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高边坡地质灾害成因分析及其治理措施

出处:论文网
时间:2018-07-29

高边坡地质灾害成因分析及其治理措施

  1 工程概况

  陕西省府谷县清水川低热值燃料资源综合利用项目电石厂场区位于府谷县西北方向的清水川乡赵寨村西侧,距府谷县城约26km。该项目由2×300MW的电厂项目、设计生产100万吨/年的电石厂项目(分两期建设)及相关配套附属项目组成,建设用地约1.3km。项目计划总投资约52亿元,其中电厂项目约30亿元,电石厂项目约22亿元。

  2 场区地质灾害及成因分析

  2.1 场区地质灾害

  根据勘察区内不同地貌形态与单元以及边坡现状,区域内B区为填方高边坡,本次论述范围仅有填方高边坡地质灾害。

  电厂煤场东侧斜坡属B区高边坡,该高边坡坡脚标高亦为946.0m,坡顶标高为985~988.8m,高39~42.8m,坡长250~330m,坡体走向20°。B区原由一大一小冲沟夹一东西向山梁组成,即南二支沟及南一支沟,经电石厂场坪建设时挖填整平,形成了目前的填方高边坡及挖方高边坡。B区北段南二支沟处填方边坡下部坡率1:1.6~1.7,填方体厚8~31m,上部分坡体坡比1:1.5~1.6,填方体厚30~43m,填方体以下为原冲沟地面,前缘较为平缓,起伏不大,坡比约1:20,后缘有所起伏,坡比约1:2.2;B区南段南一支沟处填方边坡下部分坡体平缓,坡比约1:32,填方体厚3~9m,上部分坡体坡比1:1.3~1.5,填方体厚3~19m,填方体以下原地面起伏较大,坡比约1:3.2,B区填方体以下或原地面以下地层除局部表层为黄土外,其余均为砂泥岩互层,岩层倾向280°~320°,倾角14°~16°,与坡体倾向一致,根据电石厂一期场区建设规划布置,该高边坡尚未回填或开挖到位。根据厂区规划,坡体中部970.0m标高场区道路,坡顶电石一期场区道路等拟建设施目前尚未回填(开挖)到设计要求,该坡体仍需继续回填(开挖)。因坡脚946.0m标高场坪为拟建电厂煤场,坡体中部、坡顶为电石一期场区道路等拟建设施,所以需对该高边坡进行加固治理。

  2.2 成因分析

  (1)边坡较高,坡率较大,是边坡失稳的地形条件。

  (2)泥岩相对隔水且遇水后其力学强度会大幅度下降及砂泥岩接触面较低的物理力学指标与其缓倾角产状是造成电石厂场坪东南侧边坡失稳或出现滑坡的内在因素。

  (3)人工开挖坡脚破坏了山体原有平衡,地表水下渗是边坡滑动的诱发因素。

  3 滑坡稳定性分析计算

  通过研究分析,填方高边坡的变形破坏有以下三种模式:模式一为坡体沿着填方体某一破裂面变形破坏,模式二为填方体沿着原地面变形破坏,模式三为坡体沿着原地面以下地层的某一软弱面变形破坏。

  根据试验结果并结合我单位长期高边坡治理工作中的经验,稳定性计算参数采用:素填土γ=21.0kN/m3,φ=30~35°,C=0.0~5.0kPa;黄土γ=17.3.0kN/m3,φ=26,C=23kPa;砂质泥岩γ=24.7kN/m3,φ=27.5°,C=19.0kPa;砂岩γ=24.9kN/m3,φ=29.0°,C=25.0kPa;砂泥岩接触面φ=13.0~14.5°,C=5.0~10.0kPa,填土与原地面接触面φ=12.0~14.5°,C=10.0kPa,采用静力平衡及岩土计算软件进行稳定性计算分析,各分区高边坡稳定性计算详见表1。

  4 治理目标及工程措施

  消除场区周边地质灾害隐患,防护级别达到国家及现有行业规范要求,有效保护场区内建筑物及人员安全。结合电石厂场区地质灾害现状、稳定性分析及尽可能?p少对厂区环境的破坏,其地质灾害主要治理工程措施为顺坡清方、锚杆框架、坡脚防护及坡面绿化、地下排水、地表排水及坡面绿化。

  4.1 排水工程

  (1)地表截排水。为防止坡体以外地表水流入坡体及确保坡面地表水顺畅迅速排出边坡体外,在边坡平台及坡面设置B型截排水沟,边坡平台及坡面截排水沟汇水后经场内排洪系统收集统一排至场区以外。

  (2)地下排水。为使边坡保持在稳定状态,需对坡体内的地下水进行疏干、排除,在第一级边坡4-4代表断面混凝土挡墙墙背2.0m高、5.0m宽范围铺填筑透水性碎石土,在4-4、5-5代表断面第一至三级边坡坡脚平台以上1.0m处设置仰角为3°的排水孔,孔深25~30m,间距6.0m。

  4.2 支挡工程

  (1)非开挖式抗滑桩。为给坡脚混凝土挡墙提供基础及分担一部分边坡推力,在夯实回填(削坡清方)后形成的下部分坡体第一级边坡坡脚设置一排非开挖式抗滑桩(亦称微型桩群),共41个桩群,桩群间距为6.0m。每个非开挖抗滑桩由15根微型桩集约组成,桩长8~12m,钻孔孔径150mm,内置Φ50钢管,外焊钢筋束,灌注M30水泥砂浆,具体见微型桩群平面布置大样图;桩顶采用钢筋混凝土浇筑成一个顶板承台,顶板承台厚0.6m,每12m设置一道伸缩缝,缝宽2cm;在顶板承台外侧设置高0.8m、宽0.3m的砖砌花台。

  (2)锚索框架。对夯实回填(削坡清方)后形成的下部分坡体4-4、5-5代表断面第二级边坡设置Ⅰ型锚索框架进行加固。Ⅰ型锚索框架由三根横梁、三根竖梁及一根顶梁组成,每根竖梁设三孔锚索,竖梁横向间距3.0m。框架横、竖梁截面尺寸均为0.6m×0.7m,基础埋深1.5m,竖梁高10.0m,横梁长9.0m,采用C30钢筋混凝土现场浇筑而成。锚索长度均为29m,锚索钻孔直径Φ130mm,倾角25°,锚固段长度12m,由8Φs15.2mm高强度、低松弛的1860级钢绞线组成,锚索端部设置框架。锚索单孔设计拉力880kN,锁定拉力616kN。锚索孔注浆采用1:1水泥砂浆,水灰比0.45~0.5,砂浆强度不小于30Mpa。

  (3)拱形骨架护坡。为防止地表水冲刷坡面,对夯实回填(削坡清方)后形成的下部分坡体3-3代表断面第一~三级边坡、4-4、5-5代表断面第一级、第三级边坡设置拱形骨架护坡。拱形骨架护坡由拱柱及拱圈组成,截面尺寸均为0.6m×0.4m,拱柱间距3.0m,拱圈间距2.0m,拱径3.0m,采用M10浆砌片石砌筑,拱柱两侧、拱圈内侧浇筑C20混凝土挡水缘,截面尺寸0.1m×0.1m。

  4.3 坡面绿化

  为了保护边坡坡脚,对上部分一级边坡坡脚平台以上1.5m范围的裸露坡面采用M10浆砌片石砌筑,砌筑厚度0.4m。为了使场区环境生态化、景观化及防止地表水冲刷坡面,在锚索(杆)框架梁格内采用植生袋植草护坡,在拱形骨架内播撒草籽植草,绿化坡面。

  5 结束语

  (1)电石厂地质灾害集中体现在人工开挖坡脚破坏了山体原有平衡,增大坡体的临空面,导致坡体失稳,发生滑动。

  (2)因填方边坡回填体较厚,治理工程实施后相当一段时间内,坡体还可能会出现轻微的蠕动变形,因此,在治理工程实施后要定期对坡面进行检查,发现排水沟开裂要及时修复,发现落水洞应及时夯实回填,以使山坡土体保持在稳定状态。

  (3)在工程施工过程中及完工后一段时间内应进行边坡(滑坡)地表位移监测与深孔位移监测,以确保施工期间边坡(滑坡)附近建筑物及施工人员、设备的安全及检验治理工程效果。

  (4)施工期间及施工完成后严禁在坡顶大量堆载,如建筑材料、土方、构配件或其它可能会引起边坡失稳的材料

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