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1、1 支护结构选择需要考虑的因素 支护结构选择需要考虑地质环境条件、边坡性质与边坡变形失稳机理、经济合理与可 实施性、环境保护、新技术新工艺新材料、经济社会发展水平等多方面的因素. 1. 1 地质条件 地质条件是边坡稳定性分析和支护设计最基础、最重要的因素,笼统地说包括地形地貌、 地质构造、工程地质、水文地质及地表水、不良地质作用等. 地形地貌:一方面反映的是边坡的原始面貌,是边坡稳定性的控制因素之一,也是边坡稳 定性分析可以作为参考借鉴的宏观判据,如地形地貌复杂、高陡边坡对稳定不利. 另一方面, 地形地貌还影响着边坡的水文地质条件,如地下水的埋藏深度、地下水的季节性变化幅度、 地下水的汇集与排
2、泄、汇水面积与地下径流、坡面冲刷强度等,坡头上有冲沟地形对边坡的 稳定也是不利的. 那些位于陡峻斜坡上的人工边坡,其支护力度往往要大些. 地质构造:对于岩质边坡而言,深入研究地质构造是十分重要的,地质构造不仅影响边坡 的地形地貌,更重要的是影响边坡岩体的力学性质. 如断层破坏边坡岩体的完整性、促使岩 体风化进程加快、使岩体节理裂隙更加发育、形成断层破碎带等;褶皱改变岩层的产状、轴 部岩体节理裂隙发育、揉曲使岩体错动和破碎等. 地质构造还为地下水提供了蕴藏和运移 的场所,使地下水的活动性增强. 把结构面纳入地质构造中来研究是一个非常重要的且必不 可少的环节,结构面的类型很多,就边坡而言,主要是研
3、究对边坡稳定性起控制作用的软弱结 构面,如构成顺倾结构的层面、土岩结合面、岩层风化界面、软弱和泥化夹层、贯通节理面、 断层破碎带、构成块体不稳定的组合结构面等. 在一定程度上,地质构造决定着边坡变形失 稳的机理,如顺倾滑动、楔形块体滑动、贯通节理面的折线型滑动、陡倾岩体的倾倒破坏、 碎裂岩体危岩崩塌等. 工程地质:概略地说,主要就是研究边坡的介质条件,即边坡岩土的空间分布形态,构成边 坡的介质是土质边坡还是岩质的,或者是土岩组合的? 结构面的发育程度及其产状如何? 弄 清边坡土岩介质的物理力学性质、岩土体工程地质特征、边坡稳定性的主控因素等,为边坡 稳定性计算及支护结构计算提供必要参数. 水文
4、地质及地表水:俗语道“十滑九水”,可见水在边坡变形失稳中起着“推波助澜”的 作用. 地下水的补径排关系、埋藏条件、变化幅度、活动方式、对岩土物理力学性质的影 响、水压力、腐蚀性等影响着边坡稳定性计算及支护结构选择. 地表水包括大气降水及其 形成的坡面流、溪沟河流地表水等. 一方面大气降水及其坡面流可能冲刷边坡、使边坡岩 土的重度增加、土质及软岩边坡强度的明显降低,从而促使边坡发生不稳定. 另一方面,大气 降水通过渗透作用形成地下水,可能形成地下水位产生水压力,可以使边坡土体软化和强度降 低,降低软弱结构面的强度,恶化泥化夹层及风化破碎带,使软质岩石软化与崩解. 雨季期间, 地下水活动在相对隔水
5、层的顶板一带十分活跃,因此,支护结构必须和排水措施一并考虑. 此 外,大气降水使边坡干湿交替,促进边坡岩体尤其是软质岩石的风化,故考虑阻止风化进程所 需的措施也是必要的. 溪沟及河流地表水可引起坡脚的冲刷与淘蚀甚至下切,边坡坡脚软化 或临空高度增加,从而使边坡稳定性降低. 不良地质作用:与边坡稳定性有关的如冲沟(尤其是活动性冲沟) 、岩体风化与卸荷裂隙、 采空区地面塌陷和地裂缝、岩溶塌陷、岩土的膨胀性、岩体的风化、岩体的软化和崩解等 不良地质作用是边坡不稳定的影响因素或潜在不稳定因素,选择支护结构形式时要根据不同 的情况具体问题具体分析,并从它们影响边 坡变形失稳的未来发展趋势方面加以考虑.
6、1. 2 边坡性质与变形失稳机理 边坡性质:除了地质因素决定的边坡固有特性之外,边坡还有其它一些重要性质也是必须 考虑的,如是自然边坡还是人工边坡? 是挖方边坡还是填方边坡或者是半挖半填边坡? 坡高与坡比、边坡的使用年限、边坡的重要性与安全等级、边坡上方的附加荷载、是否有震动 因素等,这些性质都会影响边坡支护结构形式. 边坡变形失稳机理:彻底搞清边坡的变形失稳机理是较为困难的,然而又是至关重要的, 不同的边坡其变形失稳机理有所不同,至少其变形失稳的主导因素是不尽相同的. 边坡变形 失稳机理主导着设计者的设计思路和支护形式的选择. 因此,必须认清边坡产生变形失稳的 类型. 1. 3 安全合理与可
7、实施性 不同用途、不同性质、不同安全等级的边坡,对稳定安全系数有不同的要求. 边坡支护, 首要的就是安全,但又必须是合理的安全. 合理的支护必然是安全的,但安全的支护不一定都 是合理的,这就有一个安全度的把握问题,如临时支护比永久支护采用的安全系数要低,因为 它可能不考虑或者说少考虑那些潜在的不利因素. 在支护结构类型相同的情况下,边坡设计 安全系数越高,投入的成本也就越高,如果只需三级支护的边坡,采用了二级甚至是一级支护, 那就是不合理的. 评判支护结构的合理性,要考虑的方面也很多,首先要看其是否有针对性,是 否因地制宜,支护结构是否恰如其分,既不冒险也不保守,既考虑了现状又考虑了未来. 其
8、次还 要看交通条件、设备投入、原材料、工期、场地条件、用水用电等方面是否合理. 合理的 方案一定是要可实施的,不可实施的方案显然是欠合理的,如在垂高 20 m 的松软填土边坡上 设置挡土墙,肯定是难以实施的;又如在有保通要求的道路下边坡设置需要大开挖施工的挡土 墙也是难以实现的;再如在松散土体中设置大吨位的预应力锚索也是很难的;同样,要对很高 的陡崖危岩进行锚固也是一件非常困难的工作. 1. 4 新技术、新工艺、新材料的应用 新技术、新工艺、新材料的应用,对推进边坡支护技术的发展是一件非常好的事情,可以 提高工效、降低成本、保护环境、克服难度. 如新型成孔设备的使用,可以使工效大大提高, 同时
9、让施工难度降低;注浆技术的改进,可以提高锚固力;压力分散型、拉力分散型、拉压结 合型锚杆的应用,可以充分发挥锚固段的潜力并提高单根锚索的抗拔力;自进式锚杆可以解决 破碎、坍塌地层的锚固问题;生态混凝土的使用可以让环境变得美观,三维植被网等新型土工 材料的应用,可以实现较陡边坡的绿化,保护环境; GIS 的应用,可以使边坡的调查分析变得容 易;物探手段的应用使边坡勘察资料更加准确;监测系统的应用可以使边坡的动态变化置于我 们的掌控之中;支护结构的创新可以解决使用常规支护形式难以解决的难题. 1. 5 环境保护 随着环保意识的提高,支护形式在环境保护的要求是必须要考虑的. 例如尽量减少对原 始地质
10、及生态环境的扰动破坏,不大挖方和大填方,对支护坡面进行绿化,尽可能让边坡景观 与自然环境和谐等. 有的方法如喷锚支护作为边坡支护的一种手段,对增强边坡稳定是有效 的也是比较经济的,但其弱点是最后形成的坡面缺少生机. 又如削坡减载也是稳定边坡的一 种行之有效的方法,但削坡面积过大,会对生态环境造成破坏. 选择合适的支护结构进行支护, 减少削坡数量,可以保护生态植被减少对地质环境的扰动破坏. 1. 6 经济社会发展水平 支护结构的选择,还应考虑与地方经济和社会发展水平相适应. 发达国家在边坡支护的 投入总体上要比发展中国家高,手段也更加先进,因而经过治理的边坡在稳定性、环境保护、 美观程度等方面都
11、是比较好的,而且在预见性和主动性方面都有很好的体现. 同样,发达地区 的边坡支护要好于欠发达和落后地区. 好的支护体系,理应得到应用,但若超出了经济承受能 力就难以实现. 但尽量使用一些较为简易的支护方法,而顾及不到长期稳定和环境保护方面 的需求,动辄使用大量的削坡减载,以牺牲生态和地质环境为代价来换取边坡的稳定,也是不 可取的. 也有的在支护后本该进行植被恢复或坡面防护处理的边坡,因为投资有限而得不到 实现,留下坡面冲刷、水土流失、雨水下渗的隐患,这些做法也是欠科学的. 在新技术新工艺新材料应用上,由于其先期投入(尤其是新设备)方面的问题,在经济不发达地区推广应用也是 较慢的. 因此,在边坡支护形式的选择上,适当考虑地方经济发展水平,兼顾各个方面是理所应 当的.
