填方体强度参数选用杂谈
文摘
教育
2024-10-08 20:59
西藏
填方体强度参数的合理选取与否，直接关系到场地的安全性与工程的经济性指标。笔者在咨询期间就曾多次遇到由于参数取值偏小，导致工程费用急剧攀升而使投资方不堪重负的情况。如某填方采用砂岩占比约55%，泥岩占比约45%的混合料，采用压实度为0.94进行控制。技术人员所选到的填方体强度内摩擦角强度ф=25°，粘聚力C=18KPa，导致场地边坡的支挡加固费用达到亿元之巨，这是相当不合理的。众所周知，填方体的强度与填料性质、含水率和压实度密切相关。1、含水率与压实度综合反映于填方的固结度之中。故在填方施作的过程中，可根据实际采用的含水率和压实度进行填方体的直剪快剪试验用于稳定性分析。随着填方加载的进行，填方体在自重作用下不断压密而发生固结效应，从而使填方体的强度会有所增加。因此，分析填方体在后期运营期间的强度时可采用直剪固结快剪指标用于稳定性分析。当然，如果填方体位于水下或饱和状态时，可取快剪或不排水剪试验指标。2、不同填料的性质对填方体的强度影响是显而易见的。巨粒土作为优质填料将有很好的强度参数，粗粒土中的砂性土由于级配较好也可有较好的强度参数，但砂土与细粒土则往往需要进行必要的改性方可应用。如密实度较好的花岗岩之类的硬岩填料的内摩擦角ф往往可达45~53°，甚至更高。灰岩等较硬岩填料的内摩擦角ф多为40~47°，砂岩等较软岩填料的内摩擦角ф多为35~42°，泥岩等软岩与极软岩填料的内摩擦角ф多为30~35°。当以上为代表的填料饱水后，其强度参数将出现不同程度的下降，但呈现岩体水敏越低下降幅度越小的特点。如硬岩填料内摩擦角ф可下降1~2°, 较硬岩填料内摩擦角ф可下降3~6°，较软岩填料内摩擦角ф可下降4~7°，软岩与极软岩填料内摩擦角ф可下降5~10°。需要说明的是，对位于水位以上填方体，是否会暴雨后出现饱和状态，这一定要依据现场的具体情况对待，而不能将暴雨工况简单地当作填方体全饱和对待。其实，从工程实践中就可以发现，即使遇上百年一遇的大暴雨，坡体的饱和范围也是相当有限的。如2021年发生于郑州一带的百年以上的罕遇特大暴雨，排水系统完善的坡体饱水厚度也多在2~3m左右，也没有发生将整个高填方全部饱和的情况。因此，在暴雨工况下，工程中将内摩擦角ф适当折减1~2°的经验方法是合理而可行的，切不可折减过多而造成工程支挡加固工程失控。笔者曾见过砂岩约占40%，泥岩约占60%的混合料填方体，现场的多个原位大剪试验得出的填方体内摩擦角ф在40~45°之间。但设计人员认为泥岩易风化，尤其是在遇水情况极易发生崩解，故将填方体的内摩擦角ф按全饱和与风化为粘土进行考虑，即取值23~25°进行应用，这是万万要不得的。因为，该填方体地下水位低，也无临水情况，底部、坡面和场坪均布置了完善的地下和地表截排水体系，是不可能发生整个填方体饱和的工况。加之该工程的使用年限为100年，在完善的防护工程作用下，砂泥岩也不会发生风化为粘土的情况。这就是说，百年使用寿命的人类工程切忌按万年，甚至更长的地质历史来考虑。填方工程往往会遇到较陡斜坡上的情况，核查填方体的稳定性时，填方与下伏岩土体两者之间的接触面强度参数选取就至关重要。接触面强度参数与接触面的粗糙度密相关，但工程实践中，由于现场试验的难度较大，且试验也很难代表工程的真实情况，故很少进行粗糙度对接触面强度参数的现场试验，而多依据填料和下部岩土体的性质，结合工程经验进行判定和选取。当填方体的强度高于下伏斜坡土体的强度时，接触面的参数应选用下伏土体的强度，并考虑到填方是否存在地下水的接触冲刷而适当折减其强度参数；当填方体的强度低于下伏斜坡土体的强度时，接触面的参数应选用填方体的强度，并考虑到填方是否存在地下水的接触冲刷而适当折减其强度参数。需要说明的是，斜坡上填方往往会采用台阶开挖来提高填方体与下伏斜坡之间的连接能力，但在相关分析计算中，往往将台阶作为安全储备进行应用。当然，如果采用了土工格栅等进行衔接时，可考虑加筋对接触面强度的强化作用。![]()
![]()
