CN108755716A - 一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法 - Google Patents
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Abstract
一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，包括以下步骤：(1)现场勘探确定顺层节理、隔水层、岩石破碎带以及导水通道的位置；(2)开采形成第一个至第N个台阶，在坡面底部施工排水沟，在坡面施工泄水孔，使该台阶内部的积水排走；坡顶施工截水沟；(3)坡面施工注浆孔使岩石破碎带结为一体；(4)用杂粘土在坡顶平铺，然后碾压；(5)在坡面施工短锚杆，并用全孔注浆的方法锚固；(6)采用混凝土进行挂网喷坡。本发明的方法从根本上提高了边坡的稳定性，隔断了易风化岩石与大气、阳光和水的接触，防止了边坡岩体的风化破坏，发挥岩体本身的强度，消除了边坡滑移中水的关键作用，增加边坡的长期稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及边坡稳定性治理技术，特别涉及一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法。
背景技术
大气降水及地下水会造成易风化岩质顺层边坡强度的弱化，在易风化岩质顺层边坡内部含有黑云变粒岩、白云母片岩等见水易风化、绿泥石化的岩层时，或者完整岩层被揭露后极易被氧化风化时(如果某些花岗岩)，则易在上述风化层形成软弱夹层或整体快速风化，其内聚力与内摩擦角大大低于上下岩层，形成潜在滑坡所需要的滑坡面(弱面层)，从而引发易风化岩质顺层边坡的滑塌。
对于这种边坡的稳定性管控，被刚揭露时岩体的完整性所迷惑而认识不到其危害的严重性，从而疏于防范，或因发生滑坡而不知所措，采取过度加固而造成不必要的浪费。
现对含水易风化岩质顺层边坡的治理，有如下方案或方案的组合：
1、泄水孔疏水方案：在边坡面上向坡体内施工水平上倾钻孔(坡体内端口高于坡面外的出水口)，一般钻孔打到积水的位置，在钻孔中插入多孔硬质管(如PVC管材)，把边坡体内部所含水从管中泄出；由于边坡内部所含水的状态与位置并不确定，因此单纯的泄水管方案的疏水效果往往不理想；
2、帷幕堵水(注浆堵水或地下连续墙等其它堵水方案)：对于深厚含水易风化岩质顺层边坡，注浆堵水的效果较差；首先是因为浆液的扩散半径和钻孔的垂直度不确定，造成了注浆所形成的堵水帷幕的连续性不确定，因此效果差；其次是因为，如果所形成的堵水帷幕有一定效果，造成了帷幕两侧的水头差，则在此水头差的压力下，地下水会在没有完全封堵的岩层中形成较强的流场，进一步减弱了帷幕堵水的效果；而地下连续墙方案，对于深度超过100米的深厚易风化岩质顺层边坡，其成槽难度大，造价高；
3、边坡防护方案：一般有工程护坡与生态护坡两种或两者的结合；工程护坡又有喷锚护坡、网喷护坡等措施；由于对内部滑移机理研究的不足，单独的坡面喷射混凝土并不能保证坡体的稳定，而用长锚索加固坡体，因没有充分利用岩体未风化时的自身高强度而效果差且造价高；生态护坡指在边坡形成植被，以防止坡表面形成冲沟；由于潜在滑移面存在边坡内部，所以没有从根本上解决问题，此方案作用不大，仅能防止水的浸蚀。
上述3种方案的组合：方案的组合看似利用了各种方案的优势进行了组合，但因对此类边坡失稳机理不明，方法间的配合无法综合优化，仍是各自为政，并未形成组合优势，边坡的治理仍不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，在深刻认识易风化岩质顺层边坡滑坡机理的基础上，综合运用注浆、泄水孔和护坡技术，标本兼治地解决含水易风化岩质顺层边坡的滑塌问题。
本发明的方法包括以下步骤：
1、通过现场勘探，确定顺层节理、隔水层、岩石破碎带以及导水通道的位置，其中岩石破碎带分为有积水岩石破碎带和无积水岩石破碎带，分析各岩层的渗透性和可注性；
2、在含水易风化岩质顺层边坡经开采形成第一个至第N个台阶，台阶的顶面为坡顶，台阶的侧面为坡面；每个台阶开采形成后，在坡面底部施工排水沟，在坡面上施工水平上倾的泄水孔，使泄水孔达到岩体内部的导水通道与有积水岩石破碎带，在泄水孔内插入泄水管，使该台阶内部的导水通道和有积水岩石破碎带通过泄水管与外部连通，把该台阶内部的积水通过泄水管泄出至排水沟内并排走，防止对坡面底部的强度弱化；在第一个台阶开采形成后，其坡顶施工截水沟，用于排走地表水；
3、每个台阶开采形成后，在坡面施工注浆孔，采用低压注浆的方法，对岩石破碎带灌注水泥浆，使岩石破碎带结为一体构成注浆体，防止地下水对岩石破碎带持续弱化；
4、每个台阶开采形成后，用掺入水泥的杂粘土在坡顶平铺，然后碾压，防止降水入渗；其中坡顶的掺入水泥的杂粘土经碾压后厚度为5～10厘米；
5、每个台阶开采形成后，在该台阶的坡面施工短锚杆，并用全孔注浆的方法锚固，把短锚杆施工范围内的岩体锚固为一个整体，防止风化滑塌；
6、每个台阶开采形成后，采用混凝土进行挂网喷坡，对坡面进行封闭。
上述方法中，截水沟与第一个台阶的坡肩间距在2米以上。
上述方法中，坡面与水平面的夹角在40°～60°，且坡面与顺层节理的夹角≤20°。
上述方法中，锚固时的短锚杆的末端穿过岩石破碎带延伸出2～3米。
上述方法中，对岩石破碎带灌注水泥浆的同时，沿垂直坡面施工注浆孔，并进行注浆，将裂缝堵死，使坡面的内部形成块体的致密隔水层，防止外面的雨水入浸；其中致密隔水层距坡面3～5米。
上述方法中，泄水管为硬质管，材质选用PVC或UPVC，其外径与泄水孔直径相配合。
上述方法中，施工注浆孔的区域位于坡肩下方，该区域的上边界为坡肩，下边界与坡肩的水平间距不超过10米；其中注浆孔轴线与水平面的夹角10°～20°；施工注浆孔后，在距离坡面1～3米处加注浆塞，并在注浆塞下部进行压力注浆，使所注的浆液在岩石破碎带的缝隙中扩散，把岩石破碎带粘结为一体构成注浆体。
上述方法中，当岩石破碎带与坡顶距离小于与坡面的距离时，在距离坡顶2米处加注浆塞，并在注浆塞下部进行压力注浆。
本发明的原理及技术效果为：台阶形成后，施工排水沟，使该台阶内部的水排走，防止对坡面底部的强度弱化；坡顶施工截水沟，防止地表水的入渗；注浆体把破碎带的岩石粘结为一体，堵塞水与空气进入通道，防止地下水和空气对岩体强度浸水弱化与风化，在边坡表层形成致密高强度块体，可以有效护坡、压坡，使坡体内的地下水位有效提升，便于泄水管的泄出；施工致密隔水层把原生裂缝与后生裂缝全部堵死(原生裂缝主要是岩体的内部节理形成的；后生裂缝主要是边坡的爆破过程中形成的)，起到护坡、压坡和防滑的作用；由于易风化岩石在裸露时极易风化弱化，所以边坡表面必须进行密封防护，而网喷护坡在对坡面进行密封的同时，也对坡面比较破碎的部位进行了加固，提高了边坡面的稳定性；控制水泥用量的原因在于：水泥用量过少，则回弹性大，初期强度增长慢；但水泥用量过多，首先是浪费，再者是造成喷射时粉尘增多，污染环境，最后则混凝土凝结硬化时收缩也增大。防止易风化的岩层直接与空气、雨水、阳光的接触，使边坡体不因裸露而风化。这些易风化的新鲜岩石面在深埋状态下，可长期保持其强度不弱化，致密不透水性能不变化，但在裸露的情况下，则会很快风化而失去其强度及隔水性；在对边坡内部含有原生和后生裂缝进行了注浆后，提升了岩体的强度与抗风化能力的同时，也提高了边坡体内部含水层的水位，使泄水孔的疏水效率与效果得到了提高，从而大大减少了边坡体的含水率，使边坡体的整体内聚力与内摩擦角得到了有效提高，从而从根本上提高了边坡的稳定性；通过平铺杂粘土碾压和网喷防护，虽然都是通常的边坡治理措施，但在本方案中，因具有防止边坡内部含水量增大、易风化岩体被裸露风化的作用，因而也是方案中的重要组成部分；施工短锚杆并用水泥浆全孔粘结，使边坡表层形成一个完整的力学单元，发挥岩体本身的强度，以增加边坡的长期稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1中施工形成第一台阶时的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例1中施工形成第二台阶时的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例1中施工形成第三台阶时的剖面结构示意图；
图中，1、截水沟，2、隔水层，3、岩石破碎带，4、注浆体，5、注浆孔，6、顺层节理，7、坡顶，8、坡面，9、短锚杆，10、泄水孔，11、排水沟，12、坡肩，13、导水通道，14、致密隔水层。
具体实施方式
本发明实施例中通过矿山设计院勘察报告和现场常规勘探，采用钻孔等方式，对岩土层和软弱层采样进行室内物理力学性能试验，其中包括物性、强度及变形指标，具体方法参考《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2013P14-P23，确定含水易风化岩质顺层边坡内部的岩土层性质，确定岩石的不同岩性，按地层分析其水理性能，风化弱化性能，分析新鲜岩层的RQD值，找到顺层节理、隔水层、岩石破碎带及导水通道的位置，并分析各岩层的渗透性和可注性(对不同浆液的扩散性能)。
本发明实施例中施工泄水孔是采用钻孔的方式，水平上倾的泄水孔的直径在5～10厘米。
本发明实施例中行挂网喷坡的方法参照《锚固与注浆技术手册》(梁炯鋆，p105-p120)，其中混凝土中的水泥用量350～400kg/m3，水泥和砂石比为1:(4～5)，混凝土中砂石的占有率为0.5～0.6。
本发明实施例中截水沟和排水沟的深度40～50厘米，宽度40～50厘米。
本发明实施例中短锚杆插入坡面时与顺层节理垂直。
本发明实施例中相邻两个台阶的高度差为10～15米。
本发明实施例中的含水易风化岩质顺层边坡的深度超过100米。
实施例1
通过现场勘探，确定顺层节理6、隔水层2、岩石破碎带3以及导水通道13的位置，其中岩石破碎带3分为有积水的岩石破碎带和无积水的岩石破碎带，分析各岩层的渗透性和可注性；
在含水易风化岩质顺层边坡经开采形成第一个台阶，台阶的顶面为坡顶7，台阶的侧面为坡面8；坡面与水平面的夹角在40°～60°，且坡面与顺层节理的夹角≤20°；
在第一个台阶开采形成后，其坡顶施工截水沟1，用于排走地表水；截水沟1与第一个台阶的坡肩间距在2米以上；
第一个台阶开采形成后，在坡面8底部施工排水沟11，在坡面8上施工水平上倾的泄水孔10，使泄水孔10达到岩体内部的导水通道13与有积水的岩石破碎带3，在泄水孔10内插入泄水管，泄水管采用PVC管，其外径与泄水孔直径相配合，使该台阶内部的导水通道13和有积水的岩石破碎带3通过泄水管与外部连通，把该台阶内部的积水通过泄水管泄出至排水沟10内并排走，防止对坡面底部的强度弱化；
第一个台阶开采形成后，在坡面施工注浆孔5，采用低压注浆的方法，对岩石破碎带3灌注水泥浆，使岩石破碎带3结为一体构成注浆体4，防止地下水对岩石破碎带3持续弱化；对岩石破碎带3灌注水泥浆的同时，沿垂直坡面8施工注浆孔，并进行注浆，将裂缝堵死，所述裂缝为原生裂缝(岩体的内部节理形成)和后生裂缝(边坡的爆破过程中形成)，使坡面的内部形成块体的致密隔水层14，防止外面的雨水入浸；其中致密隔水层14与坡面8的距离在3～5米；
施工注浆孔5的区域位于坡肩12下方，该区域的上边界为坡肩12，下边界与坡肩12的水平间距不超过10米；其中注浆孔5轴线与水平面的夹角10°～20°；施工注浆孔5后，在距离坡面8高1～3米处加注浆塞，并在注浆塞下部进行压力注浆，使所注的浆液在岩石破碎带3的缝隙中扩散，把岩石破碎带3粘结为一体构成注浆体4；当岩石破碎带3与坡顶7距离小于与坡面8的距离时，在距离坡顶7高1～3米处加注浆塞，并在注浆塞下部进行压力注浆；
第一个台阶开采形成后，用掺入水泥的杂粘土在坡顶7平铺，然后碾压，防止降水入渗；其中坡顶7的掺入水泥的杂粘土经碾压后厚度为5～10厘米；
第一个台阶开采形成后，在该台阶的坡面8施工短锚杆9，并用全孔注浆的方法锚固，把短锚杆9施工范围内的岩体锚固为一个整体，防止风化滑塌；锚固时的短锚杆9的末端穿过岩石破碎带3延伸出2～3米；
第一个台阶开采形成后，采用混凝土进行挂网喷坡，对坡面8进行封闭；
第一个台阶的顶面部分如图1所示；
按上述从施工排水沟开始的步骤，重复第一个台阶的开采方式，在第一个台阶的下方开采第二个台阶，并且由于裂缝较少，不施工致密隔水层，当第二个台阶顶面形成后，与第一个台阶的结构如图2所示；
按上述从施工排水沟开始的步骤，重复第一个台阶的开采方式，依次开采至第N个台阶，全部施工完成后的结构如图3所示。
Claims (6)
1.一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)通过现场勘探，确定顺层节理、隔水层、岩石破碎带以及导水通道的位置，其中岩石破碎带分为有积水岩石破碎带和无积水岩石破碎带，分析各岩层的渗透性和可注性；
(2)在含水易风化岩质顺层边坡经开采形成第一个至第N个台阶，台阶的顶面为坡顶，台阶的侧面为坡面；每个台阶开采形成后，在坡面底部施工排水沟，在坡面上施工水平上倾的泄水孔，使泄水孔达到岩体内部的导水通道与有积水岩石破碎带，在泄水孔内插入泄水管，使该台阶内部的导水通道和有积水岩石破碎带通过泄水管与外部连通，把该台阶内部的积水通过泄水管泄出至排水沟内并排走，防止对坡面底部的强度弱化；在第一个台阶开采形成后，其坡顶施工截水沟，用于排走地表水；
(3)每个台阶开采形成后，在坡面施工注浆孔，采用低压注浆的方法，对岩石破碎带灌注水泥浆，使岩石破碎带结为一体构成注浆体，防止地下水对岩石破碎带持续弱化；
(4)每个台阶开采形成后，用掺入水泥的杂粘土在坡顶平铺，然后碾压，防止降水入渗；其中坡顶的掺入水泥的杂粘土经碾压后厚度为5～10厘米；
(5)每个台阶开采形成后，在该台阶的坡面施工短锚杆，并用全孔注浆的方法锚固，把短锚杆施工范围内的岩体锚固为一个整体，防止风化滑塌；
(6)每个台阶开采形成后，采用混凝土进行挂网喷坡，对坡面进行封闭。
2.根据权利要求1所述的一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，其特征在于所述的截水沟与第一个台阶的坡肩间距在2米以上。
3.根据权利要求1所述的一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，其特征在于所述的坡面与水平面的夹角在40°～60°，且坡面与顺层节理的夹角≤20°。
4.根据权利要求1所述的一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，其特征在于步骤(5)中锚固时的短锚杆的末端穿过岩石破碎带延伸出2～3米。
5.根据权利要求1所述的一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，其特征在于步骤(3)中对岩石破碎带灌注水泥浆的同时，沿垂直坡面施工注浆孔，并进行注浆，将裂缝堵死，使坡面的内部形成块体的致密隔水层，防止外面的雨水入浸；其中致密隔水层距坡面3～5米。
6.根据权利要求1所述的一种含水易风化岩质顺层边坡的综合防护治理方法，其特征在于所述的泄水管为硬质管，材质选用PVC或UPVC，其外径与泄水孔直径相配合。
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