殘積層紅黏土路塹邊坡穩(wěn)定性分析方法

陳少華 姜曉勇

（廣州特希達(dá)科技有限公司 廣東廣州 510000）

紅黏土路基建設(shè)過程中，需要針對失水收縮開裂、壓實(shí)性差、穩(wěn)定性差等問題進(jìn)行重點(diǎn)分析，總結(jié)以往施工經(jīng)驗(yàn)，黏土路塹邊坡穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行綜合分析，并提出初步應(yīng)對策略。并結(jié)合工程施工現(xiàn)場情況，爭取可以在有限空間內(nèi)完成所有施工作業(yè)，并且確保邊坡穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)，不會(huì)對路基結(jié)構(gòu)整體性能產(chǎn)生影響，提高道路工程施工綜合質(zhì)量。

1 紅黏土性能特點(diǎn)

在面對殘疾層紅黏土進(jìn)行路基邊坡施工時(shí)，如果不采取任何措施處理，路塹邊坡將會(huì)因?yàn)橥临|(zhì)因素限制而出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，尤其是受到車輛荷載影響，必定會(huì)出現(xiàn)滑塌等質(zhì)量隱患，對整個(gè)道路工程施工與運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，想要提高路塹邊坡穩(wěn)定性，必須要針對紅黏土物理、化學(xué)以及力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行分析，綜合各項(xiàng)特點(diǎn)后來采取有效措施處理，為路塹邊坡穩(wěn)定施工提供保障。①物理方面可確定紅黏土顆粒大小分布相對均勻，多為細(xì)粒，具有較大含水量、飽和度以及天然重度，同時(shí)孔隙與液塑較大。②力學(xué)方面分析，可確定紅黏土自出膨脹率、無荷膨脹率以及收縮系數(shù)要小于膨脹土。雖然紅黏土為超固結(jié)性土，但是孔隙比較大，受剝蝕性產(chǎn)生的卸載作用，地下水位善生等因素影響，存在上硬下軟特點(diǎn)[1]。另外，紅黏土脹縮性以縮為主，且下層脹縮變形大于上層，當(dāng)含水量與縮限相等時(shí)，便不會(huì)繼續(xù)收縮，但是在吸水以后將會(huì)產(chǎn)生最大膨脹量；含水量達(dá)到脹限時(shí)，繼續(xù)浸水將不會(huì)繼續(xù)膨脹，但是存在較大的收縮潛勢。

2 紅黏土路塹邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡性能

結(jié)合某道路工程施工運(yùn)行結(jié)果來看，在無明顯流水作用影響情況下，波率在1：1～1：5之間，不足6cm的共黏土邊坡穩(wěn)定性比較高，但是對于超過6cm的邊坡，未采取任何防護(hù)措施，在后期運(yùn)營中將會(huì)逐漸出現(xiàn)滑塌、剝落等問題，相比坡面種草、坡腳防護(hù)處理后邊坡穩(wěn)定性提高，可保持較大完整性[2]。另外，紅黏土路塹邊坡受水流影響較大，在不對坡腳設(shè)置擋土墻情況下，邊坡會(huì)發(fā)生坍塌問題，且會(huì)持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致整個(gè)邊坡向下滑動(dòng)。一般情況下紅黏土邊坡為淺層滑坡，并且集中出現(xiàn)在雨季，強(qiáng)降雨后水流對邊坡穩(wěn)定性將會(huì)產(chǎn)生重大影響。

2.2 破壞機(jī)理

2.2.1 水流與裂隙

紅黏土孔隙比較大，含水量高，人工開挖邊坡施工時(shí)，導(dǎo)致紅黏土原有保護(hù)層丟失，臨空面附近土體表面含水量會(huì)持續(xù)降低，外部環(huán)境含水量較低時(shí)，會(huì)造成土體內(nèi)水分急速損失收縮，形成網(wǎng)狀裂紋，導(dǎo)致水流下滲與蒸發(fā)速度加快，持續(xù)向下發(fā)展便會(huì)形成寬度較大的裂縫，待相互連通后便會(huì)造成坡面表面破碎，降低邊坡穩(wěn)定性。再加上雨水沖刷，很容易造成邊坡表面坍塌，長時(shí)間降水土體裂縫含水高度飽和，便會(huì)造成邊坡大面積滑塌。

2.2.2 應(yīng)力過于集中

路基施工進(jìn)行邊坡開挖處理后，導(dǎo)致土質(zhì)層原有穩(wěn)定性被打破，坡體內(nèi)應(yīng)力會(huì)重新分布，一般情況下坡腳位置集中度較大，將會(huì)使得坡頂位置拉應(yīng)力過度集中，在此種受力情況下，臨空面很容易出現(xiàn)回彈變形問題。再加上后續(xù)施工處理不到位，將會(huì)造成坡腳處于無支護(hù)懸空狀態(tài)，因此在針對紅黏土路塹邊坡施工時(shí)，必須要提高對坡腳處理工藝的重視，避免應(yīng)力過于集中，降低邊坡整體性與穩(wěn)定性[3]。

2.2.3 軟弱層結(jié)構(gòu)

隨著深度的增加，紅黏土強(qiáng)度越小，力學(xué)性質(zhì)會(huì)逐漸減弱，這樣下部軟弱層受到工程荷載影響，在土質(zhì)性能上將會(huì)與上部產(chǎn)生較大差異。總結(jié)以往施工經(jīng)驗(yàn)，可以確定影響紅黏土軟塑層硬度的因素主要包括幾個(gè)方面：軟塑層厚度與埋深、物理學(xué)性能以及邊坡開挖高度與速率等。邊坡開挖施工時(shí)達(dá)到軟弱層且形成臨空面時(shí)，軟弱層將會(huì)向臨空面擠出，但是上部將會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，情況嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)滑動(dòng)問題，降低路塹邊坡穩(wěn)定性，需要將其作為施工處理技術(shù)要點(diǎn)分析和控制。

3 紅黏土路塹邊坡穩(wěn)定性優(yōu)化對策

3.1 消除裂縫提高防水性

為解決紅黏土路塹邊坡穩(wěn)定性，要基于破壞機(jī)理進(jìn)行分析，對常見的表層開裂問題進(jìn)行處理，提高邊坡整體防水性，減少邊坡滑塌情況的發(fā)生。可結(jié)合工程所處地理環(huán)境，確定每年降雨量，然后搭配合適的綠植栽種方案，對坡面進(jìn)行保護(hù)，避免其受到水流沖刷損壞，還可減小風(fēng)化作用，抑制裂紋的形成與發(fā)展，提高邊坡整體性與穩(wěn)定性。另外，針對紅黏土邊坡施工時(shí)，應(yīng)盡量將坡頂設(shè)置成天溝狀，對于塹坡中部為平臺(tái)的情況，需要在平臺(tái)上設(shè)置截水溝，及時(shí)對積水進(jìn)行排除，避免水流對邊坡造成沖蝕影響。

3.2 軟弱層與邊坡應(yīng)力

應(yīng)嚴(yán)格控制邊坡開挖深度，在遇到不可避免的情況時(shí)，應(yīng)采取分級開挖、分層加固的方式處理，遵循由上到下的原則作業(yè)，待上一級邊坡穩(wěn)定防護(hù)完成后，才可以進(jìn)行下一級邊坡的開挖施工。尤其是坡腳位置施工，要對其進(jìn)行加固處理，例如設(shè)置擋土墻來提高坡腳穩(wěn)定性。另外，還需要適當(dāng)降低紅黏土坡高度，采用緩和度較大的坡比。同時(shí)，對于軟弱層可以適當(dāng)?shù)奶砑拥V渣、水泥顆粒以及粉煤灰處理，可提高邊坡穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

基于紅黏土性質(zhì)特點(diǎn)，為解決邊坡穩(wěn)定性問題，必須要基于實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，采取可靠措施進(jìn)行優(yōu)化處理，排除各項(xiàng)因素的干擾，爭取達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

[1]方薇.殘積層紅黏土路塹邊坡穩(wěn)定性分析方法研究[D].中南大學(xué)，2011.

[2]黃曉暉.武廣客運(yùn)專線灰?guī)r殘積層紅黏土力學(xué)特性現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J].鐵道勘察，2010，36（02）：19～22.

[3]羅貴川，殷天平.碳酸鹽巖風(fēng)化殘積層紅黏土的邊坡穩(wěn)定性[J].安全與環(huán)境工程，2009，16（03）：119～122.