边坡工程,作为公路围挡结构的主要部分,不仅是公路防护体系的核心构成,其稳定性也直接关系到道路运营安全与使用寿命。针对传统公路边坡存在的防护功能不足问题,必须将病害防治作为关键环节。本文将解析常见病害(如剥落、坍塌、滑坡、泥石流等)的成因,并介绍实用防治措施配资入门知识网,帮助大家及时识别风险,采取有效应对方案。
边坡病害的大致成因
公路边坡长期受外界环境的风化作用,物理力学性质不断遭到破坏,最终引发不同程度病害的发生。路基边坡常见的病害有:剥落、坍塌、滑坡、泥石流等,除此之外,也有错落、冲沟等特殊病害发生,但我们今天主要讲常见病害,就不在此做延伸。其中,边坡病害的发生究其原因大概有以下几种:
①地表水浸入,原材料强度降低,路基承载力下降;
②受温差反复作用引发的胀缩循环,导致土质强度降低;
展开剩余93%③受地下水水位上升或毛细作用影响,岩土稳定性遭到破坏,加剧了边坡病害的发生;
④所选防护类型不科学;
⑤植物防护选择物种不当,后期维护不合理,导致绿植大面积死亡,最终防护失败。
剥落病害分析
边坡剥落指边坡表面覆盖层受自然风化、重力、雨水冲刷等多重作用下,碎落物质滑落至坡脚并堆积形成的。病害发生后坡面遭到一定程度的破坏,同时滑落的岩土会堵塞边沟,严重影响路面的排水效果,遇到雨季得不到及时排放的雨水会浸入路基内部,路基土遇水强度降低,在行车荷载的反复作用下,常引发唧泥、翻浆、坑槽、不均匀沉陷等病害。
凹腔状盐蚀剥落
剥落是最常见边坡病害的一种,多发生在粉质粘土的边坡覆盖层,及全、强风化上表层。覆盖层在湿热作用下,反复的涨缩变化导致节理裂隙发育,岩体变得非常松散,当边坡的坡率大于松散岩土所固有的休止角时,在雨水的冲刷作用下,上覆土体及松散岩石极易滚落而下引发病害。
黄土边坡盐蚀剥落
崩塌病害分析
边坡崩塌常发生在大于60°~70°的斜坡上方,较大岩块沿陡坡高速、垂直崩落而下,滚落至地面后发生翻转、跳跃并在坡脚处形成堆积地貌。山体在崩塌时常产生一定的气浪作用,主要因崩塌体多空隙且结构松散,崩塌时在水平方向上表现出颗粒越大飞离距离越近,颗粒越小飞离距离越远的特性。边坡崩塌还具有速度快(一般为5—200m/s),规模差异大(小于1m3—108m3)等特性。
边坡崩塌在路基病害中非常普遍,崩塌后的坡面形成楔形体凹槽形状。塌落体会破坏公路附属设施,阻断公路和铁路运输,给沿线居民的生命、财产带来非常大的安全隐患。根据崩塌体移动形式和速度可以将该病害分为散落型崩塌、滑动型崩塌、流动型崩塌等。
①散落型崩塌:山体存在一定的断裂层、软硬相间的复杂岩层,且陡坡处有较厚的松散沉积层。
②滑动型崩塌:坡地沿某一滑动面发生崩塌,崩塌体时常以整体形态滑落,但垂直移动距离远大于水平移动距离。
滑动型崩塌剖面示意图
③流动型崩塌:岩土为松散状,受水影响严重时成流动状而发生的崩塌。
崩塌病害具有突发性,究其原因主要有以下几方面:
地质条件,像初成型的石质、黄土边坡极易放生岩崩,可见不良岩土类型是导致病害发生的主要地质条件。 边界条件,边坡中如果存在节理、裂隙、断层等不良地质构造面,或者人类不合理的施工破坏,均为山体崩塌提供了一定边界条件。 地形条件,公路沿线的高填深挖路段,边坡稳定性本就存在很大的危险性,为崩塌病害提供了有利的地形条件。滑坡病害分析
滑坡大多发生于山地,山体内部一般存在着一定滑动面,等该滑动面上层土体向下的滑动力超过其对应抗滑力时,即会发生灾害。滑坡体具有一定的整体性,滑动速度非常大,在水平方向上的位移要远远大于垂直面上的位移。滑坡的发生常会掩埋周边房屋,毁坏田地,破坏电、水、交通等公共设施,有时甚至是毁灭性的灾害。
经研究,滑坡发生前有很多现象暗示着灾害的来临。比如,滑坡坡脚处土体会出现凸起鼓包,发出岩石开裂或被剪切挤压的声响,坡面出现纵横交错的裂缝,滑坡背后的裂缝处冒出热气或冷风,灾害主要影响范围内的生灵出现异常反应等。我们如果能很好的掌握类似知识,可以大大的减少灾害给人们带来的各种损失。
滑坡要素
滑坡的危害性很大,研究其成因可以提早采取科学的防范措施,有效的避免滑坡灾害的发生并一定程度的减少损失。内因主要包括:
岩土性质,边坡岩石本身抗剪强度差、抗风化和抗侵蚀能力弱,受水的破坏影响明显时,极易发生滑坡。 存在断层面的坡体,抗剪强度差,当断层倾向滑坡面一致时,极易发生顺层滑坡以及在堆积层内依附于基岩面的灾害。 边坡断面设计的合理性,高陡边坡稳定性相对较差,灾害的发生率也会相应提高。内因对灾害的发生起着控制作用。外在因素主要包括地下、地上水的复杂作用、风吹日晒、行车作用、各种自然灾害等。其中90%以上边坡病害与水有关,当水浸入山坡土体之后,增加山体的自重,降低了岩土的本身的强度,减小了滑动面处岩层之间的抗滑作用,造成山体滑坡。雨水丰富的时候灾害发生频率会加大,这同时也侧面反映了水对边坡稳定的影响。
四、泥石流病害分析
泥石流经常发生在半干旱山区或高原冰川区,特别是沟谷深壑之处。因地形本身异常陡峭,泥沙、石块堆积物较多,当遇到暴雨、地震、融雪等自然灾害时,堆积物受水影响,稳定性降低,自重增大,便会在山谷或山坡上产生一种特殊洪流,洪流中夹杂着大量泥沙、石块、洪水等混合物,灾害随之发生。
泥石流灾害在世界各地均分布广泛,一般仅有数分钟到数小时的灾害发生期,泥石流常常伴随崩塌、滑坡和洪水发生,所以说泥石流所带来的危害要远比滑坡、塌方等严重的多。但是我们只要掌握了泥石流发生的条件就可以有效的预测或者避免灾害的发生。
经研究泥石流发生所要具备的条件包括以下三方面:
(1)地形条件
地形陡峻,高山深沟,水流易汇集区等是泥石流的高发区。泥石流可分为形成区、流通区和堆积区三部分。形成区一般位于上游,其地形山体陡峻,仅有一面出口且出口处地形相对较宽敞,其余地方均被山脉包围,山体植被覆盖率低,覆盖层多为破碎型的。流通区一般位于中游,其纵坡偏大,属较窄较深的大峡谷,这样的地形大大提高了泥石流喷泻过程中的速度和能量。堆积区地形显的更为平坦、开阔,为泥石流提供了很好的堆积场所。
泥石流典型地貌特征
(2)物质来源
因不良地质构造、断裂层、地震等影响,促使坡体表面的岩石发生破碎,坍塌。此外,岩层本身的结构不够稳定、强度差、易风化等特性也为泥石流提供了丰富的碎屑物来源。
沟床陡坡降
(3)水源条件
水不仅激发了泥石流的发生,也为泥石流提供了一定的动力,同时也是泥石流的重要组成部分。
丰沛的突发水源
边坡结构病害处理对策分析
边坡结构病害处理具有针对性特点,必须根据公路结构实况拟定处理方案,才能从根本上解决边坡工程问题。通常,边坡结构病害防护要采取相应的施工处理方案,减载、锚索、抗滑桩、锚杆、灌浆等均是常用的方法。据此,公路边坡结构病害防护处理方案:
减载
按照公路等级适当地控制边坡荷载,可以实现边坡防护效果的最优化,增强边坡抗灾抗害能力。一般高陡坡的加固工程浩大,为减小加固工程,取得合理的经济效果,多考虑稳固坡脚、减低分级平台高度、加宽平台宽度、放缓边坡坡率等刷方减载措施,这些都是保障边坡性能的关键。
锚索
边坡是公路建设不可缺少的部分,对其采用锚索加固可以起到良好的抗害效果。一般采用预应力锚索进行处理,选择合适的承载构件进行强化,实现边坡构造加固的稳定性,确保基层工程达到预定的状态,从而达到使加固体稳定和限制其变形的目的。锚索本质上增加了地基的牢固性,达到路基、路面结构稳固化状态,避免边坡病害率上升。
主(被)动防护网
抗滑桩
根据调查显示,滑坡是影响公路两旁斜坡稳定性的主要因素,边坡滑落破坏了路面层的完整性,并且扰乱原有的路面层。采用抗滑桩能够起到很好的抗滑效果,增强边坡结构耐久性能。通常,施工单位选用抗滑桩作为基础部分,逐渐向公路施加预应力构造,形成相对固化的混凝土构造。施工人员要根据公路状态,执行科学的抗滑桩施工方案。
抗滑桩示意图
锚杆
随着公路施工技术快速发展,锚杆加固在边坡处理中的应用更加广泛,并且可以根据公路实况选择不同的锚杆方式。主要有机械锚固、黏结锚固、摩擦式锚固等,这些要结合现场施工条件及工程材料情况,才能选择最佳锚杆方式参与施工。随着公路机械化施工发展,机械锚固技术减小了人工防护边坡的难度,实现了结构层次的稳定性。
挡墙、锚杆框架梁
灌浆
水泥灌浆具有很强的凝固性,增强了路基就边坡面的凝固能力,抵制外界条件变化造成的病害风险。施工人员需从开挖、灌浆、养护等方面进行操作。开挖是边坡灌浆的基本流程之一,正式开挖前要做好地质勘探工作,及时发现可能存在软土路基的路段,避免后期对边坡结构产生不利的损坏。
排水
定期排水对公路结构具有安全防护作用,避免水流蓄积对路基层产生破坏。边坡病害处理中排水措施包括地表水、地下水等两个层面,按照现场施工方案执行相关的操作。比如,地表水防护可采用分流措施,将地表面水资源引流到不同区域,减小地表面水域的集中度。
公路边坡病害(如剥落、崩塌、滑坡、泥石流等)不仅会阻断交通通行,还可能损毁沿线耕地、农舍,给居民生活和社会经济造成严重影响。通过系统分析这些病害的特征与成因,我们能够采取针对性预防措施,显著降低灾害发生率,从而减少人员伤亡和经济损失。
作为保障公路安全运营的关键环节,边坡工程需要建立科学的防护体系。通过精准分析病害机理、合理选用防治技术,并构建智能化监测预警系统,我们能够持续提升边坡稳定性,为道路安全通行提供可靠保障。
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