穿过隧道的滑坡工程治理研究-埋入抗滑桩的原理与设计

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1、穿过隧道的滑坡工程治理研究——埋入抗滑桩的原理与设计郑颖人雷文杰宋雅坤梁斌解放军后勤工程学院穿过隧道的滑坡工程越来越多，此类滑坡滑体厚度大，工程风险大，费用高，成为滑坡治理的一大难点。重庆奉节～云阳高速公路B15合同段分界梁隧道出口段滑坡治理工程，表明埋入式抗滑桩特别适用于埋深大的滑坡，因而用于穿过隧道的大型滑坡治理尤为合适。前言埋入式抗滑桩是一种经济效益十分显著的桩型，是抗滑桩设计的革新。埋入式抗滑桩采用较短的桩就可使边坡达到设计要求的安全系数，桩身内力也较全长桩降低，表明埋入式抗滑桩具有良好的应用前景。1、工程概况平面布置图该隧道出口位于奉节县康坪乡河沟村，勘察区属构造侵蚀剥蚀低山地貌。

2、斜坡沿近东西向展布，区内地形呈上下较陡、中部较缓的折线型坡面，在坡体中前部分布有较平缓的台阶状平地。滑坡区地层由崩坡积物覆盖，下伏残坡积层碎石土及三叠系上统须家河组砂岩组成。残坡积物：主要分布于相对较缓的斜坡地段。岩性主要为含碎石粘性土和碎石土等。灰黄色，主要由粉粒和粘粒组成，呈可塑状。含有少量的砂岩碎石，含量约占15～25%，分布不均。崩坡积堆积物碎块石土：主要为褐黄色、灰黄色，由砂岩、泥质粉砂岩碎块石和粘性土组成。分布于整个斜坡区域。块石土呈松散～稍密状，孔隙非常发育，块石间的充填物多为高液限亚粘土成分，可塑～硬塑状。三叠系上统须家河组长石石英砂岩：灰色，主要由石英、长石和云母等矿物组成

3、，粉至细粒结构，中厚层状构造，钙、硅质胶结。岩石强度较高，质较硬。分布于整个隧道出口段。粉砂岩：灰～灰黄色，粉粒结构，薄层状构造，钙质胶结。主要分布在勘察区的北侧中部，厚度较小。经中铁西北院分析认为，目前老滑坡处于基本稳定状态。但随将来隧道的开挖及河流冲刷仍存在老滑坡变形复活的可能。究其原因主要有以下两点：（1）物质组成为崩坡积物，厚度较大，结构松散，骨架间空隙度大，透水性好，表水容易沿之渗入坡体，在相对隔水的基岩顶面汇聚，暴雨或持续降雨造成滑体土和滑带土饱水，使滑带抗剪强度降低，影响滑坡的稳定。（2）前部河流冲刷，随前部土体的流失，使滑坡前部支撑减弱，降低滑坡的稳定性。另外隧道穿越滑体，其

4、开挖形成临空面，降低滑坡的稳定性。2、埋入式抗滑桩的机理与设计方法（1）桩长延伸到地面是否能确保边坡的稳定；（2）桩长延伸到地面是否必要，会不会造成浪费。埋入式抗滑桩的桩长设计抗滑桩的桩位与桩长是边（滑）坡治理设计中的重要问题，目前桩位与桩长选择都是按经验确定的，尤其是桩长都按桩伸展到地面来确定，采用全长桩是否合理需要研究。有限元强度折减法介绍强度储备安全系数边坡体的垂直条分和受力分析有限元强度折减法不断降低岩土C、值，直到破坏。（3）有限元强度折减法的优越性。a.具有有限元法的一切优点；b.能算出无支护情况下边坡滑动面与稳定安全系数。滑动面为一局部塑性应变剪切带，在水平位移突变的地方.c.

5、能对有支护情况下边坡进行稳定性评价。不加锚杆时的塑性区加锚杆时的塑性区边坡稳定安全系数为1.1有锚杆支护时安全系数为1.5d.能根据岩土介质与支挡结构共同作用计算出支挡结构的内力。e.能模拟施工过程。桩长与滑面的关系边坡示意图算例用有限元强度折减法计算在重力作用下滑坡体的安全系数为1.02，而用极限平衡法算得滑坡体安全系数为1.04。桩的位置、桩长与滑坡体滑动面位置的关系桩长变化与滑动面的位置(桩位于公路下方)桩位于公路下方时，当埋入桩长度为7～11m时滑坡体的破坏形式为滑面通过桩顶沿剪出口滑出。在桩长为13m时，滑坡体出现两处滑动面：一处是沿桩顶滑出，同时剪出口位置改变；另一处是沿公路内侧

6、塑性区贯通至主滑动面(沿滑带层)。当桩长为15m时只有上述次级滑动面，位置为沿公路内侧贯通至滑带层。滑动面位置与桩长为13m时相同。当桩增长至坡面时，滑动面的位置仍与桩长为13m时相同。桩长变化与滑动面的位置（桩位于公路上方）桩位于公路上方时，桩长为7，9m时，滑坡体加固后的滑动面通过桩顶并经剪出口滑出；桩长为11m时形成次级滑动面，且与桩长为13，15，17m次级滑动面位置大体相同，都是沿公路内侧坡角处滑出；桩长大于17m直至地面时滑动面沿桩顶滑出，且随着桩长增长，滑动面的位置逐渐上移，剪出口位置也不断上移。2、桩的长度、位置与滑坡体安全系数的相互关系桩长变短虽然可以使桩身的受力变小，但随

7、着桩长的变短，滑动面不断下移，滑体的稳定安全系数逐渐降低。如果稳定安全系数低于设计中规定的安全系数时，桩的安全储备不足，为设计所不允许。符合设计规定安全系数的桩长就是沉埋桩的最小桩长，这是沉埋桩的设计中的首要任务。桩长、桩的位置与边坡安全系数之间的关系桩长、桩的位置与边坡安全系数之间的关系当桩位于公路下方时，桩的长度为7m，9m，11m时，滑坡体的安全系数从1.13增加到1.19，说明增加桩长可以增加滑坡体的