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大西北黄土高边坡位移变形破坏特征有哪些?

添加时间:2023-01-17 09:15:09

大西北黄土高边坡位移变形破坏特征有哪些?


目前,在我国西北地区大规模的公路、铁路建设中出现了大量高度大于30m的黄土边坡,已建成的黄土边坡最高可达108m。由于在现行规范中,对高度为30m以上的黄土边坡缺乏明确的设计标准,以致因设计不当而造成的边坡变形破坏现象时有发生。据对陕、甘、宁等地区公路、铁路黄土高边坡的现状调查,发现已建成的150多处高边坡中约有60处已经发生了不同程度的变形破坏。


近年来,随着国家“西部大开发”战略的实施,在我国西部黄土地区规划有大量的铁路和公路,因此,黄土高边坡问题就显得尤为突出。在黄土高边坡存在的问题中,边坡变形破坏最为普遍。对于基坑开挖、公路和铁路修筑等过程中形成的边坡,若是不规范施工,则会使得土体发生变形,变形过大时可能会引发滑坡;而已建成公路、铁路在风化、降雨和地震等作用下,也会引起边坡的变形和破坏,如坡面冲刷、剥落、崩塌等。因此,黄土高边坡的变形破坏是一种常见、多发、威胁人民生命财产安全的地质灾害现象。


大西北黄土高边坡位移变形破坏特征有哪些?


黄土高边坡变形破坏类型及特征


黄土高边坡的变形破坏可分为坡面破坏和坡体破坏两大类。坡面破坏是坡体自身稳定性满足要求,但因为坡面长期暴露在自然环境中,在各类外地质营力作用下,坡面土体发生失稳,包括坡面冲刷、剥落和湿陷变形;坡体破坏是因为坡体自身的稳定性不满足要求,随着时间的推移,边坡开始发生变形而最终失稳,包括崩塌、坍(滑)塌、滑坡。


坡面冲刷

坡面冲刷是指降雨形成的坡面水流,在自重作用下向下流动,愈向下流速愈大,并冲走坡面表层土体的现象。使坡面形成沟状或洞穴状,是常见的路堑边坡变形破坏形式。冲刷主要受坡比的控制,坡比直接影响流速和汇水面积。坡面越陡,流速越大;坡面面积越大,汇流水的厚度也越大,冲刷力就越强[19]。在黄土边坡的设计中,坡比一般最好控制在1:0.4~1:0.75。


剥落

落一般多发生在边坡中部至坡脚。其特点为:阳坡要比阴坡剥落更为严重;在坡度变化部位剥落要比其他部位严重;含盐量高或者粘粒含量大的土体容易发生剥落。其产生机理:黄土高边坡在开挖过程中,使得坡面表层一定范围内的土体受到扰动,从而破坏了土体的完整性。又加之未及时防护,导致表层水分蒸发,进而形成一个硬壳,雨水冲刷、昼夜温差以及其他因素影响下,硬壳和下部土体逐渐发生分离,并在自身重力、风和水等的作用下,沿坡面剥落,堆积于坡脚。


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湿陷变形

由于黄土具有湿陷性,在一定压力作用下,当土体遇水浸湿后,在坡面上会形成一些陷穴,甚至整体发生下沉,使得破面的整体性发生破坏。


崩塌

崩塌又称崩落、垮塌或塌方,是指陡坡上的岩土体被多组结构面分割,在重力和其他外力作用下,突然脱离母体,以垂直运动为主快速向下崩落的表生地质现象。其特点是:没有前兆,发生突然,每次崩塌都沿新的破坏面塌落。其产生的机理:坡面陡直、具有良好临空面的边坡,其坡顶附近的微裂缝在雨水冲刷或后期改造过程中,逐渐向深部扩展,同时,受结构面切割的土块在自身重力、水流冲刷或人类工程活动的作用下失稳,产生翻转、滚动破坏,形成崩塌[。


崩塌主要发生在以下几种情况:(1)沿节理面或交叉节理处崩塌;(2)反坡的形成造成崩塌;(3)黄土洞穴引发的崩塌。


坍(滑)塌

坍(滑)塌是指坡度较陡的黄土高边坡在人类活动或者自然因素作用下,诱发的具有崩塌、滑动、倒塌特征以及先滑后塌的变形破坏过程。普遍发生在厚度较大的高陡边坡顶部和中部,具有群发性、频繁性和突发性等特点。


形成机理:坡体中的结构面在地表水或者雨水的下渗侵蚀作用下,逐渐向深部扩展,切割坡体,在自身重力或者其他因素作用下,坡体下部首先坍塌,由于上部失去支撑,继而由下而上逐层发生坍塌,从而形成临空面,进而诱发滑坡。


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黄土滑坡

滑坡是指边坡上的部分岩土体,沿着一定的贯通性剪切破坏面,产生以水平运动为主的向下滑移的表生地质现象。具有多发性,是一种典型的、至今难以根除的地质灾害现象。虽然黄土的覆盖较厚,降雨入渗不可能到达下部的隔水层,但是因为黄土中存在大孔洞和张节理,地表水就会沿着这些大孔洞和张节理直接灌入,从而使得土体呈现为软塑或者流塑状态。坡体在自身重力作用下,沿软弱结构面发生滑动,导致边坡失稳。其滑动面是三段折的圈椅形,即上陡下缓中间为圆弧形。


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