某防洪墻滑移原因淺析

王志江 （安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230000）

0 工程背景

某防洪墻施工方工作人員發(fā)現(xiàn)城區(qū)段防洪墻墻后回填土沉降較大，原混凝土施工便道縱向開裂下沉，最大下沉深度在20cm以上（圖1）；防洪墻部分頂板伸縮縫道板磚出現(xiàn)明顯錯(cuò)位偏移（圖2）；迎水面護(hù)坡現(xiàn)澆混凝土壓頂局部有橫向裂縫（圖3）。為敘述方便，發(fā)現(xiàn)變形時(shí)為第1天，以后日期累加天數(shù)。

應(yīng)急處理方案及應(yīng)急處理過(guò)程如下：

第一次卸載：第4～7天，卸載至高程7.5-8.5m，卸載寬度5m，卸載期間及卸載后，共沉降-2.4mm，共位移-3.00mm。

第二次卸載：第10～13天，卸載至高程7.5m，卸載寬度10m，卸載后墻體沉降、位移繼續(xù)加大，無(wú)收斂趨勢(shì)。

第三次卸載：第13～20天，卸載至高程7.5m，卸載寬度增大到15m，并在護(hù)坡坡面開鑿排水孔。但卸載后墻體沉降、位移并未停止，且有增大傾向。截止第24天，該段防洪墻發(fā)生水平最大位移累計(jì)29cm，豎向最大沉降量35cm。

第四次卸荷：第24～30天，卸載至高程5.5-6.5m，墻后開挖集水溝集水溝設(shè)置防滲土工膜，及時(shí)排除溝中集水，保持開挖面不集水；墻前邊坡開孔排水；墻前邊坡拋石壓重自坡腳順坡拋填。實(shí)施后墻體沉降、位移變化平穩(wěn)，第37天出現(xiàn)反向位移情況，第42天后繼續(xù)前向位移，截止第58天，該段防洪墻發(fā)生水平最大位移33cm，豎向最大沉降量38cm，防洪墻位移及沉降變化量呈收斂趨勢(shì)。

圖1

圖2

圖3

2 防洪墻滑移原因淺析

2.1 研究位置的選取

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滑移位置選取位于該滑移段的中間位置進(jìn)行研究。該位置具有變形量大，受未滑移段影響小的特點(diǎn)。

2.2 各層土c、φ的值的分布、選取與采用

2.2.1 對(duì)邊坡影響最大的⑤1層粉質(zhì)黏土的c、φ值的正態(tài)度分布圖

由于本工程勘察所取土樣數(shù)量較大，對(duì)于參數(shù)的分析、統(tǒng)計(jì)最為有利，因此以本次取樣數(shù)據(jù)為樣本繪制⑤1層粉質(zhì)黏土的c、φ值的正態(tài)分布圖見圖4、表1。

2.2.2 各土層c、φ的選取與采用原則

由正態(tài)分布圖及數(shù)學(xué)地質(zhì)的統(tǒng)計(jì)方法可知，μ-σ＜標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于強(qiáng)度指標(biāo)采用，μ-σ更為保守。

2.3 非深層滑動(dòng)的理由

2.3.1 各土層c、φ值的選取

2.3.2 水面的選取及說(shuō)明

由于邊坡采用了模袋混凝土，取墻后最高水面=10.50m計(jì)算，由于⑤1粉質(zhì)黏土為隔水層，滲透路徑主要為兩個(gè)方向，其一是向墻后土體背離防洪墻方向滲透，其二沿防洪墻側(cè)壁、基底、模袋混凝壁滲透。由于第二種滲透對(duì)防洪墻邊坡穩(wěn)定有不利影響，故采取第二種滲透方式對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

⑤1層粉質(zhì)黏土的c、φ值 表1

各土層c、φ值表（未滑前） 表2

2.3.3 計(jì)算結(jié)果圖表

計(jì)算采用的剖面圖及成果圖如下：

圖5

圖6

2.3.4 計(jì)算結(jié)果說(shuō)明

由圖可知由于⑤1粉質(zhì)黏土（采用μ-σ值時(shí)）c=45.4kPa，φ=9.8°，按此值計(jì)算時(shí)該邊坡不會(huì)產(chǎn)生發(fā)生在⑤1粉質(zhì)黏土中滑動(dòng)，即該邊坡不會(huì)產(chǎn)生深層滑動(dòng)。

2.4 淺層滑動(dòng)的可能

2.4.1 滑動(dòng)面的推測(cè)

以后緣張裂縫、防洪墻踵、土層薄弱位置為圓弧三點(diǎn)繪制圓弧，取得滑弧參數(shù)圓心、半徑（X=17.65，Y=15.45，R=10.34），見圖 7，各土層參數(shù)取值見表 3。

2.4.3 計(jì)算結(jié)果說(shuō)明

圖7

各土層c、φ值表（滑移后） 表3

2.4.2 計(jì)算結(jié)果

工況 安全系數(shù)K 備注 狀態(tài)1 0.945 考慮水的作用 滑動(dòng)2 1.034 不考慮水的作用 臨界狀態(tài)

由于基底土層的長(zhǎng)時(shí)間被水浸泡發(fā)生軟化（含水量上升，孔隙水壓力上升，有效應(yīng)力降低，表現(xiàn)為c、φ值減?。以冖軐樱ㄍ?層）粉質(zhì)黏土局部2.60～3.00m處分布有相對(duì)軟弱夾層，可能產(chǎn)生如圖所示淺層滑動(dòng)。

3 非膨脹土引起滑移的理由

3.1 自由膨脹率與膨脹力的正態(tài)分布圖

圖8

3.2 膨脹潛勢(shì)的劃分

由圖可知⑤1粉質(zhì)黏土自由膨脹率主要分布在40%，其平均值42%，具有弱膨脹潛勢(shì)。膨脹力主要分布50kPa附近，平均值47.8kPa。

3.3 定性描述膨脹土造成破壞的機(jī)理

主要為土體中親水性礦物蒙脫石、伊利石等遇水膨脹，失水收縮，收縮時(shí)易產(chǎn)生裂隙，膨脹土造成的各類工程事故一般發(fā)生在其失水收縮過(guò)程中，而非膨脹過(guò)程中。

含水量不變化時(shí)膨脹土性質(zhì)一般保持穩(wěn)定。

3.4 非膨脹土引起防洪墻滑移的理由

根據(jù)水位變化，擋墻滑移前后具有弱膨脹性的粉質(zhì)黏土其含水狀態(tài)并未發(fā)生改變，即該層土未經(jīng)歷反復(fù)干濕更替過(guò)程，始終保持在潮濕狀態(tài)中，因此該土層強(qiáng)度不會(huì)由于其具有膨脹性而降低。

該地區(qū)大氣影響急劇層深度約1.50m，大氣影響層深度約3.50m。基礎(chǔ)埋深應(yīng)超過(guò)1.50m；基礎(chǔ)埋深在1.50-3.50m之間應(yīng)采取適當(dāng)防治膨脹的保護(hù)措施；基礎(chǔ)埋深大于3.50m時(shí)可不考慮膨脹土影響。⑤1粉質(zhì)黏土的埋深已經(jīng)大于3.50m。

綜上所述膨脹土所具有的膨脹性不是引起擋墻的滑移的原因。

4 模袋混凝土的不利作用

4.1 模袋混凝土的隔水作用

模袋混凝土具有隔水作用，可使土體內(nèi)水的滲透路徑、滲透場(chǎng)及滲透壓力發(fā)生變化，其隔水作用帶來(lái)的負(fù)面影響對(duì)本工程邊坡的穩(wěn)定起不利影響。

4.2 模袋混凝土對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

影響水的滲透，水的滲透對(duì)邊坡安全系數(shù)K的影響范圍區(qū)間±（0.05-0.2）。

影響水的滲透，不利于坡后水的排泄，造成水體堰塞，使防洪墻基底及坡后土體長(zhǎng)時(shí)間泡水發(fā)生軟化。其使土體強(qiáng)度降低的程度視原土體強(qiáng)度、裂隙發(fā)育程度、滲透性、泡水時(shí)間等共同影響。本工程其對(duì)⑤1粉質(zhì)黏土強(qiáng)度指標(biāo)降低很多，其中c值約降低了73%，φ值降低了約65%，以上依據(jù)計(jì)算滑動(dòng)安全系數(shù)取值計(jì)算得出。