如果顺层结构坡体中存在外倾结构面时,应重点关注岩体层面与外倾结构面的配套,导致坡体在不利工况下发生下切上顺型滑坡病害。而此类坡体病害的处治,应严格依据坡体的地质条件建立合理的地质模型,这样方能为合理的计算模型建立提供依据。否则,坡体的计算分析就可能出现较大,甚至是很大的偏差,导致工程规模的失控。
案例
一、坡体病害发生情况
某边坡所在自然坡体由中风化砂泥岩互层构成,坡体产状85°∠45°,坡向84°,为典型的顺层边坡。采用边坡坡率与岩体倾角相同,即边坡率为1:1进行设置,最大坡高41.6m,分三级开挖。其中坡脚设置高5m的挡墙(地面以上3.5m),墙后第一级和第三级边坡采用锚杆长9m的框架进行防护,第二级边坡采用直径为Φ89,壁厚5mm,钢锚管长为9m的框架加固。
工程完工后,在区内特大暴雨作用下,坡体出现变形。即在距坡口线外30m的部位出现长约45m的直线状张拉裂缝,坡脚挡墙出现整体外移,墙前路基边沟出现挤压变形特征,但滑坡两侧界尚未形成,坡面锚固工程完整。经核查,滑坡宽约150m,主轴长约86m,滑坡体积约为9万方。滑面形态为依附于岩体层面与产状为60°∠10°的外倾结构面。
图2 高边坡工后图
图3 坡脚挡墙外侧边沟挤压开裂
图4 后部岩体拉线裂缝
二、病害处治计算分析与方案
坡体病害发生后,技术人员采用如下计算模型,并取坡体在致灾暴雨工况下的稳定系数为0.99,经全断面反算后得滑面的参数为C=10KPa,φ=27°,并由此计算得坡体在暴雨工况的安全系数取1.15时的下滑力为1170KN/m。
图5 病害处治时采用的计算模型
三、处治工程存在的主要问题与调整建议
1、技术人员采用的计算模型与坡体结构存在较大差异,即计算模型与坡体的地质模型对应性很差,也与采用的工程处治地质断面图相差较大。因此,计算结论与坡体病害实际情况相差较大,即计算结论对处治方案的指导性存在较大偏差。
调整建议:坡体发生变形的主要原因是岩体层面与外倾结构面连通所致,即坡体病害的地质模型应为岩体软弱层面与外倾结构面配套。原防护工程除坡脚挡墙外,上部的锚杆与钢锚管工程处于整体坐船状态。
2、技术人员滑面反算时采用的坡体稳定系数为0.99,即意味着滑体脱离母体而开始出现整体滑移,而这与滑体在现场只发现后缘的张拉裂缝与前缘的挤压裂缝,但侧界尚未形成的实际情况是不符的。
调整建议:从坡体变形特征来看,滑体处于挤压向蠕滑的过渡阶段,故稳定系数可取1.02。
3、技术人员进行滑面参数反算时取全断面进行,但由于滑面分为两个主要段落,即层面和结构面两段,如果两者取同样的参数,就必然会造成计算的基础数据偏差,从而影响坡体的下滑力分析。
调整建议:应结合工程地质和水文地质资料,区别岩体层面与结构面的力学参数进行反算。
综上,依据岩体倾角与结构面配套,结合滑体裂缝的位置,合理勾绘滑面,继而采用坡体在暴雨工况下的稳定系数为1.02进行滑面的分段反算。得到岩体层面软弱层C=0KPa,φ=14°,外倾结构面C=10KPa,φ=27.7°。并由此计算得到坡体在暴雨工况的安全系数取1.15时的下滑力为680KN/m。
该计算结论约为工程处治计算结论的58%!
基于此,由于原有的边坡锚杆和钢锚管框架结构完好,可有效实现各级边坡的局部稳定性防护。因此,处治工程以提高坡体的整体稳定性为主。
1)在坡脚挡墙胸坡上设置2排水平间距为3m,预应力为400KN/m的锚索十字梁工程,且适当调整锚索之间的倾角,防止出现群锚效应。
2)在一级的原锚杆框架梁之间,以及二级边坡下部共设置三排水平间距为3m,预应力为400KN/m的锚索十字梁工程。
3)在挡墙下部设置长20m的仰斜排水孔进行地下水疏排。
该方案工程造价约0.35万元。
图7 建议优化的工程地质断面科
由上述案例可知,其经验教训如下:
1、地质是岩土工程的基础,只有建立合理的地质模型,方能为有效计算模型建立提供基础,才可确保计算结论的可信。
2、顺层滑坡进行顺层面清方是否能保持稳定,一定要结合坡体中是否存在外倾的、贯通度较好的结构面,防止坡体依附于结构面而发生整体变形。
3、由于锚索工程的属于轻型支挡工程,锚固力大、工程见效快,施工周期短、工程造价低。因此,在一般的坡体病害工程中可优先考虑使用,从而有效提高工程的性价比。
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