凍融環(huán)境下巖土邊坡穩(wěn)定性分析

莊 巖

遼能置業(yè)(沈陽)有限公司 遼寧 沈陽 110000

凍融環(huán)境主要分為高海拔多年凍土、高緯度多年凍土兩種，近些年氣候變暖，導(dǎo)致凍融環(huán)境的巖體發(fā)生變化，即巖土邊坡發(fā)生凍融損傷，且?guī)r土邊坡的強(qiáng)度下降，影響凍融環(huán)境下公路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而巖土作為天然的生產(chǎn)材料，如果使用的生產(chǎn)材料質(zhì)量發(fā)生變化，則巖土內(nèi)部因冰水融化，造成巖土破裂，導(dǎo)致公路出現(xiàn)塌陷，進(jìn)而影響公路工程的質(zhì)量[1]。下面針對凍融環(huán)境下巖土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的邊坡保護(hù)措施。

1 凍融環(huán)境下巖土邊坡穩(wěn)定性的影響因素

高原地區(qū)因氣候、自然環(huán)境等因素影響，導(dǎo)致公路工程在施工期間出現(xiàn)巖土邊坡不穩(wěn)定的現(xiàn)象，影響了公路工程的質(zhì)量[2]。高原高寒地區(qū)，影響巖土的因素主要分為內(nèi)、外部兩種，內(nèi)部因素主要指因巖土本身的性質(zhì)以及所在地區(qū)的地下水、邊坡形態(tài)影響，外部因素主要指軟體植被、人為因素等影響。

首先，就內(nèi)部因素而言，在零攝氏度及其以下溫度的低溫環(huán)境下，對于寒冷地區(qū)巖土邊坡而言，零攝氏度的巖土環(huán)境最為脆弱，對自然環(huán)境的抵抗力比較差，并影響巖土的硬度。此外，在高寒地區(qū)，如果巖土的坡度比較大，則坡頂?shù)氖芰ψ畲螅步档土似陆堑姆€(wěn)定性。因此，在高寒地區(qū)，巖土坡角越小，則邊坡越穩(wěn)定，在實(shí)際施工期間，為了防止凍融巖土發(fā)生融化，需改變巖土的坡角，給公路工程施工帶來極大難度[3]。對于巖土內(nèi)部環(huán)境而言，巖土的內(nèi)部水分變化，容易影響巖土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，一般情況下，如果外界溫度較高，則巖土內(nèi)部的冰凍部分發(fā)生融化，導(dǎo)致巖土中的水分增加。因此，當(dāng)高寒地區(qū)的地下水發(fā)生融化，則整體巖土的土體含水量增高，巖土的硬度下降。

其次，就外部因素而言，降雨、地震、植被保護(hù)等措施對青藏高原地區(qū)的巖土邊坡均有較大影響。在降雨過程中，隨著降雨量的增加，高寒地區(qū)的地下水增加，水位上升，地下水進(jìn)行滲流，增加靜水壓力，并且高寒地區(qū)土壤中的含水量增加，縮小巖土的土壤強(qiáng)度，最終影響巖土邊坡的穩(wěn)定性。氣溫變化是主要的影響因素之一，因氣溫?zé)o法人為干預(yù)，并且氣溫變化屬于全球性的問題，從地區(qū)角度出發(fā)進(jìn)行治理，其難度比較大。針對高寒地區(qū)，因氣溫增高，土溫也增高，使得巖體的穩(wěn)定性下降，土壤的粘聚力也下降，當(dāng)土溫下降，土壤的粘聚力也會提高。同時(shí)，氣候溫度升高，對于含水較高的巖體，將改變巖土的性質(zhì)，最終影響巖土邊坡的穩(wěn)定性。植被能夠吸收巖土邊坡中的水分，并起到加固邊坡的作用，但因目前植被亂砍濫伐情況較為普遍，導(dǎo)致巖土邊坡的植被破壞嚴(yán)重，巖土的邊坡穩(wěn)固性受到嚴(yán)重的破壞。

2 提高凍融環(huán)境下巖土邊坡穩(wěn)定性的措施

2.1 科學(xué)評價(jià)凍融環(huán)境下邊坡的穩(wěn)定性 對于巖土地區(qū)，因凍土層的結(jié)構(gòu)比較特殊，如果對原有的巖土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，則影響邊坡的穩(wěn)固性。為此，需要采取相應(yīng)的措施，以此增加邊坡的穩(wěn)定性。首先應(yīng)該對凍融環(huán)境下邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)評價(jià)分析。邊坡穩(wěn)定性的分析方法有極限平衡法、極限分析法、模糊數(shù)學(xué)分析法、灰色理論分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，其中極限平衡法、強(qiáng)度折減法是常溫下邊坡穩(wěn)定性的重要分析方法，在凍融環(huán)境下邊坡穩(wěn)定性分析中也同樣適用。土坡極限平衡方程是建立在Mohr-Columb強(qiáng)度的破壞準(zhǔn)則和安全系數(shù)k兩個(gè)方程的基礎(chǔ)之上的。強(qiáng)度折減法則按照公式“c＇=c/Fs；φ＇=arctaIl(tanφ/Fs)”計(jì)算。

2.2 要合理取土 高寒巖土地區(qū)進(jìn)行工程施工期間，以填土為主，減少對巖土的使用，而是對冰融巖土地區(qū)的厚層地下冰的地方進(jìn)行保護(hù)，禁止隨意取土，必要的情況下，需要對冰融環(huán)境的土壤進(jìn)行填土，至少要對一米五以上的冰凍層厚進(jìn)行保護(hù)[6]。如果對冰融巖土地區(qū)進(jìn)行有效的填充，則能夠減少巖土邊坡結(jié)構(gòu)的破壞程度，也能提高巖土邊坡的穩(wěn)定性。

2.3 要主動冷卻 針對出現(xiàn)熱融滑塌滑坡的地段，在具體施工期間，需要將其作為主要的保護(hù)內(nèi)容，對發(fā)生熱融的巖土地區(qū)，需要種植耐旱、耐寒的植物，通過植物的根系深入巖土中，對巖土結(jié)構(gòu)起到一定的加固作用，并取大量的土對地下水進(jìn)行保護(hù)，在確保巖土邊坡穩(wěn)定的同時(shí)，也能減少地下水流失。此外，針對熱融的巖土邊坡，可以采用草袋土，或者采用粘性比較高的土壤對巖土邊坡進(jìn)行覆蓋，降低冰融環(huán)境巖土土層環(huán)境溫度。如果巖土邊坡的穩(wěn)固性不佳，可以選取空隙較大的拋石，當(dāng)氣溫升高的情況下，拋石能夠阻擋太陽光，進(jìn)而降低巖土邊坡的溫度。

2.4 做好排水工作 將巖土體中多余的水分引出來，主要將塌陷體中的水分引出來，減少塌陷體的危險(xiǎn)程度，進(jìn)而有助于提高巖土邊坡的穩(wěn)定性。在具體實(shí)施期間，需要全面了解巖土邊坡的塌陷體，然后對塌陷體進(jìn)行評估，針對塌陷體的排水工作提出針對性的解決措施。當(dāng)然，在具體實(shí)施期間，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境情況，先從小范圍嘗試，然后將具體的措施進(jìn)行推廣運(yùn)用，以此提高冰融環(huán)境下巖土邊坡的穩(wěn)定性。

結(jié)束語

高原地區(qū)的海拔比較高，且空氣稀薄，太陽光照射時(shí)間長，晝夜溫差比較大，冰融的環(huán)境面積比較廣，在公路工程施工建設(shè)過程中，巖土邊坡穩(wěn)定性成為影響公路工程施工質(zhì)量的主要因素。因此在公路工程施工期間，需要加強(qiáng)邊坡土地的管理，減少對邊坡地區(qū)的破壞，針對降雨、植被破壞等客觀因數(shù)提出相應(yīng)的解決措施，不僅要做好排水措施，同時(shí)也要加強(qiáng)植被覆蓋面積，通過實(shí)施種植綠色植被的方法，加強(qiáng)巖土邊坡的穩(wěn)固性。