渗流对冰积土边坡的危害机理分析及防治措施

孙熙宁，王会云，刘华武，李志达

(1.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，云南 昆明 650051； 2.云南迪庆有色金属有限公司，云南 香格里拉 674400)

渗流对冰积土边坡的危害机理分析及防治措施

孙熙宁1，王会云1，刘华武2，李志达1

(1.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，云南 昆明 650051； 2.云南迪庆有色金属有限公司，云南 香格里拉 674400)

渗流就是在岩土体孔隙中流动的水，渗流对土质边坡的危害主要表现为渗透变形。渗透破坏有2种主要表现形式，即流土和管涌。其危害程度主要取决于构成边坡的土体特性、渗流的水力坡降及渗流存在的历史。渗流对土质边坡的危害是一个渐进的过程，是渗流长期作用的结果。该文通过工程实践，总结了进行有渗流存在的边坡治理应注意的问题及防治措施。

渗流；渗透破坏；渗透变形；边坡治理

0 引 言

渗流就是在岩土体孔隙中流动的水，渗流对土质边坡的危害主要表现为渗透变形。其根本原因是：在土颗粒间渗透的水增加了土颗粒间的距离，降低了土颗粒间的粘结力和摩擦力，即降低了土体的c、Φ值；同时，渗流对土颗粒又产生一个浮托力和沿渗流方向的推力，从而使细小颗粒在粗颗粒间的孔隙孔道中沿渗流方向移动并被带出，逐渐形成管状通道，并不断扩大，从而掏空坡体，使坡体变形、失稳。从以上分析可知，渗流对土质边坡的危害是一个渐进的过程，是渗流长期作用的结果，其主要受控因素有2个：①构成边坡的土体的特性；②渗流的水力坡降极其存在的历史。

渗透破坏有2种主要表现形式：①流土；②管涌。一旦发生渗透破坏，会造成巨大的危害和经济损失，因此在进行有渗流存在的边坡治理时，应充分考虑渗流的危害，并采取有效的防治措施，避免施工过程中发生渗透破坏，避免加固体系因渗流作用而失效。

1 工程实例

某选矿厂粗矿堆建设场地位于冲沟沟口，场地平整完成后，靠山一侧将形成最高约35 m、长约270 m的人工挖方土质边坡。根据勘察资料，边坡开挖揭露的地层除上部有2～4 m厚坡积层土外主要为冰积层土(分为圆砾和卵石2个亚层)；冲沟水流量较大，旱季流量6.98～9.37 L/s，雨季流量50～240 L/s。场地地下水较为丰富，水位埋深0～15 m，地下水流向自东向西，边坡朝向西，走向南北，与地下水流向正交，边坡开挖施工时及完成后，将出现大面积渗水的情况。

根据土工试验分析结果，冰积土颗粒组成统计见表1、表2及图1、图2。

表1 冰积土(圆砾)颗粒组成分析统计表

图1 冰积土(圆砾)颗粒组成分析统计图

表2 冰积土(卵石)颗粒组成分析统计表

图2 冰积土(卵石)颗粒组成分析统计图

从表1、表2及图1、图2中可以看出该场地冰积土(圆砾和卵石)0.25 mm以上的粗颗粒含量占85 %以上，颗粒大小比值差别较大，可以判定为无黏性土，是否会发生渗透破坏，可根据《工程地质手册》第四版第1 020页表9-4-1判定，见表3。

表3 允许水力比降J允许经验值

根据勘察资料，该场地冰积土渗透系数在K值1.47×10-2～5.81×10-5(cm/s)之间，差异性较大，按最大值考虑，其允许水力比降J允许为0.2～0.5，现场实测该边坡水力比降在0.1～0.4之间，所以该边坡渗流不会产生管涌破坏。

在实际实施过程中对新开挖的坡面进行观察发现，该场地冰积土均匀性极差，颗粒差异极大(大的漂石直径达3 m以上)，局部夹透镜状粘土。新开挖的坡面大面积出现了渗水，但极不均匀，局部存在明显的渗流管道，渗流以泉水的形式流出，对渗水取样静置观察未发现任何沉淀物，这也证明该边坡渗流不会对边坡整体稳定造成影响。但观察发现开挖的坡面裸露时间稍长，渗流会软化边坡表面，形成微泥流，并逐渐形成沟槽，从而使坡面受到破坏。为此，对坡面采取了及时封闭保护的处理措施，对来不及及时封闭的坡面预留200～300 mm保护层在施工防护结构前再挖除。

2 结 语

1)渗流对土质边坡的危害由土层的特性、渗流的水力坡降及渗流历史决定。该建设场地位于冲沟沟口，渗流长期以来一直存在，构成边坡的主要土层冰积土在渗流的长期作用下，已形成了与之相适应的特殊结构，工程建设活动引起的渗流水力坡降变化在其允许范围，土体中的渗流管道不会再继续发展，不会形成管涌破坏，渗流对边坡的危害仅表现为软化临时边坡表面，对开挖坡面采取及时封闭防护即可。

2)在进行有渗流存在的边坡治理时，应结合实际充分考虑渗流对边坡的危害，并采取相应的措施，如在支挡结构背后设置反滤层。在实际实施前，应进行试挖检验，以检验渗流对边坡的危害方式及渗流作用下边坡的临时自稳高度，并根据检验结果制定具体的治理方案。

[1] 工程地质手册编委会.工程地质手册[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JG J120-2012建筑建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3] 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院.云南迪庆有色金属有限责任公司普朗铜矿一期采选工程采选工业场地补充勘察报告书[R].2014年11月.

[4] 薛新华，等.堤坝管涌渗流的损伤机理分析[J].江南大学学报，2009(1)：85-89.

[5] 杨育文，等.渗流作用下边坡自稳临界高度计算[J].长江科学院院报，2013(10)：54-57.

Analysis on Damage of Seepage on Glacial Soil Slope and Controlling Measures

SUN Xining1, WANG Huiyun1, LIU Huawu2, LI Zhida1

(1. Kunming Survey Design and Research Institute, Kunming 650051, China;2.Yunnan Diqing Nonferrous Metals Co.,Ltd., Shangri-La 674400, China)

Seepage here refers to the water flowing in the pore of rock and earth mass and it damages the soil slope mainly by seepage transformation. The seepage damage mainly consists of two forms: soil flow and piping. The damage degree depends on the soil property, hydraulic gradient and seepage existing time. The seepage damages the soil slope gradually and slowly. Matters of attention and controlling measures in slope treatment in the presence of seepage were summarized in this paper.

transfusion；seepage failure;seepage deformation;slope treatment

2016-01-16.

孙熙宁(1969-)，男，云南人，正高级工程师.主要研究方向：岩土工程设计与施工.

TV223.2

B

1004-2660(2016)01-0024-03