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竹山断裂带区高速公路路基滑坡处治

  竹山断裂带区高速公路路基滑坡处治_数学_自然科学_专业资料。竹山断裂带区高速公路路基滑坡处治 熊友华 1,万进风 2 【摘 要】 针对竹山断裂带上高速公路的路堑边坡滑塌治理工程,在分析边坡体 滑动特征及变形原因的基础上,通过稳定性分析计算,对比采用常规的挡墙支

  竹山断裂带区高速公路路基滑坡处治 熊友华 1,万进风 2 【摘 要】 针对竹山断裂带上高速公路的路堑边坡滑塌治理工程,在分析边坡体 滑动特征及变形原因的基础上,通过稳定性分析计算,对比采用常规的挡墙支 护方案,最终确定采用抗滑桩联合支护方案,确保了高速公路路堑边坡安全稳 定,最大限度地节约山区有限的农田资源及保护脆弱的自然生态环境。 【期刊名称】建材世界 【年(卷),期】2012(000)005 【总页数】5 【关键词】 竹山断裂; 高速公路; 边坡稳定; 滑坡; 抗滑桩 谷竹高速公路位于湖北省西北部,起于襄樊市谷城县境内福银高速公路襄十段 谷城西枢纽互通,经谷城、保康、房县、竹山、竹溪 5 县,终于十堰市竹溪县 与陕西省安康市平利县交界处的罗汉垭。谷竹高速公路在竹山县宝丰镇境内, 里程桩号对应为(K178+700~K183+000),穿越竹山断裂(F3)。该断裂南 东经秦古、宝丰至房县与青峰断裂会聚,断裂在宝丰以西有多条平行排列的断 层组成宽约数公里的断裂带,造成地层缺失,破坏褶皱的完整性。宝丰以东, 断裂明显分裂为南北两支,北支断裂经竹山插入武当山复背斜,南支断裂循北 大巴山褶皱带向北缘延伸至黄柏寨。断面倾向北东,横剖面上断裂成叠瓦状组 合。在宝丰-黄柏寨一线见武当山群明显推覆于志留系之上,断裂显示逆冲或 斜冲性质。断裂带内发育挤压片理和构造透镜体,断面附近地层发生迁移现象。 受此断裂影响,路段周边岩石破碎,地层缺失,本路段相应部位地质构造条件 相应发生变化,总体会降低其工程地质条件的稳定性。 1 边坡滑塌情况 谷竹高速公路 K179+430~K179+510 路段位于竹山断裂影响区域内。边坡 所在斜坡为缓坡,坡角为 17°,坡向为 75°,地层产状为 20°∠48°,坡向和岩 层倾向组合关系为横坡向。地质勘探表明,坡区表层覆盖为第四系全新统粉质 粘土(Q4al),下伏基岩为寒武纪下统(∈2+3)泥质板岩。 该路段为山坡挖方路堑段,沿路线走向,地势由低到高,中心开挖深度为 4.6~7.4m,左侧边坡开挖高度为 8~11m,为下坝隧道的进口路段。此段设 计横断面的基本型式为分层放坡型式,共设有二级边坡,碎落台以上第一级开 挖高度为 8m,边坡坡度为 1∶0.75,并设有 2.0m 宽的平台;剩余高度为二级 边坡,边坡坡度为 1∶1。地质资料表明,第一级边坡地质为中风化泥质板岩, 第二级边坡地质为强风化泥质板岩。 在边坡开挖施工过程中,坡口上的坡体表面变形显著,二级坡坡面出现垮塌, 并牵引带动坡面后缘的坡体变形开裂,出现多条贯通的横向裂缝,次生裂缝若 干,边坡直接威胁到下方的高速公路尤其是下坝隧道进洞口的施工安全。滑塌 体后缘呈弧形,整体呈椅背状。边坡体后缘高程 470m 左右,距路线m,边坡两侧以冲沟为界,前缘高程 420m 左右,相对高程约 40m。坡体 最宽处约 80m,纵向最长约 100m,面积约 9 000m2,坡体平均厚度约 10m, 体积约 90 000m3,属小型滑坡体。 2 边坡变形原因分析 从路基边坡已破坏的现场情况看,坡体破坏严重,二级边坡前缘产生了明显坍 塌,并发育多条拉裂缝,部分土体从二级坡底部剪出,坡面有多处渗水,并顺 着右侧边沟汇集流走,补充地质勘察期间钻孔内均发现地下水,各种迹象表明 边坡体处于蠕动变形发展阶段。 边坡及周围为单斜地层,与山坡呈切向坡,对边坡的整体稳定有利。然而该边 坡由于路基开挖导致山坡上松散体失稳,并在边坡坡面及山坡上部出现了裂缝, 改变了边坡岩体原来应力分布,降低了边坡坡脚的阻滑力,在降雨产生的地表 水渗入诱发因素等的作用下,破坏了原有边坡的平衡状态,因而导致残坡积碎 石土、含碎石亚粘土沿软弱结构面产生滑动。 本路段地表坡积含碎石的亚粘土覆盖层较厚,钻孔揭露最深覆盖层厚度约 13m, 覆盖层和强风化层较松散,表层岩土体的饱和抗剪强度很低,加上下伏强风化 层在长期地下水作用下使原来就松散的岩土抗剪强度降低很大,表层土体因路 基施工开挖前缘抗滑段,破坏了山体原有应力分布状态,造成边坡坡脚段抗滑 力减少,边坡前缘开挖后在雨水作用下发生变形,推动前缘松散的岩土体,边 坡破坏机制属推移式和牵引式混合破坏。 边坡发展的诱发因素主要是地表水与地下水作用:由于山坡以堆积体为主,且 多为农田,地表水丰富,加之此处土体结构松散,岩土间孔隙率较大,容易吸 收大气降水,在下伏基岩面易造成积水,造成已开挖的风化岩土软化,在雨水 的作用下,上部覆盖层和强风化层饱水后容重增加,雨水同时还降低了潜在破 坏面的抗剪强度,导致边坡变形速度加快,表面再加上暴雨的冲刷,最终造成 边坡表层松散层的滑塌。补充地质勘察表明,上边坡的强风化岩层地质与下边 坡的中风化岩层地质衔接之间存在潜在的滑动面,是该地段滑坡形成的必然因 素。 综上所述,正常的路槽开挖导致潜在的滑坡体原有的平衡状态被破坏是此次滑 坡形成的直接诱因,竹山断裂带破碎的地质环境是此次滑坡形成的必然因素。 3 边坡稳定性分析 根据钻探资料、测绘地质剖面图及边坡的工程地质条件,破坏是由于覆盖土层 主要沿强弱风化基岩接触面附近滑动。对弧线逐段取直,采用极限平衡理论的 不平衡推力传递法公式进行稳定性验算。计算简图如图 1 所示。 3.1 计算参数的确定 计算参数的选取是边坡稳定性计算的关键,主要依据原来详勘的室内土工试验 资料分析,及在边坡上选取有代表性的部位取样进行土工试验,并反演分析指 标以及经验指标,同时参考了附近工点的取值,经综合分析确定边坡稳定性分 析的物理力学计算参数见表 1、表 2。 3.2 计算工况 计算工况分别为:工况一,边坡的自重(天然状态);工况二,边坡的自重+暴 雨(饱和状态);工况三,边坡的自重+暴雨+地震(饱和状态)。 3.3 安全系数 边坡治理的保护对象为高速公路,根据《公路路基设计规范》有关规定,同时 由于此边坡地质条件复杂,对公路建设和运营潜在危害性较大,计算时安全系 数分别为:工况一,