余澤先
地質災害根據地質環(huán)境或者地質變化速度可分為突發(fā)性地質災害以及緩慢性地質災害,在地質災害工程中滑坡以及邊坡坍塌是需要重視的問題,因此需要全面分析邊坡結構并通過技術性措施提升其穩(wěn)定性,以下進行相關分析。
在不同的地質結構下邊坡穩(wěn)定性也存在差異,邊坡失穩(wěn)會導致嚴重的經濟損失以及人員傷亡,主要體現如下:其一,露天情況下,如果邊坡達到一定傾斜角度上方巖土開始落滑,由此出現塌方,并且隨著傾斜角度加大產生的危害性也在加強;其二,人工設計邊坡缺乏合理性會導致邊坡穩(wěn)定性下降。通過上述分析可以發(fā)現邊坡失穩(wěn)的主要因素包括地質結構導致的剪切滑移、錯動變形以及張拉破壞,還包括人文因素導致邊坡被破壞,進而出現水土流失、崩塌等問題,所以需要分析滑落類型以及巖體強度,做好邊坡穩(wěn)定性保護工作,由此保障人們的生命財產安全并保護好生態(tài)環(huán)境。
對邊坡穩(wěn)定性產生重要影響的因素包括邊坡地質褶皺形態(tài)、巖層產狀、區(qū)域構造特征、節(jié)理縫隙發(fā)育特征、區(qū)域新構造運動特征,邊坡的構成物質包括強化風巖、全風化巖、長石、石英,巖土體重力、風力、振動力等因素影響導致巖體和土體變形,進而出現地質災害。
陡峭斜坡的巖體和土體受到重力作用影響會出現崩塌以及山體滑坡,表現為巖土體脫離母體崩落,最終堆積在山坡下方的土質當中。斜坡上的巖體受外力影響沿著軟弱地帶或者軟弱面整體下滑,造成崩塌滑坡地質災害的主要因素為采空區(qū)塌陷,比如地質開采期間未能對下方情況進行勘測,導致露天崩塌表現形式為邊坡滑落;地下開采主要以塌陷為表現形式,因此井下開采危險程度要大于露天開采;長期降雨或者暴雨會導致塌陷滑落程度加強并伴隨泥石流出現,存在巨大的安全隱患。
對邊坡產生影響的因素當中水的滲透作用不可忽視,能夠增大土體質量以及滑動面的滑動力,還會降低巖土體的抗剪強度,由此影響邊坡穩(wěn)定性。尤其是在降水較多的月份,地表水匯集較多并進入邊坡縫隙當中,導致縫隙中的填充物減少,出現邊坡失穩(wěn)情況,最終發(fā)生滑坡、崩塌等地質災害。在邊坡設計計算期間需要分析靜水壓力以及動水壓力帶來的影響,由此增強邊坡工程安全性。
導致邊坡失穩(wěn)加劇的主要因素在于基坑邊坡陡峭、開挖深度過大、車輛行駛、開采期間未掌握邊坡穩(wěn)定性、土體和水混合導致自重增加,在人工開挖邊坡過程中超過一定程度會導致坡度加大,如果土質較差,土體受雨水浸泡之后變得松軟。此外地質災害與坡度為正相關關系,坡度越大雨季出現滑坡幾率越高,進而大大降低地質災害穩(wěn)定性。
在實際生產建設過程中預測預報是不可或缺的環(huán)節(jié),能夠有效增強勘測保障能力,施工前期需要科學分析資料,加強數據統計,由此為后續(xù)的勘測工作打下基礎,并保障作業(yè)人員的安全。在實際預測預報中主要是分析斷層、褶曲、陷落柱、沖刷帶等地質結構資料,收集當月的地質資料、水文資料,比如在隧道工程中已經開始利用紅外探測法、直流電流法、地質雷達法、超前水平鉆孔,而TSP法實用性最強,優(yōu)勢在于預報距長并且精確度高,能夠減輕對隧道的影響。
滑坡工程勘察能夠有效分析滑坡所在地段工程地質條件,比如具體掌握地形地貌、地質構造、地層巖性、水文環(huán)境和地震活動等自然作用以及經濟狀況、人類工程活動所導致滑坡穩(wěn)定性出現的變化,進而分析滑坡穩(wěn)定性可能出現的變化,最終提出應對措施。所以在勘測施工環(huán)境過程中需要專業(yè)人員督導,由此確??睖y工作順利實施。
地質災害邊坡穩(wěn)定性計算過程中為了保證計算精確度需要分析物理力學參數:其一,為了提升邊坡基礎資料的準確性需要綜合性分析數據,根據邊坡土質情況設計支護方案,比如計算邊坡參數過程中需要分析邊坡長度類型以及回填的高度,再確定邊坡施工安全等級和制定支護方案;其二,邊坡支護施工期間需要明確邊坡的天然重度、飽和重度、粘結強度、承載力,同樣能夠提升支護方案的合理性。
在工程建設當中施工人員和技術人員需要對邊坡安全隱患加以重視,科學計算邊坡穩(wěn)定度,全面分析邊坡穩(wěn)定性的影響因素,之后結合數據確定土方邊坡,確保邊坡大小合理,讓坡頂荷載達到技術規(guī)范或者進行支護處理,由此避免邊坡失穩(wěn)。技術人員需要在工程建設過程中科學實施爆破作業(yè),避免邊坡爆破不科學影響巖石穩(wěn)定性,威脅現場人員安全,所以要求工程建設過程中對爆破技術人員進行培訓,由此降低爆破作業(yè)對巖石穩(wěn)定性帶來的不利影響。此外,爆破作業(yè)結束后需要施工單位清理松石,由此消除安全隱患。
為了推動邊坡滑坡治理工作高質量開展需要強化監(jiān)管力度,要求施工單位結合施工現場情況制定安全措施,對現場情況進行全面監(jiān)管,科學制定方案,確保安全工作落實到位。與此同時,需要明確執(zhí)法人員責任,嚴厲查處違法行為。施工單位在資源開挖過程中同樣需要遵守相關規(guī)定,保證開挖具有合理性,在持續(xù)開采資源的過程中需要同步開展邊坡環(huán)境治理工作,科學應用治理技術實現開采和治理同步。此外,技術人員現場監(jiān)管人員需要發(fā)揮自身作用,要求工程嚴格遵守國家法律法規(guī),杜絕不規(guī)范的施工行為,施工現場非施工人員進入作業(yè)區(qū)。
邊坡施工需要遵循一個邊坡一種設計方案,部分邊坡工程出現安全事故與施工人員思想麻痹有關,所以要求施工單位開展安全培訓工作,由此增強施工人員安全意識。在作業(yè)過程中需佩戴安全設施、防護用具,全面提升安全管理質量,針對施工期間存在的違法操作行為需要嚴格處理,相關人員對于邊坡非自然移動需要做好記錄,并且以書面報告形式上交到指揮部,由此及時處理。邊坡工程當中需要應用裂縫檢測技術,由此分析邊坡事故存在的風險性,通過提前預判裂縫移動情況采取相關措施進行預防。
施工單位需要組建安全管理部門,由安全管理人員對施工過程進行監(jiān)督管理,并且配合相關部門消除施工不安全因素,對施工單位安全教育工作開展情況、勞動防護用品發(fā)放使用情況進行檢查。開采過程中同樣需要遵循相關程序,如果違反規(guī)定需要由安全管理人員上報,進而降低后續(xù)出現邊坡失穩(wěn)情況的幾率。
在治理工作開展前期需要科學評估邊坡情況,通過邊坡支護施工增強邊坡結構穩(wěn)定性。其一,要求施工單位組建質量管理部門,將責任落實到個人,嚴格實施“三檢”制度,由質檢人員全程監(jiān)督施工工具,對每項施工內容進行驗收;其二,需要制定科學施工方案,解決邊坡滑坡問題,并根據實際情況加以選擇各部門以及技術崗位,需要將安全管理作為重點,科學應用施工技術,全面保障邊坡施工質量,之后跟蹤檢查開挖作業(yè)情況,及時解決施工中存在的問題,避免坍塌、散落、滑動等問題出現。
地質災害治理期間需要對排水工作加以重視,受流水侵蝕影響會加大滑坡地質災害發(fā)生幾率和治理難度,為確保邊坡穩(wěn)定性要求施工單位開展好邊坡排水工作,有效清理邊坡范圍內的積水和地下水。邊坡排水能夠起到防止滑坡的效果,主要方式如下:其一,通過鉆孔排出邊坡積水以及地下水,逐漸降低地下水位;其二,通過修建排水溝堵截邊坡地表水,并且施工期間需要平整水溝的溝壁,禁止水溝內部存在石塊松土,對底部進行清理后確保排水通暢;其三,設置人工引水渠,挖掘山體水渠之后實現山體內部積水分流處理,通過截流或者改道可以降低地表積水對山體的影響,集中在地表下的積水可以通過抽水設備處理,為了確保邊坡穩(wěn)定性提升在地質災害治理工程中可以通過人工卸載的方法清除多余的巖體和土體,由此降低邊坡上方的荷載,增強邊坡滑動摩擦力,達到穩(wěn)定邊坡的作用;其四,采取截排水措施,對于滑坡區(qū)域地下水可以進行抽水或者導排處理,由此降低滑坡區(qū)域地下水水位,針對已經出現滑坡災害區(qū)域和未出現滑坡災害區(qū)域采取截排水措施,實現地下水分流處理,能夠有效提升滑坡治理水平;其五,如果邊坡陡峭并且?guī)в卸逊e體和松散的巖體避免需要削減坡面并且設置抗滑樁,把樁體嵌入邊坡滑動面的下方,實現樁體和樁體之間的連接,由此提升巖體和土體抗滑性能。施工人員需采取防護措施,并在山體滑坡部位進行綠色植被種植,也能達到提升滑坡治理效果。此外,結合實際情況平整邊坡,由此通過改變邊坡外形增強穩(wěn)定性。
整體來看,地質災害治理工程中滑坡治理主要措施如下:其一,針對積水較多的邊坡區(qū)域需要通過地表排水地下排水相結合的方法;其二,如果巖體風化嚴重需要利用擋土墻治理容易出現塌方的邊坡。此外,如果邊坡上方碎石量較大,為避免滾落需要清理邊坡,并進行深入檢查。
在施工過程中需根據工程實際情況合理設置樁間擋土板厚度和高度,讓擋板埋入地下的一定深度,由此確保中間板位置合理。處于樁的中間部位,一般情況下選擇準14HRB400級的螺紋鋼,將其設置成橫向受拉主筋和豎向受拉主筋,并根據工程實際情況合理設置間距,擋土板制作材料為C30混凝土。
連接梁的主要作用在于承擔擋土墻重力并根據工程實際情況合理設置梁的寬度和厚度,由此保證量身混凝土強度滿足工程標準,還要保證冠梁頂面和擋土墻位置相互連接,滿足《建筑邊坡工程技術規(guī)范》。在鋼筋加工和安裝過程中也要保證模板表面的平整度和清潔性,由此達到施工標準。此外,需要對混凝土澆筑標準嚴格控制,之后開展混凝土養(yǎng)護工作。
結合設計規(guī)范以及擋土墻工程具體情況設計圖紙與高程,明確挖掘區(qū)域和基腳大樣尺寸,然后挖掘地基和修建施工擋土墻。施工過程中采用分層錯位方法,由此確保不同層橫縫厚度處于相同狀態(tài)?;讐χ汉团_階轉彎位置通縫不得處于垂直狀態(tài),并且嚴格進行砂漿水灰比控制,凝固狀態(tài)下的階層需要采取保護措施,進而讓條石擋墻使用的材料清潔度達標,之后合理設置塊石的厚度。
主要施工流程為,首先設置和調整坡面,之后進行初步噴漿并確定錨孔位置,施工人員清理錨孔,制作和安裝錨桿要求在錨孔中加入漿液,然后噴射混凝土,擋土墻工程和錨桿工程施工能夠起到預防滑坡的效果,達到地質災害治理目標。
某礦區(qū)施工處于丘陵地貌,現進行道路工程建設,進行場地填挖平整處理發(fā)現原有地形地貌出現人為改變,地質結構受到破壞,導致該區(qū)域邊坡存在安全隱患,不采取工程治理措施會出現局部滑坡情況,引發(fā)地質災害。該礦區(qū)原始坡度為15°~35°,最大坡高60m,坡頂高程為65m~135m,坡腳高程為60m~75m,在人工開挖期間已形成陡坡。該礦區(qū)地表水主要為大氣降水,并且該礦區(qū)淺層地下含水層較少,大氣降水嚴重影響了地下水位,具有季節(jié)性變化特征。
5.1.1 強降雨
本工程全面分析該區(qū)域降水情況,通過調查發(fā)現降水集中于5月~9月,為全年降水量81.5%,平均降水量180mm,最大降水量2580mm,暴雨對當地環(huán)境帶來重大影響,并成為誘發(fā)地質災害的主要因素。由于雨量過大降水流入巖層土體當中,該情況下導致土體狀態(tài)出現變化,處于暫時飽和狀態(tài),并且降低土體內部黏聚力,無法保證邊坡穩(wěn)定性,此外在雨水滲透作用下土層抗堿強度開始下降。
5.1.2 人為因素
人工開挖會嚴重影響邊坡穩(wěn)定性,在人工開挖過程中使得地形變化明顯,雨量過大情況下隨著滲透力增強存在安全隱患,容易出現崩塌事件。從人工開挖情況來看,開挖力度提升導致地形陡峭,巖土層容易出現多種地質災害,坡度和地質災害關系密切,厚度越大在雨季越容易出現山體滑坡。
5.1.3 邊坡巖土體物質構成
地質災害邊坡穩(wěn)定性和邊坡巖土體關系密切,在本工程中場地的巖土主要為石英和長石,該物質容易風化,受外界影響明顯,并且邊坡巖體抗風能力較差、土體容易變軟,邊坡穩(wěn)定性下降,強風化巖、全風化巖成為崩塌的主要物質,在地表水與地下水共同影響下導致物理指標出現變化。
地質災害邊坡穩(wěn)定性計算關鍵在于確保準確性,為此本工程科學選擇物理力學參數,基于勘察資料分析的前提選擇試驗參數。其一,天然狀態(tài)下的強風化砂巖重度18.7、全風化砂巖重度18.5、中風化砂巖重度15.1,飽和狀態(tài)下強風化砂巖重度19.4、全風化砂巖重度19.1、中風化砂巖重度25.4;其二,天然狀態(tài)下強風化砂巖、全風化砂巖以及中風化砂巖內摩擦角分別為20°、20°、32°,而飽和狀態(tài)下三者內摩擦角分別為18°、18°、30°;其三,天然狀態(tài)下強風化砂巖、全風化砂巖、中風化砂巖粘聚力分別為45KPa、30KPa、750KPa,而飽和狀態(tài)下三者凝聚力分別為30KPa、90KPa、600KPa;其四,天然狀態(tài)下素填土重度每立方米17kN,飽和狀態(tài)下素填土重度每立方米1820kN,天然飽和狀態(tài)下內摩擦角分別為14°、12°,凝聚力分布分別為9KPa、7KPa,而飽和狀態(tài)下中風化巖內膜角腳分別為27°、26°,粘聚力分別為24KPa、19KPa。
確定試驗數據后分析潛在滑移面,該過程中需要進行現場調查,分析勘察資料,從多個角度分析地質災害邊坡崩塌機理。根據邊坡基巖面埋藏情況或者分析地質剖面揭露的邊坡巖體構成,在降雨情況下保證潛在滑移動面分析正確性。本工程安全系數為0.86,處于不穩(wěn)定狀態(tài),為減少滑坡崩塌問題需及時采取治理措施。
本工程采用錨索結合結構的治理方法,該方式施工便捷,并且能夠達到提升邊坡穩(wěn)定性的目標。在控制地質災害邊坡變形過程中,該施工技術應用預應力鎖,并且能夠達到綠色環(huán)保要求,在實際治理過程中對格梁間的破面綠化處理,在保證邊坡治理效果的同時能夠美化環(huán)境,后續(xù)分析安全系數達到1.536,證實穩(wěn)定性較好,顯著降低崩塌滑坡幾率,此外本工程采取了截排水措施。在邊坡處理過程中基坑開挖達到設計標高或者開挖期間出現異常情況要及時通知勘察單位,之后清除變形區(qū)域的地基基礎,然后重新設置擋土墻,在穩(wěn)定邊坡之后重新建立地基基礎,強化上部和下部的結構設計。
綜上所述,整體來看,降降雨、邊坡巖土體以及人工開挖是影響地質災害邊坡穩(wěn)定性的三大因素,盡管自然災害無法避免,不過采取預防和治理措施可以顯著降低損失,在預防和治理邊坡失穩(wěn)問題過程中需要提前做好勘察工作,優(yōu)化設計方案,然后科學選擇滑坡治理技術性措施,全力保障支護效果,進而創(chuàng)造良好的生態(tài)效益和社會效益。