含水量偏高的坡體在水作用下易造成坡體出現一系列的物理和化學弱化作用,導致坡體穩定性降低。如水作用下導致巖土體發生潛蝕、淘蝕、沖刷,以及巖土體顆粒之間的連接減弱而力學性能降低。由于水不具備抗剪能力,因此,當坡體中孔隙水壓力升高而有效應力降低時,將導致巖土體抗剪性能減弱,從而造成坡體出現各類形式的病害。
圖1 膨脹性殘積體富水滑塌
圖2 碎石土堆積體富水滑塌
坡體在富水作用下,導致邊坡的休止角降低時將出現邊坡滑塌。甚至是穩定多年的邊坡在暴雨等不利工況下也會由于坡體中應力場和滲流場的變化而導致坡體變形。如2021年的河南省和山西省百年不遇的大暴雨,形成了大量的黃土邊坡病害,其中發生頻率最高的就是暴雨入滲造成黃土休止角降低而出現的邊坡上部變形為主的滑塌病害。
既然坡體由于富水而形成滑塌,那么治水就是處治此類病害的首要之選。而既然是由于水作用下導致坡體的休止角降低而出現滑塌,那么有效降低構成坡體的巖土體含水量,或保持含水量的穩定而不出現大的波動的對應工程措施就成為了此類滑塌病害的首要之選。因此,確保坡體表層一定厚度內巖土體的含水量穩定是防治富水坡體滑塌的有效方案。
當然從另一個角度來看,在不排水的情況下減小邊坡的坡度或設置支擋加固工程措施,使邊坡的形態適應富水后的坡體休止角,從而達到邊坡穩定,這也是解決問題的一種方法。不過這種調整邊坡應力的工法肯定沒有直接穩定邊坡滲流場的工法高效、環保。
基于此,對于富水型邊坡滑塌病害處治措施如下:
1、控水方面
1)依據巖土體的性質、坡形坡率等因素,在坡面上設置一定間距、深度的邊坡滲溝,有效保持大氣影響范圍內巖土體的含水量穩定或有效大幅減小巖土體的含水率,從而提高坡體的自身穩定性。
2)加強坡面綠化等防護工程措施,完善地表排水系統,從而在暴雨等不利工況下快速疏排地表水,減小地表水入滲,從而確保邊坡的穩定。
總的來說,控制或疏排巖土體中的含水率,往往可以起四兩拔千斤的效果,工程造價低而工程耐久性好,且方案的環保性較高,是處治富水滑塌邊坡病害的上策。
2、加強工程支擋
設置支擋工程輔助提高邊坡的穩定性,這是很多技術人員喜歡采用的常見工程措施。它的工程措施直截了當,可快速起到提高邊坡穩定性的效果。主要應用的工程措施有重力式擋墻、輕型微型樁擋墻、錨桿加固等工程措施。但支擋工程的設置方案總的來說顯得簡單粗暴,工程造價較高,環保性較差,是處治富水滑塌邊坡病害的中策。
3、適應休止角
地形地貌容許的情況下,適當刷方放緩坡率,從而使坡體的巖土體力學性質適應富水坡體的休止角,從而確保邊坡的穩定。不過過緩的放緩坡率,可能會增大坡體表面的大氣影響層面積,繼而增大地表水下滲的概率。因此,放緩邊坡的處治措施需配置相應的坡面防護和地表排水系統才能起到較好的處治效果。但總的來說,放緩邊坡的適當休止角的方案總的來說工程環保性差,遺留的安全隱患較多,是處治富水滑塌邊坡病害的下策。
需要說明的是,邊坡滑塌病害多屬于淺層坡體病害,故不宜采用支擋力度較大的抗滑樁、錨索等支擋加固工程;也不宜采用仰斜排水孔、集水井、排水隧道等疏排深層地下水的工程措施;也不宜采用掛網噴砼等在富水邊坡防護中耐久性較差的工程措施。正所謂,貴的不一定就是好的,適合的才是好的。
以上內容來源于公眾號:悠游2019,作者:成永剛