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工程地质与土工试验检测:崩塌及防治

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:若陡峻斜坡上个别、少量岩块、碎石脱离坡体向下坠落,称为落石;小型崩塌则可崩落几十至几百立方米岩块;大型崩塌可崩下几万至几千万立方米岩块;规模极大的崩塌可称山崩。据宝成铁路 100 个崩塌工点统计资料,硬岩构成的边坡占 94%。大型崩塌应在勘测阶段查明并绕避,以免造成重大损失。

工程地质与土工试验检测:崩塌及防治

一、工作任务

通过崩塌及其工程防治知识的学习,学生应能够承担以下工作任务:

(1)理解崩塌、岩堆的形成条件及其特征。

(2)掌握崩塌、岩堆的识别判定方法。

(3)掌握崩塌、岩堆的防治措施。

二、相关配套知识

(一)崩 塌

1.崩塌和落石

崩塌是指陡峻斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离坡体向下崩落的现象。崩塌时破碎岩块倾倒、翻滚、跳跃、撞击,最后坠落堆积在坡脚。崩塌的发生是突然、猛烈的,具有强烈的冲击破坏力,常使坡脚下的建筑物和道路工程遭到毁坏,甚至被掩埋,造成巨大的人身伤亡和经济损失。

崩塌的规模大小相差悬殊。若陡峻斜坡上个别、少量岩块、碎石脱离坡体向下坠落,称为落石;小型崩塌则可崩落几十至几百立方米岩块;大型崩塌可崩下几万至几千万立方米岩块;规模极大的崩塌可称山崩。1967年四川雅砻江岸坡一次大崩塌,落下岩块约 6.8×107 m3,在河谷中堆起175 m高的块石堤坝,江水断流9 d。

2.崩塌的形成条件

1)地形地貌条件

高陡斜坡构成的峡谷地区易于发生崩塌。一般斜坡坡度大于55°、高度超过30 m的地段易发生崩塌。这种地段一般属地壳上升区,河流下蚀强烈,斜坡相对高差较大,岸坡岩体卸荷裂隙发育,特别在河流凹岸陡坡段,都具备了有利于发生崩塌的条件。

2)岩性条件

岩性对崩塌有明显的控制作用。高陡边坡多为坚硬脆性岩石构成,而易风化的软岩则多构成低缓斜坡。据宝成铁路 100 个崩塌工点统计资料,硬岩构成的边坡占 94%。此外,由硬、软岩相间构成的边坡,因差异风化使硬岩突出、软岩内凹,突出悬空的硬岩也易于发生崩塌(图3-5)。

图3-5 软、硬岩相间发生的崩塌

3)地质构造条件

岩体中各种不连续面的存在是产生崩塌的基本条件。当各种不连续面的产状和组合有利于崩塌时,就成为发生崩塌的决定性因素。例如,图3-6中厚层石灰岩构成的高陡边坡,层理面向山内倾斜,高倾角节理面2与低倾角节理面l向山外倾斜,当坡顶出现由这三组不连续面构成的楔形体岩块时,就可能发生崩塌或落石危害。

图3-6 层理、节理组合发生的崩塌

4)水的条件

水是诱发崩塌的必要条件。据统计,崩塌绝大多数发生在雨季,特别是大雨过后不久。渗入地下岩体节理裂隙中的地下水,增大了岩体重量,软化了岩体强度,增加了水的静、动水压力,促使节理裂隙扩展、连通,诱发了崩塌。

5)其他条件

诱发崩塌的其他条件主要是人为因素和振动影响。人为因素是指在工程设计和施工中处理不当,促使崩塌发生。振动包括地震和车辆运营、爆破施工引起的振动,也是诱发崩塌的因素。

3.崩塌的防治

在采取防治措施之前,必须首先查清崩塌形成的条件和直接诱发的原因,有针对性地采取整治措施。常用的防治措施有:

(1)排水。在可能发生崩塌的地段上方修建截水沟,不使地表水流入崩塌区内。崩塌地段地表岩石节理、裂隙可用黏土水泥砂浆填封,防止地表水下渗。(www.xing528.com)

(2)落石和小型崩塌可采用:

① 清除危岩:清除斜坡上有可能崩落的危岩和孤石,防患于未然。

支护加固:采用浆砌片石垛、钢轨插别、支护墙、锚杆等方法支撑可能崩落的岩体(图3-7)。

图3-7 崩塌支护加固措施

③ 拦挡工程:在道路或建筑物上方距崩塌地段间有较宽平缓地段时,可设拦石墙或拦石网(钢轨背后加钢丝网,图 3-8),拦挡崩落石块,定期清除,不使其落到道路和建筑物之上。

(3)大型崩塌可采用棚洞或明洞(图 3-9)等重型防护工程。若重型工程仍不能解决问题,则只能采取绕避方案:或将线路内移作隧道;或将线路改移到河对岸。大型崩塌应在勘测阶段查明并绕避,以免造成重大损失。

图3-8 拦石网

图3-9 防崩塌明洞

(二)岩 堆

1.岩堆及其特征

陡峻斜坡上的岩体,受物理风化作用形成的岩石碎屑,崩落下来在坡脚形成的疏松岩块堆积体称岩堆。岩堆具有下述特征:

(1)位置及形状。岩堆多位于高陡崩塌斜坡坡脚处。从平面看,上窄、下宽,如三角形或梯形

(2)表面坡度。岩堆表面坡度与组成岩堆物质的天然休止角接近。休止角是松散物质在自然状态下保持稳定的极限坡角。它的大小与组成物质的形状、大小、岩石种类等有关。

(3)结构构造。岩堆内部结构疏松,多为块石、碎石天然杂乱叠置而成,细粒泥沙较少,充填于块碎石空隙中,一般没有胶结或稍有胶结。岩堆内部稍具层理,层理面与表面坡度大致平行。

(4)岩堆底部坡度。岩堆底部为原坡脚地面,上陡下缓。由于岩堆与下伏原地面之间连接薄弱,在外力及水的作用下,岩堆易沿底面滑动。

由此可见岩堆是由高陡斜坡上部崩塌、落石等产生的岩石碎屑在坡脚处堆积而成的。斜坡上部崩塌、落石继续发生,则坡脚岩堆继续发展、增长;斜坡上部崩塌、落石停止,岩堆也就停止发展了。

2.岩堆防治

以防为主,对于规模大、正在发展的岩堆,应以绕避为宜;对于中小岩堆、已趋停止或已停止发展的岩堆,铁路、公路通过岩堆时可采取以下措施:

(1)排除地表水及地下水。

(2)线路位置选择:以路堑通过时,路堑位置应选在岩堆顶部;以路堤通过时,路堤位置应选在岩堆下部(图3-10)。

图3-10 线路位置

(3)在岩堆上的线路,应尽量少填少挖。填方底部原地面应做成台阶形以防填土路基滑动。在线路上、下均应设置挡墙(图3-11),挡墙基础均需穿透岩堆深入下部稳定基岩中。

图3-11 岩堆上线路上下挡墙

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