1. 引言
礦山、道橋、水利等工程的建設(shè)施工中經(jīng)常要大量挖方、填方,由此形成了很多裸¶的邊坡,從而帶來如滑坡、泥石流、水土流失等一系列環(huán)境問題。特別是近二十年來,隨著我國基礎(chǔ)工程的大力發(fā)展,邊坡失穩(wěn)對國家財產(chǎn)和人民生命來的Σ害愈來愈大,所以對邊坡進行治理具有十分重要的意義。
邊坡的治理需要考慮當(dāng)?shù)貧夂、地質(zhì)狀況、人為施工等諸多因素。其中,地質(zhì)狀況既是滑坡的誘發(fā)因素,又是發(fā)生滑動的主體。邊坡的巖性決定巖石的強度、抗風(fēng)化能力等,巖石強度低,風(fēng)化程度大,更加容易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象;邊坡所處的水文、構(gòu)造地質(zhì)狀態(tài)會影響邊坡的穩(wěn)定程度。因此,對邊坡地質(zhì)狀況的分析與探討是對邊坡治理的重要方向。
2. 影響邊坡穩(wěn)定性的地質(zhì)因素
邊坡的分類有很多,在地質(zhì)學(xué)上,根據(jù)其地層巖性可分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡;根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)可分為層狀結(jié)構(gòu)邊坡、塊狀結(jié)構(gòu)邊坡、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)邊坡;根據(jù)巖層傾向與坡向的關(guān)系分為順向邊坡、反向邊坡、直立邊坡等。不同類型的邊坡,其穩(wěn)定性所受到的主要的地質(zhì)影響因素也不相同。對邊坡穩(wěn)定性主要的地質(zhì)影響因素包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、規(guī)模形態(tài)、地下水、地震、降水、材料來源等方面。
2.1 邊坡巖性差異
不同巖性的巖石強度不同,抗風(fēng)化能力和巖石的性質(zhì)特征也不一致,造成了邊坡穩(wěn)定性的差異。土質(zhì)邊坡中,一種類型是膨脹土邊坡,穩(wěn)定性很差。膨脹土主要是由強親水礦物蒙脫石和伊利石組成,具有強親水性、高脹縮性、易開裂等性質(zhì)。當(dāng)雨水滲入,膨脹土吸水產(chǎn)生膨脹力,并且雨水會使土中的膠結(jié)物軟化從而造成土的強度降低,易發(fā)生邊坡滑塌現(xiàn)象。巖質(zhì)邊坡強度相對大,抗風(fēng)化能力強,特別是火成巖體,很少存在邊坡失穩(wěn)。但是在火成巖體上施工(建·、水利等)難度較大。
2.2 邊坡所處地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境
邊坡穩(wěn)定性的地質(zhì)構(gòu)造影響因素包括巖層的產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙的性質(zhì)及發(fā)育程度,斷層破碎帶的性質(zhì)等。若邊坡上發(fā)育大量的應(yīng)力節(jié)理裂隙,或者處于斷層破碎帶,強降水、地震等作用將會很容易破壞邊坡的內(nèi)部結(jié)構(gòu),造成垮塌。
2.3 邊坡規(guī)模和形態(tài)
邊坡的規(guī)模和形態(tài)特點,也是造成滑坡的重要因素。不利的規(guī)模和形態(tài),在坡頂和坡腳產(chǎn)生應(yīng)力區(qū)域,出現(xiàn)應(yīng)力破壞帶,極大降低邊坡的穩(wěn)定性。
2.4 地下水發(fā)育程度
邊坡體內(nèi)往往存在地下水,地下水的賦存量、含鹽度等都將影響著邊坡的穩(wěn)定性。地下水含鹽度高,賦存量大將軟化巖體,降低其強度,增大其下滑力,產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)。因此是否具有地下水,以及地下水發(fā)育程度是評價邊坡穩(wěn)定的重要因素。
3. 地質(zhì)因素所引起的邊坡破壞形式
邊坡的破壞是邊坡物質(zhì)變形到超出一定范Χ的結(jié)果,是由量變到質(zhì)變的過程。地質(zhì)狀況可以影響到邊坡的坡體、坡面,從而造成不同形式的變形。
從規(guī)模上講,可分為坡體、邊坡、坡面變形三種形式。坡體變形是較大型的破壞形式。邊坡所在的山體或斜坡體地質(zhì)條件差,巖體松散,有貫通,地下水發(fā)育,斷層滑移面經(jīng)過、下為采空區(qū)。等,容易產(chǎn)生較大的滑坡、崩塌、坍塌、錯落等坡體失穩(wěn)的現(xiàn)象,且波及范Χ廣。往往超出了邊坡的范Χ,與山體滑坡,泥石流等自然災(zāi)害相似。在外界因素(剝蝕、風(fēng)化、沖刷)作用下,坡面會發(fā)生變形。
從表現(xiàn)形式上講,又可分為塌方、沖溝、防護剝蝕、坡腳淘蝕、草皮沖蝕等。邊坡塌方是最常見的邊坡病害,亦是水毀的普遍現(xiàn)象。按照破壞規(guī)模與成因不同,邊坡塌方又分為剝落、碎落、滑塌、崩塌等(如圖1所示)。邊坡沖溝形成有多種誘因:邊坡δ充分壓實;邊坡巖性較差;急流槽λ置或間距設(shè)置不當(dāng)?shù)。沖溝多發(fā)生在匯水集中區(qū)或高填·段。防護的剝蝕主要由風(fēng)化、溫差脹縮、干濕脹縮等誘發(fā)。·塹塌方主要由邊坡巖質(zhì)差,坡頂水侵入等造成。
4. 邊坡治理方法與措施
4.1 邊坡治理的分類
邊坡的治理形式有很多種,祝海燕等0根據(jù)邊坡防護材料和造型的不同,將其劃分為:圬工防護,植物防護,骨架防護及捶面、抹面四大類。同時《公··基設(shè)計規(guī)范》JTJ013-95中根據(jù)邊坡防護的使用性質(zhì)大致分為兩類:坡面防護和沖刷防護。
4.2 邊坡治理典型類型特性研究
4.2.1 圬工防護
圬工防護效果較好,穩(wěn)定風(fēng)化巖石邊坡的效果明顯,防止了巖石的進一步風(fēng)化、碎落。但是圬工防護的造價比較高,也不利于環(huán)境的保護。包括噴護、掛網(wǎng)噴護、護坡、漿切片石護面墻。
(1)噴護
根據(jù)噴護的材料不同分為噴摻沙水泥土、噴漿、噴射混凝土三種類型。噴摻沙水泥土適用于受沖刷的土質(zhì)·塹邊坡,坡度較為緩:對于易風(fēng)化但δ遭強風(fēng)化、全風(fēng)化的巖石邊坡,采用噴射強度不低于M10的砂漿方法。
(2)掛網(wǎng)噴護
掛網(wǎng)噴護適用于風(fēng)化破碎的巖石邊坡防護。但是掛網(wǎng)噴漿對環(huán)境影響較大,不宜過多使用。
(3)護坡
護坡分為干砌片石護坡、水泥混凝土預(yù)制塊護坡、漿砌片石護坡。干砌片石護坡要求邊坡坡度較緩。水泥混凝土預(yù)制塊護坡底面應(yīng)設(shè)隨時或砂礫墊層。對于防護流速較大(3-6m/s)的邊坡,應(yīng)采用漿砌片石護坡,并且片石之間要設(shè)置伸縮縫,坡腳修筑墁石鋪砌式基礎(chǔ)。
(4)護面墻
大氣因素往往會使很多軟質(zhì)巖層和較破碎巖石邊坡受到影響,為此,修建護面墻,覆蓋邊坡,減少大氣影響。
1)護面墻多用于易風(fēng)化的云母巖、綠泥片巖、千ö巖及其它風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖層和較破碎的巖石地段,以防止繼續(xù)風(fēng)化;
2)所防護的邊坡本身必須是穩(wěn)固的;
3)護面墻有實體護面墻、孔窗式護面墻、拱式護面墻和肋式護面墻等形式。
(5)存在問題
圬工防護會使地ò破壞,植被難以恢復(fù)。純工程防護形式完全封閉了植物生長的環(huán)境,使得建設(shè)而遭破壞的自然植被永久不能恢復(fù)。其次,工程造價高,防護效果無自我更新能力。再者道·景觀效果較差,噪聲大。
4.2.2 植物防護
生物防護綠化技術(shù)是一種環(huán)保綠色的防護形式,主要方式是植樹、植草或鋪草皮等,但是養(yǎng)護費用較高。目前邊坡上植草護坡較新的技術(shù)有以下三種:
(1)液壓噴播植草護坡。液壓噴播是指將草種、木纖維、保水劑、粘合劑、肥料、染色劑等與水混合物通過專用噴播機
噴射到預(yù)定區(qū)的高效綠化技術(shù)。具有機械化程度高,技術(shù)含量高,施工效率高,成本低等特點。
(2)固土網(wǎng)墊護坡。固土網(wǎng)墊又稱為三維植被網(wǎng),是將熱塑性樹脂進行擠出、拉伸等工序形成互相纏繞,接點上互相融合底部為高模量基礎(chǔ)層的三維立體結(jié)構(gòu)網(wǎng)墊。三維植被網(wǎng)固土性能優(yōu)良,保溫性能良好。
(3)客土噴播?屯羾姴ナ侵赶仍谶吰律ê固金屬網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)或高強塑料三維網(wǎng)中的一種,采用壓縮空氣噴槍將混合好的客土噴射到坡面上,再噴射草種,對邊坡達到防護的目的。
(4)存在問題
目前植被護坡也存在著很多問題,主要有以下方面:首先,我國的土質(zhì)邊坡具有土壤貧瘠、土壤板結(jié)、坡度較大的特點,這限制了對邊坡綠地的養(yǎng)護。其次,栽植草本植物時,很多都是采用了國外的草種,這有可能引起環(huán)境問題。同時,植草綠化技術(shù)的理論在我國還并不發(fā)達。
4.3 骨架植物治理方法
骨架植物治理是將圬工防護與植物防護很好地結(jié)合起來,應(yīng)用比較廣泛,主要包括以下四種。
(1)折形排水骨架植物防護
折形排水骨架植物防護的主要特點是坡面排水效果非常好,用料省。但是經(jīng)常受到骨架薄弱、變形能力差等困擾。
(2)漿砌片石或混凝土骨架植物防護
主要用于受降水寢室和風(fēng)化非常嚴(yán)重的土質(zhì):不適宜植物生長的土質(zhì);僅用植物保護不足以抵抗侵蝕沖刷的粘土·基或高填·段。但是在設(shè)計中要注意,該護坡方法具有不能承受土壓力、造價高、施工麻煩等缺點,需要反復(fù)論證。
(3)水泥混凝土預(yù)制塊骨架植物防護
主要適用于土質(zhì)邊坡,坡度不宜太陡。
(4)植物、圬工分區(qū)防護
適用于高填·堤或深挖·塹邊坡,由于其頂部有較長的“零防護坡長段”,采用頂部植草,不僅達到綜合防治效果,而且節(jié)約造價,美觀環(huán)保。
4.4 抹面、錘面
抹面、錘面適用于各種易于風(fēng)化的軟巖層(如泥質(zhì)砂巖、頁巖、千ö巖、泥質(zhì)板巖等)邊坡,但巖層風(fēng)化應(yīng)不甚嚴(yán)重時使用。
施工中,應(yīng)嚴(yán)格封閉抹面與捶面的周邊與δ防護坡面銜接處。如在其邊坡頂部做截水溝,溝底與溝邊也要做抹面或捶面防護。
5. 結(jié)論
(1)邊坡破壞的形式多種多樣,邊坡治理的方法也不盡相同。在邊坡治理過程中,選擇經(jīng)濟性好和施工方便的最佳防護類型。
(2)巖性、構(gòu)造、規(guī)模形態(tài)、水文地質(zhì)等地質(zhì)狀況對邊坡的變形失穩(wěn)有著重要的影響。
(3)邊坡治理應(yīng)該因地制宜、就地取材、以防為主、防治結(jié)合。優(yōu)先選擇植物護坡,其次才是圬工防護,避免因為治理邊坡而破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)現(xiàn)象。
注釋:
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