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1、从力学角度分析双辽市边坡治理 【摘要】本文从土力学出发，结合双辽市地质结构，对某边坡治理工程进行初步设计。在设计中采用计算边坡推力的方法进行边坡稳定性分析，并以滑坡推力的计算结果和地质勘测资料作为肋梁锚杆支护计算、设计的依据，给出了治理边坡的方案。 【关键词】稳定性；边坡治理 中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A 文章编号： 1.工程区自然条件 双辽市位于吉林省东南部，县城辽河2.4km。本边坡位于双辽市县城，水陆交通发达，交通十分便利。 双辽地处东北平原区，属中纬度亚热带东南季风暖气候区，四季分明，气候温和，湿热多雨，雨量充沛。年均气温10，最高气温35.1，最低气温-34.1。年均
2、降雨量172.1mm，最大降雨量471.1mm，最小降雨量66.6mm，长年主导东北风。 2.工程地质概况 2.1地形地貌 边坡位于辽河近岸谷坡地带，地貌形态主要为丘陵，高程为611m，原始地形坡度为510、局部大于15。边坡的地形坡度为14，坡高为5m，坡下为居民安置点或规划的安置点，周围建筑物较多。 2.2地层岩性与岩土工程地质特征 边坡区域分布有：第五系全新统人工堆积层(Qr)、第三系全新统坡积层(Q4dl)；基岩为侏罗系上统内蒙组第3段。各岩土层特征分述如下： （1）第四系 人工堆积层(Qr)：主要为边坡开挖形成的碎块石填土层，紫红色，稍密状，主要由块石、碎石及粘土等组成，碎块石呈棱角
3、状，粒径110cm，含量10%。分布于边坡外围，厚度0.21.0m。堆填时间在二年以内。 2.3人类工程活动 边坡坡顶主要为农田和山地，没有大的人类工程活动。坡脚为居民自建房或规划建房的宅基地，除规划建房处将来需进行建房施工外，不会有大的人类工程活动。 3.边坡特征 3.1边坡形态特征 边坡走向276，倾向76，坡角34，多呈上缓下陡状。坡顶高程为201m，坡底高程为200.2205.6m。坡面略有起伏，坡面泥岩风化剥落凹进，砂岩凸出。坡长60m，坡高8m。 3.2边坡的水文地质条件 （1）地表水迳流条件 边坡区为一向冲沟倾斜的斜坡，该区降雨充沛，大气降水大部分多沿斜坡向冲沟排泄，仅有少部分降
4、水渗入斜坡体的松散覆盖层及基岩裂隙内。汇水面积0.0009km2。 （2）地下水赋存条件 该区内的地下水，按其赋存条件可分为孔隙水和裂隙水。 孔隙水：主要分布于坡积层和人工堆积层内。埋藏不深，水量不丰，受季节影响明显。 裂隙水：赋存于张开的基岩裂隙中，水量不丰。 （3）地下水补排形式 地下水主要靠大气降雨补给。大部分降水沿斜坡快速向溪沟排泄，仅有很少部分雨水垂直下渗，补给地下水。该地段的松散堆积层中，泥岩类和砂岩类地层中，水量均不丰，大多以渗水的方式排泄，该边坡未见泉水出露。 4.1边坡类型及安全等级 根据国家标准建筑边坡工程技术规范GB50330-2002规定，岩体较完整、中风化岩质边坡划为
5、类边坡。根据规范对安全等级划分的规定，岩质边坡边坡高度810m，破坏后果严重，边坡安全等级定为二级。因此，本边坡确定为： 安全等级：二级; 安全系数：K=1.30； 边坡工程重要性系数： 0=1.10 不稳定块体沿裂隙面产生滑移破坏。 4.2边坡破坏模式及控制条件 边坡的破坏模式有平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动、倾倒、剥落等。 根据破坏控制条件，岩质边坡的破坏形式分为：沿外倾结构面(或层面)破坏、由岩体强度控制的破坏。 对无外倾结构面的边坡，破坏形式为岩体强度控制的破坏。 对无软弱结构面有倾角大于40?的外倾硬性结构面的边坡，破坏形式为沿外倾硬性结构面滑动或由岩体强度控制的破坏，由相应侧向压力的
6、较大值确定。 岩质边坡的稳定性受优势面控制(结构面、裂隙面等)，边坡岩体各不连续面中及其组合构成了岩体的分离体和滑动边界。边坡稳定性评价关键在裂隙面及坡面的组合关系的评价。 综合前述边坡岩土工程地质条件，分析该边坡滑移存在三种失稳模式： (1)顺层滑移破坏 在顺向坡中，岩体中发育有顺坡向层面，岩体在层面和结构面的切割下，在边坡临空面上，形成顺层块体，块体在重力作用下，产生滑移破坏解体，其变形破坏模式演化过程见图4.2。 5.1设计依据 (1)建筑边坡工程设计技术规范GB50330-2002； (2)锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)； (3)建筑地基基础设计规范(GBJ7-
7、89)； (4)锚杆喷射混凝土支护技术规范(GBJ86-85) ； (5)岩土工程勘察规范(GB50021-2001)； (6)混凝土结构设计规范(GBJ-89)； (7)混凝土结构设计规范(GBJ-89 1996年局部修订条文)。 6.2选择支护方案 6.2.1设计原则 根据前述边坡的坡面形态特征、坡体岩土结构及斜坡稳定验算结果与不良地质现象，综合工程场区内建筑物特点，边坡防护治理设计应遵循以下原则： (1)边坡防护工程应与工程场区地质环境、斜坡形态与结构特征及居民楼特点相适应； (2)根据居民楼的相互位置关系，边坡防治尚需考虑可利用空间位置的大小匹配； (3)在达到防治目的的前提下，边坡的
8、防治要尽量做到施工简单、造价便宜、防护工程美观且与居民楼相得益彰。 6.2.2设计支护方案 根据前述边坡的地形地质条件及稳定性分析成果，以及上述设计原则，结合工程现场实际情况，确定本工程人工边坡支护方案为：截排水肋梁锚杆支护。 截排水：在边坡坡顶及坡面布置截排水系统，以减少雨水对坡面及坡体的冲刷、侵蚀。 肋梁锚杆：边坡整体加固及坡面治理防护。考虑了两种方案：一种为普通锚杆结合片石肋梁支护方案；另一种为普通锚杆结合钢筋混凝土肋梁支护方案。其中锚杆主要起整体加固作用，肋梁主要起坡面加固作用，同时兼作锚杆外锚头的锚固端。由于工程场区内坡体结构主要为泥质粉砂岩、砂岩与粉砂质泥。经过验算沿裂面滑动体存在
9、滑移可能，锚杆必须穿过滑动体进入稳定岩体，选用锚杆结合钢筋混泥土肋梁方案，采用锚杆对滑动体加固，坡面采用混泥土肋梁做为锚杆的锚固体。 6.3锚杆计算的理论基础 岩体和土层的锚固是一种把受力拉杆埋入地层的技术。岩土锚固能充分发挥岩土能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力，大大减轻结构自重，节约工程材料，并确保施工安全和工程稳定，具有明显的经济效益和社会效益，因而世界各国都是在大力开发这门技术。 锚杆由锚头、杆体和锚固体三部分组成。锚头位于锚杆的外露端，通过它将锚固力传给结构物。杆体连接锚头和锚固体，通常利用其弹性变形的特性。锚固体位于锚杆的根部，把拉力从杆体传给地层。 6.3.1锚杆的基本原理
10、 岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定。岩土锚固的主要功能是： (1)提供作用于结构物上以承受外荷的抗力，其方向朝着与岩土相接触的点； (2)使被锚固地层产生压缩应力区或对通过的岩石起加筋作用； (3)加固并增加地层强度，也相应地改善了地层的其它力学性能； (4)通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效地承受拉力和剪力。 锚杆的这些功能使互相补充的。对某一特定的工程而言，也并非每一个功能都发挥作用。 结束语 此次设计通过对双辽边坡的变形活动动态和发展规律进行系统的调查和研究，特别是针对边坡的实际情况提出的治理措施，目的明确，针对性强。在设计过程中注重土力学基本理论的指导，严格遵照各种工程设计规范。