富水煤系地层病害调查分析与处治*

文摘   2024-11-27 21:14   四川  

一、煤系地层边坡的处治原则

煤系地层由于物理力学性质软弱,水敏性强,边坡开挖后的岩土体的卸荷松弛速度快,一旦前期处理不佳,极易引发坡体病害的快速恶化。因此,此类路堑边坡宜贯彻如下处治原则:

1、积极有效的工程预加固,即尽量利用抗滑桩进行预先支挡后方可开挖边坡,并应有效核查抗滑桩前的容许承载力,必要时应进行桩前注浆加固,以提高抗滑桩的锚固力。

2、不宜采用常规的预应力锚索为主的工程处治方案。这是因为煤系地层往往地层锚固力较差,坡面易于冲刷较难形成稳定的反力结构持力层。故一旦设置以预应力锚索为的加固工程时,宜尽量采用二次高压注浆或扩大头进行特殊的锚固段处理。并积极做好坡面防护工程,必要时设置面板式反力结构。

3、地形地貌有利时,宜尽量适当放缓边坡,从而顺应煤系地层物理力学性质较差的实际情况。但应做好坡面防护措施,防止较缓坡率形成较大的汇水面积而造成坡面冲刷加剧。

4、积极有效的做好地表水和地下水的截排水措施,最大限度的控制水作用下导致煤系地层物理力学性质恶化。
二、案例
某公路边坡依附于突出的山脊开挖形成,边坡宽约250m,原设计采用8m一级,坡率1:1~1:1.5设置,高约40m,边坡开挖基本到位后发生滑坡变形,故采用1:1~1:1.5的坡率进行刷坡设置,边坡高约45m。工程完工后在降雨作用下,边坡在二级边坡中部以上宽约70m的范围内再次发生体积约2.4万方的,故不得不再次进行变更。
从以上现象分析,路堑边坡坡率1:1.5的二级边坡中部以上发生宽约70m的范围内再次发生体积约2.4万方的坡说明了两种可能,即一是坡体属于顺层边坡,二是构成坡度体的岩土体性质太差且富水,否则坡体不应在如此坡率下发生再次滑坡。
带着这样的疑问,根据现场调查发现,该边坡主要由全~强~中风化炭质灰岩和泥质灰岩构成,产状陡倾,且宽约250m边坡两侧约180m范围内的大部分边坡稳定性较好,这说明坡体不是主要由于顺层边坡原因导致病害发生,而是坡体中部宽约70m的范围内地质条件发生改变所致。
图1 边坡两侧坡体稳定性较好
图2 边坡中部二级平台附近的泥炭土
图3 泥炭土渗水
在现场继续调查时发现,在边坡中部宽约70m的范围内,在二级边坡中部~三级边坡中部发育厚约10m左右的呈可塑~软塑状泥炭土,其承载力约为40KPa。这就说明该边坡的病害多可能为在上部坡体的重力作用下,导致依附于厚10m左右的呈可塑~软塑状岩质泥土软弱底错带发生错落式滑坡所致。
根据现场技术人员反映,边坡开挖后在二级边坡中部的土岩界面处有渗水现象,且边坡病害发生时首先在土岩界面处发生外鼓变形,然后70m宽范围的二级边坡中部以上坡体发生整体滑移。而从现场调查发现,该滑坡后缘高约15m,坡体后部的下错位移远大于前部的水平位移,这就证实了坡体该部位的坡体的确发生了错落式滑动。即边坡开挖形成临空面后,由于下伏软弱底错带临空,坡体在降雨作用影响下,造成软弱底错带的抗剪力无法平衡上部岩土体的重力作用下发生挤压作用力,从而导致坡体发生错落式滑坡。且滑坡范围严格受控于底错带的分布范围。
图4 滑坡后部下错约15m(已进行局部反压回填)
通过以上分析,拟采用如下针对性的工程处治方案
1、边坡两侧宽180m的范围内的坡体地质条件能满足边坡坡率放缓至1:1.5后的稳定性需求,故不再处治,而是加强坡面截排水后及时进行绿化防护,防止坡面冲刷。
2、边坡中部宽70m的滑坡范围内,由于坡体病害主要由二级边坡中部至三级边坡中部的富水炭土形成的软弱带所致。而如果再次采用满足软弱底错带抗剪力需求的放缓坡率方案,将造成坡体方规模偏大,环保性差,且造成坡面汇水面积过大而不利于后期坡体的稳定,处治软弱底错带为病害处治的关键
3、考虑到病害部位的坡率清掉滑体后的坡率约为1:2,坡率较缓,故可在二级边坡中部至三级边坡中部的富水泥炭土部位设置间距约为4~6m,宽约2m,深约4m的边坡渗沟对富水炭土进行处治,并在渗沟前部平台设置宽约3.0m,高约2.0m的透水格宾挡墙。从而通过格宾挡墙与边坡渗沟的排水和支当作用,有效提高其力学性质,确保软弱底错带的力学性能满足坡体稳定性需要。且为进一步扩大疏排坡体中的地下水提高坡体稳定性,在边坡渗沟之间设置长度不小于20m的仰斜排水孔进行地下水疏排。并加强各级边坡平台截水沟和坡面的喜水植物的种植绿化防护,减小地表水的渗入。
图5 拟处治的工程地质断面图
通过以上表层地表水、浅层和深层坡体地下水的疏排,可以有效处治该坡体病害,是一个安全、经济的方案,是一个相对较优的方案。


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悠游2019
博士,教高,注册岩土工程师,中国岩石力学与工程学会地基与工程结构分会副理事长和滑坡与工程边坡分会理事,深部国重实验室顾问委员,世界交通灾害防治与应急委员会委员,中国土木工程学会非饱和土与特殊土常务委员和交通岩土工程委员,国际工程地质协会会员
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