红粘土滑坡病害特征与处治
zsd_7385101565
2022年10月18日 16:55:53
来自于岩土工程
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红粘土主要分布在内陆盆地、低缓丘陵和湿热条件下“红土化”母岩分布地区,以及部分冰土堆积体地区,主要包括第四纪和少量第三纪的各种成因的红色粘性土和粉质粘土等,如碳酸盐、花岗岩等多种因素形成的红色粘土和粉质粘土等。地形地貌多呈剥蚀残丘或低缓丘陵状形态,自然坡度多为5~15°之间。红粘土干湿效应明显,干燥时坡体裂隙发育,土体强度较高,坡体稳定性较好。富水时往往裂隙闭合,土体强度下降明显,坡体易发生变形失稳。

红粘土主要分布在内陆盆地、低缓丘陵和湿热条件下“红土化”母岩分布地区,以及部分冰土堆积体地区,主要包括第四纪和少量第三纪的各种成因的红色粘性土和粉质粘土等,如碳酸盐、花岗岩等多种因素形成的红色粘土和粉质粘土等。地形地貌多呈剥蚀残丘或低缓丘陵状形态,自然坡度多为5~15°之间红粘土干湿效应明显,干燥时坡体裂隙发育,土体强度较高,坡体稳定性较好。富水时往往裂隙闭合,土体强度下降明显,坡体易发生变形失稳。

红粘土滑坡形态往往呈明显的“宽扁形”,即沿线路方向的宽度大于滑坡后缘至前缘的长度。坡体变形后若不能进行及时治理,则会在不断发生的渐进式的牵引变形作用下造成滑坡范围不断扩大。受上层滞水作用、沉积时矿物分布影响、下伏基岩的形态等的影响,红粘土边坡开挖后往往形成沿土岩界面、粘性土内部的同生滑面、母岩结构面的滑坡,其滑面形态可呈圆弧状、直线状或折线状。且在同一次沉积时膨胀性矿物的分布和母岩分布形态影响下,造成滑坡成群分布。如川东某高速公路在建设期间产生了大量的红粘土滑坡病害,并多呈现高发性滑坡群特征,严重制约了工程的正常建设,造成了大量人力、物力的浪费。

一、工程地质环境

某高速公路位于四川盆地东部的砂泥岩红层区,从北至南地貌由低山向深丘、浅丘过渡。地表多为可塑~软塑状崩坡积、坡残积和冲洪积相的红粘土层,水田、鱼塘分布较广,下伏产状多呈近水平状的砖红色侏罗系和紫红色白垩系砂泥岩。项目区属亚热带季风气候,年降雨量由北向南逐渐由1150mm向950mm递减。构造作用轻微,地震动峰值加速度≤ 0.05g ,地震基本烈度≤Ⅵ度。

二、红粘土滑坡基本特征

1、滑坡分布密度大,不少地段的滑坡呈现成群分布的特征。全线共有红粘土滑坡133处,平均0.625处/km。

2、滑坡以小型、中型滑坡为主,平均体积为4.4方/处。

3、滑面埋深较浅,其中滑面深度h≤6m的浅层滑坡占总数的70.4%,滑面埋深6<h≤20m的中层滑坡占总数的29.6%,全线无滑面超过20m的深层滑坡。

4、滑坡沿线路方向的宽度L与滑坡主轴长度m的比值较大,形态上呈明显的“宽扁形”。其中L/m≥3的占总量的74.7%。

5、滑坡主轴长度m与滑体厚度d的比值相对较大,其中m/d≥3的占总量的71.8%,滑坡形态上呈明显的浅层滑动特点。

6、滑面主要有三种形态,即依附于土岩界面的滑面、发育于红粘土内呈圆弧形同生滑面和受大气影响层发育的近直线性同生滑面。

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图1 红粘土滑坡滑面形态

三、红粘土滑坡发生原因分析

1、从地形地貌上看,线路经过的绝大部分区域自然坡度为5~10°,属于典型的平缓坡段,在丰沛的降雨作用下,区内水田、池塘分布广泛,坡体含水量高而多呈可塑~软塑状,物理力学性质较差,对工程扰动的敏感性高。边坡开挖后,极易形成成片的工程滑坡群。

2、工程建设的前一年度,区内旱情严重,造成地下水位降低和红粘土裂隙发育。而在工程建设高峰期的第二年度,区内洪涝灾害频繁,多发的大暴雨使地表水大量沿裂隙进入坡体,导致土体的物理力学性质大幅降低,从而使坡体的稳定性降低而诱发滑坡的发生。

3、忽略了地质选线的重要性,平缓的地形地貌条件下追求过高的线路指标,造成边坡开挖规模较大、坡率偏陡、工程防护力度偏弱,尤其是对地表水和地下水的重视程度不足,为后期滑坡的高发留下了巨大的隐患。

4、动态设计、信息化施工原则贯彻不利,设计变更周期偏长,造成坡体不断发生牵引变形而导致滑坡范围不断扩大。

四、红粘土滑坡处治主要工程措施

1、红粘土性质较差,工程敏感性强,因此,积极贯彻“预加固”理念是防治红粘土滑坡的最有效手段之一。

2、治坡先治水,积极积极采用边坡渗沟、支撑渗沟等工程措施,有效提高坡体的自身稳定性

3、加强坡面防护,依据红粘土的休止角设置相应的坡形坡率,提高边坡的稳定性

4、加强土岩界面处的工程支挡力度,采用重力式挡墙、加筋土挡墙、锚杆挡墙、抗滑桩等工程,提高坡体的抗滑力度。

表2 红粘土滑坡处治主要工程措施表

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五、代表性红粘土滑坡治理

1、滑坡概况

某边坡所在自然斜坡平缓,多有水田、鱼塘分布的的斜坡台地上,地表为最大厚度约17m、可塑~软塑状紫红色崩坡积和残坡积红粘土,下伏产状340°∠8°的白垩系泥岩和粉砂质泥岩。原设计路堑边坡最大高度12.2m,坡率1:1,采用绿化防护。

边坡开挖至接近路基标高时,距坡顶约10~15m的水塘开裂造成大量地表水流入坡体,使滑坡范围不断扩大。在随后的一年里,滑坡由于没有得到及时处治而不断牵引发展,最终形成了主轴长约72m,宽约400m,滑体平均厚约10m、体积约26万方的红粘土滑坡。

2、滑坡治理相关分析计算

根据试验室的抗剪强度和滑坡参数反算,滑面的粘聚力C=12KPa,φ=9.2?,依此得牵引范围较大的K8+920~K9+250段控制性最大下滑力为656KN/m,而牵引范围较小的K9+250~K10+320段控制性最大下滑力为245KN/m。

1)K8+920~K9+250段滑坡地下水丰富而下滑力较大,故决定采用强支挡+排水为主的工程措施进行滑坡处治。即采用截面2×2.2m,桩长为14~18m,间距为5m的52根抗滑桩+桩间挂板后设置透水材料为主的工程措施进行处。且考虑到红粘土容许承载力[σ]=120KPa,故适当加大抗滑桩宽度以减小桩体对桩前承载力的要求。

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图3 抗滑桩处治滑坡工程地质断面图

2)K9+250~K10+320段滑坡地下水丰富而下滑力较小,故采用适当支挡+排水为主的工程措施进行滑坡处治。即采用4m高挡墙+间距10m的支撑渗沟为主的工程措施进行处治,并对墙基采用砂砾石进行换填处治。

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图4 支撑渗沟处治滑坡工程地质断面图

工程经以上方案处治约8年来,经历了多次大暴雨的洗礼而坡体稳定性良好,显示滑坡治理是成功的。

六、结语

1、红粘土具有明显的干湿效应,工程敏感度高,滑坡具有群发性的特点。公路工程应严格贯彻“地质选线”的理念,有效预防工程滑坡的发生。

2、红粘土滑坡滑面主要有土岩界面型、同生圆弧型和大气影响直线型三类,滑坡具有体积相对较小、形态上呈“宽扁形”、长厚比较大的特点。

3、红粘土坡体应贯彻“治坡先治水,治早治小”的理念,尽量减少水和工程扰动对坡体稳定性的影响。依据滑坡特征、规模等因素,针对性地设置处治措施,积极实行优先截、排水和工程“预加固”的理念。

4、积极依据滑坡特征与坡体含水状态,合理设置边坡渗沟、支撑渗沟与加筋土挡墙工程;依据红粘土地基水平承载力,合理设置抗滑桩锚固段长度和截面宽度;依据红粘土竖向地基承载力,合理设置挡墙埋深与基底宽度。

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知识点:红粘土滑坡病害特征

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