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佑玲天涯
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雁儿小妞宝

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浅谈护坡、挡土墙设计随着国民经济发展水平的不断提升,基本建设投入的增长,建设用地资源越来越馈乏,建设用地向远离城市的地区延伸,场地的复杂性增加了。山地、坡地、人工回填的场地越来越多,场地的护坡、挡土墙的设计项目日趋增多。在实际工作中如何做到保证场地的护坡、挡土墙的安全,既节省工程造价又能使设计与环境有机结合,起到美化环境的作用。是工程师们必须思考的一个问题。根据本人在工作中的经验,从设计的角度对护坡、挡土墙设计作一些探讨。一.边坡在地表标高发生突变处,较高的侧面称为边坡。按边坡的形成原因,分为天然边坡和人工边坡。天然边坡也称自然山体边坡,是指在自然地质作用下形成的山体斜坡、河谷岸坡、冲沟岸坡、海岸陡崖等;人工边坡也称工程边坡,是指在人类的工程活动中形成的斜坡,例如:基坑边坡、路堤边坡、路堑边坡、露天采矿边坡、堆料边坡、土石坝边坡,以及在水利工程中常见的渠道、船闸、溢洪道、坝肩边坡等。按边坡体介质的构成情况,边坡又可分为石质边坡和土质边坡。边坡在一定的地形地貌、地质构造、岩土性质、水文地质等自然条件下,由于地表水及地下水的作用或地震、爆破、切坡、堆载等因素的影响,其斜坡上的土石体在重力作用下失去原有的稳定状态,沿着斜坡方向向下做整体移动,这种现象称之为滑坡。滑坡的发生可能是长期而缓慢的,也有可能是瞬间完成。滑坡的规模有大有小,小型的滑坡的滑动土石体有数十立方米,中型的有数百立方米,大型的有数则有数千立方米至几亿立方米。滑坡的规模越大它造成的危害就越大。滑坡在其滑动的过程当中通常会形成一系列的形态特征,这些形态特征就是我们识别滑坡的重要标志。一个完整的滑坡一般都具有滑坡体、滑坡床、滑坡壁、滑坡台体、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂隙等特征。滑坡体是边坡体上产生滑动的那一部分岩土体,简称滑体。滑坡床是边坡中滑体之下固定未动的岩土体。滑动面是滑体和滑坡床之间的界面,简称滑面。滑坡壁是滑体最后保留在母体上的出露的陡峭滑动面。滑坡平台又称为滑坡台阶,是指滑坡体各段由于滑动惯性和速度的差异在滑坡体上部形成的小型台阶,工程上也称台坎。滑坡裂隙分布在滑坡体的下部,是因滑体下滑受阻、上体隆起过程中形成的张性裂隙。在滑坡体与滑坡壁之间,岩土体分离拉开形成沟槽,相邻土契形成反坡地形,四周高,中间下洼,形成的封闭洼地。滑坡舌又称为滑坡前沿或滑坡头,其形态像舌头的那部分滑体。滑坡鼓丘是位于滑坡舌之后,因受后方滑坡土体挤推,有受滑坡舌阻碍而鼓胀隆起的滑动体。滑坡产生得更本原因在于边坡土体的性质、坡体介质内部的结构构造和边坡体的空间形态。滑坡的形成与地层岩性、地质构造、地形地貌等内部条件密切相关。水的作用、地震、大型爆破和其他人为因素影响是产生滑坡的外因。天然边坡是由各种各样的岩体或土体所组成,由于介质性质的不同,其抗剪切能力、抗风化能力和抗水冲刷、抗破坏能力也各不相同,抗滑移的稳定性自然各异。例如:土边坡体的力学指标容易收税的影响而降低,较容易滑动。边坡体的面层、节理、裂隙等常常是边坡体稳定性的决定因素。这些部位容易风化,抗剪强度低,尤其当中的一些裂隙或结构构造面的产状比较陡峭时,就很容易引起边坡体的滑动。例如:1.硬质岩层中夹有有薄层软质岩、软弱破碎带或薄的风化层,软弱夹层的倾角较陡且有地下水活动时,岩层可能沿着软弱夹层产生滑动;2边坡为页岩等层状介质时,极容易顺岩体的结构层面发生顺层滑坡,含煤地层容易沿煤层发生顺层滑坡;3.边坡体由玄武岩组成且玄武岩地层中有下伏的凝灰岩时,容易沿凝灰岩发生顺层滑坡;4.变质岩类中的片岩、千枚岩、板岩等结构构造面密集,容易发生滑坡;5.坡积地层或洪积地层下方常有基岩面下伏,下伏的基岩面坚硬且隔水,当大气降水沿土体孔隙下渗后,极容易在下伏基岩面之上形成软弱的饱和土层,从而使土体沿此软弱面滑动;6.存在断层破碎带、节理裂隙密集带的边坡体,也容易沿构造面发生滑坡。边坡的坡高、倾角和表面起伏形状对其稳定性有很大的影响。坡角越平缓、坡高越低,边坡的稳定性越好。边坡表面复杂、起伏严重时,较容易受到地表水或地下水的冲蚀,边坡的稳定性较差。边坡的表面形状不同,其内部应力状态也不同,坡体稳定性自然不同。高低起伏的丘陵地貌,是滑体集中分布的地貌单元,山间盆地边缘区、山地地貌和平原地貌交界处的坡积地貌和洪积地貌也是滑体集中分布的地貌单元,凸形地貌和上陡下缓的山坡,当岩层倾角与边坡顺向时,容易产生顺层滑坡。地表水及地下水的活动常是导致滑坡的重要因素之一。90%以上的滑坡都与水的作用有关。水的作用主要表现在以下几个方面:1.由于水进入土体而使边坡体的土体重量增加,改变了土体改变了土坡原有的受力状态导致滑坡;2. 由于水进入边坡土体力学性质指标的变化从而导致边坡的滑动。3.断裂带的存在使地下水、地表水和不同的含水层之间发生水力作用,使边坡体内的水压力产生变化且受力状态也发生变化,引起土体的滑动;4.地下水在渗流中对边坡土体介质的溶解、溶蚀、冲蚀改变了土体的内部结构,河流对土体的冲刷、切割也容易产生滑坡;水位的涨落是导致滑坡的另一原因。有关地下水的成因、危害问题在后面做详细介绍。气候条件的变化会使岩石风化作用加剧,炎热干燥的气候会使土层开裂破坏,对边坡的稳定产生极其不利的影响。在地震过程中,受地震力的反复作用,边坡土体结构很容易遭受破坏,并造成边坡土体沿其中的一些裂隙、构造面或其他软弱面向下滑动。一般认为,地震烈度在5度以上时就可能诱发边坡的滑动。人为因素的影响的影响是边坡滑动破坏的另一个重要因素。人们再平整场地、修筑道路、开挖渠道、基坑以及采矿过程中,如果不合理地开挖坡脚,不适当地在坡体上堆重或进行工程项目建设,都有可能破坏边坡的原有的稳定性而引起滑坡。二.工程地质通过岩土工程勘察,可以准确的分析出边坡土体产生滑坡的可能性以及可能产生滑坡的各种不利因素,从而采取相应的防治措施。因此,岩土工程勘察报告是护坡、挡土墙设计中最为基本也是最为重要的设计依据。设计师们对岩土工程勘察报告的理解是设计工作的基础。要做到这一点,工程地质方面的基础知识尤为重要。地球按其组成的物质的形态不同可划分为外圈层和内圈层,其外圈层包括大气圈和水圈(生物圈);内圈层包括地壳、地幔和地核。地壳是内圈层的最外部的一层薄壳,最薄处约,最厚处约70km,我们人类的工程活动目前仍限于在地壳范围之内。而我们所处在的地壳是处于不断运动、变化之中。导致地壳物质成分、地表形状、岩层结构、岩层构造发生变化的一切自然作用都称之为地质作用。这些作用有些进行得激烈而又迅速,人们较容易察觉;但更多的情况下,进行得非常缓慢,人们不容易直接感觉得到,但其作用的痕迹却随处可见。按地质作用力的来源不同,可将地质作用划分为内力地质作用和外力地质作用。由地球的旋转能和地球中的放射性物质在其衰减过程中释放的热能所引起的地质作用成为内力地质作用。大多数的地震、岩浆活动、地壳运动都属于内力地质作用。由太阳的辐射能和地球的重力(包括其它星体的引力作用)所引起的地质作用成为外力地质作用。常见的现象有气温变化、雨、雪、风、地面汇流、河流、湖泊、海洋作用、生物作用等。地质年代在工程实际中常被用到,在了解建筑场地的地质构造、岩层间的相互关系以及阅读地质资料或地质图时都必须具备地质年代的知识。特别是对褶皱、断层的判断,如果没有这方面的知识就可能发生原则性的错误。地球形成到现在大约有50亿年。在这悠长的岁月里,地球经过了一连串的变化,这些变化在整个地球历史中可以分为若干发展阶段。地球发展阶段的的时间段落称之为地质年代。也叫相对地质年代。相对地质年代将整个地壳发展的历史划分为五大代:太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。代下面分纪,纪下面设世。例如:中生代的侏罗纪距今大约137-195百万年,距离现代最近的是新生代第四纪全新世(Q4),也有10万年。在地壳的表面是高低起伏的。地壳表面的外部特征称之为地形。如:坡度大小、高低变化、空间分布等。按地球表面的起伏形态、分布及其发生和发展规律研究的地表形态称之为地貌。常见的地貌单元有:山地、平原、海岸海底、冲沟、坡积裙和洪积扇、河谷、黄土地貌。这些地貌均产生于新生代第四纪全新世(Q4)。工程设计人员对其发生和发展规律需要了解。护坡、挡土墙是与土体直接接触的工程结构,土体特性、分类、组成、结构是设计中必须研究的一个重要部分。土的概念。任何建筑物都支承于地层之上,地球表面的地层一般是由岩石经过风化、搬运、沉积而形成的松散的堆积物,工程中称之为土。是岩石风化的产物,主要是第四纪沉积物(残积物、坡积物、洪积物、冲积物、海洋湖泊和风作用的堆积物)。土在地球表面分布极广,它与工程建设关系密切。在工程建设中,土被广泛用作各类建筑的地基或材料,或构成建筑物周围的环境或护层。土的分类。一般情况下,分为一般土和特殊土。一般土又可分为无机土和有机土。原始沉积的无机土大致可分为碎石类土、砂类土、粉类土和黏性土四大类。当土中巨粒、粗粒粒组的含量超过全重的50%时属于碎石类土或砂类土;其它则属于粉类土和黏性土。碎石类土和砂类土总称为无黏性土,其一般特征是透水性大,无黏性;而黏性土的透水性小;而粉性土的性质介于砂土和黏性土之间。特殊土有:遇水沉陷的湿陷性土(常见的湿陷性黄土)、湿胀干缩性土(膨胀土)、冻胀性土(冻土)、红黏土、软土、填土、混合土、盐渍土、污染土、风化岩与残积土等。 土的形成。风化作用是一种使岩石产生物理和化学变化的破坏作用。岩石风化后变成粒状的物质,导致强度降低,透水性增强。风化作用根据其性质和影响因素的不同可分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及岩类的结晶引起岩石表面逐渐破碎崩解,这种过程称为物理风化。这一作用仅使岩石机械破碎,风化产物与母岩的矿物成分相同,化学成分没有发生变化。地表岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物化学作用下引起的破坏过程称为化学风化。它不仅破坏岩石的结构,而且使其化学成分改变,形成新的矿物质。化学风化主要有氧化、水化、水解、溶解和碳酸化等作用。生物活动过程中对岩石产生的破坏过程称为生物风化。如:树根、细菌对岩石的作用。 土的组成。土是由岩石经风化生成的松散沉积物。它的物质成分包括构成土的骨架的矿物颗粒以及充填在孔隙中的水和气体。一般来说,土就是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。当孔隙全部被水充满时,形成饱和土;当孔隙中只有空气时,为干土。土体中颗粒大小和矿物成分差别很大,各组成部分的比例也不同,土粒与其周围的水又发生复杂的作用。因此,要了解土的性质,就必须了解土的结构构造。土的结构。土的结构是指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与联结等综合特征,一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种类型。单粒结构是由土粒(>)在水或空气中下沉而形成的,全部由砂粒或更粗土粒组成的土,其颗粒较大,在重力作用下落到较为稳定的状态,土粒间的分子引力相对很小,颗粒之间几乎没有联结。单粒结构可以是疏松的,也可以是紧密的。疏松单粒结构的土,土粒间的空隙较大,其骨架是不稳定的,受到振动及其它外力作用时,土粒容易发生相对移动,引起较大的变形。蜂窝结构主要是指较细的土粒()组成的结构形式。这些土粒在水中基本上是以单个土粒下沉,当碰到已经下沉的土粒时,由于土粒之间的分子引力大于土颗粒的重力,因而土粒就停留在最初的接触点上不再下沉,形成孔隙体积大的蜂窝状结构。絮状结构是由黏粒(<)集合体组成的结构形式。黏粒能够在水中长期悬浮,不因重力作用而下沉。当悬浮液介质发生变化,黏粒便凝聚成絮状的粒集,并相继和已沉积的絮状粒集接触,从而形成孔隙体积很大的絮状结构。具有蜂窝结构和絮状结构的土,其土粒之间有大量的孔隙,结构不稳定,当其天然结构被破坏后,土的压缩性增大。土的构造。图的构造是指土层中的物质成分和颗粒大小相近的各部分之间的相互关系的特征。土的构造最主要的特征是层状性,即层理构造。它是在土的形成过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现的成层特征。常见的有水平层理构造和带有夹层、尖灭或透镜体等交错层理构造。层理构造使土在垂直层理方向与平行层理方向性质不同,一般平行层理方向的压缩模量与渗透系数往往大于垂直方向的。土的构造的另一特征是土的裂隙性,即裂隙构造。土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常填充有各种盐类的沉淀物质,裂隙的存在破坏了土体的整体性,降低了土体的稳定性,增大了其透水性,对工程不利。此外,土中的裹物(如:腐殖质、贝壳等)以及天然或人为的孔洞等构造特征也会造成土的不均匀性和不稳定性。地下水通常是指地表以下岩土空隙中的重力水,是岩土三相物质中的一个重要组成部分。地下水的渗流可以引起岩土体渗透变形,直接影响建筑物、地基、边坡的稳定与安全;地下水位的变化,可使地基土的强度降低,产生不均匀沉降,造成基坑边坡的移动和基坑周围地面的沉陷等。地下水埋藏、分布在一定的岩土层和地质构造中,并按照补给、径流和排泄的规律不断地运动和变化。自然界的岩土体,无论是在松散堆积物还是坚硬的基岩中,都具有多少不等、形状不一的空隙。不同土体中的空隙形状、多少、大小、连通程度以及分布状况等特征都有很大的差别,岩石的这些特征统称为岩石的空隙性。岩石中的空隙是地下水储存的场所和运动的通道,岩石的空隙性在很大程度上决定着地下水的埋藏、分布及运动。水在岩土体中的储存形式。天然状态的土一般都含水,而水常以不同的形式存在于土中,并与土粒相互作用,它是影响土的工程、力学性质的重要因素之一。岩土的空隙性为地下水的储存和运动提供了条件,但水能否自由地进入这些空间,以及这些空间的地下水能否自由地运动和渗出,则与岩土的水理性质有直接的关系。水与岩土作用后表现出来的性质称为水理性质。包括:胀缩性、崩解性、毛细性、容水性、持水性、给水性、透水性和可塑性。自然界不存在没有空隙的岩土层,也就几乎不存在不含水的岩土层。其容水性和给水性关键在于其水理性质。空隙小的岩土体,含的几乎全是结合水;空隙大的主要是含有重力水,它能给出和透过水。根据岩土体给出和透过重力水的能力,可把岩土层划分为含水层和隔水层。含水层是指渗透性大、给水性强且饱含重力水的土层。当岩土体具有地下水储存和运动的空间、有储存地下水的地质条件并有一定的补给水源时即可形成含水层。隔水层是指渗透性极小、给水性也极小的岩土体。含水层与隔水层相互结合才能形成地下水埋藏的条件。在各种不同的地质环境中,含水层和隔水层的形成,控制着地下水的聚集、分布和埋藏。根据埋藏条件的不同,可以把地下水分为上层滞水、潜水和承压水三大类;按含水层空隙性质可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。含水层从大气降水、地表水以及其它水源获得补给后,在含水层中经过一段距离的径流然后排出地表或其它含水层中,重新变成地表水和大气水,这种补给、径流、排泄无限往复形成地下水的循环。对于遇水容易软化的岩层,地下水常常可以使岩石内部的联结变弱,强度降低。凡是节理发育、风化严重、层间夹有黏土矿物的岩体,除大气降水或由其它地表水渗入地面以下形成地下水外,在干旱少雨地区,也可由空气中的水气侵入岩石缝隙或土的孔隙,经凝结作用形成地下水。储存在岩质斜坡中的地下水,不仅可以降低岩石的强度,使软夹层的黏聚力和内摩擦力削弱,或使岩体发生膨胀、崩解,还可使层间的黏土矿物含水饱和而形成润滑作用。对局部岩体或岩块,地下水还可附加以浮力、动水压力,促使岩块在重力作用下碎落和滑移。由于地下水对岩土边坡经常起着破坏作用,因此地下水比地面流水对边坡稳定性的危害更严重。护坡、挡土墙不可避免地长期与地下水接触,地下水含有多种化学成份,它们可以与结构的混凝土部分或水泥砂浆发生化学反应,形成新的化合物。这些物质的形成时体积膨胀产生开裂破坏,或溶解某些组成部分使其强度降低、结构破坏,严重影响护坡、挡土墙的安全。在设计中须高度重视。三.护坡、挡土墙设计(一)工程勘察以上是有关边坡、土、地下水的一些基础知识。在实际工作当中,作为工程技术人员,对于岩土工程勘察仍需要作进一步的了解。按国家规范(GB50007-2002)的要求,边坡工程勘察必须查明以下内容:1.地貌的形态;当存在滑坡等不良地质作用时,须做到:1).查明各层滑坡面(带)的位置,2).各层地下水的位置、流向和性质,3).在滑坡体、滑坡面(带)和稳定地层中采取土试样进行试验;4).对滑坡作稳定性分析和评价;5).对滑坡的防治和监测提出建议。2.岩土的类型、成因、工程特性,覆盖厚度、基岩面的形态和坡度;3.岩体主要结构面的类型、产状、沿伸情况、闭合程度、充填状态、充水状态、力学属性和组合关系,主要结构面与临空面关系,是否存在外倾结构面。4.地下水的类型、水位、水压、水量、补给和动态变化,岩土的透水性和地下水的出露情况;5.地区的气象条件(特别是雨期、暴雨强度)、汇水面积、坡面植被,地表水对坡面、坡脚的冲刷情况;6.岩土的物理力学性质和软弱面的抗剪强度。勘察工作不能局限于红线范围,必须扩大勘察面,一般在坡顶勘察范围,应达到坡高的1-2倍,才能获取较完整的地质资料。对于高大的边坡,应进行专题研究,提出可行性方案,经论证后方可进行实施。(二)设计原则:1.应保护和整治边坡环境,边坡水系应因势利导,设置排水设施。对于稳定的边坡,应采取保护及营造植被的防护措施。注重环保。2.在山区建设,应防止大挖大填。场地平整时,应采取确保周边建筑物安全的施工顺序和工作方法。由于平整场地而出现的新边坡,应及时进行支挡或构造防护。3.边坡支挡结构应进行排水设计。对于可以向坡外排水的支挡结构,应在支挡结构上设置排水孔。排水孔应沿着横竖两个方向设置,其间距宜取2-3m,排水孔外斜坡度宜为5%,最下一排的泄水孔应高出地面。孔眼尺寸不宜小于100mm。常用的孔眼尺寸有:50x100、100x100、150x200或100的圆孔。泄水孔附近应用粗颗粒材料覆盖,并做成反滤层以免淤塞。为了防止墙后积水渗入基础,应在最低泄水孔下部铺设粘土层并夯实。支挡结构后面应做好滤水层,必要时应作排水沟。支挡后面有山坡时,应在坡脚处设置截水沟。对于不能向坡外排水的边坡,应在支挡结构后面设置排水暗沟。4.支挡结构后面的填土,应选择透水性强的填料。当采用粘土作填料时,宜掺入适量的碎石。在季节性冻土地区,应选择炉渣、碎石、粗砂等非冻胀性填料。在填土表面宜铺设防水层,一般可用黏土夯实,厚300mm。边坡支挡的排水设计,是支挡结构设计很重要的一环,许多支挡结构的失效,都与排水不善有关。倒塌的支挡约有80%是排水不善造成的。(三)边坡的设计在土体整体稳定的条件下,土质边坡的坡度允许应根据当地经验,参照同类土层的稳定坡度确定。当土质良好且均匀、无不良地质现象、地下水不丰富时,可按下表进行坡度设计。 土质边坡的坡度允许值 岩土类别 密实度或状态 坡度允许值(高宽比)坡高在5m以内坡高在5m-10m 碎石土 密实中密稍密1: 粘性土 坚硬硬塑1:注:1.表中碎石土的填充物为坚硬或硬塑状态的粘性土; 2.对于砂土或填充物为砂土的碎石土,其边坡坡度允许值均按自然休止角确定。 岩石边坡的坡度允许值 岩土类别 风化程度 坡度允许值(高宽比)坡高在8m以内坡高在8m-15m 硬质岩 微风化中风化强风化1: 软质岩 微风化中风化强风化1:土质边坡开挖时,应采取排水措施,边坡顶部应设置截水沟。在任何情况下不允许在坡脚及坡面上存在积水。边坡开挖时,应由上往下开挖,一次进行。弃土应分散处理,不得将弃土堆置在坡顶及坡面上。当必须在坡顶或坡面上设置弃土转运站时,应进行坡体的稳定性验算,严格控制堆栈的土方量。边坡开挖后,应立即对边坡进行防护处理。防护措施要因地制宜,就地取材。在植物容易生长的土质边坡上,可采取种草、铺草皮、植树等防护措施。边坡过陡或植物不易生长的边坡可采用挡墙、框格防护、封面、护面墙等防护措施,并应符合下列要求:1.种草边坡坡度不宜陡于1:1。根据防护目的、气候、土质、施工季节,宜采用易成活、生长快、根系发达、叶茎低矮的多年生草种。如系不利于种草的土壤,可在坡面铺撒一层100-150厚的种植土层,并挖成防止土层流失的小台阶。2.铺草皮适用于要迅速绿化的土质边坡。宜采用根系发达、茎矮叶茂的耐旱草种。坡度宜为1:.主要有平铺、叠铺等形式。可采用方块状或带状,方块尺寸可采用200mmX250mm、250mmX400mm和300mmX500mm,草皮厚度宜为60-100mm,以小木桩钉牢,并露出草皮面20mm。3.树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类,其布置形式可选用带状、条形和连续式。4.框格防护应以混凝土、浆砌片(块)石、卵(砾)石等做骨架,框格内宜采用植物防护或其它辅助防护措施。方形框格大小应视边坡坡度、土质而定,通常宜为1000mmX1000mm至3000mmX3000mm。石料的强度等级不应小于Mu200,砂浆强度等级不应小于M10,混凝土强度等级不应小于C20。边坡坡顶及坡脚应采用与骨架部分相同的材料加固。5.封面可采用抹面、喷浆或喷射混凝土。抹面材料可用石灰炉渣灰浆、石灰炉渣三合土、水泥石灰砂浆,厚度宜为30-70mm;喷浆的砂浆强度不应低于M10,厚度宜为50-100mm;喷射混凝土应设置钢筋网、钢丝网或土工格栅,并应通过锚杆或土钉固定于边坡上。混凝土强度等级不应低于C15,厚度宜为100-150mm。封面防护应间隔2-3m交错设置直径100mm的泄水孔。6.对于严重风化破碎或容易产生碎落的岩石边坡,可采用护面墙,其坡度不宜陡于1:。护面墙应采用浆砌片石、砌块石结构,也可采用现浇或预制混凝土结构。石料的强度等级不应小于Mu300,砂浆强度等级不应小于M10,混凝土强度等级不应小于C20。基础应设置在稳定的地基土上,埋置深度为墙厚度的倍,每隔10-20m设200mm宽的伸缩缝,间隔2-3m交错设置直径100mm的泄水孔。

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kiko小毒

地理专业论文范文

地理是一门复杂学科体系的总称,并在各层次学校开设相关课程。下面是我搜集整理的地理专业论文范文,欢迎阅读借鉴。

论文题目:论岩土工程地质灾害防治技术及防治措施

摘要: 近年来,随着我国国民经济的快速发展,各种资源开发和工程建设活动等人类工程活动的力度也普遍增大,给我国本就十分脆弱的地质环境带来了巨大的压力,地质灾害的频度和规模有逐年增加的趋势。为此,本文作者就岩土工程与地质灾害的内涵、地质灾害的特征与危害以及地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施进行了全面的阐述。

关键词: 岩土工程;地质灾害;防治措施

1、岩土工程与地质灾害的内涵

自20世纪80年代末,90年代初,我国产生了一个新的学科——地质工程学。地质工程学,是研究与解决从规划到竣工乃至工程运行后效的全过程的与地质有关的工程问题的科学。它把地质体乃至地质环境作为工程系统的组成部分来对待,这显然符合大系统工程学的思想,它包含岩土工程和地质灾害防治工程两个方面, 但以后者对其特点的反映更为深刻。岩土工程是指工程建设中涉及岩土体的开挖与加固;地质灾害防治工程是对自然或人为作用产生的有害地质现象进行防范与防治。后者包含了更全面地对地质生态环境合理开发与管理的思想。

地质灾害是指由于自然因素或者人为活动引发的危害人民生命财产安全或使人类赖以生存和发展的环境、资源发生严重破坏的地质现象。《地质灾害防治条例》规定,地质灾害包括山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等灾害。

在我国,大多数地质灾害现象都是人为因素引发的,据有关资料统计,近年来我国每年因地质灾害造成的经济损失约占各种自然灾害的1/4至1/5,因此,减少或制止破坏生态环境行为、及时采取地质灾害预防和防治措施,是我国当前减少损失的首要途径。

2、我国地质灾害的特征与危害

由于我国地理位置独特,地质构造复杂,地球生态环境多变,加之人口众多的农业大国,经济较落后,承灾能力弱,所有这些叠加在一起,形成灾害类型多、分布广、频度高、强度大、影响面宽、损失严重的格局。

据资料统计分析,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等种类的地质灾害在我国十分发育。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范围约占国土面积的50%,其中以西南、西北地区最为严重。

地质灾害可分两大类:第一类主要是由自然因素引起的地质环境问题,又称第一环境问题,属自然地质灾害;这些灾害不以人类历史的发展为转移;第二类主要是由人为活动引发的地质灾害,称第二环境问题,属人为地质灾害。这些灾害常随社会经济的发展而日益增加,据地质灾害成因分析,全国50%以上的地质灾害发生的主要原因是人类行为,尤其是人类不合理地大量挖掘能源所造成的。

滑坡

滑坡是指斜坡上的土体或岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震、人工切坡等因素的影响,沿着一定的软弱面或软弱带,整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。

滑坡的诱因:

(1)地震;(2)降雨和融雪;(3)地表水的冲刷、浸泡;(4)河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷;(5)开挖坡脚;(6)蓄水排水;(7)堆填加载;(8)劈山放炮,乱砍乱伐。

滑坡发生的`规律:

下列地带是滑坡的易发和多发地区:(1)江、河、湖(水库)、沟的岸坡地带,地形高差大的峡谷地区,山区铁路、公路、工程建筑物的边坡等。(2)地质构造带之中,如断裂带、地震带等。(3)易滑(坡)岩、土分布区。(4)暴雨多发区及异常的强降雨区。

崩塌

陡坡上被直立裂缝分割的岩土体,因根部空虚,折断压碎或局部移滑,失去稳定,突然脱离母体向下倾倒、翻滚,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象称为崩塌。

崩塌的诱因:

(1)采掘矿产资源;(2)道路工程开挖边坡;(3)水库蓄水与渠道渗漏;(4)堆(弃)渣填土;(5)强烈振动。

泥石流

泥石流是由于降水(暴雨、冰川、积雪融化水)产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流,是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。

泥石流的诱因:

(1)不合理开挖;(2)不合理的弃土、弃渣、弃石;(3)滥伐乱垦。

地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象。

地面变形

地面变形包括地面沉降、地面塌陷与地裂缝。目前中国发生地面沉降活动的城镇有70多个,明显成灾的有30余个,最大沉降量已将近3m。这些城市有的孤立存在,有的密集成群相连形成广阔的地面沉降带(区)。造成中国城镇地面塌陷原因有三:一是不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷;二是表面岩溶活动引起的塌陷;三是大量抽取地下水引起地面下沉。

地面塌陷发生的规律:

(1)岩溶强烈发育的纯可溶岩分布地带或沿其与非可溶岩的接触地带;(2)沿可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带,岩层剧烈转折、破碎的地带;(3)松散盖层较薄且以砂石为主,其底部粘性土层缺失或甚薄(一般不足1-2米)的“天窗”地段;(4)岩溶地下水的主迳流带或岩溶管道上;(5)具有潜水和岩溶水双层含水层分布地带;(6)岩溶地下水的排泄区;(7)岩沉吟地下水位在基岩面上下频繁波动的地带,或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段;(8)临近河、湖、塘地表水体的近岸地带;(9)岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。

人为地质灾害的危险性分析

人为活动加剧或加速地质灾害的发生所带来的危害性大大超过正常状态下产生的地质灾害所带来的损失。如:矿产资源的开发以及铁道、公路等各种工程建设的开挖,亦经常加剧地质灾害的发生,如:土壤侵蚀、地面塌陷与沉降、滑坡、岩爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等灾害。人工滥伐森林资源,也造成土壤侵蚀、滑坡和泥石流等灾害,并导致洪灾的加剧发生。人工爆破也会诱发岩溶塌陷、滑坡等灾害的发生,还有可能引起连锁性的岩溶塌陷。

人工诱发地质灾害的特点如下:

一是诱发速度快。在自然地质演化及气候变化过程中,岩体由相对稳定至不稳定的变化,经历长时间过程。而人工因素诱发下,就大大地缩短了自然演化时间,加速岩土体的岩性变化,而导致突变灾难的发生,并造成更大的损失。

二是诱发灾害面广。自然地质灾害的发生,除了特大灾害之外,一般其危害性有一定的局限性,在人工因素诱发下,其危害性就具有更大的影响面。例如由于生物资源———森林的破坏,工程的大规模开挖,影响的是区域性环境恶化,诱发区域性旱涝灾害,以至引发全球性荒漠化。人类活动产生的升温效应,对气候及地质灾害诱发作用的影响也是全球性的。

三是灾害损失巨大,除了地震之外,人工诱发的地质灾害所造成的损失是严重的。随着经济建设的发展,人工诱发地质灾害所造成的损失,仍会不断增加,目前估计地质灾害损失每年约500亿元,而受到威胁的就是这些数据的数倍至数百倍。1998年洪灾损失2000多亿元,死亡1432人,其中不少损失是通过地质灾害而产生的。

3、地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施

主要的施工技术标准总结

地质灾害防治工程的最大特点是隐蔽性(如抗滑桩)、复杂性(如抗滑桩+锚拉+挡板+冠梁)和多样性(防治滑坡可采用桩,亦可采用挡土墙),以地下工程施工为工艺特点,因此与地基与基础工程和岩土工程具有十分相近或相同的工艺流程、施工工序和施工工法。涉及地质灾害防治工程施工的技术规范和标准主要有:

(1)地质灾害防治工程现行施工技术标准和规范,如《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0218-2006);

(2)各类工业与民用和市政工程建设项目的地基与基础、深基坑、高切坡、地基处理、基础病害工程防治等所涉及的技术规范和标准均可参考使用,如《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002);

(3)各类水利水电工程的土石方、地基与基础和岩土工程所涉及的技术规范和标准均可参考使用,如《水电水利工程预应力锚索施工规范》(DL/T5083-2004);

(4)各类交通建设中所涉及的边坡、滑坡、危岩、塌陷和沉降等工程防治的相关技术标准和规范,如《公路隧道施工技术规范》)(JTJ042-94)。

地质灾害防治工程防治措施

做好防治工程设计

地质灾害防治工程设计,必须根据崩塌、滑坡、不稳定斜坡的成因机制、运动模式、易发性及防治目标制定。

(1)根据致灾的成因确定主要防治途径;

(2)根据灾害的易发程度、防治目标确定防治工程的强度和工程量。

地质灾害防治工程的主要工程措施

根据地质灾害防治工程勘查设计现行行业规范,《三峡库区地质灾害防治工程质量检验评定标准》等技术标准及资料分析,国内防治地质灾害的主要工程类型有:排(截)水工程、支(拦)挡工程、加固工程、护坡工程、减载与压脚工程及搬迁和避让等。

地质灾害防治措施

(l)工程防治措施

工程防治措施是防治地质灾害的重要组成部分,工程防治措施的适用条件及方式:大多数房后切坡造成的小型土质滑坡,选用滑坡后缘地表排水、前缘支挡或削方减载护坡等工程措施较为适应;对于中型以上滑坡,应根据工程地质勘察资料选择工程防治措施。

(2)生物防治措施

生物防治措施是指植树造林,种草护坡及合理耕牧。它具有应用范围广、投资省,能促进生态平衡,改善自然环境条件,防治作用持续时间长的特点,需较长时间才能发挥其效益。

根据调查区地质灾害特点和自然经济条件,泥石流区,地面塌陷区及水土流失区应采取封山育林,退耕还林等防治措施,减少地质灾害的发生和经济损失。

(3)避让措施

①雨天避让措施。对灾害隐患点和变形斜坡,采取雨天临时避让措施,各镇在防灾预案的基础上编制安全转移预案,雨天对受威胁户一一作转移地点安排。应根据就近原则、转移地(接受户)不受地质灾害或其它灾害威胁的原则进行操作。

②搬迁避让措施。对一些危险性大、危害性严重的地质灾害,防治费用超过搬迁费用或再建房仍然受地质灾害威胁的,采用搬迁避让措施。调查区需搬迁避让或已搬迁的灾点。

4、结语

岩土工程地质灾害防治工程是一项长期的工作,任重而道远。随着新技术、新方法、新材料在地质灾害防治工程中应用,地质灾害防治措施和施工技术必将迈向新的台阶。

参考文献:

[1]地质工程勘察、检验监测及设计施工与灾害防治技术实用手册.中国知识出版社.2007-11

[2]胡茂焱.地质灾害与防治技术.中国地质大学出版社.2005-9

[3]GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].国家质检总局(SBTS),2002

[4]地质工程手册.中国知识出版社.2006

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