膨胀岩土边坡失稳因素及治理措施分析

牟玲峰

广西基础勘察工程有限责任公司

摘要：膨胀岩土是施工单位在施工过程中的一大难题。一旦出现边坡失稳，不仅对地质环境产生极大影响，同时对工程的施工进展及质量也极易造成较大损害，是岩土工程施工项目中的重点处理部位。由于膨胀岩土边坡失稳的特点及形态具有多样性，因此在具体治理边坡失稳情况时应根据实际情况采取措施。本文以膨胀岩土边坡失稳的特点及破坏形态为研究基础，对各类可能造成岩土边坡失稳的因素进行简要分析，并对如何有效治理该现象提出几点有效措施，为进一步提升我国岩土工程水平提供有利条件。

关键词：膨胀岩土；边坡失稳；特点；成因；设计；治理措施

一、膨胀岩土边坡失稳的主要特点及破坏形态

1.膨胀岩土边坡出现失稳现象的主要特点

膨胀岩土出现失稳时多数情况下属于无支护现象，且在失稳过程中出现逐层裂缝、滑破击塌陷等，而在有支护作用条件下时，则常表现为岩土表面裂缝，一旦裂缝或失稳扩大，则直接导致支护整体作用丧失，稳定性降低。此外，由于膨胀岩土缝隙中常存有水分，而在水分不断浸润和干涸过程中使膨胀岩土边缘处出现膨胀、收缩反复的情况，最终使其结构因应力的不断变化而产生破坏，导致其自身形态逐渐失稳，支护结构及岩土结构最终出现开裂、滑坡。而具体来说，膨胀岩土出现滑坡的现象具有以下特点：

第一，膨胀岩土的滑坡现象具有一定季节性，通常情况下，因受到雨水季节的影响，该情况在夏季出现的概率较大，第二，该现象具有区域性，由于部分区域的气候较为湿润，出现该现象的几率较大；第三，该现象具有逐级性、渐进性，由于边坡岩土的每层地质类别有所不同，因此在出现滑坡时会逐级滑坡，由浅至深，逐渐滑坡；第四，该现象不仅是在陡坡上，在部分平稳的边坡范围内也极易出现滑坡现象。此外，除了上述特点外，岩土边坡滑坡还与岩土所处地形和膨胀岩土自身结构有关。

2.岩土边坡失稳时产生的破坏形态

膨胀岩边坡的破坏形态既不同于岩石的破坏形态，也不同于土体的破坏形态，其破坏形态可分为单平面滑动、平面张裂滑动、追踪式阶梯形滑动、屈服拉裂剪切滑动、弧形滑动以及胀裂破坏。工程中最为常见的破坏形态为胀裂破坏。就膨胀岩边坡的变形破坏类型而言，可分为三种破坏类型，分别为坡体失稳、坡面失稳和边坡失稳。坡面失稳的破坏形式有剥落、溜塌、局部崩塌；边坡失稳的破坏形式有坍塌和滑坡。

膨胀岩的坡面病害一般发生在边坡表层受气候影响较大的区带内，其深度与大气营力的作用直接相关，但一般不超过lm。湿胀干缩是膨胀岩产生这类病害的原因。坍塌是膨胀岩边坡中最常见的病害形式之一。边坡开挖引起坡脚应力集中，同时膨胀岩岩体结构破碎，吸水膨胀导致岩体强度衰减是产生这类病害的根本原因。

二、膨胀岩土边坡出现失稳情况的主要成因

1.因内部结构产生的失稳现象

首先，膨胀岩土中富含亲水性矿物土质，其中包括伊利石、蒙脱石等，而这类土质具有较高粘性，在吸收水分时会出现膨胀现象，而在失去水分后则逐渐干缩，使该区域的膨胀岩土处于反复膨胀和收缩状态，因此该岩土中缝隙及密度较大，具有较高沉降性，无法直接作为工程地基，产生失稳的概率极高；其次，由于膨胀岩土常出现涨缩情况，导致其内部缝隙较多且连续性较大，而这种情况也使得岩土整体结构无法形成整体，被缝隙分成多个结构块，而缝隙的不断扩大为风化作用提供了先决条件，导致风化作用顺着缝隙不断扩大至岩土深部结构中，导致岩土更深层次存在软土性质，而一旦因水分增多则直接由内至外对岩土结构和边坡部位产生作用，导致失稳现象出现。

2.因外部环境产生的失稳现象

第一，我国国土面积较大，所垮气候区域较多，部分地区的气候具有多变性，在夏季时降水较为丰富，而在秋、冬季节则出现水分失去的情况，导致岩土因受到气候的变化出现反复膨胀、收缩的情况，最终出现边坡失稳；第二，部分膨胀岩土所处区域的地下水较为丰富，且在因受到季节性作用，地下水在季节交替时则出现上涨及下落的趋势，而岩土中的亲水性土质因水分的增加与流失出现变化，导致岩土在反复状态下出现结构不稳的情况，最终形成失稳现象。此外，地形、地表水等都是造成岩土边坡失稳的主要成因，但归咎其主要原因都是因为岩土中缝隙及水分的变化。

3.因岩土工程施工过程产生的失稳现象

首先，由于在初期勘测时并未对岩土内部结构进行深层次勘查，导致其勘查数据及具体分析结果产生极大误差，而在工程施工过程中因上方混凝土结构对岩土产生极大作用，不仅出现沉降、塌陷，同时也因边坡为能及时做好支护而出现失稳情况；其次，在针对岩土地质进行工程设计时，由于在设计过程中并未对其边坡失稳成因进行具体分析，而是随意采用某种地基处理技术进行施工，导致其设计出现极为不合理现象，不仅增大失稳现象，同时对施工成本及工程进度造成浪费和延误；第三，在施工过程中采取的施工技术缺乏科学性与适用性，导致建筑对岩土的压力过大，而岩土缝隙在不断受到外力后其边坡出现失稳现象，对建筑质量造成极大损害。

三、膨胀岩路堑边坡的设计原则

膨胀岩边坡的防护设计应基于其变形机制和破坏模式，根据不同的变形机制和潜在破坏模式设计相应的防护加固对策，以“放缓边坡、坡脚支挡、非全封闭防护”为宜。用桩、墙固脚可解决坡脚岩体强度不足的问题并抵御滑动，以采用抗滑桩、重力式抗滑挡土墙或重力式锚杆挡土墙较有效。抗滑桩需要考虑侧壁应力的控制，加大埋深。挡土墙埋深需要超过气候剧烈影响层，考虑附加膨胀力加大截面以抗倾覆。另外，边坡设计时，还必须综合考虑膨胀岩土的类型、性质、填筑条件，工程措施以及地区气候特点等因素。上部边坡放缓至稳定坡率，与岩体低剪切强度相适应。分级留平台以减小趾部压力。坡面防护措施贯彻“允许膨胀力释放和裂隙水排泄”的宜疏勿堵的原则，以采用锚杆框架加草皮护坡和干砌片石护坡等非全封闭防护为宜。若采用全封闭的浆砌片石护坡，则应注意泄水，加大厚度；若采用浆砌片石骨架加草皮护坡，则应加大骨架的埋深和截面，避免浅层溜坍和坡面鼓胀。

现行《铁路特殊路基设计规范》(TB10035-2006)对边坡防护加固给出了应遵循的规定：第一，可能发生浅层破坏时，宜采取半封闭的相对保湿防渗措施；第二，可能发生深层破坏时，应结合浅层破坏，通过边坡稳定性分析确定加固处理措施；第三，膨胀岩强度指标应采用低于峰值强度值，可采用反算和经验指标；第四，支挡结构基础埋深应大于气候影响层深度，反滤层厚度应适当加厚；此外，由于膨胀岩的复杂性、可变性和不确定性，地质勘察参数往往难以准确确定，而设计理论尚不完善，且设计方法带有经验性和类比性。膨胀岩地区的路堑边坡工程设计，不应忽视的重要内容是根据施工中的信息反馈和现场监控资料进行不断校核、补充和完善原始设计，即采取信息化设计的原则。

四、针对膨胀岩边坡失稳情况可采取的治理措施

1.加强岩土排水处理

通过对以上内容的分析后可知，膨胀岩土出现边坡失稳的主要原因就是水分的不断充分充斥与流失，而如果水分一直停留在岩土中则无法有效开展施工项目，因此为了进一步提升岩土整体效果，降低水分对岩土的影响力，必须加大排水、降水力度，将水分排至其他区域，降低边坡失稳发