强降雨环境下岩土互层边坡支护研究

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1、强降雨环境下岩土互层边坡支护研究　　岩土互层的岩土质混合边坡常见于沉积岩层状边坡中，其成因主要是裂隙水沿层理面渗入，使部分较软的岩层风化成土，形成夹心饼状的岩土互层，其中顺倾向岩土互层边坡的稳定性较差[1].目前对岩土互层边坡的研究主要集中在开挖卸荷对其稳定性的影响[1-3],对降雨入渗条件下岩土互层边坡的稳定性研究较少。岩土互层边坡中的土层与岩层相比渗透率大、强度低、易风化、力学性质差，当地表水浸入土层时土体抗剪强度急剧减小，土体重力增加，同时在渗透压力等因素作用下边坡稳定性迅速降低，往往其破坏过程都是由软弱土层发展而来，

2、最后在层理方向形成破裂面造成边坡的滑塌。因此，岩土互层边坡在降雨入渗时土层强度降低，边坡前缘开挖形成临空面边坡上的岩土体在水力作用触发下稳定性极差。　　对兰州（新城）至永靖一级公路进行勘察时发现K23+960断面处为岩土互层地质。中国西北地区全年总降水量少但集中在夏季，单次降水强度大，往往一次的暴雨量就占全年降水量的30%甚至更多，24h暴雨笼罩面积可达50000~70000km2.因此，如何保证强降雨条件下该断面处岩土互层路堑边坡的稳定性对保证工程质量至关重要，可为本地区相似工程提供借鉴。　　近年来，框架预应力锚杆柔性支护

3、技术发展迅速，它是应用于基坑开挖和边坡稳定的一种新型支挡技术，克服了传统支护结构的高度受限制、造价高、笨重、稳定性差等缺点，且具有施工方便、控制变形有利、使用安全等优点。现在随着西北地区大量国道、高速公路和超高层建筑的兴建，预应力锚杆（索）柔性支护技术在基坑支护和边坡加固工程中得到了日益广泛的应用[4-8].研究尝试以预应力锚杆柔性支护技术加固该边坡，并探讨在强降雨条件下其动态稳定性。　　借助GeoStudio软件对强降雨条件下兰州（新城）至永靖一级公路K23+960段顺倾向岩土互层边坡的整体稳定性进行了分析，并探索了预应力

4、锚杆和框架预应力锚杆柔性支护结构对增加该边坡整体稳定性的效果。　　1工程概况　　该边坡位于兰永一级公路K23+960段面处，开挖边坡长度约150m,坡高8m.　　1.1工程地质条件　　工程地质横断面为白垩纪砂岩泥岩互层，岩层厚度3m,土层厚度2m,岩层顺层，受构造影响，岩体相对较破碎，开挖后易崩解、掉块，粘土岩易风化剥落，具弱膨胀性。岩层产状为55°∠15°,发育两组节理，产状依次为195°∠82°和280°∠82°,岩体呈中厚层状，裂隙多呈微张型，少有

5、充填物，呈块状结构，受构造影响严重的位置呈镶嵌碎裂结构，岩体较完整；结构面结合差，外倾不同结构面的组合线倾角小于35°,有内倾结构面。由于岩体节理裂隙较发育，受构造影响较严重，人工开挖扰动后，在雨季和地震时会有掉块或局部塌落。　　1.2水文地质条件　　根据现场的地形地貌以及地质条件勘察和现场调研来看，坡体所在场区地下水低于路基，开挖后各级边坡坡角均出现地下水渗流。　　2计算模型　　利用GeoStudio软件对边坡在强降雨24h及停雨后48h的渗流和整体稳定性进行模拟计算，采用SEEP/m滞水的水头、坡面产生5mm滞水

6、的水头考虑，SLOPE/2.框架预应力锚杆柔性支护结构共布置三排锚杆，锚杆水平间距、竖向间距均为2.5m,立柱和横梁截面尺寸均为300300mm2,混凝土强度为C30,锚杆均采用直径为32mm的HRB335级钢筋，锚杆与水平方向倾角为15°,锚杆的其他设计参数见表2.边坡中部采用一排预应力锚杆，其支护形式的锚杆参数同框架预应力锚杆柔性支护结构中的第2层锚杆。　　　2.3计算模型　　不采用支护形式的自然边坡考虑坡角为40°、50°、60°和70°,采用框架预应力锚杆柔性支护结构支护边坡模

7、型坡角为50°、60°和70°,采用一排预应力锚杆支护边坡模型坡角为70°,所建计算模型见图1、图2（以70°坡角边坡为例）。SLOPE/W模块计算模型中，边坡的滑动面定义为平行于层理方向。　　3计算结果分析　　　　3.1不同坡角的自然边坡整体稳定性变化不采用支护形式坡角为40°、50°、60°和70°的自然边坡的安全系数变化规律如图3所示。　　　　从图3可以看出：（1）强降雨24h坡角为60°和70°的边坡已经破坏，坡角为50°

8、的边坡濒临破坏，只有坡角为40°的边坡安全系数最小值为1.476（大于1.3,未破坏），可见强降雨对岩土互层边坡稳定性的影响不容忽视；（2）坡角为40°、50°、60°和70°的边坡安全系数降幅分别为14.5%、22.7%、27.6%、31%,坡角越