滑坡简介
滑坡,作为一种主要地质灾害之一,由于其产生的条件、作用因素、运动机理的多样性、多变性和复杂性,致使预测困难,治理费用也较昂贵,且一直是世界各国研究的重要地质工程问题之一。滑坡灾害分布广泛,凡是较陡的地方均可发生,发生频繁,而且对国民经济和人民生命财产造成相当大的损失。我国山区建设中,滑坡的危害是众所周知的。据目前所知,铁路滑坡约有1000余处,据建筑部门统计,我国西南地区建筑物由于滑坡全部毁坏的占10%,迫使建筑物场地迁移的占20%,因整治滑坡修改设计的占55%。
近年来,由于城市发展和铁路、高等级公路建设大规模地改变了土地利用方式,挖填方等土方工程日益增大,施工强度急剧攀升,随之而来的是滑坡灾害日益严重,滑坡防治工程研究也日益成为工程研究中的热点之一。
泥石流灾害防治的基本措施
滑坡灾害防治工程,其技术途径为:(1)减小滑坡下滑力或消除下滑因素;(2)增大滑坡抗滑力或增加抗滑因素。
任何滑坡防治工程都是围绕上述两条途径,结合滑坡地形、地质、水文、滑坡形成机理及发展阶段,因地制宜采取一种或多种措施,达到防止滑坡灾害产生或治理已发生的滑坡灾害的目的。
到目前为止,治理滑坡的工程措施大致分为以下几种:(1)改变坡体几何形态;(2)排水;(3)支挡;(4)改良滑带土体。
改变坡体几何形态
这种措施主要是消减推动滑坡产生区的物质(即减重)和增加阻止滑坡产生区的物质(即反压),通常所谓的砍头压脚;或减缓边坡的总坡度,即通称的削方减载。这种方法是经济有效的防治滑坡的措施,技术上简单易行且对滑坡体防治效果好,所以获得了广泛地应用并积累了丰富的经验。特别是对厚度大、主滑段和牵引段滑面较陡的滑坡体,其治理效果更加明显。对其合理应用则需先准确判定主滑、牵引和抗滑段的位置。
排水工程
由于水是形成滑坡的重要作用因素,特别是作用于滑动面(带)的水增大滑带土的孔隙水压力,降低强度参数,减小滑阻力,因此修建排水工程总是治理滑坡中首先应考虑的措施。
排水工程包括地表排水和地下排水。地表排水以拦截和旁引为原则,用截水沟将地表水引入天然沟谷。滑体表面的截水沟修建成树枝状,主沟应尽量与滑坡方向一致,支沟与滑坡方向成30°~45°斜交。地表排水以其技术简单易行且加固效果好、工程造价低而应用极广,几乎所有滑坡整治工程都包括地表排水工程。只要运用得当,仅用地表排水即可整治滑坡。由于地下排水工程能大大降低孔隙水压力,增加有效正应力从而提高抗滑力,因此加固效果极佳,工程造价也较低,应用也很广泛。尤其是大型滑坡的整治,深部大规模的排水往往是首选的整治措施。但其施工技术比起地表排水来要复杂得多。近年来在这方面的研究有很大的进展,主要的排水措施有:①平孔排水;②真空排水;③虹吸排水;④电渗析排水。垂直排水钻孔与深部水平排水廊道(隧洞)相结合的排水体系得到较广泛的应用,将排水措施与改变斜坡几何形态联合可以获得更佳的整治效果。同时,植树造林也可避免浅薄层土质流失,减少大滑坡产生的概率。
支挡结构
1、抗滑挡墙
在滑坡底脚修建挡墙也是常用的一种方法。挡墙可用砌石、混凝土以及钢筋混凝土结构。临时性加固时,也可采用木笼挡墙。修建挡墙不但能适当提高滑坡的整体安全性,更可有效防止坡脚的局部崩坍,以免不断恶化边坡条件。但对于大型滑坡,挡墙由于受到工程量及高度的限制,滑坡体的安全系数往往提高不大。
如果在边坡表面修建一些拱形或网形建筑物,或对边坡加以表面砌护,则它们虽不能防止深层滑动,提高滑坡体的整体稳定性,但也能防止表面局部崩落、冲刷,以免进一步恶化滑坡体的工作条件。
2、抗滑桩
抗滑桩是一种被实践证明效果较好的传统滑体加固方式。对一些中、深层滑坡,用抗滑挡墙难以整治的情况下,可以用抗滑桩。抗滑桩在滑坡体上挖孔设桩,不会因施工破坏其整体稳定。桩身嵌固在滑动面以下的稳固地层内,借以抗衡滑坡体的下滑力,这是整治滑坡比较有效的措施。但是,由于其多为悬臂梁式设置,不但受力状态不理想,而且为克服较大的弯矩作用,往往设计的断面较大,配筋率较高,造价也非常高。
3、 预应力锚杆
预应力锚索单独稳定滑坡是在其中、前部打若干排锚索,锚于滑动面以下稳定地层中,加预应力500~3000 kN以上,增加对滑动面的垂直压力从而提高摩阻力和水平抗力,变被动受力为主动抗滑。地面用梁或锚墩作反力装置给滑体施加一个预应力来稳定滑坡,这样能有效地阻止滑坡的移动。锚索工程不开挖滑体,对滑体扰动小,又能机械施工,比抗滑桩工程节省投资约50%,因此应用前景十分广阔。
4、 锚索桩
锚索与抗滑桩联合形成锚索桩。在抗滑桩顶部加2~4束锚索,增加一个拉力,改变普通抗滑桩的悬臂受力状态,接近简支梁,加预应力使桩由被动受力变为主动受力,因而大大降低了传统桩体的截面、配筋率和埋置深度,可节省工程投资40%~50% ,有较明显的技术、经济效益。预应力锚索抗滑桩改变了桩的受力状态,变被动支挡为主动预加,提高了滑坡稳定性。此方案的优点是可以提供较大的锚固力,锚杆充分发挥其全部作用之前不产生移动,故边坡的变形和可能的张裂是最小的,但要配备大型的张拉设备,目施工工艺复杂,成本高昂。
5、微型桩群
微型桩群指直径小于300mm的插入桩或灌注桩。微型桩加固斜坡的形式有:①许多微型桩密布在滑体上,穿过滑动面,增加抗滑力;②用网状树根桩将滑体和不动体形成一个复合体;③微型桩加横梁形成排架结构抗滑;④微型桩网与包围的土体形成一个重力式挡土结构抗滑。微型桩群主要用来治理中小型滑坡。
6、普通砂浆锚杆锚固
普通砂浆锚杆锚固利用水泥砂浆将锚杆和孔壁牢牢地粘结在一起。该方法的优点是结构简单,适应性强,可适用于各种地层,抗震动性能较好,费用仅为预应力锚固的1/3左右。缺点是强度较低,注浆时易造成空洞,不够密实等缺点。安装后不能及时提供锚固力(锚固力为杆体强度)。
7、复合挡土结构
复合挡土结构是树根桩技术在边坡工程中的应用,是一种较为新型的抗滑挡土结构,由前后两排树根桩斜锚杆与灌入水泥浆加固后的土体复合构成,用来控制土体的稳定性。该结构可用来代替传统的挡土墙、抗滑桩等用于滑坡防治,与挡土墙、抗滑桩等抗滑结构相比,具有造价低、施工方便、工期短、对土体扰动小等特点,具有一定的经济和社会效益。
8、土锚钉
土锚钉是将金属棒、杆、竹等打入原土体或软岩,或将灌浆置入土或软岩中预先预先钻好的钻孔内,它们和土体共同构成有内聚力的土结构物,以阻止不稳定斜坡的运动或支撑临时挖方边坡。锚钉属被动单元,打入或置入后不再施加拉张应力。土锚杆可用以支撑潜在不稳定斜坡或蠕动斜坡,最适用于密实的颗粒土或低塑性指数坚硬粉质粘土。由于金属棒、杆锈蚀速度的不确定性,土锚钉主要用于临时结构物。土锚钉系统既有柔韧性又有整体性,故可抗地震荷载。
9、 加筋土
加筋土是在土体中埋入有抗拉的单元以改善土体的总体强度,稳定天然及堆填斜坡,支挡开挖边坡都可用加筋土挡墙。它优于传统挡墙之处有:①既有粘聚性又有韧性,故能承受大变形;②可使用的填料范围很广;③易于修建;④抗地震荷载;⑤已有多种面板形式,可以建成赏心悦目的结构;⑥比传统挡墙或桩造价低廉。
10、格构锚固
格构锚固是一种新型支挡加固措施,是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预应力混凝土进行坡面防护,并利用锚杆或锚索固定的一种滑坡综合防护措施,它将整个护坡与柔性支撑有机结合在一起。这种结构的特点是施工时不必开挖扰动边坡,施工安全快速,与植被恢复结合,还可美化环境,特别是钢筋混凝土格构、预应力混凝土格构与预应力锚索的联合应用,变被动抗滑为主动抗滑,充分发挥滑体的自承能力,是一种非常经济、非常有应用前景的支挡加固措施。但目前对格构锚固机理研究不够,因此格构锚固的传力机理、适用范围以及设计理论、设计方法值得进一步研究。
11、抗滑明洞
在天然基岩滑坡中,如果滑面清楚、单一,滑面上抗剪能力特差,而其上下岩体较完整时,可考虑沿滑面开挖几条平洞,并用混凝土回填密实,做成抗滑键槽形式。有时可利用勘探洞做抗滑键槽。抗滑键槽方案的缺点是施工较困难。另外,若滑面不清楚,或并非一条滑面,或滑面上下岩体较破碎,这个措施的作用就不显著。
改良滑带土体
对于软基和由软土构成的边坡,可以采用物理或化学的处理方法,改变土体性质,以提高边坡的稳定性。这些方法有电渗法、焙烧法、灌浆法和离子交换法等,但这些方法都较为复杂、昂贵。国外虽有一些零星的报导,但经验尚少,或不够成熟,国内使用的经验就更少,有待继续研究发展。
山体滑坡灾害案例
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知识点:滑坡的治理措施
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