摘要:研究开发快速经济和行之有效的滑坡治理方法与理论,一直是各国滑坡防治研究工作的重点。文章通过对鹰厦铁路K163滑坡工程地质概况进行分析,对滑坡的变形机理进行研究。滑坡变形受地形地貌、岩土体结构、物理组成和降雨等因素控制;人类工程活动和降雨入渗对滑坡的形成起诱发作用。如果不加以治理,在以上各种因素的共同作用下,滑坡可能发生失稳,威胁人民生命和财产的安全。依据二维刚体极限平衡原理,采用剩余推力法计编辑EXCEL计算表格,对两种不同工况条件下的滑坡稳定性系数进行了计算。由滑坡剩余推力计算结果确定抗滑桩设计推力为1114.4kN,得出滑坡体在工况一和工况二条件稳定性较差,安全储备不够,所以需要对滑坡进行治理。
关键词:工程地质概况;极限平衡理论;剩余推力法;稳定性分析
0 引言
鹰厦铁路K163滑坡位于福建省邵武市境内富屯溪的左岸,处在鹰厦线晒口站和吴家塘站之间,线路里程为K163+313.6~K163+583.6。铁路以路堑形式通过,左侧堑坡最高达17m,堑坡坡率1:2~1:3。线路以2‰的坡率下坡,由半径为R=1500m及 R=300m的两个曲线组成,线路走向144°~157°。
该滑坡为一古滑坡,在修建铁路前处于相对稳定状态。由于1956年铁路路堑的开挖破坏了古滑坡的平衡条件而导致古滑坡复活,此后发生过多次移动变形,滑坡后缘逐步向后发展。在1955年至1965年之间对该滑坡经历了多次整治,做了大量的勘测、设计和施工工作。
1 稳定性计算及分析
1.1 计算模型
根据勘查报告,鹰厦铁路K163滑坡选取一剖面进行稳定计算。其计算条分图如图1所示。滑坡体共划分为10个条块。该剖面具有典型性和全面性,计算结果对鹰厦铁路K163滑坡稳定性评价具有较强的代表性。
1.2 计算原理
在边坡稳定计算方法中,通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同,粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形;细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形;滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状[2]。这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法——剩余推力法。
剩余推力法也称不平衡推力传递法。我国水利、交通和铁道部门在核算滑坡稳定时普遍使用该方法。其优点是借助于滑坡构造特征分析及剩余推力计算,可以获得任意形状滑动面在复杂荷载作用下的滑坡推力,并且计算简洁。但是,此法的推力计算及某些假定条件存在不合理之处,主要表现在:给定条块推力作用方向平行于其底滑面是硬性规定,力学原理上不够严谨,当滑动面倾角较大时,可导致条块侧面抗剪稳定系数小于1;条块划分均为竖直方向,计算中忽略了两相邻条块间共同分界面上的摩擦力,因而只考虑了力的平衡,对力矩平衡没有考虑;实际计算中采用安全系数乘以下滑力或除以抗滑力来弥补计算中带入的不确定性因素的作用,带有经验性,物理意义不明确,其结果是计算所得的滑坡推力常较实际者大,以此作为抗滑工程设计多偏于保守,因而造成一定的经济浪费[3-5]。
1.5边坡稳定性分析
调查发现,尽管滑坡体上裂缝很多,但除K163+345附近左侧浆砌片石骨架上的裂缝宽约150mm并有鼓胀变形外,其余裂缝均较小,缝宽均在5~10mm之间。滑坡后缘无明显错动现象,滑坡出口处的位移也不明显。以上现象说明该滑坡目前正处于蠕动阶段向挤压阶段的过渡期,尚属滑坡体体内变形量的累积阶段。
旱季或雨量较小、洪水位较低的的雨季,前缘地下排水系统可正常工作,既有建筑物能起到稳定滑坡的作用,此时该滑坡处于相对稳定阶段。但若再遇类似1998年的大暴雨和洪水袭击,滑坡前缘地下排水系统将再度失效,滑坡会再次活动,其规模和移动速度将进一步增大,当既有抗滑建筑物无法抵挡巨大的滑坡推力时,该滑坡会发生大规模滑动而直接威胁到鹰厦铁路的安全运营,也会进一步增加滑坡整治的难度,因此应及时对该滑坡进行整治。
附中文参考文献
[1]中华人民共和国国土资源部.滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZT 0219-2006).中国标准出社.2006年6月.
[2]唐辉明等.工程地质学基础(第一版).中国地质大学出版社.2008年1月.
[3]唐辉明,马淑芝,刘佑荣等.三峡工程库区巴东县赵树岭滑坡稳定性与防治对策研究. 地球科学-中国地质大学报.2002.27(5):621-625.
[4]韩晓雷,陈凯等.剩余推力法在抗滑桩设计中的应用. 水利与建筑工程学报 . 2012 . 10 ( 2 ). 130-133 .
[5]李晓凌,岳克栋等.乌东德水电站阴地沟渣场边坡稳定性分析.人民长江.2013. 44 ( 3 ). 30-32.
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