所屬欄目:水力論文 發(fā)布日期:2017-05-08 12:02 熱度:
渠道滑坡是水利工程建設(shè)中常見的問題,如果不能得以解決會(huì)對整個(gè)工程帶來不利影響。文章分析了渠道滑坡的成因,提出防治措施。
《內(nèi)蒙古水利》(雙月刊)創(chuàng)刊于1981年,由內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院、內(nèi)蒙古自治區(qū)水利學(xué)會(huì)主辦宣傳水利事業(yè)的方針政策,工作任務(wù),信息動(dòng)態(tài),交流科技成果,經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等編輯出版綜合性專業(yè)期刊《內(nèi)蒙古水利》,編輯出版內(nèi)蒙古水利史志等書刊,水利廳宣傳工作等。
渠道因渠線經(jīng)過惡劣地質(zhì)、土質(zhì)差地段,施工質(zhì)量差,開挖破壞岸坡自然平衡,渠堤邊坡過小,渠道滲漏等,都有可能引發(fā)滑坡現(xiàn)象。對于渠道滑坡的處理,很可能幾種方法同時(shí)采用,進(jìn)行綜合治理。大多數(shù)渠道滑坡都發(fā)生在雨季,須加強(qiáng)渠道巡視檢查,爭取做到長治久安。
一、渠道滑坡的成因分析
渠道滑坡是具有滑動(dòng)條件的斜坡在多種因素綜合作用下的結(jié)果,但對某一特定滑坡總有一或兩個(gè)因素對滑坡的發(fā)生起控制作用,我們稱它為主控因子,在滑坡防治中應(yīng)著力找出主控因子及其作用的機(jī)制和變化幅度,并采取主要工程措施消除或控制其作用以穩(wěn)定滑坡,對其他因素則采取一般性措施達(dá)到綜合性治理的目的,如地下水作用引起者以地下截排水工程為主,因削弱坡體支撐力引起者則以恢復(fù)和加強(qiáng)支擋工程為主。具體的原因有:
1、不良的地質(zhì)條件,如有軟弱土層、斷層、風(fēng)化土層,巖層傾向渠內(nèi),沿層面產(chǎn)生滑坡。
2、雨水大量滲入,或渠道超水位運(yùn)行,水流溢出渠外滲入土層,使土層軟化或飽和,降低了抗滑能力。
3、地下水的影響,如地下水浸濕渠坡或涌出,引起渠墻失穩(wěn)。
4、渠道邊坡設(shè)計(jì)過陡。
5、施工方法不當(dāng),加大了滑坡的滑動(dòng)力,容易引起滑坡,或采用不適宜的爆破。
6、新、老土(石)結(jié)合質(zhì)量不好,引起結(jié)合料的滑動(dòng)。
7、渠道坡腳人為大量挖土或水流沖刷淘空,導(dǎo)致滑坡等等。
二、渠道滑坡治理的理論依據(jù)
目前膨脹土滑坡的破壞機(jī)理和抗剪強(qiáng)度取值方法的研究理論主要包括:漸進(jìn)性破壞理論、風(fēng)化層理論、分期分帶理論。
1.漸進(jìn)性破壞理論:破壞從土坡某處表面開始,逐漸向坡內(nèi)發(fā)展,土的抗剪強(qiáng)度在滑動(dòng)面上并非同時(shí)發(fā)揮,部分土體則為峰值強(qiáng)度。
2.風(fēng)化層理論:塹坡開挖后,新鮮的坡面暴露在大氣營力作用下,受到風(fēng)吹、日曬、雨水沖刷和滲透作用。在年復(fù)一年的干濕循環(huán)作用下,形成和大氣營力相適應(yīng)的風(fēng)化層。風(fēng)化層內(nèi)土體強(qiáng)度降低造成土坡破壞。
3.分期分帶理論:氣候的交替變化使膨脹土反復(fù)膨脹和收縮,導(dǎo)致膨脹土體松散,形成不規(guī)則次生裂隙,并使原生裂隙不斷擴(kuò)展,直到形成錯(cuò)綜復(fù)雜的裂隙網(wǎng)絡(luò)。這種裂隙網(wǎng)絡(luò)破壞了土體的完整性,為表面的膨脹土進(jìn)一步風(fēng)化創(chuàng)造了條件,為雨水的滲入和蒸發(fā)開了方便之門。
膨脹土邊坡開挖的卸荷作用也會(huì)促進(jìn)土體中裂隙的發(fā)展。開挖導(dǎo)致坡腳處水平應(yīng)力增加,在坡腳形成剪應(yīng)力集中區(qū),使該區(qū)的土體達(dá)到塑性極限狀態(tài),產(chǎn)生較大的變形而軟化,抗剪強(qiáng)度降低了殘余值。邊坡往往在該區(qū)域首先失穩(wěn)滑動(dòng),然后應(yīng)力集中區(qū)向上轉(zhuǎn)移,造成邊坡的牽引式滑坡。
邊坡穩(wěn)定分析中的不確定因素可以分為兩種:模糊性和隨機(jī)性。膨脹土邊坡的穩(wěn)定性主要受到荷載的幾何形狀、土體材料等有關(guān)因素的影響,它們都具有較強(qiáng)的不確定性,在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和安全評價(jià)時(shí),應(yīng)考慮到分析過程中包含的各項(xiàng)不確定因素。
三、渠道滑坡處理措施
1.截流排水。截流排水主要是為了防止地表水、地下水和山洪沖刷對渠道的破壞,產(chǎn)生滑坡或進(jìn)一步惡化滑坡程度。對于滑坡體外的地表水,常采用攔截旁引的方法;對于滑坡體內(nèi)的地表水,常采用防滲匯流、快速排走的方法;對于滑坡體內(nèi)的地下水,常采用通暢導(dǎo)滲、及時(shí)排水的方法。
2.削坡反壓。渠道邊坡的土體的平穩(wěn)遭到破壞,造成滑坡,通過其形成原理,我們可以采取卸荷減載的措施,恢復(fù)滑坡體平衡達(dá)到阻滑作用,削坡主要針對主滑部分后緣,使邊坡放緩,上部重量減輕,達(dá)到減小剩余下滑力的目的。同時(shí)將削坡的土體壓在坡腳部位,起到增大抗滑能力的作用,增加滑體的穩(wěn)定性。
3.砌體支擋。支擋結(jié)構(gòu)是整治滑坡最有效的措施之一,按其形式和功用,支擋工程可分為抗滑樁、抗滑擋墻、錨固和預(yù)應(yīng)力錨固結(jié)構(gòu)。對于灌區(qū)渠道工程的滑坡處理,主要應(yīng)用的砌體支擋措施有:抗滑樁和抗滑擋墻。
在治理滑坡工程中抗滑樁應(yīng)用很廣泛,效果很好。其基本原理是在滑坡中的適當(dāng)位置設(shè)置一系列樁,樁穿過滑面進(jìn)入下部穩(wěn)定滑床,利用錨固段阻止坡體的滑動(dòng)。使用抗滑樁的基本條件:(1)滑坡具有明顯的滑動(dòng)面,滑動(dòng)面上為非流塑性土體,能夠被樁穩(wěn)住;(2)滑面以下土體為較完整的巖石或密實(shí)土層,可提供足夠的錨固力。
抗滑樁按施工方法可分為打入樁、鉆(挖)孔灌注樁;按材料分:木樁、鋼樁、混凝土或鋼筋混凝土樁等;結(jié)構(gòu)和布置形式多樣,常見的有單排樁、多排樁群。抗滑擋土墻的形式較多,有重力式、仰斜式、連拱式和分級(jí)式擋土墻。施工時(shí),應(yīng)該邊削坡邊砌筑,以防繼續(xù)滑坡。
4.土質(zhì)改良。渠道通過軟弱風(fēng)化巖面或淤泥等地質(zhì)條件較差地帶,易產(chǎn)生渠堤滑坡,進(jìn)行治理時(shí),除削坡減載外,還可考慮土質(zhì)改良、換填好土的方案。除險(xiǎn)處理時(shí),挖除原土體,重新用黏土或壤土加碎石回填、夯實(shí),改善土的物理、力學(xué)性質(zhì)和土體結(jié)構(gòu),從而達(dá)到加大抗滑力和減輕下滑狀態(tài)的目的。
5.結(jié)構(gòu)加固。對于渠道工程的滑坡處理,結(jié)構(gòu)加固常見的措施有:明渠改暗涵,明渠改渡槽,下面主要簡單介紹一下暗涵加固。傍山渠道由于地質(zhì)條件差,山坡陡峭,易產(chǎn)生滑坡和崩塌,造成渠道淤堵、潰決。若采用削坡減壓、砌筑支擋等措施,工程量很大,同時(shí)也難以達(dá)到穩(wěn)定和根治的目的,采取暗涵或暗管的處理措施,能夠減小工作量,達(dá)到徹底根治的目的。暗涵工程常采用砼或漿砌石結(jié)構(gòu),形式有圓拱直墻、箱涵或蓋板涵,其頂面回填土石方,恢復(fù)原有自然坡度。
6.渠道改線。渠道工程改線主要是運(yùn)用治理中的“避繞原則”,一般中小型渠道工程,在選線時(shí)地質(zhì)勘探未詳細(xì),致使渠道建在地質(zhì)條件差,甚至建在滑坡體上,導(dǎo)致渠道穩(wěn)定性無保證,若遇雨水入滲,整個(gè)渠道會(huì)發(fā)生位移、深陷,引起渠道錯(cuò)位失事,采取其他滑坡防治措施難以奏效,應(yīng)考慮渠道改線方案,避開滑坡地段,達(dá)到渠線暢通、安全運(yùn)行的目的。
四、渠道滑坡的預(yù)防
1.放緩邊坡。根據(jù)渠道通過地帶的地質(zhì)條件、土質(zhì)特征、地下水情況,放緩渠道邊坡,加修戧臺(tái)。如果條件允許,可用擋土墻結(jié)構(gòu)襯砌,上蓋鋼筋混凝土面板,以防止滑坡和垮塌的產(chǎn)生。
2.保證施工質(zhì)量
(1)采用正確施工程序,開挖斷面時(shí),應(yīng)自上而下進(jìn)行,切忌先開槽,后削坡。對一般渠道,應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)滿足土壤穩(wěn)定的要求。
(2)填方或半填方渠道新老土結(jié)合處,要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,做好清基處理,將清基面做成階梯形,并清除草根、樹根、碎石等雜物,減小向下的滑動(dòng)力。
(3)當(dāng)采用人工爆破時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制炸藥用量,當(dāng)巖層破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育時(shí),不宜采用大爆破,以免震動(dòng)巖層和加劇節(jié)理裂隙,促進(jìn)滑動(dòng)的形成。
(4)在可能發(fā)生滑坡的地段,及時(shí)排除地表水和地下滲水。
3.加強(qiáng)渠道的運(yùn)行管理。
(1)加強(qiáng)滑坡段的檢查和觀察,有滑坡跡象時(shí),應(yīng)立即采取削坡減壓、砌石護(hù)坡、開溝排水、內(nèi)坡防滲等措施,及時(shí)治理,盡早排除。
(2)管護(hù)好排水系統(tǒng),使沿渠山坡地表水從截水溝或排洪槽等設(shè)施流向預(yù)定的地方,保證排泄暢通。
(3)檢查渠道襯砌防滲工程,對損壞處及時(shí)修復(fù)。
(4)禁止在滑坡體坡腳處挖土、取石等行為,保證土體穩(wěn)定;如果坡腳伸入河流中,應(yīng)在坡腳處修建擋土墻,防止土體下滑和水流沖刷。
(5)控制水位的平穩(wěn)的升落,嚴(yán)格執(zhí)行放水、停水規(guī)程,防止驟漲驟落,造成渠道滑坡。
五、結(jié)論
渠道滑坡的處理,首先應(yīng)通過地質(zhì)勘查,找出滑坡的原因,判斷滑坡的穩(wěn)定程度。提出滑坡的施工方案,因地制宜,尋找技術(shù)可行,經(jīng)濟(jì)合理、容易實(shí)施的處理方法。整治滑坡處理貴在及時(shí),力求根治,以防后患。
參考文獻(xiàn):
[1]鄭穎人等編著.《邊坡與滑坡工程治理》. 人民交通出版社,2007.
[2]張偉.水田灌溉渠道滑坡成因及對策的探討[J].農(nóng)田水利,2011.
文章標(biāo)題:水利工程渠道滑坡成因分析與處理
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