1. 引言
矿山、道桥、水利等工程的建设施工中经常要大量挖方、填方,由此形成了很多裸¶的边坡,从而带来如滑坡、泥石流、水土流失等一系列环境问题。特别是近二十年来,随着我国基础工程的大力发展,边坡失稳对国家财产和人民生命来的Σ害愈来愈大,所以对边坡进行治理具有十分重要的意义。
边坡的治理需要考虑当地气候、地质状况、人为施工等诸多因素。其中,地质状况既是滑坡的诱发因素,又是发生滑动的主体。边坡的岩性决定岩石的强度、抗风化能力等,岩石强度低,风化程度大,更加容易发生失稳现象;边坡所处的水文、构造地质状态会影响边坡的稳定程度。因此,对边坡地质状况的分析与探讨是对边坡治理的重要方向。
2. 影响边坡稳定性的地质因素
边坡的分类有很多,在地质学上,根据其地层岩性可分为土质边坡和岩质边坡;根据岩层结构可分为层状结构边坡、块状结构边坡、网状结构边坡;根据岩层倾向与坡向的关系分为顺向边坡、反向边坡、直立边坡等。不同类型的边坡,其稳定性所受到的主要的地质影响因素也不相同。对边坡稳定性主要的地质影响因素包括地层岩性、地质构造、规模形态、地下水、地震、降水、材料来源等方面。
2.1 边坡岩性差异
不同岩性的岩石强度不同,抗风化能力和岩石的性质特征也不一致,造成了边坡稳定性的差异。土质边坡中,一种类型是膨胀土边坡,稳定性很差。膨胀土主要是由强亲水矿物蒙脱石和伊利石组成,具有强亲水性、高胀缩性、易开裂等性质。当雨水渗入,膨胀土吸水产生膨胀力,并且雨水会使土中的胶结物软化从而造成土的强度降低,易发生边坡滑塌现象。岩质边坡强度相对大,抗风化能力强,特别是火成岩体,很少存在边坡失稳。但是在火成岩体上施工(建·、水利等)难度较大。
2.2 边坡所处地质构造环境
边坡稳定性的地质构造影响因素包括岩层的产状、节理裂隙的性质及发育程度,断层破碎带的性质等。若边坡上发育大量的应力节理裂隙,或者处于断层破碎带,强降水、地震等作用将会很容易破坏边坡的内部结构,造成垮塌。
2.3 边坡规模和形态
边坡的规模和形态特点,也是造成滑坡的重要因素。不利的规模和形态,在坡顶和坡脚产生应力区域,出现应力破坏带,极大降低边坡的稳定性。
2.4 地下水发育程度
边坡体内往往存在地下水,地下水的赋存量、含盐度等都将影响着边坡的稳定性。地下水含盐度高,赋存量大将软化岩体,降低其强度,增大其下滑力,产生边坡失稳。因此是否具有地下水,以及地下水发育程度是评价边坡稳定的重要因素。
3. 地质因素所引起的边坡破坏形式
边坡的破坏是边坡物质变形到超出一定范Χ的结果,是由量变到质变的过程。地质状况可以影响到边坡的坡体、坡面,从而造成不同形式的变形。
从规模上讲,可分为坡体、边坡、坡面变形三种形式。坡体变形是较大型的破坏形式。边坡所在的山体或斜坡体地质条件差,岩体松散,有贯通,地下水发育,断层滑移面经过、下为采空区。等,容易产生较大的滑坡、崩塌、坍塌、错落等坡体失稳的现象,且波及范Χ广。往往超出了边坡的范Χ,与山体滑坡,泥石流等自然灾害相似。在外界因素(剥蚀、风化、冲刷)作用下,坡面会发生变形。
从表现形式上讲,又可分为塌方、冲沟、防护剥蚀、坡脚淘蚀、草皮冲蚀等。边坡塌方是最常见的边坡病害,亦是水毁的普遍现象。按照破坏规模与成因不同,边坡塌方又分为剥落、碎落、滑塌、崩塌等(如图1所示)。边坡冲沟形成有多种诱因:边坡δ充分压实;边坡岩性较差;急流槽λ置或间距设置不当等。冲沟多发生在汇水集中区或高填·段。防护的剥蚀主要由风化、温差胀缩、干湿胀缩等诱发。·堑塌方主要由边坡岩质差,坡顶水侵入等造成。
4. 边坡治理方法与措施
4.1 边坡治理的分类
边坡的治理形式有很多种,祝海燕等0根据边坡防护材料和造型的不同,将其划分为:圬工防护,植物防护,骨架防护及捶面、抹面四大类。同时《公··基设计规范》JTJ013-95中根据边坡防护的使用性质大致分为两类:坡面防护和冲刷防护。
4.2 边坡治理典型类型特性研究
4.2.1 圬工防护
圬工防护效果较好,稳定风化岩石边坡的效果明显,防止了岩石的进一步风化、碎落。但是圬工防护的造价比较高,也不利于环境的保护。包括喷护、挂网喷护、护坡、浆切片石护面墙。
(1)喷护
根据喷护的材料不同分为喷掺沙水泥土、喷浆、喷射混凝土三种类型。喷掺沙水泥土适用于受冲刷的土质·堑边坡,坡度较为缓:对于易风化但δ遭强风化、全风化的岩石边坡,采用喷射强度不低于M10的砂浆方法。
(2)挂网喷护
挂网喷护适用于风化破碎的岩石边坡防护。但是挂网喷浆对环境影响较大,不宜过多使用。
(3)护坡
护坡分为干砌片石护坡、水泥混凝土预制块护坡、浆砌片石护坡。干砌片石护坡要求边坡坡度较缓。水泥混凝土预制块护坡底面应设随时或砂砾垫层。对于防护流速较大(3-6m/s)的边坡,应采用浆砌片石护坡,并且片石之间要设置伸缩缝,坡脚修筑墁石铺砌式基础。
(4)护面墙
大气因素往往会使很多软质岩层和较破碎岩石边坡受到影响,为此,修建护面墙,覆盖边坡,减少大气影响。
1)护面墙多用于易风化的云母岩、绿泥片岩、千ö岩及其它风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段,以防止继续风化;
2)所防护的边坡本身必须是稳固的;
3)护面墙有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙和肋式护面墙等形式。
(5)存在问题
圬工防护会使地ò破坏,植被难以恢复。纯工程防护形式完全封闭了植物生长的环境,使得建设而遭破坏的自然植被永久不能恢复。其次,工程造价高,防护效果无自我更新能力。再者道·景观效果较差,噪声大。
4.2.2 植物防护
生物防护绿化技术是一种环保绿色的防护形式,主要方式是植树、植草或铺草皮等,但是养护费用较高。目前边坡上植草护坡较新的技术有以下三种:
(1)液压喷播植草护坡。液压喷播是指将草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、染色剂等与水混合物通过专用喷播机
喷射到预定区的高效绿化技术。具有机械化程度高,技术含量高,施工效率高,成本低等特点。
(2)固土网垫护坡。固土网垫又称为三维植被网,是将热塑性树脂进行挤出、拉伸等工序形成互相缠绕,接点上互相融合底部为高模量基础层的三维立体结构网垫。三维植被网固土性能优良,保温性能良好。
(3)客土喷播。客土喷播是指先在边坡上ê固金属网、钢筋网或高强塑料三维网中的一种,采用压缩空气喷枪将混合好的客土喷射到坡面上,再喷射草种,对边坡达到防护的目的。
(4)存在问题
目前植被护坡也存在着很多问题,主要有以下方面:首先,我国的土质边坡具有土壤贫瘠、土壤板结、坡度较大的特点,这限制了对边坡绿地的养护。其次,栽植草本植物时,很多都是采用了国外的草种,这有可能引起环境问题。同时,植草绿化技术的理论在我国还并不发达。
4.3 骨架植物治理方法
骨架植物治理是将圬工防护与植物防护很好地结合起来,应用比较广泛,主要包括以下四种。
(1)折形排水骨架植物防护
折形排水骨架植物防护的主要特点是坡面排水效果非常好,用料省。但是经常受到骨架薄弱、变形能力差等困扰。
(2)浆砌片石或混凝土骨架植物防护
主要用于受降水寝室和风化非常严重的土质:不适宜植物生长的土质;仅用植物保护不足以抵抗侵蚀冲刷的粘土·基或高填·段。但是在设计中要注意,该护坡方法具有不能承受土压力、造价高、施工麻烦等缺点,需要反复论证。
(3)水泥混凝土预制块骨架植物防护
主要适用于土质边坡,坡度不宜太陡。
(4)植物、圬工分区防护
适用于高填·堤或深挖·堑边坡,由于其顶部有较长的“零防护坡长段”,采用顶部植草,不仅达到综合防治效果,而且节约造价,美观环保。
4.4 抹面、锤面
抹面、锤面适用于各种易于风化的软岩层(如泥质砂岩、页岩、千ö岩、泥质板岩等)边坡,但岩层风化应不甚严重时使用。
施工中,应严格封闭抹面与捶面的周边与δ防护坡面衔接处。如在其边坡顶部做截水沟,沟底与沟边也要做抹面或捶面防护。
5. 结论
(1)边坡破坏的形式多种多样,边坡治理的方法也不尽相同。在边坡治理过程中,选择经济性好和施工方便的最佳防护类型。
(2)岩性、构造、规模形态、水文地质等地质状况对边坡的变形失稳有着重要的影响。
(3)边坡治理应该因地制宜、就地取材、以防为主、防治结合。优先选择植物护坡,其次才是圬工防护,避免因为治理边坡而破坏了当地的生态现象。
注释:
(1)熊�,边坡稳定性分析方法综述[J],山西建筑,2010,36(015):121-122.
(2)李文骞,边坡稳定性研究方法综述[J],山西建筑,2009,35(033):115-117.
(3)佴磊,汪发武,层状岩体边坡破坏形式的工程地质判别[J],长春地质学院学报,1991,21(003):327-332.
(4)潘明杰,高边坡加固综述[J],水利科技与经济,2007,13(001):65-66.
(5)徐冯君,膨胀土边坡稳定分析[D],河海大学,2006.
(6)徐冯君,王保田,陈敏志,膨胀土边坡稳定分析综述[J],山西建筑,2006,32(001):109-110.
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