《高等级公路维护与管理》第三章 边坡病害处治(49P).ppt
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1、第三章 边坡病害处治,第一节 概 述第二节公路边坡常见病害及防治第三节边坡治水,教学目的与要求,1、叙述边坡破坏的类型和影响边坡稳定性的因素;2、叙述路基边坡常见病害,掌握常见边坡病害的处置方法;3、说明边坡排水设施的类型、作用、设置要求,沟渠加固措施的适用条件和施工要点。,新课内容,第一节 概 述根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑,合理布局,因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施,确保高等级公路的稳定和高速行车安全,同时达到与周围环境协调,保持生态环境相对平衡,美化高等级公路的效果。边坡的治理,首先要进行边坡的稳定性分析。边坡处治是在地质勘察分析资料基
2、础上,通过对边坡的稳定性分析、计算,给出控制边坡不稳定的具体方案和措施。,一、边坡分类与边坡破坏类型 1、边坡一般分类,2、边坡破坏类型,边坡的破坏分为浅层破坏和深层破坏。破坏面在坡面2m以下的剪切破坏为深层破坏,包括:平面破坏、楔形破坏、曲面破坏等;在坡面下2m以内的破坏为浅层破坏,包括:风化剥落、崩塌、坡面浅层滑坡等。常见的边坡破坏为浅层破坏。不同类型边坡,其破坏形式不同。,平面破坏:主要结构面的走向、倾向与坡面基本一致,结构面的倾角小于坡脚且大于其摩擦角。一个滑动平面和一个滑动块体 一个滑动平面和一条张裂隙若干滑动平面和横节理 一个主要滑动面和主动、被动两个滑动块体。楔形破坏:两组结构面
3、的交线倾向坡面,交线的倾角小于坡脚且大于其摩擦角。圆弧破坏:节理很发育的破碎岩体发生旋转破坏倾倒破坏:岩体被陡倾结构面分割成一系列岩柱,当为软岩时,岩柱产生向坡面弯曲;当为硬岩时,岩柱可再被正交节理切割成岩块,向坡面翻倒,岩质边坡破坏类型,滑坡:斜坡在一定自然条件下,部分(岩)土体在重力作用下,沿着一定的软弱面(带),缓慢地、整体地向下移动。滑坡一般具有蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段。有时也具有高速急剧移动现象。因下伏岩层压缩,斜坡沿岩(土)体内较陡的结构面发生整体下坐(错)位移,称为坐(错)落。组成斜坡的岩(土),常不发展连续的滑动面,而顺斜坡方向发生塑性变形,称为倾倒崩塌:整体岩(土
4、)块脱离母体。突然从较陡的斜坡上崩落下来,并顺斜坡猛烈翻转、跳跃,最后堆落在坡脚。规模巨大时,称为山崩,规模小时称为塌方。悬崖陡坡上的个别岩块突然下落,称为坠落的岩块(或危石)剥落:斜坡表层岩(土),长期遭受风化,在冲刷和重力作用下,岩(土)屑(块)不断沿斜坡滚落,堆积在坡脚,斜坡破坏形式分类,二、影响边坡稳定性的因素,1地质条件(1)岩土性质:岩土的成因、组成、岩土强度等是决定边坡稳定的重要因素。(2)岩土结构:岩体的结构类型、结构面性状及与坡面的关系,是岩质边坡稳定的控制因素。2、水文及水文地质条件边坡失稳大多与边坡的水文及水文地质条件恶化有关。水文条件包括河流洪水位及常水位、地表水排泄、
5、地表积水和积水时间长短等。水文地质条件包括地下水的赋存、补给、径流、排泄条件等。水的渗入一方面使岩土体质量增大,坡体下滑力增大,另一方面因岩土体被软化而抗剪强度降低,并使孔隙(裂隙)水压力升高;地下水的渗流将对岩土体产生动水压力,水位的升高将产生浮托力;地表水对岸坡的侵蚀使其失去侧向或底部支撑等等,都对边坡稳定不利。,二、影响边坡稳定性的因素,3、气候因素气候条件直接影响着边坡地面水和地下水的状况。大气降雨是地面水和地下水的主要补给源。大气降雨、融雪的增加提高了地面水及地下水的补给量,一方面降低岩体的强度,增大孔隙水的压力,使边坡滑动面的抗滑能力降低;另一方面增大边坡的下滑力,两者结合起来极大
6、地降低了边坡的稳定性4、地形地貌因素临空面的存在以及边坡的高度、坡度等都直接与边坡稳定有关。不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力,并引起坡顶出现张裂缝;在坡脚产生强烈的剪应力,出现剪切破坏带5风化作用风化作用使岩土体的裂隙增多、扩大,透水性增强,抗剪强度降低。沿裂隙风化时,可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌、堆积、滑移等。,6地震作用地震对边坡稳定性的影响极大,地震往往伴有大量的边坡失稳。7地应力开挖边坡使坡体岩土的初始应力状态改变,坡脚附近出现剪应力集中带,坡顶和坡面的一些部位可能出现张应力区。在新构造运动强烈的地区,开挖边坡会使岩体中的残余构造应力释放,直接引起边坡的变形破坏。,二、影响边坡稳
7、定性的因素,二、影响边坡稳定性的因素,8人为因素边坡设计不合理、开挖、加载,大量施工用水的渗入及爆破等人为因素都能造成边坡失稳。对边坡稳定性产生显著影响的人为活动有:(1)削坡。不当的削坡往往使坡脚结构面或软弱夹层的覆盖层变薄或切穿,减小坡体滑动面的抗滑力,使得边坡的稳定性降低。(2)坡顶加载。坡顶加载一方面增加了坡体下滑力,另一方面加大坡顶张应力和坡脚剪应力集中程度,使边坡稳定性降低。当坡顶加载物为松散物时,情况就更为严重。(3)地下开挖。地下开挖主要包括采矿和开掘铁路、公路隧道等。地下开挖引起的地表移动与边坡失稳随地下开挖位置、规模、边坡地质条件而不同。常具有先沉陷,后开裂,再滑 动 的活
8、动规律。,第二节公路边坡常见病害及防治,一、路基边坡常见病害1路基边坡的塌方路基边坡的塌方,是最常见的边坡病害,亦是水毁的普遍现象。按照破坏规模与原因不同,路基边坡塌方可以分为剥落、碎落、滑塌、崩塌及塌坍等。剥落是指边坡表土层或风化岩层表面,在大气的干湿或冷热的循环作用下,表面发生胀缩现象,使零碎薄层成片状从边坡上剥落下来,而且老的脱落后,新的又不断产生。这种坏现象,对于填土不均匀和易溶盐含量大的土层,以及泥灰岩、泥质页岩、绿泥岩等松软岩层而言,较易发生。路堑边坡剥落的碎屑,堆积在坡脚下,堵塞边沟,影响路基的稳定,妨碍交通。碎落是岩石碎块的一种剥落现象,其规模与危害程度比剥落严重。产生的主要原
9、因是路堑边坡较陡(大于45度),岩石破碎和风化严重,在胀缩、震动及水的浸蚀与冲刷作用下,块状碎屑沿坡面向下滚落。如果落下的岩块较大(直径在40cm以上),以单个或多块落下,这种碎落现象可称为落石或坠落。落石的石块较大,降落速度极快,所产生的冲击力,可使路基结构物遭到破坏,亦会威胁到行车的安全,有时还会引起其他病害同时发生。,1路基边坡的塌方,滑塌是指路基边坡土体或岩石,沿着一定的滑动面成整体状向下滑动,其规模与危害程度,较碎落更为严重,有时滑动体可达数百立方米以上,造成严重阻车。产生滑塌的主要原因是原山坡具有倾向公路的软弱构造面,由于施工以及水的浸蚀、冲刷改变了原山坡平衡状态,使山坡在重力作用
10、下沿软弱面整体滑动,如岩层倾向公路,层间又有软弱夹层或风化层、覆盖层;基岩的界面倾向公路,特别有地下水时,均可能形成滑塌。崩塌是整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。主要原因是岩体风化破碎,边坡较高,这是比较常见而且危害较大的路基边坡病害之一。它同滑塌的主要区别就在于崩塌无固定滑动面,坡脚线以下地基无移动现象,崩塌体的各部分相对位置在移动过程中完全打乱,其中较大石块翻滚较远,边坡下部形成倒石堆或岩堆。此外,还有塌坍(亦称为堆塌)等,其成因与形态同崩塌相似,但坍塌主要是土体(或土石混杂的堆积物)遇水软化,在45。60。的较陡边坡无支撑情况下,自身重量所产生的剪切力,超过凝聚力和摩擦力所构成的抗剪力,沿
11、松动面坠落散开,它的变形速度比崩塌慢,很少有翻滚现象。,1)公路填方路基边坡的病害类型及原因分析,(1)边坡坍塌边坡坍塌直接影响路基路面的整体稳定乃至中断交通,多发生在路面综合坡度最大处或高填路段,由汇水冲刷而成。诱发原因较多,如纵坡较大,汇水集中;急流槽泄水能力不足或位置不当;边坡防护形式不当,大量汇水通过路缘石与路面边缘间隙渗入;圬工防护质量不符合要求;路基浸水或承载力不足。(2)边坡冲沟边坡冲沟多发生在汇水集中区或高填路段,诱发原因有急流槽位置或间距设置不当、边坡压实度不足、防护型式不当、边坡土质不良等因素。,1)公路填方路基边坡的病害类型及原因分析,(3)防护体滑落导致防护体滑落的原因
12、主要有水毁、圬工砌筑质量不符合要求、勾缝不密、未设粗砂滤层或泄水孔、坡脚支撑不稳。(4)防护剥蚀防护剥蚀的原因主要为风化、假缝、温差胀缩、干湿胀缩。(5)急流槽悬空急流槽悬空的原因主要为急流槽尺寸偏小导致泄水不及时、数量过少导致排水不及时、槽内泄水不畅导致溅水、急流槽基础不实等。(6)草皮冲蚀主要原因为陡坡时水流流速1.2m/s、草种不适、边坡压实度不足。(7)草皮枯死草皮枯死的诱发因素为土质与环境不合适、草种不合适、病虫害、寿命终止。,2)公路挖方路基边坡的病害类型及原因分析,(1)路堑塌方路堑塌方的主要原因为岩土地质不良、路堑顶部水侵入、扰动填挖结合部、风化等。(2)冲沟(3)剥蚀(4)坡
13、脚淘蚀坡脚淘蚀的原因主要为护面墙设置不当、排水沟尺寸偏小、护面墙基础不牢。,2、路基边坡植物病虫害,随着高等级公路的迅速发展,山区高等级公路的建设不可避免的出现深挖高填边坡的情况,对沿线生态环境造成极大的影响。为减小公路建设对沿线生态环境的影响,保持生态平衡,近年来提出了生态公路的建设理念。因此,植物用于边坡防护绿化越来越引起公路建设的重视,越来越广泛应用。在植物防护中,病虫害的危害极大,直接关系到边坡防护的成败。1)病害因病原的不同分为两类:非侵染性病害和侵染性病害。非侵染性病害的发生主要在于草坪和环境两方面的因素。如草种选择不当、土壤缺乏草,坪生长必须的营养、营养元素比例失调、土壤过干或过
14、湿、环境污染等。这类病害不传染。侵染性病害是由真菌、细菌、病毒等侵害造成的。这类病害具有很强传染性。2)虫害造成草坪害虫危害的原因主要是草坪建植前土壤未经防虫处理(晒土、拾虫、土壤消毒等);施用的有机肥未经腐熟;早期防治不及时或用药不当、失效等。,二、常见边坡病害的处治,1边坡的日常养护(1)对于石质路堑边坡,应经常观察坡面岩石风化情况,以及危岩、浮石的变动,发现问题,及时采取适当的措施处理,如清除、抹面、喷浆、勾缝、嵌补、锚固等,避免危及行车、行人安全和堵塞边沟,影响排水。(2)土质路堑边坡出现冲沟时,应及时用黏土填塞捣实;如出现潜流涌水,可开沟隔断水源,将水引向路基以外。(3)对于填土路堤
15、边坡形成冲沟和缺口,应及时用黏结性良好的土修补拍实。对较大的冲沟和缺口,修理时应将原边坡挖成台阶形,然后分层填筑压实,并注意与原坡面衔接平顺。对路堤中间部分用粉煤灰填筑的路基,尤应注意加强边坡的养护。发现冲沟、缺口应及时修理,以防止粉煤灰流失,影响路基整体强度和稳定。4)边坡上的植被对保护边坡大有益处,不能铲除,并严禁在边坡上割草、放牧。同时严禁在边坡上及路堤坡脚、护坡道上挖土取料和种植农作物。,2.边坡防护与加固,对于易出现缺口、冲沟、沉陷、塌落或受洪水及边沟流水冲刷的边坡,应根据水流、土质等情况,采取适当的防护与加固措施。防护与加固工程不仅可以稳定路基,而且可以美化路容,提高公路的使用品质
16、。边坡的防护与加固工程,按其作用不同,可分为坡面防护、冲刷防护、支挡结构物三类。各种措施的具体技术要求参见路基路面工程。,3.植物病虫害的防治,1)病害防治办法(1)消灭病原菌的初侵感染源,通过土壤消毒、种苗处理及及时消灭病株残体等措施加以控制;(2)农业防治:适地适草,选择抗病品种,及时除去杂草,及时处理病害植株和病害发地,加强水肥管理等;(3)化学防治:喷施农药进行防治,防止多种真菌或细菌性病害的发生。病害种类不同,所用药剂各异。应注意药剂的使用浓度、喷药的时间和次数、喷药量等。一般在草坪草叶片保持干燥时喷药效果较好,喷药次数主要根据药剂残效期的长短而确定,一般710天喷一次,共喷25次即
17、可。雨后应补喷。此外,应尽可能混合施用或交替使用各种药剂,以免产生抗药性。2)虫害防治办法(1)农业防治:适地适草,播前晒土、除虫,施用充分腐熟的有机肥、适时浇水管理等;(2)物理和人工防治:灯光诱捕、药剂毒土等触杀,人工捕捉等;(3)生物防治:利用天敌或病原微生物防治;(4)化学防治:通常用杀虫剂杀灭,对地表害虫常用喷雾法,还有药剂拌种、毒饵诱杀等方法。,第三节边坡治水,一、边坡治水原则由于岩土具有容水性、持水性、给水性、毛细管性、透水性等水理性质,所以水是造成路基边坡及其构造物破坏的主要原因。为保证路基边坡的稳定,在路基边坡的设计、施工和养护中,必须做好边坡排水工作。边坡治水原则是:(1)
18、预防为主,防治结合。在公路边坡设计和施工过程中,要根据公路边坡的实际情况(如坡度、高度、土质、汇水面积等),事先设置截水沟、排水沟、边沟与渗水沟等排水设施;在岩土松散破碎处设置必要的防护和支挡工程。做到预防为主,防患于未然。(2)分级截流,纵横结合。高陡边坡或岩土稳定性欠佳边坡的排水工程应采取分级截流、纵横结合排水的方法来进行处理。坡顶以外的地表水从截水沟排走;分级边坡每个台阶设一截水沟排水;坡脚设边沟排水。高陡边坡应根据地形和坡面大小,隔一定距离设一垂直路线的排水沟,使水尽快排出边坡。(3)表里排水,综合治理。路基边坡设计中,必须考虑将影响边坡稳定的地面水加以拦截,排除在边坡范围以外,并防止
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