公路膨脹土路塹邊坡的破壞特征及勘察技術(shù)探討

1、    公路膨脹土路塹邊坡的破壞特征及勘察技術(shù)探討    趙建智摘 要：膨脹土因其地質(zhì)特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動帶的變形活動特點和滑坡破壞規(guī)律，探討其相關(guān)的勘察技術(shù)。關(guān)鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術(shù)：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-02由于膨脹土頻繁引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，并對路基、路塹邊坡造成破壞，它已經(jīng)成為淺表層輕型工程建設(shè)的世界性技術(shù)難題。而我國是這種類型的地質(zhì)體分布最廣、綜合面積最大的國家，尤其是西部地區(qū)的公路、鐵路建設(shè)，更需要重視膨脹土地質(zhì)區(qū)域施工技術(shù)的研究。但是，經(jīng)過半

2、個多世紀的研究和發(fā)展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測試技術(shù)、分析方法和應(yīng)對措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設(shè)中因膨脹土引發(fā)的工程問題仍然十分嚴重。1 膨脹土膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，脹縮特性主要體現(xiàn)在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結(jié)性、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結(jié)合力較小，水分非常容易滲入層內(nèi)而產(chǎn)生晶內(nèi)膨脹。同時，其內(nèi)部的堿金屬陽離子的吸附作用使膨脹土容易產(chǎn)生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開挖后造成膨脹土邊坡滑坡。2 破壞形式和特點相關(guān)研

3、究表明，膨脹土分布區(qū)域地質(zhì)對路塹邊坡產(chǎn)生的破壞主要表現(xiàn)為路塹邊坡失穩(wěn)。按照破壞機理來分析，邊坡破壞的三種類型主要是受風(fēng)化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結(jié)構(gòu)面控制的破壞模式。這些邊坡的破壞特點主要包含牽引性、結(jié)構(gòu)破壞性、漸進性、淺層性、季節(jié)性、地域性和從局部到整體的滑動性等。牽引性是指膨脹土滑坡的滑動形式特點為牽引式滑動，它的形成機理與膨脹土的結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。在膨脹土內(nèi)部含水量的變化過程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發(fā)）收縮，如此往復(fù)，造成土層結(jié)構(gòu)破壞裂隙發(fā)展抗剪強度降低，最終使相鄰?fù)翆赢a(chǎn)生滑動。該層的滑動牽引造成連續(xù)破壞，產(chǎn)生后續(xù)滑動，而

4、在滑動過程中先后滑動的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。結(jié)構(gòu)破壞性是指膨脹土各軟弱結(jié)構(gòu)面的漸進破壞，它連接成一個滑動面造成滑坡。漸進性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復(fù)脹縮的過程中強度不斷漸進衰減，不斷破壞，各層相繼滑動造成的整體滑坡。局部到整體其實也是漸進性類似的特征。淺層性是指滑坡深度低。季節(jié)性則更好理解。降雨強度對膨脹土邊坡的影響程度與土體本身的滲透性密切相關(guān)。簡單來說，沒有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會明顯降低，而不容易發(fā)生滑坡。地域性，顧名思義，就是這類滑坡破壞在地質(zhì)災(zāi)害嚴重的地區(qū)容易發(fā)生，容易在其后干濕交替循環(huán)區(qū)域產(chǎn)生破壞。除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過程中也具有一定

5、的特性。常規(guī)方法較難解決此類問題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問題。有一些地區(qū)采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類問題，但耗費較大。而常規(guī)的方法處理不但耗費財力、物力，而且起不到明顯的效果，或會出現(xiàn)反復(fù)治理、反復(fù)失敗的情況。3 勘察技術(shù)為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實地勘察、貫穿施工過程中的勘測、施工后的檢測都顯得尤為重要?，F(xiàn)有的勘測試驗主要包含土水特征曲線的測定、堆落度含水量試驗、標準貫入試驗和路堤原位觀測試驗等?，F(xiàn)以測定邊坡劇烈脹縮活動帶深度方法簡要敘述膨脹土勘察技術(shù)。采用干濕循環(huán)顯著

6、影響區(qū)深度的吸力測試法來測量該地區(qū)膨脹土干濕循環(huán)頻數(shù)。利用現(xiàn)場量測的吸力、氣候數(shù)據(jù)，再利用相關(guān)軟件（比如mitchell）將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為吸力變化范圍來計算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：由公式（2）可知，在測定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴散系數(shù)后，就能夠計算出氣候變化對膨脹土影響所達的深度。由此可見，在膨脹土勘察過程中，很多參數(shù)需要通過實際測量來確定，其實就是特性地域的特定環(huán)境決定了施工過程中應(yīng)該注意的問題，其他勘察和測量內(nèi)容本文不再贅述。4 結(jié)束語本文從膨脹土的特性入手，分析了我國路塹邊坡施工中滑坡問題的特性和機理，并簡述了測量和計算這項影響因素的方法。參考文獻1劉龍武，鄭健龍，

7、繆偉.廣西寧明膨脹土脹縮活動帶特征及滑坡破壞模式研究j.巖土工程學(xué)報，2008，30（1）：28-33.2劉龍武，鄭健龍，繆偉.膨脹土開挖邊坡坡體變形特征的跟蹤觀測j.中國公路學(xué)報，2008，21（3）：6-12.編輯：白潔 摘 要：膨脹土因其地質(zhì)特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動帶的變形活動特點和滑坡破壞規(guī)律，探討其相關(guān)的勘察技術(shù)。關(guān)鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術(shù)：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-02由于膨脹土頻繁引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，并對路基、路塹邊坡造成破壞，它已經(jīng)成為淺表層輕型工程建設(shè)的世界性技術(shù)難題。而我國是這種類型

8、的地質(zhì)體分布最廣、綜合面積最大的國家，尤其是西部地區(qū)的公路、鐵路建設(shè)，更需要重視膨脹土地質(zhì)區(qū)域施工技術(shù)的研究。但是，經(jīng)過半個多世紀的研究和發(fā)展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測試技術(shù)、分析方法和應(yīng)對措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設(shè)中因膨脹土引發(fā)的工程問題仍然十分嚴重。1 膨脹土膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，脹縮特性主要體現(xiàn)在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結(jié)性、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結(jié)合力較小，水分非常容易滲入層內(nèi)而產(chǎn)生晶內(nèi)膨脹。同時，其內(nèi)

9、部的堿金屬陽離子的吸附作用使膨脹土容易產(chǎn)生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開挖后造成膨脹土邊坡滑坡。2 破壞形式和特點相關(guān)研究表明，膨脹土分布區(qū)域地質(zhì)對路塹邊坡產(chǎn)生的破壞主要表現(xiàn)為路塹邊坡失穩(wěn)。按照破壞機理來分析，邊坡破壞的三種類型主要是受風(fēng)化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結(jié)構(gòu)面控制的破壞模式。這些邊坡的破壞特點主要包含牽引性、結(jié)構(gòu)破壞性、漸進性、淺層性、季節(jié)性、地域性和從局部到整體的滑動性等。牽引性是指膨脹土滑坡的滑動形式特點為牽引式滑動，它的形成機理與膨脹土的結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。在膨脹土內(nèi)部含水量的變化過程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發(fā)）

10、收縮，如此往復(fù)，造成土層結(jié)構(gòu)破壞裂隙發(fā)展抗剪強度降低，最終使相鄰?fù)翆赢a(chǎn)生滑動。該層的滑動牽引造成連續(xù)破壞，產(chǎn)生后續(xù)滑動，而在滑動過程中先后滑動的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。結(jié)構(gòu)破壞性是指膨脹土各軟弱結(jié)構(gòu)面的漸進破壞，它連接成一個滑動面造成滑坡。漸進性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復(fù)脹縮的過程中強度不斷漸進衰減，不斷破壞，各層相繼滑動造成的整體滑坡。局部到整體其實也是漸進性類似的特征。淺層性是指滑坡深度低。季節(jié)性則更好理解。降雨強度對膨脹土邊坡的影響程度與土體本身的滲透性密切相關(guān)。簡單來說，沒有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會明顯降低，而不容易發(fā)生滑坡。地域性，顧名思義，就是這類滑坡破

11、壞在地質(zhì)災(zāi)害嚴重的地區(qū)容易發(fā)生，容易在其后干濕交替循環(huán)區(qū)域產(chǎn)生破壞。除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過程中也具有一定的特性。常規(guī)方法較難解決此類問題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問題。有一些地區(qū)采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類問題，但耗費較大。而常規(guī)的方法處理不但耗費財力、物力，而且起不到明顯的效果，或會出現(xiàn)反復(fù)治理、反復(fù)失敗的情況。3 勘察技術(shù)為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實地勘察、貫穿施工過程中的勘測、施工后的檢測都顯得尤為重要?，F(xiàn)有的勘測試驗主要包含土水特征曲線的測定、堆落

12、度含水量試驗、標準貫入試驗和路堤原位觀測試驗等?，F(xiàn)以測定邊坡劇烈脹縮活動帶深度方法簡要敘述膨脹土勘察技術(shù)。采用干濕循環(huán)顯著影響區(qū)深度的吸力測試法來測量該地區(qū)膨脹土干濕循環(huán)頻數(shù)。利用現(xiàn)場量測的吸力、氣候數(shù)據(jù)，再利用相關(guān)軟件（比如mitchell）將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為吸力變化范圍來計算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：由公式（2）可知，在測定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴散系數(shù)后，就能夠計算出氣候變化對膨脹土影響所達的深度。由此可見，在膨脹土勘察過程中，很多參數(shù)需要通過實際測量來確定，其實就是特性地域的特定環(huán)境決定了施工過程中應(yīng)該注意的問題，其他勘察和測量內(nèi)容本文不再贅述。4 結(jié)束語本文從膨脹土

13、的特性入手，分析了我國路塹邊坡施工中滑坡問題的特性和機理，并簡述了測量和計算這項影響因素的方法。參考文獻1劉龍武，鄭健龍，繆偉.廣西寧明膨脹土脹縮活動帶特征及滑坡破壞模式研究j.巖土工程學(xué)報，2008，30（1）：28-33.2劉龍武，鄭健龍，繆偉.膨脹土開挖邊坡坡體變形特征的跟蹤觀測j.中國公路學(xué)報，2008，21（3）：6-12.編輯：白潔 摘 要：膨脹土因其地質(zhì)特性而容易造成路塹邊坡的滑坡破壞。通過研究膨脹土路塹邊坡脹縮活動帶的變形活動特點和滑坡破壞規(guī)律，探討其相關(guān)的勘察技術(shù)。關(guān)鍵詞：膨脹土；路塹邊坡；滑坡破壞；勘查技術(shù)：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-

14、02由于膨脹土頻繁引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，并對路基、路塹邊坡造成破壞，它已經(jīng)成為淺表層輕型工程建設(shè)的世界性技術(shù)難題。而我國是這種類型的地質(zhì)體分布最廣、綜合面積最大的國家，尤其是西部地區(qū)的公路、鐵路建設(shè)，更需要重視膨脹土地質(zhì)區(qū)域施工技術(shù)的研究。但是，經(jīng)過半個多世紀的研究和發(fā)展，雖然在膨脹土特性、基本理論、測試技術(shù)、分析方法和應(yīng)對措施方面有了較深入的研究和較突出的成就，但在工程建設(shè)中因膨脹土引發(fā)的工程問題仍然十分嚴重。1 膨脹土膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，脹縮特性主要體現(xiàn)在其特殊成分上。其中，以蒙脫石或蒙脫石-伊利石混層黏土礦物為代表的脹縮性成分影響最大，它具有超固結(jié)性

15、、裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂等特性。究其主要原因是蒙脫石層間結(jié)合力較小，水分非常容易滲入層內(nèi)而產(chǎn)生晶內(nèi)膨脹。同時，其內(nèi)部的堿金屬陽離子的吸附作用使膨脹土容易產(chǎn)生粒間膨脹，這些特性的存在容易在開挖后造成膨脹土邊坡滑坡。2 破壞形式和特點相關(guān)研究表明，膨脹土分布區(qū)域地質(zhì)對路塹邊坡產(chǎn)生的破壞主要表現(xiàn)為路塹邊坡失穩(wěn)。按照破壞機理來分析，邊坡破壞的三種類型主要是受風(fēng)化作用層控制淺表層破壞模式、受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制的淺層破壞模式和受層間軟弱結(jié)構(gòu)面控制的破壞模式。這些邊坡的破壞特點主要包含牽引性、結(jié)構(gòu)破壞性、漸進性、淺層性、季節(jié)性、地域性和從局部到整體的滑動性等。牽引性是指膨脹土滑坡的滑動形式特點為牽引

16、式滑動，它的形成機理與膨脹土的結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。在膨脹土內(nèi)部含水量的變化過程中，膨脹土吸水（降水）膨脹、脫水（日曬蒸發(fā)）收縮，如此往復(fù)，造成土層結(jié)構(gòu)破壞裂隙發(fā)展抗剪強度降低，最終使相鄰?fù)翆赢a(chǎn)生滑動。該層的滑動牽引造成連續(xù)破壞，產(chǎn)生后續(xù)滑動，而在滑動過程中先后滑動的面相互繼承貫通，形成多次牽引階梯疊瓦狀。結(jié)構(gòu)破壞性是指膨脹土各軟弱結(jié)構(gòu)面的漸進破壞，它連接成一個滑動面造成滑坡。漸進性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往復(fù)脹縮的過程中強度不斷漸進衰減，不斷破壞，各層相繼滑動造成的整體滑坡。局部到整體其實也是漸進性類似的特征。淺層性是指滑坡深度低。季節(jié)性則更好理解。降雨強度對膨脹土邊坡的影響程度與土體本身

17、的滲透性密切相關(guān)。簡單來說，沒有水分被吸入膨脹土，脹縮作用就會明顯降低，而不容易發(fā)生滑坡。地域性，顧名思義，就是這類滑坡破壞在地質(zhì)災(zāi)害嚴重的地區(qū)容易發(fā)生，容易在其后干濕交替循環(huán)區(qū)域產(chǎn)生破壞。除了以上破壞特征，在處置膨脹土邊坡滑坡過程中也具有一定的特性。常規(guī)方法較難解決此類問題，比如削緩邊坡、槳砌片石+矮擋墻、骨架護坡+坡腳擋土墻等方法根本不能解決邊坡滑坡的問題。有一些地區(qū)采用錨桿框架梁+擋土墻、錨桿框架梁+抗滑樁等方案能夠在一定程度上解決此類問題，但耗費較大。而常規(guī)的方法處理不但耗費財力、物力，而且起不到明顯的效果，或會出現(xiàn)反復(fù)治理、反復(fù)失敗的情況。3 勘察技術(shù)為了最大程度地避免膨脹路路塹邊坡的破壞，施工前的實地勘察、貫穿施工過程中的勘測、施工后的檢測都顯得尤為重要?，F(xiàn)有的勘測試驗主要包含土水特征曲線的測定、堆落度含水量試驗、標準貫入試驗和路堤原位觀測試驗等?，F(xiàn)以測定邊坡劇烈脹縮活動帶深度方法簡要敘述膨脹土勘察技術(shù)。采用干濕循環(huán)顯著影響區(qū)深度的吸力測試法來測量該地區(qū)膨脹土干濕循環(huán)頻數(shù)。利用現(xiàn)場量測的吸力、氣候數(shù)據(jù)，再利用相關(guān)軟件（比如mitchell）將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為吸力變化范圍來計算膨脹土受大氣影響的深度，具體公式為：由公式（2）可知，在測定了平衡圖吸力、土吸力的最大變幅和擴散系數(shù)后，就能夠計算出氣候變化對膨脹