公路膨胀土路堑边坡的破坏特征及勘察技术探讨

1、    公路膨胀土路堑边坡的破坏特征及勘察技术探讨    赵建智摘 要：膨胀土因其地质特性而容易造成路堑边坡的滑坡破坏。通过研究膨胀土路堑边坡胀缩活动带的变形活动特点和滑坡破坏规律，探讨其相关的勘察技术。关键词：膨胀土；路堑边坡；滑坡破坏；勘查技术：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-02由于膨胀土频繁引发地质灾害，并对路基、路堑边坡造成破坏，它已经成为浅表层轻型工程建设的世界性技术难题。而我国是这种类型的地质体分布最广、综合面积最大的国家，尤其是西部地区的公路、铁路建设，更需要重视膨胀土地质区域施工技术的研究。但是，经过半

2、个多世纪的研究和发展，虽然在膨胀土特性、基本理论、测试技术、分析方法和应对措施方面有了较深入的研究和较突出的成就，但在工程建设中因膨胀土引发的工程问题仍然十分严重。1 膨胀土膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，胀缩特性主要体现在其特殊成分上。其中，以蒙脱石或蒙脱石-伊利石混层黏土矿物为代表的胀缩性成分影响最大，它具有超固结性、裂隙性、遇水膨胀、失水收缩开裂等特性。究其主要原因是蒙脱石层间结合力较小，水分非常容易渗入层内而产生晶内膨胀。同时，其内部的碱金属阳离子的吸附作用使膨胀土容易产生粒间膨胀，这些特性的存在容易在开挖后造成膨胀土边坡滑坡。2 破坏形式和特点相关研

3、究表明，膨胀土分布区域地质对路堑边坡产生的破坏主要表现为路堑边坡失稳。按照破坏机理来分析，边坡破坏的三种类型主要是受风化作用层控制浅表层破坏模式、受裂隙软弱结构面控制的浅层破坏模式和受层间软弱结构面控制的破坏模式。这些边坡的破坏特点主要包含牵引性、结构破坏性、渐进性、浅层性、季节性、地域性和从局部到整体的滑动性等。牵引性是指膨胀土滑坡的滑动形式特点为牵引式滑动，它的形成机理与膨胀土的结构有着紧密的联系。在膨胀土内部含水量的变化过程中，膨胀土吸水（降水）膨胀、脱水（日晒蒸发）收缩，如此往复，造成土层结构破坏裂隙发展抗剪强度降低，最终使相邻土层产生滑动。该层的滑动牵引造成连续破坏，产生后续滑动，而

4、在滑动过程中先后滑动的面相互继承贯通，形成多次牵引阶梯叠瓦状。结构破坏性是指膨胀土各软弱结构面的渐进破坏，它连接成一个滑动面造成滑坡。渐进性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往复胀缩的过程中强度不断渐进衰减，不断破坏，各层相继滑动造成的整体滑坡。局部到整体其实也是渐进性类似的特征。浅层性是指滑坡深度低。季节性则更好理解。降雨强度对膨胀土边坡的影响程度与土体本身的渗透性密切相关。简单来说，没有水分被吸入膨胀土，胀缩作用就会明显降低，而不容易发生滑坡。地域性，顾名思义，就是这类滑坡破坏在地质灾害严重的地区容易发生，容易在其后干湿交替循环区域产生破坏。除了以上破坏特征，在处置膨胀土边坡滑坡过程中也具有一定

5、的特性。常规方法较难解决此类问题，比如削缓边坡、桨砌片石+矮挡墙、骨架护坡+坡脚挡土墙等方法根本不能解决边坡滑坡的问题。有一些地区采用锚杆框架梁+挡土墙、锚杆框架梁+抗滑桩等方案能够在一定程度上解决此类问题，但耗费较大。而常规的方法处理不但耗费财力、物力，而且起不到明显的效果，或会出现反复治理、反复失败的情况。3 勘察技术为了最大程度地避免膨胀路路堑边坡的破坏，施工前的实地勘察、贯穿施工过程中的勘测、施工后的检测都显得尤为重要。现有的勘测试验主要包含土水特征曲线的测定、堆落度含水量试验、标准贯入试验和路堤原位观测试验等。现以测定边坡剧烈胀缩活动带深度方法简要叙述膨胀土勘察技术。采用干湿循环显著

6、影响区深度的吸力测试法来测量该地区膨胀土干湿循环频数。利用现场量测的吸力、气候数据，再利用相关软件（比如mitchell）将这些参数转换为吸力变化范围来计算膨胀土受大气影响的深度，具体公式为：由公式（2）可知，在测定了平衡图吸力、土吸力的最大变幅和扩散系数后，就能够计算出气候变化对膨胀土影响所达的深度。由此可见，在膨胀土勘察过程中，很多参数需要通过实际测量来确定，其实就是特性地域的特定环境决定了施工过程中应该注意的问题，其他勘察和测量内容本文不再赘述。4 结束语本文从膨胀土的特性入手，分析了我国路堑边坡施工中滑坡问题的特性和机理，并简述了测量和计算这项影响因素的方法。参考文献1刘龙武，郑健龙，

7、缪伟.广西宁明膨胀土胀缩活动带特征及滑坡破坏模式研究j.岩土工程学报，2008，30（1）：28-33.2刘龙武，郑健龙，缪伟.膨胀土开挖边坡坡体变形特征的跟踪观测j.中国公路学报，2008，21（3）：6-12.编辑：白洁 摘 要：膨胀土因其地质特性而容易造成路堑边坡的滑坡破坏。通过研究膨胀土路堑边坡胀缩活动带的变形活动特点和滑坡破坏规律，探讨其相关的勘察技术。关键词：膨胀土；路堑边坡；滑坡破坏；勘查技术：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-02由于膨胀土频繁引发地质灾害，并对路基、路堑边坡造成破坏，它已经成为浅表层轻型工程建设的世界性技术难题。而我国是这种类型

8、的地质体分布最广、综合面积最大的国家，尤其是西部地区的公路、铁路建设，更需要重视膨胀土地质区域施工技术的研究。但是，经过半个多世纪的研究和发展，虽然在膨胀土特性、基本理论、测试技术、分析方法和应对措施方面有了较深入的研究和较突出的成就，但在工程建设中因膨胀土引发的工程问题仍然十分严重。1 膨胀土膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，胀缩特性主要体现在其特殊成分上。其中，以蒙脱石或蒙脱石-伊利石混层黏土矿物为代表的胀缩性成分影响最大，它具有超固结性、裂隙性、遇水膨胀、失水收缩开裂等特性。究其主要原因是蒙脱石层间结合力较小，水分非常容易渗入层内而产生晶内膨胀。同时，其内

9、部的碱金属阳离子的吸附作用使膨胀土容易产生粒间膨胀，这些特性的存在容易在开挖后造成膨胀土边坡滑坡。2 破坏形式和特点相关研究表明，膨胀土分布区域地质对路堑边坡产生的破坏主要表现为路堑边坡失稳。按照破坏机理来分析，边坡破坏的三种类型主要是受风化作用层控制浅表层破坏模式、受裂隙软弱结构面控制的浅层破坏模式和受层间软弱结构面控制的破坏模式。这些边坡的破坏特点主要包含牵引性、结构破坏性、渐进性、浅层性、季节性、地域性和从局部到整体的滑动性等。牵引性是指膨胀土滑坡的滑动形式特点为牵引式滑动，它的形成机理与膨胀土的结构有着紧密的联系。在膨胀土内部含水量的变化过程中，膨胀土吸水（降水）膨胀、脱水（日晒蒸发）

10、收缩，如此往复，造成土层结构破坏裂隙发展抗剪强度降低，最终使相邻土层产生滑动。该层的滑动牵引造成连续破坏，产生后续滑动，而在滑动过程中先后滑动的面相互继承贯通，形成多次牵引阶梯叠瓦状。结构破坏性是指膨胀土各软弱结构面的渐进破坏，它连接成一个滑动面造成滑坡。渐进性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往复胀缩的过程中强度不断渐进衰减，不断破坏，各层相继滑动造成的整体滑坡。局部到整体其实也是渐进性类似的特征。浅层性是指滑坡深度低。季节性则更好理解。降雨强度对膨胀土边坡的影响程度与土体本身的渗透性密切相关。简单来说，没有水分被吸入膨胀土，胀缩作用就会明显降低，而不容易发生滑坡。地域性，顾名思义，就是这类滑坡破

11、坏在地质灾害严重的地区容易发生，容易在其后干湿交替循环区域产生破坏。除了以上破坏特征，在处置膨胀土边坡滑坡过程中也具有一定的特性。常规方法较难解决此类问题，比如削缓边坡、桨砌片石+矮挡墙、骨架护坡+坡脚挡土墙等方法根本不能解决边坡滑坡的问题。有一些地区采用锚杆框架梁+挡土墙、锚杆框架梁+抗滑桩等方案能够在一定程度上解决此类问题，但耗费较大。而常规的方法处理不但耗费财力、物力，而且起不到明显的效果，或会出现反复治理、反复失败的情况。3 勘察技术为了最大程度地避免膨胀路路堑边坡的破坏，施工前的实地勘察、贯穿施工过程中的勘测、施工后的检测都显得尤为重要。现有的勘测试验主要包含土水特征曲线的测定、堆落

12、度含水量试验、标准贯入试验和路堤原位观测试验等。现以测定边坡剧烈胀缩活动带深度方法简要叙述膨胀土勘察技术。采用干湿循环显著影响区深度的吸力测试法来测量该地区膨胀土干湿循环频数。利用现场量测的吸力、气候数据，再利用相关软件（比如mitchell）将这些参数转换为吸力变化范围来计算膨胀土受大气影响的深度，具体公式为：由公式（2）可知，在测定了平衡图吸力、土吸力的最大变幅和扩散系数后，就能够计算出气候变化对膨胀土影响所达的深度。由此可见，在膨胀土勘察过程中，很多参数需要通过实际测量来确定，其实就是特性地域的特定环境决定了施工过程中应该注意的问题，其他勘察和测量内容本文不再赘述。4 结束语本文从膨胀土

13、的特性入手，分析了我国路堑边坡施工中滑坡问题的特性和机理，并简述了测量和计算这项影响因素的方法。参考文献1刘龙武，郑健龙，缪伟.广西宁明膨胀土胀缩活动带特征及滑坡破坏模式研究j.岩土工程学报，2008，30（1）：28-33.2刘龙武，郑健龙，缪伟.膨胀土开挖边坡坡体变形特征的跟踪观测j.中国公路学报，2008，21（3）：6-12.编辑：白洁 摘 要：膨胀土因其地质特性而容易造成路堑边坡的滑坡破坏。通过研究膨胀土路堑边坡胀缩活动带的变形活动特点和滑坡破坏规律，探讨其相关的勘察技术。关键词：膨胀土；路堑边坡；滑坡破坏；勘查技术：tu443 ：a ：2095-6835（2014）06-0079-

14、02由于膨胀土频繁引发地质灾害，并对路基、路堑边坡造成破坏，它已经成为浅表层轻型工程建设的世界性技术难题。而我国是这种类型的地质体分布最广、综合面积最大的国家，尤其是西部地区的公路、铁路建设，更需要重视膨胀土地质区域施工技术的研究。但是，经过半个多世纪的研究和发展，虽然在膨胀土特性、基本理论、测试技术、分析方法和应对措施方面有了较深入的研究和较突出的成就，但在工程建设中因膨胀土引发的工程问题仍然十分严重。1 膨胀土膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，胀缩特性主要体现在其特殊成分上。其中，以蒙脱石或蒙脱石-伊利石混层黏土矿物为代表的胀缩性成分影响最大，它具有超固结性

15、、裂隙性、遇水膨胀、失水收缩开裂等特性。究其主要原因是蒙脱石层间结合力较小，水分非常容易渗入层内而产生晶内膨胀。同时，其内部的碱金属阳离子的吸附作用使膨胀土容易产生粒间膨胀，这些特性的存在容易在开挖后造成膨胀土边坡滑坡。2 破坏形式和特点相关研究表明，膨胀土分布区域地质对路堑边坡产生的破坏主要表现为路堑边坡失稳。按照破坏机理来分析，边坡破坏的三种类型主要是受风化作用层控制浅表层破坏模式、受裂隙软弱结构面控制的浅层破坏模式和受层间软弱结构面控制的破坏模式。这些边坡的破坏特点主要包含牵引性、结构破坏性、渐进性、浅层性、季节性、地域性和从局部到整体的滑动性等。牵引性是指膨胀土滑坡的滑动形式特点为牵引

16、式滑动，它的形成机理与膨胀土的结构有着紧密的联系。在膨胀土内部含水量的变化过程中，膨胀土吸水（降水）膨胀、脱水（日晒蒸发）收缩，如此往复，造成土层结构破坏裂隙发展抗剪强度降低，最终使相邻土层产生滑动。该层的滑动牵引造成连续破坏，产生后续滑动，而在滑动过程中先后滑动的面相互继承贯通，形成多次牵引阶梯叠瓦状。结构破坏性是指膨胀土各软弱结构面的渐进破坏，它连接成一个滑动面造成滑坡。渐进性是指滑坡不是一蹴而就，而是在往复胀缩的过程中强度不断渐进衰减，不断破坏，各层相继滑动造成的整体滑坡。局部到整体其实也是渐进性类似的特征。浅层性是指滑坡深度低。季节性则更好理解。降雨强度对膨胀土边坡的影响程度与土体本身

17、的渗透性密切相关。简单来说，没有水分被吸入膨胀土，胀缩作用就会明显降低，而不容易发生滑坡。地域性，顾名思义，就是这类滑坡破坏在地质灾害严重的地区容易发生，容易在其后干湿交替循环区域产生破坏。除了以上破坏特征，在处置膨胀土边坡滑坡过程中也具有一定的特性。常规方法较难解决此类问题，比如削缓边坡、桨砌片石+矮挡墙、骨架护坡+坡脚挡土墙等方法根本不能解决边坡滑坡的问题。有一些地区采用锚杆框架梁+挡土墙、锚杆框架梁+抗滑桩等方案能够在一定程度上解决此类问题，但耗费较大。而常规的方法处理不但耗费财力、物力，而且起不到明显的效果，或会出现反复治理、反复失败的情况。3 勘察技术为了最大程度地避免膨胀路路堑边坡的破坏，施工前的实地勘察、贯穿施工过程中的勘测、施工后的检测都显得尤为重要。现有的勘测试验主要包含土水特征曲线的测定、堆落度含水量试验、标准贯入试验和路堤原位观测试验等。现以测定边坡剧烈胀缩活动带深度方法简要叙述膨胀土勘察技术。采用干湿循环显著影响区深度的吸力测试法来测量该地区膨胀土干湿循环频数。利用现场量测的吸力、气候数据，再利用相关软件（比如mitchell）将这些参数转换为吸力变化范围来计算膨胀土受大气影响的深度，具体公式为：由公式（2）可知，在测定了平衡图吸力、土吸力的最大变幅和扩散系数后，就能够计算出气候变化对膨胀