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王恭先-滑坡治理中的关键技术及其处理方法


滑坡防治中的关键技术 及其处理方法
王 恭 先
中铁西北科学研究院

主 要 内 容
1.目前滑坡防治中存在的问题; 目前滑坡防治中存在的问题; 2.滑坡防治中的关键技术及其处理方法: 滑坡防治中的关键技术及其处理方法: (1)大型复杂滑坡的条块、级、层划分; 层划分; 大型复杂滑坡的条块、 (2)坡体结构与滑坡的破坏模式; 坡

体结构与滑坡的破坏模式; (3)滑坡的勘察与监测技术; 滑坡的勘察与监测技术; (4)滑带土抗剪强度参数的试验和选择; 滑带土抗剪强度参数的试验和选择; (5)滑坡预防; 滑坡预防; (6)滑坡防治的基本原则和工程措施。 滑坡防治的基本原则和工程措施。

1 目前滑坡防治中存在的问题
1.1 前期地质勘察工作不足,未能避开大型古老滑坡。 前期地质勘察工作不足,未能避开大型古老滑坡 1.2 滑坡的勘察技术欠缺,判断失误,致使治理工程失败。 滑坡的勘察技术欠缺,判断失误,致使治理工程失败。 1.3 高边坡数量过多,高度过大,又缺少科学合理的预测评价 高边坡数量过多,高度过大, 方法及相应的加固措施,施工后发生了众多变形和滑坡。 方法及相应的加固措施,施工后发生了众多变形和滑坡。 1.4 治理方案上存在问题。 治理方案上存在问题。 1.5 施工季节、程序和方法不科学,造成滑坡范围扩大或急剧 施工季节、程序和方法不科学, 滑动。 滑动。

表1
序号 滑坡名称 1 2 3 4 5 6 7 位置

典型滑坡灾害实例
体积( 体积(万 m ) 发生时间 500 600 500 450 110 900 700 1997.7 1995.8 1991. 1997.8 2004.7 2001. 2001. 2004.
3

灾害

治理费用 万元) (万元) 9000 3000 5000 6000 5000 3000 5400

八渡滑坡 南昆铁路 海石湾滑坡 兰州市 102 滑坡 川藏公路 K2730 滑坡 向家坡滑坡 张家坪滑坡 戒台寺滑坡 川藏公路 重庆市 重庆市 北京市

破坏公路、 渡口, 破坏公路、 , 渡口 威胁铁路车站 威胁工业广场 主、副井安全 中断交通、 中断交通、翻车 17 台 破坏公路 中断高速公路 威胁高速公路 破坏千年古寺

八渡车站滑坡全貌

海石湾煤矿上工业广场滑坡

向家坡滑坡

川藏公路K2730滑坡 川藏公路K2730滑坡 K2730

罗平-兴义一级公路断裂带滑坡 罗平-

万梁高速公路砂泥岩顺层滑坡

元磨高速公路K293高边坡 元磨高速公路K293高边坡 K293

元磨高速公路K259高边坡 元磨高速公路K259高边坡 K259

挡墙挖基引起滑坡

2 滑坡防治中的关键技术及其处理方法
2.1 大型复杂滑坡的条块、级、层划分 大型复杂滑坡的条块、 (1) 理论依据 ) (2) 具体做法 ) ①从地貌上划分条、级 从地貌上划分条、 ②从坡体结构上分层 ③从变形形迹和作用因素变化分析判断其稳定性 和发展趋势 ④分而治之

成昆线东荣河1#隧道滑坡 成昆线东荣河1#隧道滑坡 1#

万梁高速公路张家坪滑坡

张家坪滑坡平面图

张家坪滑坡断面图

2.2 坡体结构与滑坡的破坏模式
表2
序号

坡体结构类型与滑坡的破坏模式








Ⅳ Ⅴ Ⅵ

结 构 滑坡的破坏模式 亚 类 型 1.均 质 黏 性 土 结 构 2.均 质 黄 土 状 土 结 构 类均质体结构 旋转式滑动 3.强 风 化 残 积 层 结 构 4.类 均 质 堆 填 土 结 构 1.河 湖 相 沉 积 层 结 构 顺层滑动 近 水 平 层 状 结 构 2.黄 土 软 岩 层 状 结 构 切层滑动 (α <10° ) 3.软 、 硬 岩 互 层 结 构 切层滑动 4.厚 层 硬 岩 下 伏 软岩结构 挤出式滑动 1.黄 土 顺 倾 层 状 结 构 顺层滑动 顺层滑动 顺 倾 层 状 结 构 2.堆 积 土 顺 倾 层 状 结 构 (α ≥ 10° ) 3.岩 层 缓 倾 层 状 结 构 顺层滑动 4.岩 层 陡 倾 层 状 结 构 顺层——切层滑动 反 倾 层 状 结 构 1.缓 倾 层 状 结 构 切层滑动 (α ≥ 10° ) 2.陡 倾 层 状 结 构 倾倒——切层滑动 1.碎 块 状 结 构 旋转滑动 碎裂状结构 2.碎 裂 状 结 构 顺构造面滑动 1.似 层 状 结 构 顺构造面滑动 块状结构 2.眼 球 状 结 构 顺构造面滑动

坡 基 本 类 型

坡体结构与滑动模式示意图

2.3

滑坡的勘察和监测技术

① 勘探的目的和方法 ② 勘探线、点布置 勘探线、点布置——控制主轴断面 控制主轴断面 钻探方法——无泵反循环法 ③ 钻探方法 无泵反循环法 ④ 滑坡监测

勘探线布置图

1.岩心管; 1.岩心管; 岩心管 2.钢球; 2.钢球; 钢球 3.短钻杆; 3.短钻杆; 短钻杆 4.短钻杆上出水孔眼; 4.短钻杆上出水孔眼; 短钻杆上出水孔眼 5.反循环水流 5.反循环水流

无泵反循环法钻具图

3#监 测孔 孔口 标高 孔 深 1103.121 m 29.5 m

长晋 高速 公路K28+905监测 断面图
36.4mm

5m 9.5 m 10.5 m 11 m 15 m 17.5 m 22.0 m 地下 水位 25.0 m 10 mm 04-3-5 04-4-3
监测 监测 滑动

2#监测孔 孔口标高 孔深 1082.748 m 24.7 m 37.1mm


滑动



29.5 m

4m 5.5 m 7.5 m 9.0 m 9m 11 m 13 m 15.5 m 16 m 20 m 地下 水位 23.6 m 24.5 m

1#监测孔 孔 口标高 孔 深 1067.767 m 25.0 m 23.3mm 锚索桩 内监测孔
3.5 4.0 m m 4.5 m 9m 11 m 地下水 位 10 mm 04-6-12 04-7-8

孔口标 高 孔 深 1059.796 m 13.7 m

10.5 m

4m 8m 12 m 13.5 m

线 路 中 心 线

15.5 16.5 m m 18 m 22.5 m 24.5 m

K28+905

滑面监测图

2.4 滑带土抗剪强度参数的试验和选择
(1) 黏性土的剪切破坏规律 黏性土的剪切破坏规律——残余强度 残余强度 (2) 滑动面的主滑、牵引、抗滑三段式划分 滑动面的主滑、牵引、 (3) 滑坡不同发育阶段各段滑面强度不同 (4) 大滑坡滑面长,物质、含水状态不同,不能取同样强度参数 大滑坡滑面长,物质、含水状态不同, (5) 强度参数选择 强度参数选择——试验法、反算法、经验法综合选择 试验法、 试验法 反算法、 ① 不同含水量下的峰值强度和残余强度 ② 目前状态的稳定度 ③ 主要反算主滑带参数

1.超固结土的剪切变形曲线; 1.超固结土的剪切变形曲线; 超固结土的剪切变形曲线 2.正常固结土的剪切变形曲线; 2.正常固结土的剪切变形曲线; 正常固结土的剪切变形曲线 A.弹性极限 A.弹性极限 B.强度极限 B.强度极限 C.完全软化点 C.完全软化点 D.残余强度起始点 D.残余强度起始点

黏性滑带土的剪切变形曲线

1-主滑段 2-牵引段 主滑段 牵引段

3-抗滑段 抗滑段

滑动面的三段式划分

2.5 滑坡预防
绕避大型滑坡、滑坡连续分布地段及易发生滑坡地段; ① 绕避大型滑坡、滑坡连续分布地段及易发生滑坡地段; 防止古老滑坡复活——主滑段挖方、抗滑段填方、排水; 主滑段挖方、 ② 防止古老滑坡复活 主滑段挖方 抗滑段填方、排水; ③ 防止已变形坡体发生大滑动 防止已变形坡体发生大滑动——减重、反压、排水; 减重、 减重 反压、排水; 预防新生滑坡——高切坡及高填方设计。 高切坡及高填方设计。 ④ 预防新生滑坡 高切坡及高填方设计

205国道箭丰滑坡上部减重10万 205国道箭丰滑坡上部减重10万m3 国道箭丰滑坡上部减重10

京珠高速K152石灰岩顺层滑坡减重 万m3 石灰岩顺层滑坡减重8万 京珠高速 石灰岩顺层滑坡减重

如何预测高边坡开挖后会否发生滑坡 如何预测高边坡开挖后会否发生滑坡 预测
①从宏观地质条件调查预测 ②从自然山坡与人工边坡的稳定状态调查预测 ③从边坡所在的坡体结构和软弱结构面的分布和产状预测 ④从地下水的分布和发育程度预测 ⑤从作用因素(主要是人为因素)的变化分析预测 从作用因素(主要是人为因素)

如何预防边坡开挖后发生滑坡 如何预防边坡开挖后发生滑坡 预防
在设计原则上,要有充分的地质资料作为设计的基础, 设计原则上 要有充分的地质资料作为设计的基础, 尽量减小边坡的总高度。高度30 30m 尽量减小边坡的总高度。高度30m以下的边坡以设计稳定的坡 形和坡率为主,大于30 30m 形和坡率为主,大于30m者应以坡形坡率与排水和支挡工程相 结合“固脚强腰” 既保整体稳定,又保局部稳定。 结合“固脚强腰”,既保整体稳定,又保局部稳定。有滑坡 可能的边坡必须设置防止滑坡的支挡工程, 可能的边坡必须设置防止滑坡的支挡工程,并应考虑与周围 环境相协调。 环境相协调。 设计方法上 在设计方法 上,应以地质条件为基础综合应用工程地质 比拟法、力学计算法和经验数据对比法,并应对施工程序和 比拟法、 力学计算法和经验数据对比法, 方法提出详细而严格的要求,贯彻“动态设计,信息化施工” 方法提出详细而严格的要求,贯彻“动态设计,信息化施工” 的原则,根据施工开挖暴露的地质条件, 的原则,根据施工开挖暴露的地质条件,调整设计使之符合 于实际情况。 于实际情况。 对于具有多层潜在滑面的高边坡锚固设计, 对于具有多层潜在滑面的高边坡锚固设计, 如岩石顺层 高边坡,应注意不同施工工况下的局部和整体稳定问题, 高边坡,应注意不同施工工况下的局部和整体稳定问题, 保 证施工过程的稳定。 证施工过程的稳定。

2.6

滑坡治理的基本原则和工程措施

(1) 治理原则

①正确认识滑坡的原则 ②预防为主的原则 ③一次根治、不留后患的原则 一次根治、 ④全面规划、分期治理的原则 全面规划、 ⑤治早、治小的原则 治早、 ⑥综合治理的原则 ⑦技术可行经济合理的原则 ⑧科学施工的原则 ⑨动态设计、信息化施工原则 动态设计、 ⑩加强防滑工程维修保养的原则

(2)主要工程措施
美国的滑坡防治工程分类 类型 绕避或消除滑体 减少下滑力 1.改变线路位 置或坡度 2.排除地表水 3.排除地下水 4.减重 增加抗滑力 1.排除地下水 2.扶壁和反压 3.设置桩群 4.设置锚秆 5.化学处理 6.电渗排水 7.焙烧处理

主要方法 1.改移道路 与措施 2.全部或部分清 除不稳定体 3.架桥跨越滑体

日本滑坡学会的滑坡防治工程分类
边 渗 坡 沟 双 排 层 水沟 平 排 孔 水 平 排 孔 水 排 水 集 井 排 隧 水 洞

地 排 工 表 水 程 地 排 工 下 水 程 控 工 制 程

浅 地 层 下排 工 水 程

深 地 层 下排 工 水 程 减 工 重 程 反 工 压 程 河 工 道 程 桩 程 工

滑 坡 防 治 工 程
抑 工 制 程

大 径 地 直 就 灌注 工 桩 程 锚 工 索 程 挡 墙 程 土 工

表3
绕避滑坡

防治滑坡的工程措施

排水 力学平衡 滑带土改良 1.减重工程 1.改移线路 1.滑带注浆 1 . 地表排水系统 1. 减重工程 1. 改移线路 1. 滑带注浆 2.反压工程 2.用隧道避开滑坡 (1)滑体外截水沟 2.滑带爆破 2. 反压工程 2. 用隧道避开滑坡 (1) 滑体外截水沟 2. 滑带爆破 3.支挡工程 3.用桥跨越滑坡 (2)滑体内排水沟 3.旋喷桩 3. 支挡工程 3. 用桥跨越滑坡 (2) 滑体内排水沟 3. 旋喷桩 4.清除滑坡 (3)自然沟防渗 4.石灰桩 4. 清除滑坡 (3) 自然沟防渗 ( 1 ) 抗滑挡墙 4. 石灰桩 5.石灰砂桩 2 . 地下排水工程 ( 2 ) 挖孔抗滑桩 5. 石灰砂桩 (1)截水盲沟 6.焙烧 (1) 截水盲沟 ( 3 ) 钻孔抗滑桩 6. 焙烧 (2)盲 (2) 盲 ( 隧 ) 洞 ( 4 ) 锚索抗滑桩 (3)水平钻孔群排水 (3) 水平钻孔群排水 ( 5 ) 锚索 (4)垂直孔群排水 ( 6 ) 支撑盲沟 (4) 垂直孔群排水 (5)井群抽水 (5) 井群抽水 ( 7 ) 抗滑键 (6)虹吸排水 ( 8 ) 排架桩 (6) 虹吸排水 (7)支撑盲沟 (7) 支撑盲沟 ( 9 ) 刚架桩 (8)边坡渗沟 10) (8) 边坡渗沟 ( 10)刚架锚索桩 (9)洞一孔联合排水 11) (9) 洞一孔联合排水 ( 11 ) 微型桩群 10) ( 10 ) 井 -孔联合排水

抗滑桩结构形式图

悬臂式抗滑桩

锚索抗滑桩

锚索地梁

锚索框架

微型桩群

滑坡治理应注意的几个问题
① 排地下水与支挡工程结合的问题 ② 半坡桩的稳定问题 ③ 埋入式桩滑坡推力分布问题 ④ 微型桩的设计计算问题 ⑤ 锚索的防腐与预应力损失问题

半坡桩变形

半坡桩变形

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