浅谈土体滑坡分析及治理

浅谈土体滑坡分析及治理

摘要:以该厂区土体滑坡为例,对土体滑坡的稳定性及加固措施进行了分析,并着重分析了降雨对滑坡的影响,提出了综合治理措施。该土坡滑坡于1990年采用弹性抗滑桩与疏水相结合的综合治理措施进行了综合治理,事实证明该坡体已经稳定。

关键词:滑坡稳定性弹性抗滑桩

1 概述

该厂区西部土体边坡坡体上、下部地面同现裂缝。根据实际观测,该坡仅6天就移动40mm。连续降雨之后,该坡又发生较大移动,上部地面出现大裂缝,该缝张开达95mm。该滑坡范围为:长81.50m,高16m。尽管其范围一般,但由于该坡上方为制药厂厂房,下方为多间民房故其滑坡所造成的影响非常大,直接影响着厂房以及住房的安全,如不及时治理,势必带来很大的损失。

2 工程地质情况

2.1地质参数

在收集了有关各方面资料的基础上,又在现场进行了原位土体推剪试验。土层的物理力学性质综合结果见表1。

表1 粉质粘土和物理力学性质

天然含水量

(%)天然容重

(Kn/m2) 比重饱和度(%) 孔隙比流限

(%)

19 19.8 2.68 79 0.644 32.4

塑限

(%)容许承载力(KPa) 压缩模量(KPa) 内摩擦角(0) 粘结力C(KPa)

自然含水饱水自然含水饱水

20.1 300 10 37.2 24.9 7.3 5.1

2.2滑坡主要特征

(1)该坡为土体坡,未见基岩出露。

(2)坡体上方地面裂缝为张开型,其平面形状大致呈弧形。

(3)坡体下方地面裂缝为压缩型,裂缝分布在距坡脚7.80m以内。

(4)坡体上未见明显的裂缝。

3 影响滑坡的主要因素分析

影响土坡稳定性的因素很多,这些因素可分为自然因素与人为因素两方面。自然因素包括土体本身的力学性质、结构特性、土坡几何形状等,更主要的因素应该是降雨的影响。

3.1自然因素对歧体稳定性的影响

坡体的稳定是与土体力学性质、结构特性、几何形状等因素密切相关的。

3.2降雨对土坡稳定性的影响

滑坡多出现在暴雨或融雪季节,从该土坡发生滑动情况来看,所有的几次剧烈滑动,都是在连续降雨之后,因而降雨是影响土坡稳定的主要因素。降雨主要是通过以下两条途径影响土坡稳定性的:

(1)降雨使得地下水位上升,其浮力导致了滑动面上的有效正应力减小从而降低了抗滑强度。

(2)降水使得土坡的含水量增加,从而导致土坡的力学性质发生变化,最终导致抗滑强度的下降。

3.3降雨与地下水位关系分析

降雨与地下水位的关系可以通过分析进行估计。对于均质层状结构的滑动区,可以认为地下水流型式为全层流动型。分析模型所示。

由达西定律:

q=khl

式中,q为单位时间内流量;k为渗透系数;I为水力梯度(平均);L为样品长度。

由此可见:地下水位升高由两部分组成,一部分为降雨而引起的位升高;另一部分为由于自然疏干而引起的地下水位下降。在不考虑降雨期间自然疏干的情况下,参照当地气象局提供的降雨资料,估计了该坡三次滑动时地下水位升高的情况,降雨的有效渗透率直接影响着坡体内地下水位的升高,故此在治理滑坡过程中,地面排水是一个至关重要的治理环节。应尽力避免地面积水以及往坡体上排水,以减小降雨的渗透率与汇水长度。

3.4滑坡原因

综合分析了该处滑坡产生的各项原因,可知造成该坡滑动的主要原为a)土层结构:该坡土坡下部地层为灰土层,其强度低且受水影响大,渗透性差。b)降雨的影响,C)人工填土:由于在坡体上进行了人为埋填,一方面给坡体增加了不利载荷,另一方面又改变了坡体几何形状,因而影响了坡体的稳定性。

4 坡体的稳定性分析

4.1滑动弧的确定

土体滑坡的滑动面多为圆弧(2),根据土坡的力学参数,利用自编的计算机程序(条分法)确定滑动圆弧,图3为典型剖面上的滑动弧确定结果。

4.2土坡的稳定性分析

分析结果见表3及表4。表4的含水条件对应于表2中的第3种情况。

表3 土坡典型剖面的稳定性分析结果(干边坡)

加固推力

F(kn/m) 0 25 50 75 100 125 150 175 200

安全系数 1.25 1.31 1.34 1.39 1.45 / / / /

表4 土坡典型剖面的稳定性分析结果(自然含水)

加固推力

F(kn/m) 0 25 50 75 100 125 150 175 200

安全系数 1.08 1.10 1.14 1.16 1.19 1.23 1.254 1.283

1.311

由表3及表4可见,边坡的含水情况对其稳定性的影响很大的,如果能够边坡保持疏干状态,该边坡是可以不进行加固。

5 治理方案

首先根据有关资料,确定治理后坡体应达到的安全系数,为1.3。故该坡加固设施所需提供的水平推力应为200kn/m。根据这一要求,考虑并设计了几种治理方案,并进行了经济比较。

在进行加固方案设计时,所采用的设计原则如下:

(1)挡土墙:设计均按有关规范进行。

(2)刚性抗滑桩:截面为2x3m,设计中视桩后侧土坡剩余抗滑力为0,即所需加固推力均由刚性桩提供,从而进行桩的设计。

(3)弹性桩:钻孔桩,钻孔直径250mm,内配两根18kg/m旧钢轨,设计中则假设:a 桩周围土体为弹性介质,弹性抗力系数随深度呈线性变化;b桩与土体之间的位移是连续的,即:桩与土体相对位移为0;c桩的外载荷呈抛物线分布,桩顶处载荷为0。在这些假设条件下进行的弹性桩设计,尚需进行稳定性校核;稳定性校核包括两个方面:a桩周围土体需仍处于弹性状态;b桩下侧土体的剩余抗滑力要大于滑动而以上土体提供给桩的弹性抗力。如设计的弹性桩满足稳定条件,则认为设计是合理的。

现将各方案简述如下:

(1)方案Ⅰ

全长挡土墙,共长85m。基础深度不小于1.5m,底宽不小于3.2m,顶宽不小于2.0m。工程总造价26.2万元。

(2)方案Ⅱ

全长分两段治理,一段为挡土墙,墙长55m;一段为刚性抗滑桩加固,桩深15.0m,断面2x3m2,桩内配筋,工程总造价为35.4万元。

(3)方案Ⅲ

全长为对性抗滑桩,共35根,桩深14m,断面为2x3m2,桩内配筋,工程总造价为42.5万元。

(4)方案IV

该方案为一段挡土墙,一段弹性抗滑桩加固,挡土墙段长55m,弹性桩共38根,直径250mm,桩内配两根18kg/m旧钢轨。工程总造价为29.2万元。