CN117488833A - 一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护装置。包括:刚性防护系统、排水系统;保温系统、柔性防护系统、隔水系统;排水系统为岩石层与膨胀土层的内置仰式排水管、膨胀土层外设置的碎石排水层、碎石层内的排水横管、各个平台的排水沟、截水沟、边沟;保温系统为碎石层外设置的回填土层和耕植粘土层;柔性防护系统为保温土层内的土工格栅;隔水系统为回填土层平台耕植粘土层下的两布一膜隔水层、碎石层与抗滑桩接触区域的两布一膜隔水层;本发明形成了柔性支护防护边坡小变形、刚性支护防护强变形、保温土层与隔排水层防护膨胀土层力学参数劣化的上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护结构,能够有效的防护边坡再次发生失稳破坏。

Description

一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护装置
技术领域
本发明涉及及公路边坡工程技术领域,尤其涉及一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护装置。
背景技术
膨胀土本身具有吸水膨胀、失水收缩的特性,导致工程特性复杂难以治理常常被称为“问题土”,给工程建设造成许多困扰,高寒区膨胀土边坡工程问题更为突出。膨胀土层上覆岩石层,使得膨胀土层具有隐蔽性,当地质勘察精度不足时,容易造成设计出现误差,同时上覆岩石层会增加膨胀土层的荷载,导致坡体的安全系数降低出现失稳破坏。
目前,现有技术中的边坡加固防护方法多针对为常规膨胀土层边坡工程,造成工程失稳事故多次发生。现有技术还没有一种有效的高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护方法。
发明内容
本发明提供了一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护装置,以实现有有效地减小膨胀土的水分变化幅度,防止边坡再次产生滑坡。
为了实现上述目的,本发明采取了如下技术方案。
一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护装置,包括:
位于高寒区上覆岩石层膨胀土边坡上部的岩石层,位于边坡下部的膨胀土层,以及设置在边坡失稳区域的防护装置;
所述防护装置由刚性防护系统、排水系统、保温系统、柔性防护系统和隔水系统组成;所述排水系统包括岩石层与膨胀土层的内置仰式排水管、失稳区域土体进行开挖后膨胀土层外设置的碎石排水层、碎石排水层内的排水横管、各个平台的排水沟、截水沟、边沟;所述保温系统包括设置在碎石排水层外的回填保温土层和耕植粘土层;所述柔性防护系统包括设置在回填保温土层内的土工格栅,所述隔水系统包括位于耕植粘土层下的两布一膜隔水层、碎石排水层与抗滑桩接触区域的两布一膜隔水层。
优选地,所述刚性防护系统为抗滑桩,在一级边坡I的1/3高度处设置,所述抗滑桩由一级边坡I最低水平以下的圆形桩基础、串联桩基础的承台、矩形柱和承台挡块四部分组成,利用预制钢筋混凝挡土板进行桩间土隔档。
优选地,所述圆形桩基础直径为1.8m,长8m;所述承台高2m,长12.8m,宽2.8m;所述矩形柱长1.6m,宽1.8m,高2m;所述承台挡块长1m,宽0.3m,高2m;所述钢筋混凝挡土板长3.98m,高0.5m,厚0.3m。
优选地,所述碎石排水层的厚度为40~50cm,粒径为30~40mm;所述回填保温土层的厚度为80~90cm,回填部分压实度不小于90%,耕植粘土层的厚度为30~40cm。
优选地,所述土工格栅为单向土工格栅,纵向极限抗压强度不小于35kN/m,极限伸长率不大于10%,应变率5%时的抗压强度不小于20kN/m;所述土工格栅顺路线方向搭接布置,搭接宽度不小于30cm。
优选地,所述回填保温土层每层填筑50cm压实后加铺土工格栅,在土工格栅的上部回填土并压实,将土工格栅张紧并用U形钉在填土上固定,锚固间距为1m×1m,将预留的1.5m土工格格栅反包并用连接棒与上层土工格格栅连接形成坡面;布置土工格格栅后碎石排水层20自下而上贯通,将坡体内裂隙水通过排水管排出。
优选地,每个回填保温土层平台至平台排水沟边缘范围内铺设两布一膜隔水层,并在隔水层上用耕植土覆盖,平台坡度2~3‰;碎石排水层与抗滑桩的接触区域铺设两布一膜隔水层。
优选地,所述边坡的失稳区域开挖,边不宜一次挖到设计线,在坡面预留厚度为0.3-0.5m的土层。由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出,本发明形成了柔性支护防护边坡小变形、刚性支护防护强变形、回填保温土层与隔排水层防护膨胀土层力学参数劣化的上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置,能够有效的防护边坡再次发生失稳破坏。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡示意图;
图2为是本发明实施例失稳区域的岩石层削坡减载剩余土体所需抗滑力进行计算示意图;
图3为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置示意图;
图4为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置抗滑桩结构示意图(长度单位cm);
图5为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置一级膨胀土层边坡防护装置示意图;
图6为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置U形钉大样图(直径单位mm,长度单位cm);
图7为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置连接棒大样图(直径单位mm,长度单位cm);
图8为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置二级膨胀土层边坡防护装置示意图;
图9为本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置三级以上岩石层边坡防护装置示意图。
图中:1-岩石层;2-膨胀土层;3-滑移面;4-失稳区岩石层;5-失稳区膨胀土层;6-抗滑力;7-路面;8-边沟;9-抗滑桩;9-1-圆形桩基础;9-1-串联桩基础的承台;9-3-矩形柱;9-4-承台挡块;10-平台排水沟;11-截水沟;I-一级边坡;II-二级边坡;III-三级边坡;IV-四级边坡;V-五级边坡;12-耕植粘土层;13-回填保温土层;14-挡土板;15-两布一模隔水层;16-排水管;17-土工格栅;18-U形钉;19-连接棒;20-碎石排水层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解,下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提供的一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的示意图如图1所示,失稳边坡的防护装置的结构示意图如图3所示,该装置包括:位于高寒区上覆岩石层膨胀土边坡上部的岩石层2,位于边坡下部的膨胀土层2,以及设置在边坡失稳区域的防护装置。防护装置由刚性防护系统、排水系统;保温系统、柔性防护系统、隔水系统组成;刚性防护系统为抗滑桩9,在一级边坡I1/3高度设置,其参数通过失稳区域的岩石层4削坡减载剩余土体5所需抗滑力6进行计算;排水系统为岩石层1与膨胀土层2的内置仰式排水管、失稳区域土体4进行开挖后膨胀土层2外设置的碎石排水层20、碎石排水层内的排水横管16、各个平台的排水沟10、截水沟11、边沟8;保温系统为碎石排水层20外设置的回填保温土层13和耕植粘土层12;柔性防护系统为回填保温土层13内的土工格栅17;隔水系统为回填保温土层13平台耕植粘土层12下的两布一膜隔水层15、碎石排水层20与抗滑桩9接触区域的两布一膜隔水层15。
本发明实施例提供的一种失稳区域的岩石层削坡减载剩余土体所需抗滑力进行计算示意图如图2所示,抗滑桩结构示意图如图4所示(长度单位cm),一级膨胀土层边坡防护装置示意图如图5所示,U形钉大样图如图6所示(直径单位mm,长度单位cm);连接棒大样图如图7所示(直径单位mm,长度单位cm);二级膨胀土层边坡防护装置示意图如图8所示;三级以上岩石层边坡防护装置示意图如图9所示。
在本发明实施例中,所述的抗滑桩9由一级边坡I最低水平以下的圆形桩基础9-1、串联桩基础的承台9-2、矩形柱9-3、承台挡块9-4四部分组成,同时配套预制钢筋混凝土板14进行桩间土隔档。
在本发明实施例中,所述的圆形桩基础9-1直径为1.8m,长8m;串联桩基础的承台9-2,高2m,长12.8m,宽2.8m;矩形柱9-3,长1.6m,宽1.8m,高2m;承台挡块9-4,长1m,宽0.3m,高2m。档土板14长3.98m,高0.5m,厚0.3m。
在本发明实施例中,所述的碎石排水层20厚度为40~50cm,粒径为30~40mm。在本发明实施例中,所述的回填保温土层13厚度为80~90cm,回填部分压实度不小于90%,耕植粘土层12厚度30~40cm。
在本发明实施例中,所述的土工格栅17为单向土工格栅,纵向极限抗压强度不小于35kN/m,极限伸长率不大于10%,应变率5%时的抗压强度不小于20kN/m;采用搭接法,顺路线方向搭接,搭接宽度不小于30cm。
在本发明实施例中,所述的回填保温土层13每层填筑50cm压实后加铺土工格栅17,并在其上部回填土压实,将其张紧并用U形钉18在填土上固定,锚固间距为1m×1m,将预留的1.5m格栅反包并用连接棒19与上层格栅17连接形成坡面;格栅17后碎石排水层20自下而上贯通,可将坡体内裂隙水通过排水管排出。
在本发明实施例中,所述的每个回填保温土层平台至平台排水沟边缘范围内铺设两布一膜隔水层15,并在其上用耕植土12覆盖,平台坡度2~3‰;碎石排水层20与抗滑桩9接触区域铺设两布一膜隔水层15。
在本发明实施例中,所述的边坡失稳区域开挖,边不宜一次挖到设计线,在坡面预留厚度为0.3-0.5m的土层,并采取临时防水封闭措施保持边坡土体原状含水率,待开挖完成后,再削去边坡预留部分并立即采用设计的柔性支护方案进行防护。
综上所述,本发明装置形成了柔性支护防护边坡小变形、刚性支护防护强变形、回填保温土层与隔排水层防护膨胀土层力学参数劣化的上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置,能够有效的防护边坡再次发生失稳破坏。
本发明的目的是提供一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡防护装置,柔性支护能有效地控制边坡的小变形,刚性支护能有效地控制边坡强变形,回填保温土层与隔排水层能抑制了膨胀土的强度衰减特性,减小了膨胀土的水分变化幅度,防止边坡再次产生滑坡。
本发明装置中的柔性支护能有效地控制边坡的小变形,刚性支护能有效地控制边坡强变形,回填保温土层与隔排水层能抑制了膨胀土的强度衰减特性,减小了膨胀土的水分变化幅度,防止边坡再次产生滑坡。
本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡的防护装置,其特征在于,包括:
位于高寒区上覆岩石层膨胀土边坡上部的岩石层,位于边坡下部的膨胀土层,以及设置在边坡失稳区域的防护装置;
所述防护装置由刚性防护系统、排水系统、保温系统、柔性防护系统和隔水系统组成;所述排水系统包括岩石层与膨胀土层的内置仰式排水管、失稳区域土体进行开挖后膨胀土层外设置的碎石排水层、碎石排水层内的排水横管、各个平台的排水沟、截水沟、边沟;所述保温系统包括设置在碎石排水层外的回填保温土层和耕植粘土层;所述柔性防护系统包括设置在回填保温土层内的土工格栅,所述隔水系统包括位于耕植粘土层下的两布一膜隔水层、碎石排水层与抗滑桩接触区域的两布一膜隔水层。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述刚性防护系统为抗滑桩,在一级边坡I的1/3高度处设置,所述抗滑桩由一级边坡I最低水平以下的圆形桩基础、串联桩基础的承台、矩形柱和承台挡块四部分组成,利用预制钢筋混凝挡土板进行桩间土隔档。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述圆形桩基础直径为1.8m,长8m;所述承台高2m,长12.8m,宽2.8m;所述矩形柱长1.6m,宽1.8m,高2m;所述承台挡块长1m,宽0.3m,高2m;所述钢筋混凝挡土板长3.98m,高0.5m,厚0.3m。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述碎石排水层的厚度为40~50cm,粒径为30~40mm;所述回填保温土层的厚度为80~90cm,回填部分压实度不小于90%,耕植粘土层的厚度为30~40cm。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述土工格栅为单向土工格栅,纵向极限抗压强度不小于35kN/m,极限伸长率不大于10%,应变率5%时的抗压强度不小于20kN/m;所述土工格栅顺路线方向搭接布置,搭接宽度不小于30cm。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述回填保温土层每层填筑50cm压实后加铺土工格栅,在土工格栅的上部回填土并压实,将土工格栅张紧并用U形钉在填土上固定,锚固间距为1m×1m,将预留的1.5m土工格格栅反包并用连接棒与上层土工格格栅连接形成坡面;布置土工格格栅后碎石排水层20自下而上贯通,将坡体内裂隙水通过排水管排出。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,每个回填保温土层平台至平台排水沟边缘范围内铺设两布一膜隔水层,并在隔水层上用耕植土覆盖,平台坡度2~3‰;碎石排水层与抗滑桩的接触区域铺设两布一膜隔水层。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述边坡的失稳区域开挖,边不宜一次挖到设计线,在坡面预留厚度为0.3-0.5m的土层。
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