,懸臂段長(zhǎng)4 m,樁身采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。二、三級(jí)邊坡平臺(tái)根據(jù)場(chǎng)地情況設(shè)置抗滑樁,共56根,樁截面2.25 m×3.0 m,樁間距5 m(中-中),樁長(zhǎng)20~26 m,懸臂段長(zhǎng)8~11 m,樁身采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。路塹邊坡采用C30錨索框架內(nèi)空心磚客土植草及栽種灌木,錨索由5根φ=15.24 mm鋼鉸線組成,長(zhǎng)21.0 m,傾角20°,錨固段長(zhǎng)10.0 m,錨孔直徑130 mm,單孔設(shè)計(jì)錨固力500 kN,預(yù)張拉力50 kN。

      (2)防排水工程

      地表水:通過(guò)增設(shè)路塹側(cè)溝、天溝及滑坡周界外新設(shè)梯形截水溝等多項(xiàng)措施保證有效截排地表水系。

      地下水:邊坡設(shè)支撐滲溝、盲溝,并通過(guò)檢查井將水引入自然溝渠中。根據(jù)地形情況,邊坡上增設(shè)7處集水井,井深12~17 m,內(nèi)徑4 m;集水井采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆,并做好井水的引排。

      5結(jié)論

      根據(jù)滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、水文特征等條件綜合評(píng)判,認(rèn)為滑坡為中—強(qiáng)膨脹破碎巖質(zhì)滑坡,其破壞機(jī)制為牽引式逐級(jí)下滑。

      該滑坡目前整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨情況下將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。最終,采取支擋、防排水相結(jié)合的方法對(duì)滑坡進(jìn)行治理。后期的監(jiān)測(cè)成果表明,經(jīng)過(guò)防治處理,滑坡變形已得到有效控制。

      參考文獻(xiàn)

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      中圖分類號(hào):P642.22

      文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      文章編號(hào):1672-7479(2016)01-0062-03

      作者簡(jiǎn)介:李勤光(1985—),男,2010年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)巖土工程專業(yè),工學(xué)碩士,工程師。

      收稿日期:2015-11-26

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