时间:2023-01-17 11:19:44
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇边坡工程论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
1.2.1边坡极限平衡法。极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法,也是工程实践中应用最多的一种方法。
1.2.2边坡可靠性分析法。边坡工程是以岩土体为工程材料,以岩土体天然结构为工程结构,或以堆置物为工程材料,以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性,天然边坡尤为突出,因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用,而且作用强度不一,且又错综复杂,致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法,可靠指标法,统计矩法以及随机有限元法。
2边坡工程处治技术
2.1抗滑桩技术边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似,但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩,机械钻孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件;但对地形较陡的边坡工程,机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济,但速度慢,劳动强度高,遇不良地层(如流沙)时处理相当困难。另外,桩径较小时人工作业面困难。
2.2注浆加固技术注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙,以改变注浆对象的物理力学性质,从而满足各类土木建筑工程的需要;注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关,如果忽略其中的任何一个环节,都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提,注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。
2.3加筋边坡和加筋挡土墙技术加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度,增强土体的稳定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术,形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比,加筋边坡和加筋挡土墙的特点有:结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点,目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等;甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。
2.4锚固技术岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中,以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重,节约了工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的社会效益和经济效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。锚杆在边坡加固中通常与其他只当结构联合使用,例如以下几种情况:①锚杆与钢筋混凝土桩联合使用,构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或预置桩;锚杆可以是预应力或非预应力锚杆,预应力锚杆材料多采用钢绞线(预应力锚索)、四级精轧螺纹钢(预应力锚杆)。锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载可采用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法。②锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙。锚杆锚点设在格架节点上,锚杆可以是预应力锚杆(索)或非预应力锚杆(索)。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡,以阻止岩石边坡因卸荷而失稳。③锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙,这种结构主要用于直立开挖的Ⅲ,Ⅳ类岩石边坡或土质边坡支护,一般采用自上而下的逆作法施工。④锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。
2.5预应力锚索加固技术用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力,提高它们的刚度,使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压,滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大,加强它们的自承能力,可有效地限制岩体的部份变形和位移。
2.6排水工程的设计地表排水工程的设计要求:①填平坑洼、夯实裂缝。坡面产生坑洼和裂缝,往往是滑坡的先兆,也是导致严重滑坡的主要原因。大气降雨、地表水就会汇集在坑洼处或沿着裂缝渗入土层,使土的抗剪强度降低,造成坡体滑动。因此,对坑洼和裂缝应仔细查找,认真夯填。②合理确定截水沟的平面位置。截水沟的平面布置,应尽量顺直,并垂直于径流方向。如遇到山坡有凹地或小沟时,应将凹地填平或与外侧挡土墙相连,内侧与水沟联结,避免水沟内的水流越出或渗入截水沟沟底,导致水沟破坏。应该结合边坡的区域地貌、地形特点,充分利用自然沟谷,在边坡体内外修筑截水沟、平台截水沟、集水沟、排水沟、边沟、急流槽等,形成树杈状、网状排水系统,以迅速引走坡面雨水。
3结语
论文对常用边坡工程的处治措施进行了初步探讨,指出了常用边坡工程处治措施的适用性,然而随着工程建设规模的不断增大,边坡高度增高,复杂性增大,对边坡处治技术的要求也越来越高。可以预见,随着科学技术的发展,边坡处治技术将得到进一步的发展,并逐步趋于完善。
参考文献:
[1]彭小云,张婷,秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J].高陡边坡稳定性的影响因素分析.2002.
[2]赵明阶,何光春等.边坡工程处治技术[M].北京:人民交通出版社.2003.
1.2墙后填土宜优先采用透水性好的碎石土,砌体强度达到设计强度的70%时,分层夯实。当采用粘性土作填料时,宜掺入适量的碎石夯实,密实度不小于85%。不应采用淤泥、耕植土、膨胀性粘土等软弱有害岩土体作为填料。墙背填料综合内摩擦角不小于35°,压实系数不应小于0.94。
1.3为排出墙后积水,应设置泄水孔。泄水孔采用φ80PVC管,水平间距2m,倾角不小于5%,进入填土侧管壁带孔,外包滤网。上下左右交错设置,最下一排泄水孔的出水口应高出地面≥200mm。
1.4墙顶用水泥砂浆抹成5%外斜护顶,厚度不小于30mm;挡土墙背侧应设置200mm~400mm的反滤层,泄水孔附近1m范围内应加厚至400mm~600mm。回填土为碎石土或砂性土时,应在最低排泄水孔下部,夯填至少300mm厚的粘土隔水层。1.5挡土墙沉降缝每15m~20m设置一道,缝宽20~30mm,缝中填沥青麻筋、沥青木板或其他有弹性的防水材料,沿内、外、顶三方填塞,深度不小于150mm。在挡土墙拐角处,应适当加强构造措施。基底力求粗糙,对粘性土地基和基底潮湿时,应夯填50mm厚砂石垫层。在施工前要做好地面排水工作,保持边坡坡面干燥。
2锚杆施工技术的应用
2.1边坡加固成孔采用干钻成孔,锚杆成孔直径为φ130mm。钻孔要求孔壁平直,终孔后要求清净孔内残渣。钻孔倾角偏差不超过±2°。钻进过程中应对每孔地层变化、进尺速度、地下水情况以及一些特殊情况做现场记录。若遇塌孔,应立即停钻,进行固壁灌浆处理,注浆36h后重新钻进。
2.2锚杆制作及安装锚杆杆体采用φ25钢筋。为确保钢筋在孔洞中定位准确,每隔2m设置一个定位支架,锚孔定位力求准确,偏差不超过±10mm。锚杆制作好后,应尽快使用,不宜长期存放。安装采用人工推入法进行,安装时,应尽量保持平顺,下到孔底时应适当上提,以避免压弯,对于边坡下部锚杆因靠近房屋难以入孔,可分段下放在孔口处焊接。
2.3注浆要求在施工中注浆材料应选用水泥标号PC32.5R的合格材料,施工中注浆压力一般应为0.5~1.5MPa,在配置时水泥砂浆水灰比为0.4~0.5,灰砂比为3:1,特别要注意的是浆体强度不能低于M30。而且在施工注浆时要把注浆管置入离孔底,且不大于300mm。
2.4格构梁施工一般采用现浇施工,在施工前应该先进行锚杆、锚索施工,施工操作时钢筋混凝土格构梁应整体嵌于边坡中,施工的护坡坡面应保护平整、夯实,无溜滑体、蠕滑体和松动岩块。
3边坡的截排水施工
3.1填土基础必须按规定尺寸分层夯实,每层20cm,压实系数大于0.90。开挖出的沟基,应进行地基处理加固,以确保地基承载力达到要求。按照设计及规范要求绑扎钢筋和安装、固定模版。
3.2排水沟底板和边墙砌筑要求砌筑层面大体平整,块石大面向下,石块间必须靠紧,石缝要以砂浆填满捣实。砌石时,基础铺设50~80mm砂浆垫层,第一层宜选用较大片石,分层砌筑,每层厚约250~300mm,每层由外向里,先砌面石,再灌浆塞实,铺灰座浆要牢实。
3.3沟渠开挖与边坡处理:排水沟采用人工开挖,开挖深度必须大于沟底厚度与侧边墙高度之和,开挖边坡比1:0.15~1.:02。浆砌后两侧超挖部分用粘土进行回填夯实,确保水渠稳定安全。
3.4截水沟应能保证迅速排出地面水流,沟底纵坡不应小于0.3%,以免水流停滞;截水沟弯曲段的弯曲半径,应保证圆滑顺畅,不应小于沟底宽度的5倍;陡坡和缓坡段沟底应设伸缩缝,沟间距为10~15m。消能池根据边坡地形条件设置在跌水槽落差较大区域或跌水槽汇入市政排水系统位置处,为防止泥沙堵塞截水沟,沉砂池应根据边坡地形条件设置在截水沟出水位置处。
3.5格构内喷混植草。喷混植草即采用混凝土喷射机把基材与植被种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到边坡表面,喷混植草的基本构造为:钢丝网(或者土工格栅网)和基材混合物两个部分。
2边坡内支撑支护类型比选
目前现场排桩已基本施工完成。由于基坑四周均为待开发地块,尤其是东侧为地铁已确定开发用地,南侧为工商银行用地,使用锚索将对周边地块的开发造成严重障碍,所以建议本基坑支护结构下部采用排桩+内支撑体系。根据基坑的平面形状和目前施工现状,对以下3种内支撑体系的布置进行了比选。
2.1对撑+角撑布置体系
(1)优点:在环境保护要求较高的情况下,利于控制墙移。(2)缺点:①支撑混凝土用量较多。②核心筒范围内的立柱桩与工程桩冲突严重,影响核心筒施工效率和施工质量。③由于十字交叉桁架与核心筒平面位置重合,核心筒地下三层以上部分的结构必须等到整个地下室地下三层施工完成,混凝土支撑拆除后方可施工,对整个工期有制约作用。
2.2圆形环梁布置体系
(1)优点:①方便挖土和主体结构施工。②支撑混凝土用量较小。(2)缺点:①由于基坑南侧和东侧地势较高,北侧和西侧地势较低,虽采取了基坑上部放坡的措施,但仍存在一定的坑周荷载不均匀的情况,对支撑体系整体稳定不利。②须等到基坑的整个环梁体系施工完成后,方可进行大面积土方开挖。③对中间环梁的施工要求较高。(3)角撑布置体系:①优点:方便挖土和主体结构施工、施工方便。②缺点:与圆形环梁布置体系相比,混凝土用量较多。由于本项目工程进度和基坑安全都必须确保,而对撑+角撑布置体系对塔楼施工进度制约太大,因此不采用;圆形环梁布置体系不仅对土方开挖进度有一定制约,而且现场地势情况不利于该体系的整体稳定,因此亦不采用。综上分析,最终选择采取角撑布置体系。
3边坡支护技术优化
3.1支撑竖向布置
原设计排桩标高为13.0m,改为内支撑后,为避免混凝土支撑与主体结构下二层板冲突,将原设计排桩标高调高0.3m,即13.3m,经初步计算分析,基坑上部采用放坡,下部排桩+一道混凝土支撑。
3.2基坑止水帷幕
根据高压旋喷桩试桩取芯效果显示,砂砾层与岩层交界面芯样不是很理想,为了保证深基坑的止水效果,确保深基坑开挖的安全性,将外排高压旋喷桩改为三轴深层水泥搅拌桩,内排高压旋喷桩保留。
3.3坑中坑支护结构
坑中坑局部加深7.05m,加深段平面尺寸26.5mx23.184m。根据地层条件,并结合核心筒桩基承台的施工统一考虑,采用放坡开挖的方式。施工顺序要求:(1)放坡后,先施工深坑结构底板及侧墙。(2)然后在深坑侧墙外侧回填土,至桩基承台底。(3)最后施工桩基承台和大基坑底板。
土木工程中的边坡支护技术比较多,例举比较常见的边坡支护技术。如:《”锚杆支护,其在边坡支护中较为常见,利用水泥土墙做为辅助支护,有利于边坡的侧向稳定,锚杆支护在土木工程中,适用于高度低于6米的基坑,提供足够的支护力;(2)开槽施工,先根据边坡支护的情况,在基坑周围开挖内槽,利用内部支撑的方式,形成边坡的挡体,支挡土木工程边坡内的土体结构,由此保障边坡的稳定度;(3)土钉支护,此类边坡支护方式的稳定性较高,但是其对土木工程的环境有要求,只能适用在特性土质内,而且土质内的水位不能太高,在边坡基坑低于12米的工程内较为常见;(4)逆作拱墙,结合土木工程基坑的实际情况,设计拱墙支护,通过拱墙提供支护的能力,一般边坡支护中的逆作拱墙分为全封和局部两种,需根据边坡支护的需求确定拱墙类型。
二、土木工程中边坡支护技术的应用
土木工程中边坡支护技术的应用主要分为三项,支撑土木工程的边坡施工,对其做如下分析:
1、边坡支护方案
根据土木工程的需求,制定边坡支护的方案,保障其在土木工程中的顺利施工。以某土木工程为例,分析边坡支护技术的方案川。第一该工程采取土钉支护的方式,根据方案要求,在土钉支护的过程中,要保障支护的强度达到工程标准,方案中规定了土钉的深度,要求施工人员严格按照深度执行支护;第二标记成孔的位置和编号,便于边坡支护时识别;第三设计拉拔试验,检查土钉打入的效果,此部分需交由第三方完成,确保土钉具备充足的强度;第四规定注桨的比例,规范外加剂的用量,该工程方案中规定采用重力灌注的情况,适当情况下可以采取补桨处理。
2、基坑开挖
基坑开挖是土木工程边坡支护的重要环节,因为基坑开挖的过程中,导致土层或地质结构出现破坏,增加开挖的难度,尤其是在开挖后期,很容易出现变形、位移,所以基坑开挖中需要遵循分区原则,确保分区基坑平衡开挖后,才能进行下一分区的基坑作业izl。例如:某土木工程在基坑开挖中,开槽后立即进行支撑,支撑完成后紧接着进行开挖,而且还要遵循分区的原则,避免超过基坑原本的设计量,该工程基坑开挖到距离支护边坡约8米的时候,进行分段开挖,以25米为分段的标准,为提高基坑开挖的速度,该工程在分段基坑内选择了跳挖的方式。
3、地质监测
地质监测应用在边坡支护的整个过程中,主要是排除土木工程施工中的地质影响,保障土地工程处于稳定的状态,以免发生变形。边坡支护中的地质监测,稳定土木工程的施工环境,规避地质环境引发的风险,尤其是基坑施工部分,更是要强化地质监测,根据地质监测的数据,安排边坡支护的施工。边坡支护施工技术中的地质监测,起到良好的监控作用,施工人员观察测点的地质变化,对施工方案提出改进意见,以此来提升边坡支护的水平,促使其更加适应土木工程的环境。地质监测中能够约束边坡支护技术的应用,及时发现土木工程地质条件的临界值,准确控制边坡支护,以免土木工程的边坡结构受到地质影响。
中图分类号:U213.1+3 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: in the paper, the stability of slope engineering and management measures, the stability of the slope engineering some commonly used method, puts forward the slope engineering management measures.
Key words: stability analysis; The slope engineering; Management measures
1边坡工程稳定性分析
1.1 边坡稳定性的影响因素
(1) 地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区,往往岩体破碎、沟谷深切,较大规模的崩塌、滑坡极易发生。
(2) 岩体结构。不同结构的岩体物理力学性质差别很大,边坡变形破坏的性质也不同。
(3) 风化作用。边坡岩体长期暴露在地表,受到水文、气象变化的影响,逐渐产生物理和化学风化作用,出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后,边坡的稳定性大大降低。
(4) 地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,使坡体的有效重力减轻; 水流冲刷岩坡,可使坡脚出现临空面,上部岩体失去支撑,导致边坡失稳。
(5)边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说,坡高越大,坡度越陡,对稳定性越不利。
(6) 其他作用。此外,人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。
1.2 边坡工程稳定性分析方法
(1) 边坡极限平衡法。极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理( 即静力平衡原理) 分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法,也是工程实践中应用最多的一种方法。
(2) 边坡可靠性分析法。边坡工程是以岩土体为工程材料,以岩土体天然结构为工程结构,或以堆置物为工程材料,以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性,天然边坡尤为突出,因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用,而且作用强度不一,且又错综复杂,致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法,可靠指标法,统计矩法以及随机有限元法。
2边坡工程治理措施
(1) 抗滑桩技术。边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似,但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩,机械钻孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件;但对地形较陡的边坡工程,机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济,但速度慢,劳动强度高,遇不良地层( 如流沙) 时处理相当困难。另外,桩径较小时人工作业面困难。
(2) 注浆加固技术。注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙,以改变注浆对象的物理力学性质,从而满足各类土木建筑工程的需要; 注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关,如果忽略其中的任何一个环节,都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提,注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。
(3) 加筋边坡和加筋挡土墙技术。加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度,增强土体的稳定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术,形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比,加筋边坡和加筋挡土墙结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点,目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等; 甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。
(4) 锚固技术。岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中,以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重,节约了工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的社会效益和经济效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。锚杆在边坡加固中通常与其他只当结构联合使用。
(5) 预应力锚索加固技术。用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力,提高它们的刚度,使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压,滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大,加强它们的自承能力,可有效地限制岩体的部份变形和位移。
前言
目前在国际上,高速公路边坡植被防护的方法有液压喷播植草护坡、喷混植生植被护坡等,但其技术始终处于研究开发阶段,而我国高速公路边坡植被防护技术开展研究的时间较晚,还不是十分成熟,近十几年来,他们主要是围绕植被护坡工程技术进行讨论,尚无或较少有人对高速公路边坡植被防护方法中存在的不足进行研究。所以,系统地介绍高速公路边坡植被防护方法和优缺点以及探索高速公路植被护坡技术的可持续发展对策就显得尤为迫切。本文通过对高速公路植被护坡方法等方面的基础研究,分析现有高速公路植被护坡方法及其存在的不足,结合研究内容提出合理的对策与建议,仅为高速公路植被护坡工程提供参考。
1、我国高速公路边坡植被防护工程中存在的问题
随着高速公路边坡植被防护技术的推广应用,在实际应用中发现也有一些不足,植被防护技术暴露出了许多问题。
1.1草坪的退化
在高速公路工程建设中,人工种植草坪在低养护或无养护情况下,极易退化、死亡, “一年一大片,两年一条线,三年一点点,四年看不见”是其形象写照。因为人工种植草种生长力较弱、品种单一,高速公路边坡的水分、养分等供应较差,在自然状态下,出现草坪退化。已竣工的广东开(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等边坡植草都呈现不同程度的草坡退化,这是一个十分突出和严重的问题,若草坡退化得不到解决,不仅造成重复建设、资金浪费,而且起不到生态防护效果,最终可能会引起水土流失、路面垮塌等许多不良后果。
1.2 坡面防护植物种类单一
目前,大多数高速公路护坡植物选择较单一,常常采用牧草和草坪植物导致出现黄化、裸斑、滑坡等现象,其抗侵蚀能力较差,呈现较单一的景观效果。单一的植物种类容易受到来自夏季高温、冬季严寒的限制以及植物病虫害的威胁。
1.3机械喷播时植物种子配比难以控制
在高速公路建设中,采用液压喷播的方法在较短的时间内把开挖的边坡恢复到植被覆盖状态,施工者面临的首要问题就是如何将植物种子配比到最佳状态,植物种子的比例将最终确定坡面植物的成型方式及护坡的效果。
1.4自然条件的恶劣对边坡植被构成威胁
开挖后的岩石边坡,岩石层厚,整体性好,坡体高陡,对边坡进行植被绿化后,随着时间的增长,秋冬季干旱,夏伏季炎热,土体养分逐渐流失,土壤肥力降低,这将直接影响到边坡植物的成活和生长。某些地区的夏季,即使选择高羊茅抗旱、耐热品种猎狗等作为岩石边坡的优势种,但由于高温、高湿的气候条件,使高羊茅出现了倒伏、死亡现象。灌木种子如合欢、火棘、胡枝子等在坡面的发芽、生长相当不佳,正常的发芽率不足10%。
1.5 喷播基材能否长期发挥作用
采用喷播技术对岩石边坡绿化施工后,早期会得到一定的绿化效果,但随着时间的推移,基材的养分必然会因流失或被植物吸收而损失,基材肥料的缓效性、基材的保水性也会逐渐丧失,从而难以使绿化的坡面得到长久的保护。如果该问题得不到解决,那么岩石边坡的植被绿化技术将面临巨大挑战。
2、根据存在问题给出的措施与建议
2.1 灌、草结合走本土化道路
防治边坡草坪退化的重要措施就是灌草相结合,掌握当地植物群落结构特点,走本土化道路。在国外已经开始流行以灌木为主的绿化方式,天然植被一般都是草木混生的,在较高的贫瘠土质或石质边坡上,采用灌草结合的客土喷播或喷混植生技术施工,可以将灌木树种和草种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木防护为主,构建灌草立体防护生态体系,达到恢复自然植被的目的。
2.2丰富边坡植物的多样性
在高速公路边坡植被防护过程中,首先选择灌草为主的水土保持植物作为“先锋植物”,让这些先锋植物迅速覆盖坡面,防止水土流失,使边坡坡面与周围的自然环境协调,使其与自然融为一体。在选择坡面植被时草本植物可以考虑禾本科香根草,灌木植物考虑大叶黄杨、迎春、枸杞等,植物的选择宜以乡土植物为基调,同时也应考虑浅根植物和深根植物的结合、还要尽可能配置抗逆性强的植物和水、肥、光、热利用率高的植物。建设一个具有生物多样性的稳定的、生命力强。
2.3加大科研投入,探索新的护坡植被种类
我国植物资源丰富,在植被护坡的过程中优先选择当地野生植物资源,它是在本地气候条件和环境条件下长期进化的结果,最适合当地的立地条件。但这方面的研究目前还比较少,应加强研究力度,找出适合当地立地条件的新的护坡植被。
2.4 重视边坡防护的设计,增加资金投入
在高速公路建设中,人们常将设计重点和大量资金放在它的工程功能及安全功能上,而边坡植被防护设计重视不足,植被边坡防护工程往往采取低价中标的方式,这种低投入、低质量的恶性循环,使边坡生态环境发展不够好,抗灾能力不强。鉴于这种情况,要加大高速公路边坡建设、养护资金的投入。
2.5 加强各学科之间的联系、积极探索边坡植被防护新技术
植被护坡是一门边缘学科,涉及工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,必须加强各个学科之间的联系,并积极引进、开发新材料、新工艺及配套施工机械设备,充分吸收新的科研成果、先进技术,注重国际和行业间的技术交流与合作。在科研和实践的基础上,积极探索边坡植被防护新技术。
3、结束语
在通过分析和研究之后,笔者认为:
(1)灌木和草本二者有效的结合可以较好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以锚固0.75~1.5m的土壤深处,草本植物的根系在浅层土壤中错综盘结。在植被护坡的实践中发现,灌草结合具有明显的优势,他们所形成的生态群落比较稳定,护坡效果明显,所以加快人工植物群落向自然群落演替是实现边坡稳定性的必然趋势。
(2)单纯的工程措施虽然能在早期对坡面的不稳定性和侵蚀性有较好的效果,但随着时间的推移,效果越来越差;而植被护坡与此相反,开始的作用较小,随着植物生长、强度的增加,对坡面的稳定性、生态防护作用越来越明显,但植被根系的延伸使土体产生裂隙,增加了土体的渗透率。因此,工程措施与植被护坡技术相结合可以有效地发挥稳定边坡和美化环境功能,实现高速公路坡面的稳定性和景观效果的可持续性。
参考文献:
0.引言
我国是一个地质灾害十分频繁的国家,尤其是我国西南地区,不仅地质灾害数量多,而且灾种全。其中崩塌、滑坡、泥石流等浅层表生地质灾害异常突出,分布有大量的由滑坡堆积、崩塌堆积、残积层、冰溃堆积、坡积物等组成的松散堆积体斜坡[1]。与此同时,西南地区一系列大型乃至巨型正在建设或规划中的水电站相继开工建设,在复杂地质环境和大规模工程活动、水库蓄水及暴雨等复杂条件下,可能会有大量的水库库岸堆积体边坡发生变形甚至失稳破坏。
水库库岸堆积体边坡失稳的代价是巨大的。斜坡或边坡作为一种人类不可回避的地学环境与工程形式,总是伴随着人类的工程活动,人类为了安全始终关注着边坡的稳定性。一百多年来,人们对边坡变形过程、失稳形式、失稳机制、稳定评价及滑坡预测预报等进行了广泛的研究,借助数学、力学和计算科学理论与方法,试图对边坡的稳定、演化及滑坡的预测预报进行研究,并应用到工程实践中。
1.土坡稳定性分析理论研究现状
1.1边坡稳定性分析现状
边坡失稳作为普遍存在的工程问题受到国内外学者的重视。对此课题的研究,国内外都经历了从实践积累到理论归纳,再实践,再归纳,并逐步总结提高的过程。十九世纪末二十世纪初,随着发达国家的大规模土木工程建设,大量边坡工程问题、特别是滑坡问题随之产生,并造成了很大损失,人们开始应用材料力学和近代土力学的理论对边坡问题进行半经验、半理论的研究。上世纪五十年代,我国学者引进了前苏联的工程地质分析的体系,继承和发展了地质历史分析法,着重研究边坡的工程地质背景和边坡类型的划分,以此进行边坡的工程地质类比分析,在滑坡的分析和研究中取得了一定的成果。
1.2边坡稳定研究方法现状
研究边坡稳定的方法主要有:“地质历史分析”方法、极限平衡法、概率分析法、极限分析法、数值计算分析方法、物理模拟法、非线性方法等。现将主要边坡稳定性评价方法列述如下:
(1)“地质历史分析”方法:五十年代,我国许多工程地质工作者在滑坡研究中采用了苏联的“地质历史分析”方法[4],但该方法偏重于定性描述和分析。
(2)极限平衡法:极限平衡法是一种定量方法,也是工程中使用最多、最成熟的方法,其理论基础为极限平衡理论。它通过分析在临界破坏状态下,土体外力与内部强度所提供的抗力之间的平衡计算土体在自身和外荷作用下的稳定程度。同时,根据假设不同而形成不同方法,具有不同的适用范围。
(3)极限分析法:岩土工程极限分析是典型的塑性极限分析问题。塑性极限分析对象包括塑性区Gussmnna.P提出了运动单元法,以莫尔一库仑岩土介质为研究对象,采用离散技术与现代数值手段,通过运动分析、静力分析和求多变量目标函数值的优化分析,有效地分析了地基极限承载、挡土墙极限土压力及斜坡稳定性问题。
(4)数值计算分析方法:数值计算方法上,随着计算机的普及和发展,出现了一批以弹性力学、结构力学为基础的数值计算方法:FDM(有限差分法)、FEM(有限单元法)、DEM(离散单元法)、DDA(不连续变形分析)、FLAC(快速拉格朗日插值)、NNM(流形元方法)等。
(5)非确定性分析方法:该方法的评价基础是工程地质类比法、滑坡静态规律的认识以及预测科学的一般原理。随着概率论、数理统计、信息理论、模糊数学等方法用于滑坡预测,目前已形成了多种预测模型。其预测成果可相互对比、检验,使预测成果更具合理性、科学性。目前常用的非确定性定量分析方法主要有以下几种[7]:①经验方法;②数理统计方法;③信息模型法;④模糊数学评判法;⑤灰色系统方法;⑥模式识别方法;⑦非线性模型预测法;⑧人工智能法。
其中,数值计算分析方法又可以分为如下几种:
①有限单元法(FEM):该方法是目前应用最广泛的数值分析方法。它能够考虑滑坡体的非均质性、不连续性等特征,考虑岩体的应力应变特征,避免将坡体视为刚体,能够切实地以应力、应变为变量分析边坡的变形破坏机制,对了解滑坡的应力分布、应变发展很有利。其不足之处是:数据准备工作量大,而且原始数据易出错,不能保证整个区域内某些物理量的连续性;对解决无限性问题、应力集中等问题精度较差。
②边界单元法(BEM):该方法只需对已知区域的边界进行极限离散化,具有输入数据少的特点。其计算精度较高,在处理无限域方面有明显的优势。其不足之处为:一般边界元法得到的线性方程组的关系矩阵是满的不对称矩阵,不能采用有限元中成熟的求解稀疏对称矩阵的解法。另外,边界元法在处理材料的非线性严重不均匀的滑坡问题方面,远不如有限元法。
③快速拉格朗日分析法(FLAC):为了克服有限元等数值分析法不能求解岩土大变形问题的缺陷,人们根据显式有限差分原理,提出了FLAC数值分析方法。该方法较有限元方法能更好地考虑岩土体的不连续性和大变形特征,求解速度较快。其缺点是同有限单元法一样,计算边界单元网格的划分带有很大的随意性。
④离散单元法(DEM):该方法可以直接反映岩体变化的应力场、位移场以及速度场等各个参量的变化,也可以模拟边坡失稳的全过程。另外,该方法特别适合块裂介质的大变形及破坏问题的分析,但所需计算时步非常小,阻尼系数也难以确定。
⑤块体理论(BT):该方法是以构造地质和简单的力学平衡计算为基础,利用拓朴学和群论提出的一种评价三维不连续岩体稳定性的方法。随着关键块体类型的确定,块体理论能够找出具有潜在危险的关键块体的临空面位置及分布。
除以上几种方法外,近几年还出现了如无界元(IDEM),不连续变形分析(DDA)等方法。此外,由于工程实践的需要,出现了多种数值方法的算法,使滑坡稳定分析数值方法化的趋势更加明显。但数值分析方法也存在着不足:由于地质条件的复杂性及认识的局限性,往往使计由于计算参数的选取是以某种简化为基础的,与实际存在一定误差,继而影响了计算结果的精度[5,6,7,8,9,10]。
1.3边坡参数选取研究现状
边坡的静力稳定研究中,计算采用参数的准确程度会对边坡稳定的评价结果产生重大的影响,因此,本节对边坡物理力学参数选取的研究现状进行论述。
当前国内外岩体力学参数选取研究的总趋势是有经验、半经验、精度较低的数值计算方法向考虑多种因素影响,计算过程复杂、精度较高代表性较强的数值中计算分析法发展。尤其是计算机的使用,使这一领域的研究加快。岩体力学参数选取常用的方法有点群中心法、优定斜率法、最小二乘法、随机一模糊法等。点群中心法由于人为因素影响过多,目前已不常采用,国内对于岩体力学参数的研究主要是从岩体力学参数本身所包含的随机性和模糊性出发,应用随机理论和模糊数学的方法,对试验所得的数据进行分析以获得更为逼近岩体力学实际参数的“真值”[11]。
1.3.1水库库岸堆积体边坡塌岸范围预测方法研究现状
水库蓄水运行过程中,库岸所处的地质环境将发生改变,自然平衡条件遭到破坏,引起岸坡变形失稳,库岸线也逐渐后退,直至达到新的平衡状态为止,这一过程称为库岸再造。库岸再造是一个十分复杂的动力地质过程,受岸坡物质组成、结构特征、形态及水流等多因素控制,塌岸过程复杂,尚无法精确地通过数学计算式来表达。
1.3.2地震作用下边坡稳定性分析研究现状
地震边坡稳定性研究是边坡稳定性研究的重要方面,是岩土工程和地震工程中关心的重要问题之一。刘红帅等认为,从地震作用下是否考虑边坡岩体参数的不确定性的观点来看,岩土边坡地震稳定分析方法可分为确定性方法和概率分析方法两大类;从边坡稳定性计算中对地震动作用的不同处理方式来看,岩土边坡地震稳定性分析方法宜分为拟静力法、滑块分析法、数值模拟法和试验法四大类[5,10,12-18]。
2.结束语
目前,我国的大部分已建、正在兴建和规划中的水利水电工程都在该地区。水利工程中库岸边坡的滑动范围和稳定性问题是大坝安全、社会效益和水利工程经济效益考虑的重要因素之一。同时,西南地区地壳活动频繁,地震震级高、强度大,大量库岸边坡都是重力崩塌堆积体。西南堆积体边坡,考虑地震作用下修正塌岸预测方法中图解法,并将其用于预测边坡滑动范围;与实际情况对比进行反分析,藉此评价堆积体边坡震后滑动范围图解法反分析在工程上的适用性。
【参考文献】
[1]丁秀美.西南地区复杂环境下典型堆积(填)体抖坡变形及稳定性研究.成都理工大学,2005,1.
[2]曹毅然等编.国土资源部实物地质资料中心集刊第15号[M].北京:地质出版社,2002.
[3]黄润秋.高边坡整体稳定性综合评价探讨[J].水文地质工程地质,1995,22(6).
[4]张悼元,王士天,王兰生.工程地质分析原理(第二版)[M].北京:地质出版社,1994.
[5]汪贤良.强震作用下堆积体边坡变形特征和稳定性分析.成都理工大学硕士学位论文,2009,5.
[6]杜明亮.考虑渗流作用的土质边坡稳定性分析.河海大学地质及岩土工程系硕士论文,2007,5.
[7]郑颖人,赵尚毅,张鲁渝.用有限元强度折减法进行边坡稳定分析.中国工程科学,2002,10,4(10).
[8]Dawson E M,Roth W H,Drescher A.Slope stability analysis by strength reduction.Geotechnique,1999,496,49(6):835-840.
[9]Griffiths D V,Lane P A.Slope stability analysis by finite elements.Geotechnique,1999,493,49(3):387-403.
[10]Sarma S K.Stability analysis of embankments and slopes.Geotech.Eng.ASCE,1979,10512,105(12):1511-1524.
[11]姜彤.边坡在地震力作用下的加卸载响应规律与非线性稳定分析.中国地震局地质研究所固体地球物理博士论文,2004,7.
[12]马芳芳.基于地震动力时程反应的有限元边坡稳定性分析.大连理工大学硕士论文,2005,6.
[13]祁生文,伍法权,刘春玲,丁彦慧.地震边坡稳定性的工程地质分析.岩石力学与工程学报,2004,8,23(16).
[14]刘立平,雷尊宇,周富春,地震边坡稳定分析方法综述,重庆交通学院学报, 2001.9,3(20).
[15]Zienkiewicz O C,Humpeson C,Lewis R W.Associated and nonassociated visco-plasticity in soil mechanics.Geotechnique,1975,254,25(4):671-689.
一、传统的岩质坡面绿化方法
岩质坡面传统的绿化方法是在坡脚栽植攀缘植物、坡顶栽垂吊植物或在岩面上挖种植槽或鱼鳞坑栽植攀缘、垂吊植物及花灌木等实现绿化。免费论文,生物防护工程。这些方法简单易行,但施工速度慢,养护困难,成活率低,重要的是岩面达到完全覆盖往往需要很长的时间。
二、挖沟挂网喷播植草技术应用
挖沟挂网喷播植草技术是指在坡面上按一定的行距人工开挖楔形沟,在沟内回填适宜于草种生长的土壤、养料、土壤改良剂等种植基质材料,然后挂三维植被网,再覆盖基质材料喷播植草。
2.1适用范围
挖沟挂网喷播植草技术要充分了解该施工区域内岩质边坡的结构,结合当地的地质、气候条件,合理选择。其适应范围为:
(1)硬岩边坡。如花岗岩、闪长岩、中生代砂岩,表面坚硬、不易风化、龟裂少且稳定性好时,除特殊要求外,一般不考虑采用挖沟植草护坡方法。
(2)软岩边坡。如岩浆、凝灰岩、页岩、第3纪泥岩、粉砂岩等,根据其是否易风化、是否会砂土化及龟裂的多少可采用挖沟挂网喷播植草技术。
(3)易风化硬岩。如蛇纹岩、粘板岩等开挖后在短时间内风化为砂土或沿裂隙分解为细片的岩石,按软岩边坡处理。
2.2材料的选择
(1)基质材料
种植基质材料主要有土壤、有机质、化肥、保水剂、接合剂、pH缓冲剂、水及草种。
土壤:土壤可因地制宜,选择就近的沙壤、壤土或黄土。免费论文,生物防护工程。要保持干燥、过筛,去掉粗的颗粒物及杂物。
有机质:常采用的有机质有泥炭土,泥炭土有机物持水量很高,通气性良好,其独特的轻质、持水、透气和富含有机质特点,可蓄水、保水,防止板结,改善土壤物理结构,并保持肥效的持久力。
化学肥料:加入一定量的缓释全价肥有利于植物生长后期肥料的持续供应。
保水剂:岩体面基本上为不透水层面,易反射辐射热。因此,岩面上植物种子的发芽和生长对气候相当敏感,稍一干旱植物凋败枯萎。此时加入保水剂是岩面上植物得以正常生长发育的关键。保水剂可吸收自身数百倍至数千倍的水分。这些水分不易被一般物理方法挤排出来,而植物根系却能吸收贮存在保水剂中的水分。免费论文,生物防护工程。保水剂可将偶尔的降雨迅速而膨胀成凝胶将水分贮存起来,干旱时便慢慢地释放给根系。
接合剂与pH缓冲剂:为了避免雨、风、雪等因素对种植基质造成侵蚀、冲刷,必须在种植基质中加入适量的接合剂,以促使基质与岩面粘结和基质硬化。常用的接合剂是普通硅酸盐水泥,水泥呈碱性,一般来说对种子的生根、发芽是有害的,因此其用量必须控制得当。掺入水泥的同时,可加入一定量的碱性中和因子,如磷酸作为缓冲剂以调节基质pH值。
用水:就近利用,用水量根据实际情况而定。
植物种子选择及配比:岩体坡面上种植基质厚度薄,环境恶劣,植物除因地制宜,选择适应当地气候的种类外,还要特别注意选择抗旱性、抗逆性强的品种。实际应用中多以一种植物为主,多种草籽混播,以便增强适应性。常选用的草种主要有高羊茅、白三叶等。为了丰富景观,可加入一定比例的草花种子,如波斯菊、金鸡菊等。由于风化岩上常有灌木和乔木自然侵人岩体,还可在喷播时加入少量银合欢、丁香、胡枝子等灌木种子。
(2)辅助材料
三维植被网:采用约15mm的三维三层植被网,底网为两层,网包一层或约18mm的三维四层植被网,其底网为两层,网包两层,原材料为聚乙烯,质控抗拉强度分别为≥1.6±0.2KN/M,≥2.4±0.4KN/M,单位重量分别为300g/m2和350g/m2,幅度可选定。
U型J型钢钉:起固定作用,用直径6mm钢筋预制。
无纺布:无纺布作为植物养生网能防止种子和土壤受暴雨冲刷造成流失,也可适当遮阴,防止土壤干燥,使种子更容易发芽,无纺布可选16-20g/m2热合或热粘型无纺布。
2.3施工工艺
(1)坡面修整
高速公路路堑坡面因山势和征地等原因,一般都较陡急,修整前边坡因暴露风化,碎落,形式凹凸不平。在进行绿化前应按设计要求,对边坡不平整处进行人工修坡,清坡平整度宜控制好,并把坡顶和可视断面一并修整,保持坡体线条流畅。
(2)开挖楔形沟
在岩石坡面上人工开挖楔形沟,楔形沟竖向保持直立,横向设置5%的倒坡以保证填土的稳定,沟间距离为300-400mm。
(3)回填基质材料
沟内回填富含有机肥料的基质材料,土壤和基材必须事先混合均匀,并保持一定的湿度。适当洒水以确保坡面潮湿,再挂三维网并用U形J形钉固定,网上撒细粒土经多次喷水沉降以覆盖三维网网包。也可采用灌浆法对三维网灌浆,还可通过喷混机,将表土均匀喷到三维网上,直到全面覆盖三维网。免费论文,生物防护工程。
(4)喷种
采用液压喷播机,将种子、保水剂、肥料、纤维混合料均匀喷播在坡面上,喷播完成后,视情况可撒少许细土覆盖表面。
(5)覆盖
喷种后可在坡面覆盖无纺布以防止雨水冲刷,并可在干热季节适度遮阴,利于种子萌发。免费论文,生物防护工程。
(6)养护
喷播后应浇水使土壤保持湿润状态。免费论文,生物防护工程。在春天5-10天左右发芽,一个月成坪,成坪后进入正常养护。
三、存在的问题
土壤和水分是植物生长的必要条件之一。对于岩质坡面,其硬度大、土壤少甚至无,植物生根、发育非常困难,因开挖后的岩质边坡大多较陡,在坡面上回填的种植基质往往难以固定,即使一时附着,还会因降雨、流水及大风等遭到流失,使种植基质连同生长的植物一起滑落、崩塌。因此,岩质边坡绿化需具备两个基本条件:一是坡面上必须有植物能赖以持续生长的种植基质,二是种植基质能永久固定在岩面上。
四、结论
中图分类号:U213.1 文献标识码:A
1前 言
路基在公路工程施工中是一个十分重要的方面,其对公路工程的质量具有十分重要的影响。实践证明,通过加强对公路路基边坡防护的研究,可以有效地提高公路路基的施工质量,确保公路路基的安全性和可靠性。在对公路路基边坡的研究过程中,一定要考虑到影响边坡失稳的因素,从而对症下药,解决边坡的治理问题。因此,根据自己的多年施工经验的总结和研究,从公路路基边坡失稳的因素出发,研究边坡防护的原则以及具体的措施,希望对相关的领域的研究提供借鉴。
分析公路路基边坡防护的原则
2.1在公路路基边坡防护过程中,要坚持从工程地段的地质地貌条件出发,加强对滑坡做出科学合理的定性评价,在此过程中,再辅之以定量评价。
2.2要坚持技术原则和经济原则的统一性。在进行边坡防护过程中,要从本地的地形地貌地质条件族从科学的分析,并对各种地质地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以让工程治理更为稳定,且一定程度上降低了工程的成本。
2.3在进行边坡防护过程中,要确保工程的安全性,实施安全作业管理。要在综合考虑地震条件,做出科学合理的设计,并严格计算整个工程的安全系数。
分析公路路基边坡失稳的因素
3.1公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期,工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失,并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑是原有地表植被被破坏,形成大面积坡面,表土层抗蚀能力减弱,水土流失加剧,从而导致边坡失稳的机率增大。
3.2设计中对滑坡路段岩土性质认识不足,设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施,堑坡仍按原设计破率开挖,边坡过高过陡,难以保证自身稳定。边坡开挖后,未及时进行防护,长时间暴露在大气中,致使风化、冲刷严重。
分析公路路基边坡防护技术
4.1混凝土挡墙:在高边坡加固中,混凝土挡墙是一种比较常见的施工方式,这种方法能够很好的改善滑坡体的受力失衡问题,进而使得滑坡体变形得到很好的控制。通常这种施工方式具有结构简单易于操作且迅速起到相应的稳定高边坡结构的优点。在进行混凝土当强的设计时,应该充分考虑滑面的形状以及位置,从而选择适合的挡墙基础砌筑深度,此外,挡墙后面应该设计必要的泄水孔,从而有效地减少静水压力以及水的浸泡腐蚀。如图1
4.2锚固洞:在加固高边坡时,锚固洞加固技术是一种较为常见而且有效的方法,在施工时应该按照由内而外、自上而下、逐层加固的方式进行。处于同一结构面的锚固洞应该采取跳洞开挖的施工方式,从而降低由于抗滑力的减少而影响高边坡的稳定性。此外,锚固洞自身具备一定的倾斜度,从而有效地避免了混凝土与洞壁之间结合不实的现象。
4.3植物防护措施:植物防护以成活的植物作为路基防护的材料,通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用,在拟保护的路基部位,形成有生命的保护层;是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植物根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。
4.3.1铺草皮:草皮要选根系发达、茎矮叶茂、生长繁殖迅速、易成活、便于种植的草皮;干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用,严禁用泥沼地区的草皮。如边坡土不宜草皮生长,应先铺一层厚10~20cm的黏性土,当边坡坡度陡于1:2时,铺黏土前应将边坡先挖成台阶或沟槽。
铺草皮可与其他防护措施结合使用。如片(卵)石方格草皮,由片石在边坡上形成骨架,中间铺草皮,可防止边坡表面滑塌、草皮脱落。草皮还可以铺于窗孔式护面墙、框格防护等开孔或格内,形成综合防护。如图2
图1 图2
4.3.2植树:植树防护的边坡应较缓,最好是1:1.5或是更缓的边坡。种树宜选用与沈阳当地土壤、气候条件相适应、根系发达、枝叶茂密、生长速度快的品种。对常浸水的农村公路,应选用喜水、耐水的乔木和灌木,适合沈阳地区优先选用杨树、柳树、紫穗槐;路堑路面及路肩边缘外0.8~1.0m范围内的路堤边坡上下不一般种植乔木。
植树防护可与种草、栽花等防护措施综合应用,以获得更好的防护效果。
4.3.3种草:选用的草籽必须适应沈阳地区的土壤和气候条件。通常应选择生长快、根系发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有葡萄茎的多年生草种(三叶草、抓哏草)。当边坡土质不宜草类生长时,可以在坡面培腐植土促进草类生长。同时在路肩上也可以栽植部分花卉,对路面起到美化的作用。
4.4 地下排水
4.4.1大孔径排水管(沟):该种情况多用于泉眼式渗水,在多雨地区,部分泉眼雨季水量较大,采用倾斜式排水孔很难及时排出水流,往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管(沟)具有较为明显效果。
4.4.2支撑式渗沟:支撑式深沟主要设计在路基边坡体裂缝水发育明显,且出现多个渗出点,往以带状、面状发育的坡面,由于其水丰富、分布分散,通过设置“Y”型支撑式渗沟,可有效收集边坡一定范围的渗水,并及时排出,对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用,从而保证边坡稳定。
4.4.3倾斜式排水管:在多雨地区,往往边坡水在一定的深度内大范围分布,若不及时排水,长期储存在路基边坡体内,影响边坡体的岩土强度,不利于边坡稳定,该情况下,可通过设置深层的带孔排水管,必要式可采用上下交错布设,可有克服支撑渗沟深度不足的缺点,将深层水排水。
4.4.4渗沟:渗沟对排水路基边坡下渗水、裂缝水具有显著效果,也可降低路基两侧的地下水位。
结束语
对于公路路基的边坡,一定要采取有效的处理措施,不断采用先进技术和机械设备,预防边坡的出现,加强对边坡稳定性的定量定性分析,强化对边坡的预防治理工作,已经是整个公路建设施工,养护中的重要环节,在整个交通网络建设中已得到了更多的关注。提高边坡的防护水平,既保证了整个公路建设的质量,也促进了我国公路建设健康快速的发展。
参考文献:
刘克伟.水利水电工程高边坡的治理与加固探讨「J,中国房地产业,2011(03)
雷蕾,谢新生,竹寿水库泄洪隧洞进口高边坡加固方案研究「J,陕西水利,2011(06)
[中图分类号] U418.5 [文献标识码] A
我国的高速公路发展迅速,交通、水利、矿山等相关部门都会涉及很多边坡问题,特别是山区的边坡,由于各种地质环境的影响,处于山区地段的边坡稳定性直接影响着山区老百姓的人身安全,滑坡灾害严重危及到国家基础建设,所以对边坡的稳定性研究十分必要。
在各种外在环境作用下,不同岩质边坡在发生变形破坏时其变形破坏机理和破坏模式各异,当进行工程建设时,如果对于填料的工程特性、工程边坡的变形规律及施工工艺、现场堆载等认识不足,极易导致发生滑坡等事故。
1 边坡的破坏类型及影响因素
边坡分为人工边坡和自然边坡。由于受设计和施工以及其他因素的影响,边坡土体会出现失稳破坏现象,具体可分为:
1.1 边坡崩塌。崩塌往往发生在地形陡峭的山坡或高陡的路堑边坡上。
1.2 边坡滑坡。滑坡一般是缓慢地、长期地往下滑动,位移速度在突变阶段显著增大,滑动过程可以是几年、几十年甚至更长。
1.3 边坡流动。流动往往缓慢地沿坡面或地面沟谷方向呈流体移动。
边坡的稳定性受很多因素的影响,根据各种因素影响的大小和特点,可分为内部因素和外部因素两类:内部因素――边坡土体的材料构成和物理力学指标,以及边坡的地形地貌和岩石的矿物组成,边坡岩土体中的地质结构面和边坡的形状等。外部因素――边坡外在所受的雨水、地震、构造应力、植被和风化作用的影响和人为因素等。
2 边坡的稳定性分析方法
2.1 极限平衡分析法。极限平衡分析法主要是对边坡稳定性进行定量评价,不考虑土体自身的变形,只对滑动面上的受力情况进行研究分析,对于滑坡体内部的应力状态不进行研究。目前常用的极限平衡分析法有:瑞典法、毕肖普法和简布法等。
2.2 数值分析法。数值模拟方法在稳定性评价得到了广泛应用,这种方法可以求解黏弹性、黏塑性等问题,且计算较快速,准确性较高。
随着数值分析方法的不断发展,采用离散单元法就能反映接触面的滑移、倾翻等大位移,且能计算土体的内部变形与应力分布情况,而且这种方法应该范围很广,任何岩体都适合。
2.3 极限分析法。该法建立在土体材料为理想刚塑性体、微小变形及材料遵守相关联流动法则的3个基本假定上,利用连续介质中的虚功原理可证明两个极限分析定理即下限定理和上限定理。
3 有限元强度折减法边坡稳定性分析
用有限元强度折减法进行稳定性分析是指将材料的强度参数除以一个折减系数,然后将新的参数作为材料参数进行计算,通过不断增大或减小折减系数来反复计算其稳定性,当计算收敛时则坡体发生失稳破坏,与此同时此折减系数就是稳定性安全系数,分析方程为:
c =c/F(1)
tanφ =tanφ/F (2)
式中:c,φ为材料的强度参数;c ,φ 为新的强度参数;F为折减系数。
在本质上强度折减法与传统的计算方法是一致的,坡体进入塑性临界状态。如下图,在参数折减前土体的实际强度包线与摩尔应力圆相离,坡体不会发生剪切破坏。当调大折减系数后,强度包线逐渐向摩尔应力圆靠拢,增大系数到强度包线将与摩尔应力圆相切,此时相应的折减系数为边坡的安全系数。因此,通过不断的折减强度参数,分析边坡从稳定到破坏的演变过程,这样便可找出边坡的薄弱部位,为边坡加固提供了依据。
4 边坡的监测防护问题
4.1 边坡受雨水入浸后,安全系数小于1,已处于不稳定状态,为确保边坡的安全稳定,必须采取有效的治理措施;受雨水浸泡的边坡坡脚,土体黏聚力急剧下降,土体失稳,易形成崩塌体;边坡坡角失稳后,引起其上部土体的沉降。边坡受影响程度不同沉降量也不同,受浸泡边坡上部的沉降量最大,向另一侧逐渐减小;边坡最大不均匀沉降发生在受雨水浸泡的中间区域,此处将受拉伸而产生裂缝。
4.2 边坡的稳定性与变形问题是一个复杂的工程问题,单纯的理论不能满足计算分析与评价的要求,应该采用计算理论结合现场观测数据的综合评价方法,清楚认识边坡填筑体的变形破坏过程、稳定程度和破坏发展情况。
5 总结
本文在对边坡进行稳定性分析和讨论的基础上,介绍了边坡的破坏形式和影响因素,概述了边坡的稳定性分析方法、分析了降雨对边坡稳定性的影响,最后对边坡的防护加固问题进行了探讨。
参考文献
[1]谢磊.边坡稳定性分析若干问题的研究[D].合肥工业大学硕士学位论文,2009.