浅谈膨胀土边坡的失稳机理及其加固

袁珉

广西310核地质大队 广西桂林灵川县 541213

摘要：针对膨胀土边坡具有“逢堑必滑、无堤不塌的极端特殊性与严重性，防治膨胀土滑坡必须贯彻“先发治坡、以防为主”的总原则。实践证明，相对稳定的坡率还必须与其他工程项目相结合，相辅相成，共同作用，才能维持好一个稳定的边坡。本文对膨胀土边坡的失稳机理及其加固进行探讨。

关键词：膨胀土；失稳机理；加固技术

一、前言

膨胀土是指土中黏粒成分主要由亲水性矿物（蒙脱石、伊利石等）组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。在天然状态下一般处于硬塑状态，但在吸水膨胀后，其性质迅速恶化，处于可塑～软塑状态。随着每年雨季和旱季的交替出现，膨胀土反复的“吸水”和“失水”，也使得膨胀土反复的“膨胀”和“收缩”，造成许多的工程病害，如房屋建筑的开裂，边坡的开裂变形甚至失稳等等。膨胀土边坡是一种特殊土边坡，其变形失稳的原因往往是由于膨胀土诱发而引起的，在暴雨季节，膨胀土吸水，体积膨胀，边坡变形增大，导致边坡开裂甚至失稳，且当膨胀土边坡的变形受到挡墙等支挡结构物的约束时，膨胀土会产生很大的膨胀力，将挡墙等支挡结构物“顶裂”，最后因支挡结构物失去支挡效果而导致边坡失稳。因此，研究膨胀土边坡的失稳特点以及防治措施对膨胀土地区的工程建设具有重要的指导意义。

二、膨胀土边坡失稳的主要特点及其规律

不同于其它土质的滑坡，膨胀土边坡的失稳形式有着明显的特点和特殊规律。分析国内矿山、公路和其他建筑的膨胀土边坡的失稳滑动现象，得出其基本特征和共同规律。

2.1浅层性

同裂隙发育深度及周边气候影响范围基本保持一致，膨胀土边坡的发育深度一般在3-6m以内。

2.2 逐级牵引性

膨胀土边坡失稳一般从坡脚局部开始破坏，进而向上牵引而逐步发展，最终形成多层次的滑动面或拉裂面。

2.3季节性

膨胀土边坡失稳的主要外部诱发因素是由于降雨使得非饱和土体饱和，膨胀土边坡的抗剪强度指标值出现大幅下降，因而边坡失稳现象绝大部分出现在雨季，季节性特征显著。

2.4缓坡滑动

相比一般土质的边坡，膨胀土边坡的稳定坡脚较缓，但是在未进行任何加固措施的膨胀土边坡中，即是坡比在1：6的条件下仍然大面积发生滑坡。

2.5膨胀力较大

膨胀性由矿物质成分所决定，而膨胀性本身决定了膨胀力。在众多案例中，失稳的膨胀土边坡虽然采取了加固措施，但是膨胀力在几十至一百多千帕，仍然出现抗滑坡桩被推断、倾倒或挡墙整体被外推等现象。

三、膨胀土边坡工程防护与加固

膨胀土路堑边坡防护与加固措施，可以分为表水防护、坡面防护和支挡防护三类，工程中大多是三种结合使用。

3.1排水防护

设置各种排水沟，建立地表排水网系，截排坡面水流，使表水不致渗入土体和冲蚀坡面。

水是膨胀土边坡的天敌，常有无水不滑之说，因此，治滑必须先治水，这是保证边坡稳定的重要工程措施。

排水包括地表排水与地下水两个方面，地表排水以防渗和拦截滑体以外地表水、及时旁引为原则，地下排水以尽快汇集、及时疏导引出为原则。

由于膨胀土的水文地质特征，决定膨胀土中的地下水多为浅层裂隙水性质，而且具有极不均一性，在膨胀土滑坡整治中，一般采用综合排水的措施，可以收到好的效果。

归纳膨胀土滑坡整治中采用的各种设施，有包括防渗和截水的天沟、吊沟、侧沟、排水沟；有疏导相结合的支撑渗沟、渗水井、渗水暗沟，挡墙后盲沟和排水隧洞等。

3.2坡面防护加固

膨胀土边坡因开挖而产生的施工效应特别明显，挖方使原来处于稳定的膨胀土裸露在边坡表面或大大降低了上覆压力。由于膨胀土边坡比其他土质边坡更易风化、易胀缩变形，由此引起的边坡变形危害就更加普遍而严重。因此，对膨胀土坡面的防护加固显得特别重要，坡面防护的类型很多，主要应根据边坡膨胀土类别及风化程度等特性合理选择。

3.3支挡结构防护

支挡结构是为了防止边坡的坍塌失稳，确保边坡稳定的构筑物。其主要应用于两方面：对于开挖的强膨胀土或中等膨胀土的边坡采取的预防支挡措施，以便防止滑坡的发生；对于已发生滑动的边坡进行治理支挡措施，使工程运行正常。关于支挡结构物类型的选择，要根据边坡计算滑动推力和滑动面或软弱结构的位置而定。或者说，按照地形地貌、土层结构与性质、边坡高度、滑体的大小与厚度，以及受力条件和危害程度而采取相应的形式进行治理措施。

3.3.1.挡土墙

挡土墙的设计是否符合膨胀土邊坡客观的情况，关系到边坡治理费用和安全问题。因此，对挡土墙型式、土压力盒算及作用，滑动破坏形状等方面的试验研究具有十分重要的意义。

①坡腰墙：对于坡面过长（堤高、堑深大于8m）或坡体在开挖、填筑过程中，坡面土层产生过滑移或有滑移可能的坡体，常在坡面的中部增设一级或多级挡土墙，也称坡腰墙。其作用在于压缩坡长、减缓坡率，分而治之。宜黄路的实践证明，多级挡土墙对加强坡体稳定，减少变形效果较好，特别是对于那些已经产生过滑动、坡体表面松散的坡面稳定的作用特别显著。

坡腰墙基础，原则上应埋入大气急骤影响深度以下，若坡面松散土层较厚或有滑移面，则应埋置于散土或滑移面以下至少1250px。外墙直立，内墙坡率1：0.25-1：0.3，墙身高1.2-1.5m，顶面宽不宜小于lm，墙后应留1-2m的平台，松散土体应掺石灰后分层夯实，做好泄水孔和反滤层，以利排水。两级挡墙的间隔不宜太近，以防上级挡墙在下级挡墙的破裂面内。

②坡肩墙：挖方路基称作坡顶墙，填方路基则称路肩墙。填方路堤因边部压实度不够，往往引起纵裂缝的产生，水分的进入导致肩部土体湿软，抗剪强度降低，引起坍肩现象。路肩墙常作为补救措施之一。

在挖方坡顶修筑坡顶墙其目的不仅在于治，更在于防。挖方边坡变形量大的、危害也较大，顶部因路堑开挖，土体超固结应力的释放和反弹，侧向应力的减弱或消失，导致顶部土体松弛，变形加剧，多形成张拉裂隙，浸水后自重增加，土体膨胀导致滑坍或滑坡之可能。设置了坡顶挡墙之后，增加了土体的侧向约束，避免或减轻纵裂的发生或发展，阻止了坡顶大的变形破坏的产生。

坡顶墙应在坡顶处未发生大的裂缝或滑动面未形成之前及时修建，只有这样才能发挥其抑制变形的作用，若已有裂缝产生（特别是倾向坡内的水平和斜交裂缝）则需将基础置于裂缝下约lm。坡体完好地段，墙身与基础厚度在1.5-2.0m之间即可。地面表层一般胀缩性能较弱，因此，墙身断面可适当放窄，按正常土压力盒算。若土质膨胀性能较强，则需考虑膨胀力的影响。

3.3.2加筋档土墙

加筋挡土墙由填料、加筋、面板

3.3.3土钉墙部分组成

土钉是一种加固原位土体的方法，用以形成挡土墙结构物和边坡加固。

3.3.4抗滑桩

若路堑边坡已经产生滑动，采用多级抗滑挡墙无法阻止，或因施工困难，如挖基很深，边挖边塌，并能造成更大的滑动趋势者，应酌情考虑改