论公路工程中滑坡问题与地质勘测分析

时间:2022-06-03 14:05:02 公文范文 浏览次数:

摘要:本文主要阐述了滑坡的分类、滑坡形态及滑坡的地带特征,最后针对滑坡工程地质勘测进行分析论述,仅供参考。

关键词:公路工程,滑坡问题,地质勘测

针对目前来说,我国公路工程作为一种线性建设工程,对地形与地质体的依附、利用和改造其要求格外强烈,特别是在高速公路进入山区后,滑坡与边坡的治理,已成为影响工程造价、制约路基工程稳定和安全的关键性因素。

1. 滑坡及其分类

斜坡岩土体在重力作用下,沿一定的软弱面或软弱带整体下滑的现象称为滑坡。滑坡是山区公路的主要病害之一,大规模的滑坡可摧毁公路、堵塞河道、破坏厂矿、掩埋村庄,对山区的建设和交通危害极大。滑坡在我国分布广,工程中常见,危害严重,在公路建设中应该引起足够的重视。对容易发生滑坡的地带要进行深入的调查,查明情况,判断滑坡的稳定性,以便按照“防治结合,以防为主”的原则,及早及时,力求根治,以防后患。为便于对滑坡进行调查与防治,将滑坡分为4类。

1.1 按滑坡体的物质组成分类

(1)堆积层滑坡。包括坡积、洪积、重力堆积中或沿基岩顶面滑动的各种滑坡。这些滑坡往往是由于地下水的作用引起的。

(2)残积层滑坡。主要指发生在厚层风化壳中的滑坡,由于强烈的化学风化作用,坚硬基岩已风化成土和碎石。滑坡多沿软弱的风化带滑动。

(3)黄土滑坡。新老黄土中发生的滑坡,多沿新、老黄土接触面滑动。滑坡的产生常和黄土对水的不稳定性有关。

(4)黏性土滑坡。均质和非均质黏性土中产生的滑坡。多因网状裂隙破坏了土的结构,水沿裂隙下渗,使土的强度降低而产生滑坡。

(5)堆填土滑坡。人工填筑的路堤土及弃土,主要是路堤沿原地面发生的滑动,有时也带动其下的坡积层一起下滑。

(6)破碎岩石滑坡。岩体失去完整性、松散破碎的多种岩石,可产生层面滑坡和构造面滑坡,滑体由碎、块石和黏性土混合组成,地下水较多,无明显的含水层。

(7)岩石滑坡。各种较完整的岩石,以泥岩、泥质页岩、片岩等软弱岩石中的滑坡为多,最常见的是层面滑坡。

1.2按滑坡体的厚度分类

(1)浅层滑坡:h<6m.

(2)中层滑坡:h=6m~20m.

(3)深层滑坡:h>20m。

1.3按主滑面成因类型分类

(1)同生面滑坡。滑动面不通过土体内任何原有的软弱面,而是新产生的剪切面,滑动面多呈圆弧形。

(2)接触面滑坡。第四纪堆积物基岩顶面滑动的滑坡,或堆填土沿下伏地面滑动的滑坡均属接触面滑坡。

(3)层面滑坡。滑动面与层面一致。

(4)构造面滑坡。沿节理面、断面等构造作用形成的构造面滑动的滑坡。

1.4按滑坡各部分滑动的先后顺序分类

(1)牵引式滑坡。滑体下部先变形滑动,而使上部失去支撑,相继滑下。

(2)推动式滑坡。上部先变形滑动,下部受挤压而向下滑动。

2滑坡形态

发育完整的滑坡,一般都有下列要素:

(1)滑坡体。沿滑动面向下滑动的土体或岩体称为滑坡体,简称滑体。

(2)滑动面、滑动带和滑坡床。滑坡体所沿着滑动的面称为滑动面,简称滑面。多数滑面由黏性土和软岩夹层所构成,滑面光滑,有滑动擦痕。滑面上下被滑体揉皱的、厚数厘米(cm)至数米(m)的地带,称为滑动带,简称滑带。滑面以下稳定的土体或岩体称为滑坡床,简称滑床。

(3)滑坡周界。滑坡体与周围稳定斜坡在平面上的分界线,称为滑坡周界。滑坡周界圈出了滑坡范围。

(4)滑坡壁。滑坡滑动后,在滑坡体后部山坡未动部分沿滑坡周界所形成的陡壁,称为滑坡壁。滑坡壁实际上是滑动面上部的露头。滑坡壁一般高数厘米(cm)至数十米(m),也高数百米(m)的,陡度多为60°~80°滑坡壁常呈弧形延伸,在颊上呈现“圈椅状”外貌。

(5)剪出口。滑动面下端与原地面交会处,称为剪出口。剪出口是滑坡体从坡面剪出的地方,也是滑动面的终端。

(6)滑坡台阶。有些滑坡,由于各段土体运动速度的差异,在滑坡体上形成梯状的错台,称为滑坡台阶。

(7)滑坡舌。在滑体的前部,形成如舌状伸出的部分称为滑坡舌,简称滑舌。

(8)滑坡洼地。滑坡滑动时,滑体与滑壁之间拉开成沟槽,相邻土楔形成反坡地形,这种四周高、中间低的封闭洼地,称为滑坡洼地。洼地中有时积水成槽或形成湿地。

(9)滑坡裂缝。按受力状态,滑坡裂缝可分为8 类。一是拉张裂缝:分布在滑体上部,与滑坡壁的方向大致吻合,多呈弧形,因受滑坡体向下滑动的拉力而产生。与滑坡壁或滑坡周界重合的最外面的一条,称为主裂缝。二是剪切裂缝:分布在滑坡体中部的两侧,在滑坡体下滑时,滑体与滑床在分界处形成剪力区,区内形成的裂缝为剪切裂缝。在剪切裂缝的

两侧,常伴生有羽毛状的裂缝。三是鼓张裂缝:分布在滑坡体的下部。如滑坡上部较下部滑动得快,或滑体受阻,则会隆起,并产生张开裂缝,裂缝方向与滑动方向相垂直。四是扇形张裂缝:分布在滑坡体的中下部。当滑体向下滑动时,滑体的前部向两侧扩散,形成张开裂缝,裂缝方向在滑坡体中部与滑动方向平行,在滑坡体的舌部成放射状。

3 滑坡的地带特征

3.1 地貌

(1)山坡或河谷谷坡上的圈椅地貌是比较容易发生滑坡的地方。圈椅地貌是指背后靠山,左右两侧为两条山梁,中间围出一块缓坡地,外形像圈椅状的一种地貌。圈椅地貌中的缓坡地多由坡积物组成,也是地表水和地下水汇集之处。

(2)在较陡的大段河谷谷坡中间,夹一段台地状的缓坡地,有时坡面被冲沟切割成鸡爪形山梁,这种缓坡或山梁往往容易发生滑坡。

(3)平整的山坡面,没有地下水出露,一般是比较稳定的。坡面杂乱无规则的山坡,就可能是不够稳定的山坡,山坡上有“醉林”“马刀树”出现,则是发生过滑坡的山坡。

(4)在沿河圆顺的凹岸中,突然有一小部分向河床中凸出,凸出地段并见有大块孤石堆积,这种现象就有可能是有古滑坡舌部的残留物形成的。

(5)双沟同源地形,如沟谷不深,沟间距离约数十米(m)至数百米(m),沟源相连呈钳形,沟间山坡多呈上、下陡而中部缓的鼻形斜坡地形,也容易发生滑坡。这种地形,往往是由于山坡曾发生过位移,水流沿周围侵蚀发育的结果,是古滑坡错落残留的痕迹。

3.2 岩层

页岩、泥岩、泥灰岩、千枚岩、滑石片岩、云母片岩,以及其他容易风化、遇水软化的岩石及黏性土、黄土及各种成因的堆积层,都比较容易发生滑坡。

3.3 构造

断层面、节理面、褶曲两翼的倾斜面,以及倾角较陡、倾向山外、走向与路线交角小于45°的基岩层面,都容易构成滑坡的滑动面。

3.4 水

地表水不易排除,甚至形成积水;斜坡水文地质条件不良,地下水发育,在缓坡后缘、前缘、坡脚或坡面等地形突然变化处,有泉水或湿地分布;河水掏蚀、冲刷坡脚;灌溉水或其他水渗漏等,都会促成滑坡的发生。

4 滑坡的工程地质勘测

滑坡工程地质勘测的目的是查明滑坡的形成原因及其性质,判断滑坡的稳定程度及其对工程建设的危害性,提供防治滑坡措施与计算参数。

4.1 滑坡测绘要点

4.1.1 滑坡工程地质平面图

(1)根据微地貌形态、裂缝、台阶及水文地质特征、位移观测,并结合勘探,弄清整个滑坡的周界和滑坡周界内不同滑动部分的界线。

(2)滑坡壁的高度、陡度、植被和剥蚀情况;擦痕的方向与倾斜度;弧形裂缝的位置、宽度、长度、产状及贯通情况。

(3) 滑坡台阶的数目、分布位置、形状、长度、宽度,陡坎高度、有无反坡、坎壁植物生长情况等。

(4)滑坡舌的位置、形状、掩盖和被侵蚀情况。

(5)滑坡裂缝的分布位置、形状、长度、宽度,出现的先后顺序(可能的)、组合特点及连通情况。

(6)泉水、湿地的出露位置、类型和与地形、地质构造的关系。测定流量、水温,访问变化情况,弄清地下水的补给与排泄关系。

(7)基岩层面和基岩顶面是否倾向路线、倾角大小,裂缝发育程度、产状,层面间有无软弱夹层和裂隙水活动。

(8)滑坡区内建筑物变形的程度、性质、部位和发展过程。

4.1.2 滑坡主滑断面图

(1)主滑断面常在滑坡滑动量最大、滑坡床最深的部位。以最外边一个滑坡壁的最高点为主滑断面顶点,沿滑坡擦痕方向向下延伸,通过滑坡台阶、滑坡舌的前缘凸出部位,如果滑动方向拐弯,断面也要随着拐弯。对于滑坡群应按不同滑动方向做各个滑坡的主滑断面。主滑断面不一定与路线垂直,但要与滑动方向一致。测绘主滑断面的地面线时,要显示出滑坡壁、台阶、陡坎、裂缝等滑坡要素的位置和外形。地表水不易排除,甚至形成积水;斜坡水文地质条件不良,地下水发育,在缓坡后缘、前缘、坡脚或坡面等地形突然变化处,有泉水或湿地分布;河水掏蚀、冲刷坡脚;灌溉水或其他水渗漏等,都会促成滑坡的发生。

(2)根据勘探资料在断面图上填绘地层层序、岩性及岩层结构,并勾绘出各个部位滑动面的位置和形状。

4.2 滑坡的勘探方法

滑坡勘探,目前常用挖探、物探和钻探7 种方法。钻探多用于滑坡的主体部分,是滑坡勘探的主要方法;物探和挖探多起配合作用。

(1)挖探。包括挖坑、挖槽、平硐、深井等,多用以确定滑坡床的后壁及前缘的产状和滑坡的周界,特别适用于浅层滑坡。挖探的特点是揭露面大、易于观察和采取原状土样等。在勘探设备缺乏的情况下,若结合工程施工采用挖探,则可争取时间,节省费用。深井、平垌等大型挖探工程,费工费时,工作条件困难,一般很少使用。

(2)物探。在滑坡勘探中,目前使用较多的是电探和地震勘探,主要用以查明:一是覆盖土层的厚度,下伏基岩表面的形状;二是滑坡体内含水层和湿带的分布情况与范围,配合钻孔测定地下水的流速、流向;三是滑坡地区的地质构造及其分布规律。物探资料可以指导钻孔位置,利用钻探资料又可核对和修正物探成果。

(3)钻探。钻探常用于滑坡主滑断面的勘探。其钻孔位置与数量的确定,一般应根据调查、测绘的资料,结合滑坡的规模及其复杂程度而定;孔深以钻至滑床下1m~3M为宜,若滑床为软质岩层时,则应适当加深。滑坡钻探以干钻为主,无泵反循环(小循环)只在特定情况下作为辅助用。在钻进中,应力求有较高的岩心采取率(80%~95%),并应保持岩心的原状结构。在钻进过程中,应及时分析和鉴定岩心的岩性、含水状态、破碎程度、力学强度及沿深度的变化情况等;地下水的出露及其水位的变化情况;观察岩心中微斜层理、镜面、擦痕等滑动迹象。

4.3 滑坡的工程地质试验

(1)水文地质试验。滑坡水文地质实验,主要是为处理滑坡地下水提供资料。试验方法与工作量,随着滑坡水文、地质条件的复杂程度和排水工程的类型不同而异。一般结合工程地质钻孔进行试验,必要时作专门水文地质钻探,测定地下水的流速、流向、涌水量,地下水的腐蚀性,各含水层的水力联系、渗透系数,确定抽水影响半径等。

(2)滑带土物理力学试验。滑带土除做天然含水量、天然密度、液限、塑限外,主要还做剪切试验,测定抗剪切强度,以确定内摩擦角值和黏聚力值。

土体在受剪过程中,抗剪强度随剪切变形而增加,当达到某一峰值时,土体开始破坏。破坏后的抗剪强度将随着剪切变形的增加而逐渐降低,最后趋近于一稳定值,这一稳定的强度值称为残余强度。滑坡经滑动后,滑带土、石的原始结构和性质遭到强烈破坏,其强度即降低至残余强度。因此,对已产生滑动的滑坡做稳定性检算时,滑带土的抗剪强度不能采用常规试验的极限强度,而应根据滑坡滑动的实际情况采用相应的残余强度值。

4.4 滑坡的位移观测

对运动中的滑坡进行位移观测,以测得滑坡的移动方向和移动速度等。观测方法有简易观测和布网观测两种。

(1)简易观测方法。适用于规模小、性质简单的滑坡。在滑坡裂缝两侧设桩或在建筑物裂缝两侧贴片,均可直接测得位移量。

(2)布网观测方法。布网观测方法又包括:一是十字交叉网法:适用于滑体小、窄而长、滑动主轴位置明显的滑坡。二是放射状网法:适用于比较开阔、范围不大,在滑坡两侧或上、下方有突出的山包能使测站通视全网的地形。三是任意观测网法:用于地形复杂的大型滑坡。

若在观测中发现沿坡出现急剧滑动,有可能危及行车安全时,应立即提出措施,及时予以处理。

4.5 滑动面的确定方法

滑动面的确定,在整治滑坡中具有特殊的重要性,它直接影响到滑坡稳定性的判断、推力计算和治理工程的效果。确定滑动面的方法有直接观察法、工程地质对比法和几何图法#种。其中常用的是直接观察法和工程地质对比法。

(1)直接观察法。主要是观察滑动面和各种滑动特征。滑带土、石由于受到挤压作用,所以扰动比较严重,常含有夹杂物质,力学强度也低。当滑带为黏性土时,在滑动剪切作用下,产生光滑面,且被挤压成片状,有擦痕,黄土或黏性土中的滑动面不甚明显。滑动面通常是沿着基岩顶面,下伏剥蚀面,含水层的顶、底面,软质岩层及其夹层等地质分界面滑动。构成滑动面的物质多为云母、滑石、高岭土、各种黏性土及各种风化严重的泥质页岩、云母片岩、滑石片岩、绿泥石片岩等。

根据上述特征,可以直接观察到滑面的位置。如滑面已部分暴露或埋藏不深,可用挖深的方法确定滑面位置。

(2)工程地质对比法。此法就是将勘测过程中获得的钻探、挖探、位移观测、水质分析、土质试验及调查访问等资料,互相对比,核对补充,经过全面分析后,使得各方面取得的资料统一起来,再同自然界类似的情况和滑坡体本身内在的条件进行对比,据以判断滑动面位置。

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