膨胀土边坡破坏机理及治理措施

膨胀土边坡破坏机理及治理措施

摘要：膨胀土历来就是一个全球性的建筑危害问题，本文从膨胀土边坡的破坏机理及破坏特点出发，介绍了膨胀土防治原则，提出膨胀土边坡的防治措施，对膨胀土边坡的防治具有积极的指导意义。

关键词：膨胀土；边坡；治理

Abstract: the expansive soil has always been a global construction hazard problems, this paper, from the expansive soil slope failure mechanism and damage characteristics, this paper introduces the principle of expansive soil prevention and control, and puts forward the measures of prevention expansive soil slopes of expansive soil slope of the control has the positive significance.

Keywords: expansive soil; Slope; management

所谓膨胀土，是指具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土，其因胀缩性(遇水膨胀、失水收缩)、裂隙性及超固结性“三性”复杂的共同作用，使得膨胀土的工程性质极差，在工程建设中，膨胀土作为建筑物的地基常会引起建筑物的倾斜、开裂而破坏，作为开挖介质时可能在开挖体边坡产生滑坡失稳现象，作为堤坝的建筑材料则可能在堤坝表面产生滑动，因此，膨胀土也被岩土工程界称为灾害性土。在我国，膨胀土分总面积达10万以上，涵盖广西、云南、江苏、湖北、四川等20多个省(区)。以广西为例，全区有27个县、7个市有膨胀土分布，其中以南宁、百色等四市及宁明、田阳等五县分布最广、破坏最严重，据不安全统计，膨胀土对广西建筑物的破坏面积达数百万平方米，损失达数千万元。因此，研究膨胀土边坡破坏机理及治理措施，具有积极的现实意义。

1膨胀土边坡破坏机理及特点

膨胀土的成因多数为残坡积土，其生成一是基性火成岩或中酸性火成岩风化而成，二是与不同时代的粘土岩、页岩、泥岩的风化密切相关。因此，膨胀土的分布地域性较强，且随着母岩的分布而分布。对于膨胀士边坡的破坏理论，国内外许多学者均做了很多研究，其中，Bjerrum及A．w．Bishop认为膨胀土边坡由于应力集中及吸水等原因会造成土质软化，导致粘聚力c随时间而降低，引起滞后破坏；Skempton及R．J．Chandler认为滞后破坏的根本原因，除由于存在裂隙使粘聚力c随时间减小外，关键因素为孔隙水压力使平衡的速度非常缓慢所致。廖世文等认为，膨胀土边坡的变形破坏实际上由土体在风化营力作用下，经往复干缩湿胀效应致其抗剪强度逐渐衰减所致，此外还有一些学者从土力学角度分析雨水渗入对膨胀土堑坡表层稳定性的影响。综合以上研究可见，膨胀土边

坡破坏的根本性原因是其自身内在特性所致，具体如表1所示，诱发因素为降雨及地表泾流的影响。

表1膨胀土边坡破坏机理分析

与其他土质的边坡破坏相较，膨胀土边坡具有如下破坏特点：1）浅层性。即膨胀土滑坡的深度一般仅2m左右，最深不超过4m，这是与裂隙的开展深度及受气候影响的风化深度有关。2）逐级牵引性。据对滑坡过程的观测表明，滑动时水平向的变形在坡顶部位较小，底部及坡腰处位移大，因此，作为应力集中区，滑坡往往先从底部开始，并逐渐向上发展形成渐进性滑坡。3）缓坡滑动。由于膨胀力的作用，膨胀土边坡在坡度很缓的条件下也会发生破坏，这与一般性土质边坡滑动有所不同。

2膨胀土边坡治理原则

结合上述膨胀土特性及其变形规律的研究，要对膨胀土边坡进行防治，其总原则可概括为“治坡先治窝，治基要治坡，治土必保湿，保湿须排渍”，具体如下：

2.1治窝

首先，针对面积较大的滑坡体，要从根源上治理，在平整场地中彻底挖掉；其次，采用自下而上分级建设，先挡住滑舌，再在滑坡体上布置建筑物，并使建筑物基础持力层穿透滑动临界面以下约2m，让建筑物分别起到抗滑的作用，以确保滑体趋于稳定状态；最后，在滑坡体以外，在浇筑一定数量灌注桩后再在桩外分段开挖砌筑挡土墙。

2.2治坡

大于8°的膨胀土边坡，在大气影响深度范围内土体向下蠕动，在土层抗剪强度大大下降时产生地裂，蠕动相伴地裂而生互相影响，影响深度及大气影响深度一致，其中以坡肩表现最为严重。因此，在平整场地时结合地形特点分台平整，陡坡窄平、缓坡宽平，但在分台中必须处理新出现的台坎边坡等不利地质因素，合理利用。台与台之间可设置重力式挡土墙，并做好墙面勾缝及泄水孔，封闭挡墙顶面的场地。挡墙高度以小于3m为宜，若超过3m则应错台处理，挡墙上部可放1:2～1:3的土坡并夯实，用片石或植被护坡，从而使得挡墙上部土体及墙底持力层保持稳定。

2.3治湿

膨胀土地基吸水膨胀、失水干缩的特性往往造成建筑物及构筑物的开裂，因此，要使膨胀土保持相对稳定的含水量以确保土体保持相对安全性，必须在建筑物周围创造良好的排水和保湿条件。对此，为保持建筑物基底含水量的稳定性，应在建筑物周围设计坡度约为2.5%的柔性散水，坡面宽不小于1.5m。

2.4治渍

膨胀土边坡地面上的渍水会导致建筑物周围膨胀土湿软，降低地耐力，造成建筑物局部下沉开裂，此破坏现象在为膨胀土地区最为常见。因此，为保证膨胀土场地含水量变化的同一性及控制在允许的范围之内，在处理建筑物周围地基及排水时必须防止渍水现象。

3膨胀土边坡防治措施

膨胀土边坡的治理思路是通过一定的措施解决表层土体浸水变形以至强度衰减以及土体浸水引发膨胀力的问题，具体如下：

3.1 改性法

改性法即改变膨胀土特性，消除其原有的湿胀干缩特性成为适用土。主要如下：1）化学加固。膨胀土的主要成分是伊利石、蒙脱石、高岭石，可用化学方法使之与、及离子进行交换，从而改变膨胀土的性质，起到防护目的。2）石灰改良。即在膨胀土边坡上打入一定数量的孔，孔内装入石灰或石灰土，与膨胀土成分进行离子交换，改变膨胀土性质，起到防护目的。3)燃烧法。在坡顶面一定范围内的大气活动带内，打入相对数量的水平方向孔与垂直孔，孔与孔互相连通，用火加热到一定温度使之燃烧，使膨胀土失去膨胀性，使含水率降低，内摩擦角及粘聚力提高，以起到防护目的，坡面再用石灰拍实。

3.2 封闭法

自然气候干湿变化导致的胀缩变形是膨胀土工程病害的主要因素，因此可通过封闭法，隔绝自然气候变化对膨胀土的影响，从而达到防治膨胀土病害的目的。具体如下：1）掺石灰粘土回填或人工换土回填。该法适用于坡高小于10的中弱膨胀土边坡，边坡自上而下开挖，每2米设置作业平台，边坡适当超挖，用掺石灰粘土或非膨胀粘土回填回填拍实，再在边坡上砌石防护，如有必要，可设置挡土墙。该法能及时封闭边坡，但易于忽略边坡中存在的软弱夹层、强膨胀土层和节理较发育的裂隙。2）人工草皮。该法主要适用于高度小于6的弱膨胀土边坡，在网状格栅撒上粘土及种子，待长草后移到要防护的坡面，以起到及时封闭的作用。3）灰土包围法。边坡超挖一定宽度，用石灰土回填分层压实至坡项，边坡用石灰土包围一定厚度，坡顶面一定宽度范围内用石灰拍实，边坡用预制块防护，坡面植草皮防护。