解析岩土工程应用与环境地质灾害问题措施

　　摘要：本文作者就工程地质勘察的岩土工程分析原则与方法，分析岩土工程的环境地质灾害滑坡的原因及防治措施。

　　关键词：岩土工程,环境地质,灾害

　　一、工程地质勘察的岩土工程应用

　　1、岩土工程分析原则

　　(1)岩土物理力学性质参数。试验成果可按岩土体质量类别、工程地质单元、区段或层位，分别用算术平均值、最小二乘法、图解法、数值统计法或优定斜率法进行整理，并舍去不合理的离散值。应采用整理后的试验值作为标准值，再根据水工建筑物地基或围岩的工程地质条件进行调整，提出地质建议值，当采用结构可靠度分项系数及极限状态设计方法时，岩土性能的标准值宜根据岩土试验性能的概率分布的某一分位值来确定。

　　(2)土的物理力学性质参数。地基渗漏系数采用室内试验或抽水试验的大值平均值作为标准值;用于水位降落、排水计算宜用小值平均值，供水工程计算可用平均值。粘性土地基，f可采用室内饱和固结快剪90%，c可取20～30%，对于砂性土，f可采用85～90%，不计c值;土的抗剪强度宜采用试验峰值的小平均值作为标准值;软土宜采用流变值。

　　(3)岩体的物理力学性质参数。当试件呈脆性破坏时，抗剪强度取值：拱坝应采用峰值强度的平均值作为标准值;重力坝应采用概率分布的0.2分位值作为标准值或采用峰值强度的小值平均值，或采用优定斜率法的下限作为标准值。抗剪强度采用比例极限强度作为标准值。当试件呈塑性破坏时，以其屈服强度作为标准值，并考虑时间效应，并按流变影响进行折减。总体变形指标应根据岩体实际承受工程作用力方向和大小进行原位试验，并采用压力――变形曲线上建筑物最大荷载下相应的变形关系选取标准值。坝基岩体承载力宜根据饱和单轴抗压强度进行折减确定标准值，软岩可通过三轴压缩试验确定其容许承载力。

　　(4)结构面的抗剪强度。当结构面试件的凸起部分被啃断或胶结充填物被剪断时，采用峰值强度的小平均值作为标准值。当结构面试件呈摩擦破坏时，应采用屈服强度或流变强度作为标准值。

　　(5)软弱层、断层的抗剪强度，当试件呈塑性破坏时，应采用屈服强度或流变强度为标准值。当试件粘粉含量>30%或有泥化镜面或粘土矿物的蒙脱石为主时，应采用流变强度作为标准值。在固结剪切中，峰值与流变折减系数为0.8，屈服值与流变折减系数为0.93，其剪切带屈服值相当于峰值60～70%。

　　(6)斜坡稳定计算参数。岩质边坡潜在的滑动面的抗剪强度可取峰值强度;古滑坡或多次滑动面的抗剪强度可取残余强度。

　　2、岩土工程分析方法

　　(1)抗剪断强度试验资料整理分析方法。①、检查原始试验资料，论证各试点峰值抗剪强度;②、点绘原始资料水平位移――剪应力――垂直位移曲线;③、确定抗剪强度特征值;对于脆性破坏型的混凝土/基岩抗剪，采用前端剪胀点作为混凝土/基岩胶结面不开裂的控制点，确定为近似比例极限。对于塑性破坏型的岩体及软弱层抗剪，依据变形曲线判断，当剪应力增加到约为峰值0.6～0.7倍范围内，位移速度增大，曲线明显转折，确定为屈服值强度。④、依据大剪试验剪面地质素描图，分析多试点情况，确定剪切类型，点绘σ—τ关系曲线，分别整理单组及分类的抗剪强度指标。

　　(2)岩体变形特征试验资料分析整理方法。①、检查原始资料，判断多级压力下变形是否稳定;②、对最后一级压力下变形值进行修正，确定变形稳定值;③、采用某级荷载下回弹线延长近似计算弹性模量，解决部分试点由于卸荷至零点荷载扳脱离而造成的弹性变形不确切的问题;

　　(3)优定斜率法

　　尊重岩体的结构特征，不搞机械式的分解和装配，对组成岩体抗剪强度参数的两个随机变量f、c，利用其稳定性的差异和相关性，按先易后难的原则，先优定f，再求其c，建立参数取值较科学程度，习题减少主观随意性。

　　①综合分析法：首先分析岩石在三维状态下的强度特征，探索内摩擦角的变化规律，再根据各岩体试验成果绘制τ—δ关系图，从其点群分布的总趋势，并注意岩级试点应力―应变关系所显示的特点，以及个别离散度试点的代表性,大致确定出点群上、下包线的斜率，最后参考工程实践经验，综合分析确定各岩级的斜率;

　　②公式计算法(岩体破坏经验准则推求法)。大量资料表明：库伦强度准则中的摩擦系数应理解为：在最大正应力下的瞬时摩擦系数综合值，因此，根据坝基岩体可能达到的应力水平，确定此应力区段骨的全部瞬时摩擦系数的平均值，以此作为摩擦系数的优定值，并按经验破坏准则导出各岩级的优定内摩擦角。

　　二、导致地质灾害滑坡的原因与防治措施

　　1、滑坡的产生的原因

　　滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。

　　滑坡工程防治措施是防治地质灾害的重要组成部分。经过多年防治滑坡的实践，滑坡防治的原则首先是要能够正确认识滑坡，滑坡的性质、类型、范围、规模、机理、动态、稳定性的正确认识和发展趋势的预测是防治滑坡的基础。另外，滑坡危害严重，治理费用昂贵，因此再铁路和公路选线、厂矿与城镇选址时应充分重视地质勘察，地质配合选线(即所谓的“地质选线”)，尽量避开大型滑坡和多个滑坡连续分布的地段，以及开挖后可能发生滑坡的地段，如岩层层面倾向线路，倾角大于10°及厚层堆积层分布的地段，大型断层破碎带分布及多条断层交叉地段等。这些也属于滑坡的内部条件。滑坡发育的外部条件主要有水的作用，不合理的开挖和坡面上的加载、振动、采矿等，以前两者为主。调查表明：90%以上的滑坡与水的作用有关。水的来源不外乎大气降水、地表水、地下水、农田灌溉的渗水、高位水池和排水管道等的漏水等。不管来源怎样，一旦水进入斜坡岩土体内，它将增加岩土的重度并产生软化作用，降低岩土的抗剪强度，产生静水压力和动水力，冲刷或侵蚀坡脚，对不透水层上的上覆岩土层起润滑作用，当地下水在不透水层顶面上汇集成层时，它还对上覆地层产生浮力作用等等。总之，水的作用将会改变组成边坡的岩土的性质、状态、结构和构造等。因此，不少滑坡在旱季原来接近于稳定，而一到雨季就急剧活动，形成“大雨大滑，小雨小滑，不雨不滑”。这也说明了雨水和滑坡的关系。山区建设中还常由于不合理的开挖坡脚或不适当的在边坡上填放弃土、建造房屋或堆置材料，以致破坏斜坡的平衡条件而发生滑动。此外，振动对滑坡的发生和发展也有一定的影响，如大地震时往往伴有大滑坡发生，爆破有时也会引发滑坡。

　　2、滑坡防治技术及防治措施

　　通过以上对滑坡的形态特征及滑坡形成条件的介绍，我们不难得出治理滑坡的相关工程措施。然而，一个滑坡的发生往往是多个因素综合作用的结果，因为，我们只有做详细的调查和分析计算后，才能制定出切合实际的防治措施。

　　(1)消除和减轻地表水和地下水的危害

　　滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和减轻水对边坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水压力和动水压力，防止岩土体的软化及溶蚀分解，消除或减小水的冲刷和浪击作用。具体做法有：防止外围地表水进入滑坡区，可在滑坡边界修截水沟;在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟。在覆盖层上可用浆砌片石或人造植被铺盖，防止地表水下渗。对于岩质边坡还可用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。排除地下水的措施很多，应根据边坡的地质结构特征和水文地质条件加以选择。常用的方法有：1，水平钻孔疏干;2，垂直孔排水;3，竖井抽水;4，隧洞疏干;5，支撑盲沟。

　　(2)改善边坡岩土体的力学强度

　　通过一定的工程技术措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小滑动力。常用的措施有：1，削坡减载;用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。削坡设计应尽量削减不稳定岩土体的高度，而阻滑部分岩土体不应削减。此法并不总是最经济、最有效的措施，要在施工前作经济技术比较。2，边坡人工加固;常用的方法有：1，修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体;2，钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑工程;3，预应力锚杆或锚索，适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡;4，固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度;5，SNS边坡柔性防护技术等。

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