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锚喷技术在崩塌地质灾害的应用

 论文栏目:地质灾害论文     更新时间:2020/9/11 14:39:39   

摘要:文章基于兴园路崩塌地质灾害的工程实例,通过对其变形特征进行分析,研究得出其成灾机理,制定了锚喷技术和局部清理危岩体的综合治理方案,以期为同行提供参考。

关键词:锚喷技术;崩塌地质灾害;成灾机理;崩塌治理

1引言

崩塌地质灾害的研究已经形成了较为系统的理论成果:詹亚辉等(2018)基于矿山开采对崩塌地质灾害的影响进[1]行研究,胡厚田(1989)基于崩塌形成的实例研究了岩体[2]蠕动变形过程,林锋等(2015)对强烈岩溶控制型崩塌的[3]成灾机理进行了研究,曾芮(2018)阐述了崩塌在强降雨[4]作用下的形成机制,李霍等(2013)对拉裂—倾倒型崩塌[5]的破坏机理进行了研究分析,程鹏翔、李宗发(2019)对贵州武陵山区中二叠统崩塌地质灾害的形成机理进行了研[6]究。近年来,锚喷加固法因其良好的整治效果、可实施性强、施工简便、经济合理性等优势,广泛应用于高速公路和铁路边坡、地下过程中的巷道和硐室的支护之中,在崩[7-11]塌地质灾害的治理之中应用得相对较少。兴园路崩塌地质灾害地处云贵高原的东延部分,是贵州典型的高原地貌。自2018年5月以来,受强降雨影响,兴园路左侧经常出现岩块崩落现象,严重威胁下方公路过往车辆及行人的生命财产安全。为此,采用锚喷技术对其进行研究与治理具有重要意义。

2研究区概况

兴园路崩塌地质灾害在区域地质上属于上扬子地块六盘水裂陷槽(六盘水北西向褶断带),出露地层主要为石炭系下统旧司组(Cj)和第四系(Q),岩性由下至上主要出1露灰黑色炭质泥岩、深黑色灰岩、灰黑色炭质泥岩、泥灰岩,层理较清楚,风化裂隙较为发育,为中至强风化。根[12][13]据《岩土工程勘查规范》和《建筑抗震设计规范》的相关规定,对应地震基本烈度为Ⅵ度区,地壳属于较稳定区。现阶段该崩塌地质灾害主要为中下部炭质泥岩遇水风化剥落形成凹腔,顶部泥灰岩在节理裂隙与底部凹腔等共同作用下发生崩落,对下方公路过往行人及车辆造成威胁。

3崩塌地质灾害特征

该崩塌地质灾害发育有1处危岩体和崩塌堆积体(见图1),坡面上的炭质泥岩呈中至强风化状态。危岩体(WY1)位于兴园路边坡顶部,呈块状,高约35m,宽约8m,厚约2m,体积约为80m。危岩体岩性为泥灰岩,呈中风化状,岩层产状为55°∠30-50°,斜向产出,主崩方向为143°,底部形成凹腔,凹腔宽5m,深2m,高3.5m,基座为炭质泥岩,较为破碎,左侧孤立。在地震、暴雨等外力作用下,易产生坠落式崩塌破坏,对下方公路上行人、车辆造成威胁。该危岩体发育有3组节理裂隙,分别为L、L、L,各裂123隙基本特征为:裂隙L为岩石层面,产状为55°∠60°,裂1隙张开—闭合状,完全贯通;裂隙L为危岩体后缘卸荷裂2隙,产状为170°∠80°,裂隙宽度1-5cm,长1.5m,未完全贯通,未充填;裂隙L为危岩体侧裂隙,产状为350°∠65°,裂隙宽度1-6cm,长1.4m,未完全贯通,未充填。坡脚存在早期崩落堆积物,呈不规则状,堆积区域平均长约20m,宽2-10m,平均宽6m,高0.5-5m,平均高3m,方3量约360m。坡面中下部炭质泥岩处于中—强风化状态。

4崩塌危岩体稳定性分析及成灾机理

4.1崩塌危岩体稳定性分析

4.1.1影响因素分析危岩的形成是多因子异变耦合的结果,内在因子是危岩形成的物质基础,外在因子的影响进一步加速了内在因子的成熟,导致危岩的形成和失稳。1)不利的地形地貌危岩带目前坡度大于岩体中的不利结构层面,岩体易沿裂隙产生滑塌及掉块等地质灾害。2)地层岩性与岩体结构危岩带地层岩性由下至上分别为炭质泥岩、灰岩、炭质泥岩、泥灰岩,节理裂隙较发育,坡面岩体较破碎,中风化,透水性较强,抗剪强度较低,自身稳定性较好,在自重应力、降雨等外部不利因素诱发下,在边坡表面岩土体产生掉块,较破碎岩体地段易沿着不利结构面产生滑塌、掉块等不良地质现象。3)水对危岩带的影响虽然在危岩带内没有稳定的地下水分布,但由于降雨渗入坡体裂隙,岩体在地下水的动、静水压力作用下,不但增加坡体的自重,同时导致炭质泥岩遇水软化,加速其风化流失速度,降低了软弱面粘结性与坡体稳定性。因此,降雨也会对坡体变形破坏产生很大的影响。4.1.2定性分析危岩体第1组外侧临空面产状为150°∠60°,第2组层面产状为55°∠40°,第3组为后缘卸荷裂隙,产状为170°∠80°,第4组为侧缘裂隙,产状为55°∠65°。采用地质类比法对危岩体的稳定性进行宏观判断,即利用赤平极射投影分析方法对危岩体的稳定性进行宏观定性分析,按边坡稳定性分析理论来评价其稳定性。边坡临空面、岩层产状、后缘卸货裂隙、侧缘节理裂隙的组合交线倾向与边坡坡面相同,且其倾角小于坡面倾角,则整个危岩体处于不稳定状态,可能沿组合交线方向发生岩块坠落。4.1.3定量计算[14]根据《滑坡防治工程勘查规范》所推荐的稳定性评价标准,各类危岩稳定程度的等级按表1进行划分。基于兴园路崩塌为软硬相间的岩层组成和上部坚硬岩层在断面上以悬臂梁形式突出来的特征,将其破坏方式定为坠落式。根据坠落式危岩稳定性计算公式及稳定状态判别标准对危岩进行了稳定性计算及稳定性评价,危岩稳定性计算结果及稳定性评价见表2。

4.2成灾机理

兴园路崩塌地质灾害的成灾机理为:节理裂隙的发育为其形成的内因,强降雨为其形成的外因。在节理裂隙的影响下,外加不利的地形条件、地层岩性和岩体结构等因子的作用下,降雨加速了危岩体下部软质岩组(炭质泥岩)的软化和风化,导致危岩体下部的凹腔进一步加深,诱发崩塌地质灾害。

5防治方案与效果

5.1防治方案

基于该崩塌地质灾害的成灾机理及其稳定性分析,制定“锚喷技术+清危工程”的综合治理方案:1)清危工程:对于顶部危岩体(WY1)主要采取人工清3除方式,约80m。[15]2)锚喷技术:根据《建筑边坡工程技术规范》计算2侧向岩石压力取11.293kN/m。锚杆间距按3.0m×3.0m布置,锚杆孔径为φ76mm,入射角为25°,灌注M30水泥砂浆,注浆压力不低于2MPa,采用一支φ32HRB400级螺纹钢2筋(强度设计值为f=360N/mm),由下至上,奇数排锚杆y长8m,偶数排锚杆长9m,锚杆为全粘结性锚杆;钢筋网的主筋为Φ12HRB400级螺纹钢筋,纵横间距与锚杆间距一致,网筋为φ10HPB300级钢筋(双层配筋),间距为200mm;采用C25混凝土(采用普通硅酸盐水泥,水泥强度等级不应低于42.5级),喷射混凝土面板厚度150mm,支护工程喷射混凝土面板每10m设一道伸缩缝,缝宽30mm,用沥青麻筋填塞,伸缩缝位置钢筋断开。

5.2防治效果

采用“锚喷技术+清危工程”的综合治理方案对兴园路崩塌进行治理,清危工程可以有效地清除顶部的危岩体,锚喷技术可以有效加固坡体和阻隔降雨对坡体中炭质泥岩的软化和风化,可以有效地治理兴园路崩塌。

6结论

1)通过对区域基础资料进行分析,并结合该崩塌地质灾害的特征对其稳定性进行评价,研究得出其成灾机理。2)基于该崩塌地质灾害的特征、成灾机理与稳定性分析,制定了锚喷技术和局部清理危岩体的综合治理方案,并分析其防治效果。

作者:张坤 彭涛 陈胜华 罗云洪 刘茂新 张健 单位:贵州省地矿局一一三地质大队 六盘水市自然资源局

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