工程建设与管理
中国高新技术企业
滑坡的分类与治理探讨
文/谢宝堂
【摘要】
在就滑坡的分类进行综述和评价的基础之上,探讨了滑坡治理的措施及工作机理,并就滑坡治理
中应注意的问题进行了探讨,指出滑坡防治工程是一项复杂的系统工程,必须在对滑坡生成条件、变形破坏机制、发展演变规律等有比较透彻理解的基础上,基于滑坡稳定性现状及未来可能的发展趋势,才能制定正确的防治目标和原则,提出合适的综合治理方案。【关键词】滑坡
治理
问题
工程学科的发展,但是挡土墙的抗滑结构处于一种被动受力状态,对地质条件和地质环境的要求较高,设计中除了要考虑墙后土当时的应力状态、土的物理力学性质、土层的分布、地下水的动态变化以及挡土墙的自身稳定外,还需要考虑墙后土的应力变化规律、地下水的动态变化对土的物理力学性质的改变、动荷载等因数,正是这些内外因素的改变对挡土墙稳定造成了威胁,一些挡土墙在地质条件的改变下失效了,此外挡土墙的施工一般需要大量的挖土或填土,工作量较为庞大,因此抗滑挡土墙对规模小、滑体厚度不大的滑坡比较适用,也就是说挡土墙的设计和实施在复杂多变的滑坡治理工程中受到了冲击,需要有更佳的方案和措施适应边坡治理的要求。
在实际工作中,常用的设计与计算主要对挡土墙的抗倾覆、抗滑移及地基承载力进行设计、验算,计算模式如下:
2.1.1抗滑安全系数
滑坡是一种地质灾害,其发生和发展受制于地质条件
和自然力的作用,同时也受到人类工程活动的影响。近年来,由人类工程活动诱发的滑坡越来越多,危害也越来越大,引起了人们的普遍关注。、因此对边坡的变形研究和滑坡体的治理是非常重要的,它已经引起了各级领导和工程技术人员的高度重视。
一、滑坡的分类现状与评价
目前典型的滑坡分类有公路标准、铁路标准、建筑标准、教学科研标准等。本文现概述如下:
1.1滑坡分类现状
1.1.1按滑坡物质组成成分划分:a粘性土滑坡;b黄土滑坡;c碎石土(堆积土、填土)滑坡;d岩石(破碎岩体、岩体)滑坡。
l.1.2按滑动面通过各岩层情况划分:a同类土滑坡;b顺层滑坡;c切层滑坡。
1.1.3按引起滑动的力学性质划分:a牵引式滑坡;b推移式滑坡。
1.1.4按滑动体厚度划分:a浅层滑坡(<6m);b中层滑坡(6~20m);c深层滑坡(>20m)。
1.1.5按滑体体积划分
目前按滑坡体积划分的有公路、铁路和建筑三中不同标准,由此分类如下表:
2.1.2抗倾覆安全系数
式中:G-挡土墙每延米的自重(kN);Gn—Gcosαo;Gt=Gsinα
Eat—Easin(α-αo-δ);
Eax—Easin(α-δ);
Ean—Eacos(α-αo-δ);Eaz—Eacos(α-δ);
xo—挡土墙重心离墙趾的水平举例(m);
1.1.6按形成原因划分:a工程滑坡;b自然滑坡。
1.1.7按发生后的活动性划分:a活滑坡;b压死滑坡。
1.1.8其他分类方法:历史时代分类法;b主滑面成因分类法;c结构分类法;d动力成因分类法;e变形运动特征分类法;f破坏模式分类法等。
;xf—b-Zfctgα
Zf—Z-btgαo;
1.2滑坡分类评价
由上可知:现有的滑坡分类绝大部分都是依据滑坡某一方面
特征的归纳,可称为单因素分类。从分类目的看,主要是针对滑坡个体工程整治的测绘、勘探、稳定性分析,以及作为其总体的形成原因和某些特征而本进行的分类。它们都能反映滑坡在该特定方面的差异特征,各有其科学、实用意义。
二、滑坡治理的措施及工作机理
滑坡治理措施工作机理的研究对于治滑工程的效果具有重要的意义。其根据治理方法的不同,主要有以下几种:
α);o—挡土墙的基底倾角(°—挡土墙的墙背倾角(°α);
—土对挡土墙的墙背摩擦角(°δ);
Z—土压力的作用点离墙踵的高度(m);
f—土对挡土墙基底的摩擦系数。2.1.3地基承载力验算
时,按下式计算:a)当基底抗力的合力偏心距e<B′6
时,按下式计算:b)当基底抗力的合力偏心距e>B′6
2.1挡土墙及加筋挡土墙
挡土墙的设计运用了经典土力学理论中土压力的计算方法和混凝土与砌体结构设计中的计算理论,它的运用使滑坡治理和预防成为可能,也使岩土工程从结构工程学科中独立出来,促进了岩土
式中:B’—挡土墙基底宽度(m)
fak—挡土墙地基承载力特征值(kPa);
(下转174页)
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中国高新技术企业
环保专业监理工程师应是环境保护专业人士,同时熟悉公路工程的施工、监理及相关标准规范。这种模式比较符合公路工程监理实际,是公路工程环境监理工作的发展趋势。
路工程环境保护方面的监理工作模式,在监理实施细则中明确划分主体工程监理与环境监理的范围,使两者相互配合、相互协调,共同做好公路工程环境监理工作。参考文献
4结论
在公路建设过程中,环境保护工作日趋重要。环境监理是公路工程监理的一个重要组成部分,是公路工程的一个独立的专业。环境监理人员的工作性质,决定了其在环境保护中的重要监督作用。如何在公路工程建设中根据相关的环境保护要求,监督施工单位采取有效的环境保护措施,使公路建设对环境的破坏减少到最小程度,是环境保护监理人员的主要职责和目标。
合理的工程环境监理工作模式,就是能够解决工程建设与环境保护的协调问题。现行的公路工程环境监理工作模式需要改进,应在现行工程监理体系中增加环保专业监理工程师,让其专门负责公
[1]杨正军,张力军.环境监理[M].北京:中国环境科学出版社,1994.[2]单银丽,杨文领.公路施工期环境监理实施研究[J].山西建筑,2007
(02).
[3]李继超.公路环境监理试点工作中存在的问题及其运作模式探索[J].交通环保,2005(02).
[4]谢利军.当前公路监理工作的几点思考[J].山西建筑,2007(05).[5]秦志斌等.路域生态系统建设原则[J].公路交通科技,2005,(08).
(作者单位系浙江省金华市公正监理咨询有限公司)
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(上接172页)
e—偏心距(m);
当基底下有软弱夹层时,应验算下卧层的承载力和稳定性。
深度、滑床岩性、滑面倾角等三要素外,还要查明滑坡形成的岩性条件、构造条件、气候条件,圈定滑坡的范围、规模、判断滑坡的性质、类型及危害程度,分析滑坡产生的原因,进行滑坡下滑力及稳定性验算。
2.2抗滑桩支护
抗滑桩支护工程的产生,弥补了挡土墙的一些不足。目前抗滑桩的设计计算理论主要有如下几种:经验方法、塑性流动理论、塑性变形理论、地基反力系数法、有限元法等,这些理论可以考虑抗滑桩在土中的变形变位,但在工程设计中,其变形变位的计算只是用来作为控制边坡和抗滑桩变形破坏的条件。
由于抗滑桩存在变形,自然就会对桩前土体产生挤压,也就会对桩前土体传递一定大小的作用力。在桩、滑体、滑床三者间相互协调工作的过程中,土中产生不均匀位移,土颗粒间产生相互“楔紧”的作用,桩间会形成类似隧洞顶和桥梁拱圈的土拱,称为桩间土拱。土拱受到滑体推力后,立即将推力的大部分传递到相邻两侧的抗滑桩上,这就是抗滑桩设计的原理和依据。比较合理的做法是在桩身设计时,考虑桩身变形产生的传力作用而引起的桩身设计荷载的减小效应,在弄清抗滑桩受荷机理的基础上,求解出抗滑桩的内力和位移表达式,提出抗滑桩设计的传力系数及其计算方法。为了增加边坡的稳定性而单纯采取增加桩身截面的做法是不可取的,在此情况下应调整抗滑桩的间距以减小桩身设计荷载。抗滑桩的间距,是抗滑桩设计的一个重要内容,影响因素很多,目前尚未有成热的计算方法。
另外抗滑桩加固工程的效果如何,是人们最关心的。目前常用的验证抗滑桩加固效果的方法是在抗滑桩施工后,经位移观测(如地表观测和岩体内部设钻孔倾斜仪观测等),最后通过测点位移的大小来衡量其稳定情况和加固效果,这种方法的缺点是需投入大量的人力和物力,而且观测周期长。
锚索地梁和锚索框架2.3预应力锚索抗滑桩,预应力锚索墩、等抗滑措施
预应力锚索抗滑桩、预应力锚索墩、锚索地梁和锚索框架等抗滑措施则是当今滑坡治理工程中最新的技术。预应力锚索抗滑桩是由桩、梁(板)、锚索组成的空间抗滑结构,它将传统抗滑桩的悬臂式受力状态改变成一端嵌固、一端支承的受力构件,增强了抗滑结构的稳定性,降低了滑坡治理的工程造价,对滑体厚度较大的滑坡,经济效益尤为显著。预应力锚索抗滑桩的作用在于向滑坡体提供了一种侧向约束,通过限制其产生侧向位移,从而达到阻止其产生向下滑动的目的。
三、滑坡治理中应注意的问题
3.2尽量改线避让
对于己探明的古滑坡或潜在不稳定滑坡应优先考虑避让或选择有利部位通过,不能避让时尽量少挖少填,预先进行适当的处治后再进行其他工程,以防止滑坡规模扩大或古滑坡复活。
3.3处治工程主辅结合
主体工程指减载、反压、抗滑挡土墙、锚杆、锚索、(锚索)抗滑桩、桩板墙等。辅助性工程指截排水、局部减载、局部反压、植草护坡等。主体工程与辅助性工程是相对而言的,当主体工程确定后,花较少的代价适当做一些辅助性工程,可起到事半功倍的效果。
经济、环保、美观、综合的原则3.4应坚持安全、
其一,特别不要盲目采用抗滑桩、锚索等千篇一律地治理滑坡,而应根据不同滑坡特点区别对待,先简后繁,遵循经济安全的原则;
其二,深层复杂滑坡,下滑推力大,应采用锚索、(锚索)桩板墙,锚索桩板墙等综合手段;
其三,锚索抗滑桩/桩板墙在同一地点比普通抗滑桩/桩板墙的桩长要短些,在抗滑桩的自由端较长时可优先考虑以减短桩长;
其四,锚杆、锚索一般采用框格形式,既有利于滑坡的整体稳定,又方便滑坡坡面的绿化美观。
3.5抗滑工程应穿过滑动面一定深度
滑动面下的抗滑桩长一般应占桩长的1/2,锚索抗滑桩应占桩长的1/3,锚杆一般应进入完整土层/基岩4~6m,锚索的锚固段应进入完整土层/基岩8~12m,以免造成抗滑工程失效。
3.6注意施工的时间性与施工顺序
滑坡处治一般应选择在旱季,严禁雨季施工;对地表水、地下水丰富的滑坡应先治水;抗滑桩施工应隔桩进行,从边缘向中部施工。结语:滑坡防治工程是一项复杂的系统工程,必须在对滑坡生成条件、变形破坏机制、发展演变规律等有比较透彻理解的基础上,基于滑坡稳定性现状及未来可能的发展趋势,才能制定正确的防治目标和原则,提出合适的综合治理方案。参考文献
3.1应加强地勘工作,确保诊断正确
滑坡治理中所需的关键数据均来自地勘,只有对滑坡判断正确,数据准确,才能对症下药,取得较好的治理效果。除应查明滑面
[1]刘广润,晏鄂川,练操,论滑坡分类[J],工程地质学报,2002.10[2]王恭先,滑坡防治中的关键技术及其处理方法[J],岩石力学与工程学报,2005.11
[3]张世领,金世泽,预应力锚索桩在治理滑坡应用中的几个力学问题[J],路基工程,2003.6
(作者单位系广东省工程勘察院)
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滑坡的分类与治理探讨
文/谢宝堂
【摘要】
在就滑坡的分类进行综述和评价的基础之上,探讨了滑坡治理的措施及工作机理,并就滑坡治理
中应注意的问题进行了探讨,指出滑坡防治工程是一项复杂的系统工程,必须在对滑坡生成条件、变形破坏机制、发展演变规律等有比较透彻理解的基础上,基于滑坡稳定性现状及未来可能的发展趋势,才能制定正确的防治目标和原则,提出合适的综合治理方案。【关键词】滑坡
治理
问题
工程学科的发展,但是挡土墙的抗滑结构处于一种被动受力状态,对地质条件和地质环境的要求较高,设计中除了要考虑墙后土当时的应力状态、土的物理力学性质、土层的分布、地下水的动态变化以及挡土墙的自身稳定外,还需要考虑墙后土的应力变化规律、地下水的动态变化对土的物理力学性质的改变、动荷载等因数,正是这些内外因素的改变对挡土墙稳定造成了威胁,一些挡土墙在地质条件的改变下失效了,此外挡土墙的施工一般需要大量的挖土或填土,工作量较为庞大,因此抗滑挡土墙对规模小、滑体厚度不大的滑坡比较适用,也就是说挡土墙的设计和实施在复杂多变的滑坡治理工程中受到了冲击,需要有更佳的方案和措施适应边坡治理的要求。
在实际工作中,常用的设计与计算主要对挡土墙的抗倾覆、抗滑移及地基承载力进行设计、验算,计算模式如下:
2.1.1抗滑安全系数
滑坡是一种地质灾害,其发生和发展受制于地质条件
和自然力的作用,同时也受到人类工程活动的影响。近年来,由人类工程活动诱发的滑坡越来越多,危害也越来越大,引起了人们的普遍关注。、因此对边坡的变形研究和滑坡体的治理是非常重要的,它已经引起了各级领导和工程技术人员的高度重视。
一、滑坡的分类现状与评价
目前典型的滑坡分类有公路标准、铁路标准、建筑标准、教学科研标准等。本文现概述如下:
1.1滑坡分类现状
1.1.1按滑坡物质组成成分划分:a粘性土滑坡;b黄土滑坡;c碎石土(堆积土、填土)滑坡;d岩石(破碎岩体、岩体)滑坡。
l.1.2按滑动面通过各岩层情况划分:a同类土滑坡;b顺层滑坡;c切层滑坡。
1.1.3按引起滑动的力学性质划分:a牵引式滑坡;b推移式滑坡。
1.1.4按滑动体厚度划分:a浅层滑坡(<6m);b中层滑坡(6~20m);c深层滑坡(>20m)。
1.1.5按滑体体积划分
目前按滑坡体积划分的有公路、铁路和建筑三中不同标准,由此分类如下表:
2.1.2抗倾覆安全系数
式中:G-挡土墙每延米的自重(kN);Gn—Gcosαo;Gt=Gsinα
Eat—Easin(α-αo-δ);
Eax—Easin(α-δ);
Ean—Eacos(α-αo-δ);Eaz—Eacos(α-δ);
xo—挡土墙重心离墙趾的水平举例(m);
1.1.6按形成原因划分:a工程滑坡;b自然滑坡。
1.1.7按发生后的活动性划分:a活滑坡;b压死滑坡。
1.1.8其他分类方法:历史时代分类法;b主滑面成因分类法;c结构分类法;d动力成因分类法;e变形运动特征分类法;f破坏模式分类法等。
;xf—b-Zfctgα
Zf—Z-btgαo;
1.2滑坡分类评价
由上可知:现有的滑坡分类绝大部分都是依据滑坡某一方面
特征的归纳,可称为单因素分类。从分类目的看,主要是针对滑坡个体工程整治的测绘、勘探、稳定性分析,以及作为其总体的形成原因和某些特征而本进行的分类。它们都能反映滑坡在该特定方面的差异特征,各有其科学、实用意义。
二、滑坡治理的措施及工作机理
滑坡治理措施工作机理的研究对于治滑工程的效果具有重要的意义。其根据治理方法的不同,主要有以下几种:
α);o—挡土墙的基底倾角(°—挡土墙的墙背倾角(°α);
—土对挡土墙的墙背摩擦角(°δ);
Z—土压力的作用点离墙踵的高度(m);
f—土对挡土墙基底的摩擦系数。2.1.3地基承载力验算
时,按下式计算:a)当基底抗力的合力偏心距e<B′6
时,按下式计算:b)当基底抗力的合力偏心距e>B′6
2.1挡土墙及加筋挡土墙
挡土墙的设计运用了经典土力学理论中土压力的计算方法和混凝土与砌体结构设计中的计算理论,它的运用使滑坡治理和预防成为可能,也使岩土工程从结构工程学科中独立出来,促进了岩土
式中:B’—挡土墙基底宽度(m)
fak—挡土墙地基承载力特征值(kPa);
(下转174页)
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工程建设与管理
中国高新技术企业
环保专业监理工程师应是环境保护专业人士,同时熟悉公路工程的施工、监理及相关标准规范。这种模式比较符合公路工程监理实际,是公路工程环境监理工作的发展趋势。
路工程环境保护方面的监理工作模式,在监理实施细则中明确划分主体工程监理与环境监理的范围,使两者相互配合、相互协调,共同做好公路工程环境监理工作。参考文献
4结论
在公路建设过程中,环境保护工作日趋重要。环境监理是公路工程监理的一个重要组成部分,是公路工程的一个独立的专业。环境监理人员的工作性质,决定了其在环境保护中的重要监督作用。如何在公路工程建设中根据相关的环境保护要求,监督施工单位采取有效的环境保护措施,使公路建设对环境的破坏减少到最小程度,是环境保护监理人员的主要职责和目标。
合理的工程环境监理工作模式,就是能够解决工程建设与环境保护的协调问题。现行的公路工程环境监理工作模式需要改进,应在现行工程监理体系中增加环保专业监理工程师,让其专门负责公
[1]杨正军,张力军.环境监理[M].北京:中国环境科学出版社,1994.[2]单银丽,杨文领.公路施工期环境监理实施研究[J].山西建筑,2007
(02).
[3]李继超.公路环境监理试点工作中存在的问题及其运作模式探索[J].交通环保,2005(02).
[4]谢利军.当前公路监理工作的几点思考[J].山西建筑,2007(05).[5]秦志斌等.路域生态系统建设原则[J].公路交通科技,2005,(08).
(作者单位系浙江省金华市公正监理咨询有限公司)
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e—偏心距(m);
当基底下有软弱夹层时,应验算下卧层的承载力和稳定性。
深度、滑床岩性、滑面倾角等三要素外,还要查明滑坡形成的岩性条件、构造条件、气候条件,圈定滑坡的范围、规模、判断滑坡的性质、类型及危害程度,分析滑坡产生的原因,进行滑坡下滑力及稳定性验算。
2.2抗滑桩支护
抗滑桩支护工程的产生,弥补了挡土墙的一些不足。目前抗滑桩的设计计算理论主要有如下几种:经验方法、塑性流动理论、塑性变形理论、地基反力系数法、有限元法等,这些理论可以考虑抗滑桩在土中的变形变位,但在工程设计中,其变形变位的计算只是用来作为控制边坡和抗滑桩变形破坏的条件。
由于抗滑桩存在变形,自然就会对桩前土体产生挤压,也就会对桩前土体传递一定大小的作用力。在桩、滑体、滑床三者间相互协调工作的过程中,土中产生不均匀位移,土颗粒间产生相互“楔紧”的作用,桩间会形成类似隧洞顶和桥梁拱圈的土拱,称为桩间土拱。土拱受到滑体推力后,立即将推力的大部分传递到相邻两侧的抗滑桩上,这就是抗滑桩设计的原理和依据。比较合理的做法是在桩身设计时,考虑桩身变形产生的传力作用而引起的桩身设计荷载的减小效应,在弄清抗滑桩受荷机理的基础上,求解出抗滑桩的内力和位移表达式,提出抗滑桩设计的传力系数及其计算方法。为了增加边坡的稳定性而单纯采取增加桩身截面的做法是不可取的,在此情况下应调整抗滑桩的间距以减小桩身设计荷载。抗滑桩的间距,是抗滑桩设计的一个重要内容,影响因素很多,目前尚未有成热的计算方法。
另外抗滑桩加固工程的效果如何,是人们最关心的。目前常用的验证抗滑桩加固效果的方法是在抗滑桩施工后,经位移观测(如地表观测和岩体内部设钻孔倾斜仪观测等),最后通过测点位移的大小来衡量其稳定情况和加固效果,这种方法的缺点是需投入大量的人力和物力,而且观测周期长。
锚索地梁和锚索框架2.3预应力锚索抗滑桩,预应力锚索墩、等抗滑措施
预应力锚索抗滑桩、预应力锚索墩、锚索地梁和锚索框架等抗滑措施则是当今滑坡治理工程中最新的技术。预应力锚索抗滑桩是由桩、梁(板)、锚索组成的空间抗滑结构,它将传统抗滑桩的悬臂式受力状态改变成一端嵌固、一端支承的受力构件,增强了抗滑结构的稳定性,降低了滑坡治理的工程造价,对滑体厚度较大的滑坡,经济效益尤为显著。预应力锚索抗滑桩的作用在于向滑坡体提供了一种侧向约束,通过限制其产生侧向位移,从而达到阻止其产生向下滑动的目的。
三、滑坡治理中应注意的问题
3.2尽量改线避让
对于己探明的古滑坡或潜在不稳定滑坡应优先考虑避让或选择有利部位通过,不能避让时尽量少挖少填,预先进行适当的处治后再进行其他工程,以防止滑坡规模扩大或古滑坡复活。
3.3处治工程主辅结合
主体工程指减载、反压、抗滑挡土墙、锚杆、锚索、(锚索)抗滑桩、桩板墙等。辅助性工程指截排水、局部减载、局部反压、植草护坡等。主体工程与辅助性工程是相对而言的,当主体工程确定后,花较少的代价适当做一些辅助性工程,可起到事半功倍的效果。
经济、环保、美观、综合的原则3.4应坚持安全、
其一,特别不要盲目采用抗滑桩、锚索等千篇一律地治理滑坡,而应根据不同滑坡特点区别对待,先简后繁,遵循经济安全的原则;
其二,深层复杂滑坡,下滑推力大,应采用锚索、(锚索)桩板墙,锚索桩板墙等综合手段;
其三,锚索抗滑桩/桩板墙在同一地点比普通抗滑桩/桩板墙的桩长要短些,在抗滑桩的自由端较长时可优先考虑以减短桩长;
其四,锚杆、锚索一般采用框格形式,既有利于滑坡的整体稳定,又方便滑坡坡面的绿化美观。
3.5抗滑工程应穿过滑动面一定深度
滑动面下的抗滑桩长一般应占桩长的1/2,锚索抗滑桩应占桩长的1/3,锚杆一般应进入完整土层/基岩4~6m,锚索的锚固段应进入完整土层/基岩8~12m,以免造成抗滑工程失效。
3.6注意施工的时间性与施工顺序
滑坡处治一般应选择在旱季,严禁雨季施工;对地表水、地下水丰富的滑坡应先治水;抗滑桩施工应隔桩进行,从边缘向中部施工。结语:滑坡防治工程是一项复杂的系统工程,必须在对滑坡生成条件、变形破坏机制、发展演变规律等有比较透彻理解的基础上,基于滑坡稳定性现状及未来可能的发展趋势,才能制定正确的防治目标和原则,提出合适的综合治理方案。参考文献
3.1应加强地勘工作,确保诊断正确
滑坡治理中所需的关键数据均来自地勘,只有对滑坡判断正确,数据准确,才能对症下药,取得较好的治理效果。除应查明滑面
[1]刘广润,晏鄂川,练操,论滑坡分类[J],工程地质学报,2002.10[2]王恭先,滑坡防治中的关键技术及其处理方法[J],岩石力学与工程学报,2005.11
[3]张世领,金世泽,预应力锚索桩在治理滑坡应用中的几个力学问题[J],路基工程,2003.6
(作者单位系广东省工程勘察院)
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