濕陷性黃土邊坡治理研究

楊 鑫

西部機(jī)場(chǎng)集團(tuán)青海機(jī)場(chǎng)有限公司 青海 西寧 810000

1 工程概況

本次案例地區(qū)位于黃河南岸II級(jí)階地的后緣，地形單元為山前沖積帶。地形呈南北向低平緩，建筑外墻中心線至坡度在18-2m之間。僅考慮滑坡、崩塌、沙灘滑移等因素，可采用綠化護(hù)坡、恢復(fù)植被等方法進(jìn)行有效治理。

1.1 地質(zhì)構(gòu)造和地形及地層巖性

受不均勻升力的影響，北西向出現(xiàn)一系列凸起，一連串北西向開裂。目前有的資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出結(jié)論，未發(fā)覺有擬建場(chǎng)所的大型斷層構(gòu)造，全部場(chǎng)所構(gòu)造簡(jiǎn)潔明了、安全穩(wěn)定。梳理出黃河北岸山澗溝谷地勢(shì)、地形、地貌類型概述擬建的一部分坡地地貌模塊，其高度變化較大，坡度在1625.20～1644.66m之間，坡度在1600.23～1646.22m之間，坡度在19.46m左右。

1.2 綠色植被對(duì)生態(tài)邊坡穩(wěn)定性的影響

本文選擇斜坡土作為穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)象。《GB50330-2013建筑坡度技術(shù)規(guī)范》要求的邊坡總髙度為H≤10m。坡體影響程度比較小，安全級(jí)別可分成3級(jí)，坡體安全系數(shù)通常工況取1.25，地震災(zāi)害工況取1.05，坡體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表1：

表1 邊坡取樣土體邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

在該區(qū)域開展勘查，僅發(fā)現(xiàn)了一層黃土狀泥沙。黃土質(zhì)泥沙不能直接作為承載材料，施工中對(duì)其進(jìn)行了處理。采用綜合分析巖土承載力特征值的方法，確定了現(xiàn)場(chǎng)地基承載力的特征值，并按下列公式進(jìn)行了計(jì)算：

對(duì)于層黃土狀粉土（天然狀態(tài)）Fak=90k Pa Es=9MPa，工程建筑抗震加固設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB50011-2010)明文規(guī)定了場(chǎng)地的8度抗震加固設(shè)防烈度，基本特征期是0。四十五秒該區(qū)域內(nèi)無山體滑坡、落石、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害情況的發(fā)生 ，場(chǎng)地周邊無新形成的活動(dòng)斷層，場(chǎng)地相對(duì)來說比較穩(wěn)定，基本滿足建設(shè)工程的植被覆蓋要求。

1.3 濕陷性黃土邊坡植被護(hù)坡的局限性

研究表明，如果護(hù)坡植物根系過粗，將使坡體滑塌，從而影響植物的生長(zhǎng)。其關(guān)鍵因素是植物群落根部吸收水份達(dá)到飽和狀態(tài)而致，能合理有效地加深邊坡支護(hù)土壤自重，加快坡體滑塌，因而，應(yīng)挑選縷草等淺根植物群落，具有避免 沖洗，調(diào)節(jié)土壤侵蝕的功效，在一定的程度上提升邊坡支護(hù)的總體穩(wěn)定性能。經(jīng)過對(duì)坡地單位體積內(nèi)植物群落土壤的數(shù)值計(jì)算方法深入分析，得到了植物群落根徑與坡地土壤自重兩者之間的關(guān)聯(lián)。

科學(xué)研究結(jié)果顯示：經(jīng)過挑選根部生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、根部發(fā)育不全的草本植物，能夠合理有效地調(diào)節(jié)濕陷性黃土邊坡支護(hù)土壤的自重劇增，進(jìn)而合理有效地調(diào)節(jié)濕陷性黃土邊坡支護(hù)淺部、淺表區(qū)域邊坡支護(hù)的穩(wěn)定性能，進(jìn)而調(diào)節(jié)其全面性。結(jié)果顯示：坡角與坡面自重兩者之間存有一定的的線性關(guān)系。

2 方案擬定

在本案例項(xiàng)目建筑設(shè)施東面斜坡坡度四十五度(較高斜坡)的底部(坡角)，設(shè)定一行環(huán)形抗滑樁開展安全防護(hù)，直徑Φ100cm，長(zhǎng)12m的單根樁。樁基礎(chǔ)選用C30混凝土澆筑施工。選用CI5素混凝土在樁間設(shè)定擋土板，擋土板與土路肩中間的填土高度為2.2～4.0m。修復(fù)排水溝，加強(qiáng)地面排水，減少滲漏。分析結(jié)果表明，在自然條件下，結(jié)構(gòu)滑移整體穩(wěn)定系數(shù)為1.119，基本穩(wěn)定系數(shù)為1.033，總體穩(wěn)定性系數(shù)為0.913，在飽和工況下，結(jié)構(gòu)滑移整體穩(wěn)定系數(shù)為0.913，與宏觀判據(jù)一致。經(jīng)過調(diào)查、宏觀判斷和定量計(jì)算，現(xiàn)階段高出2.5m的濕陷性黃土邊坡滑移處于蠕變滑移狀態(tài)，在不利條件下可能發(fā)生局部失穩(wěn)，處于欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)，而在原有邊坡可能發(fā)生局部失穩(wěn)。為保證邊坡土層厚度在2.2～2.5m之間，工程地質(zhì)穩(wěn)定性較差的邊坡處抗滑樁能夠起到保護(hù)作用，從而確保邊坡的穩(wěn)定，確保工程的安全。

本篇文章課題研究的濕陷性黃土邊坡以縷草植被為核心，坡度稍陡時(shí)，可與坡底栽植灌木，在坡度較陡的情況下，可與坡面種植三層植被，這樣可有效地保護(hù)坡面上的濕陷性黃土，而且為植物的生長(zhǎng)帶來了穩(wěn)固的栽培基質(zhì)土力學(xué)環(huán)鏡，該工藝實(shí)際操作簡(jiǎn)單，建筑工程造價(jià)不高，通常比較適用于斜坡淺層植被，因而，在坡地坡度比較大的地區(qū)，運(yùn)用防滑樁開展邊坡防護(hù)。對(duì)濕陷性黃土在壓縮模量、壓縮系數(shù)、內(nèi)摩擦角、粘聚力、無側(cè)限抗壓變形等方面的力學(xué)性能進(jìn)行了分析。從濕陷性影響因素來看，護(hù)坡植物群落調(diào)節(jié)了濕陷性黃土中砂的成分，維持了濕陷性黃土中砂的成分不改變，防止和降低了濕陷性黃土表面的水土流失和邊坡滑陷毀壞。對(duì)干擾護(hù)坡植物群落恢復(fù)的某些關(guān)鍵因素開展了深入分析，得到以下結(jié)果。

濕陷性黃土顆粒量減少，坡土體中起濕陷性黃土粘粒增多，土體變??；研究發(fā)現(xiàn)，土體的濕陷性主要受其半徑<0.001mm的影響，土體形狀是影響濕陷性的主要因素；黃土區(qū)和黃土區(qū)邊緣區(qū)顆粒組成主要是濕陷性黃土，粉土占主導(dǎo)地位。其主要反映在黃土結(jié)構(gòu)上，這兩方面的差異很大程度上是由濕陷性內(nèi)因決定的，這是濕陷性I2形成的前提。

濕陷性黃土的濕陷性越大，干重和濕陷性越??；當(dāng)黃土干密度大于15 kN/m時(shí)，濕陷性較小。黃土的濕陷性與干密度(ρ)的關(guān)聯(lián)是:結(jié)果顯示，當(dāng)干密度越小，濕陷性愈強(qiáng)，在ρ=1.53g/cm2時(shí)濕陷性并不顯著，伴隨著濕陷性黃土干密度的慢慢增多，濕陷性黃土邊坡的濕陷指數(shù)δs慢慢減少，如此一來，在濕陷性黃土邊坡淺部土壤中的土粒占比慢慢增多，進(jìn)而合理有效地提升 了濕陷性黃土邊坡淺部土壤植被修復(fù)后的穩(wěn)定性能、安全性能。

通過采樣試驗(yàn)分析，濕陷性黃土邊坡植物根系能有效地提高邊坡淺部濕陷性黃土的水分含量，并能進(jìn)一步研究濕陷性黃土δs的水分含量對(duì)土壤水分的影響，當(dāng)土壤水分含量大于24%～25%時(shí)，土壤水分含量就會(huì)增加，當(dāng)土壤水分含量小于0.0195時(shí)，土壤水分就會(huì)減少。

在此次案列邊坡防護(hù)工程中，歷經(jīng)一段時(shí)期的植被恢復(fù)，邊坡防護(hù)土體慢慢穩(wěn)定下來，碰到節(jié)氣降水、水文條件的改變也可以維持安全穩(wěn)定，對(duì)濕陷性黃土護(hù)坡的濕陷、滑移控制效果較好，經(jīng)研究分析后得出：本案例項(xiàng)目建筑物西側(cè)濕陷性黃土邊坡分項(xiàng)判例：坡角β=55°，重度γ=16.2kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=23.59°，粘聚力c=13.6kPa，選用條分法驗(yàn)算土坡的安全穩(wěn)定系數(shù)，獲得下列結(jié)果：Fs=267.27/140.58=1.901，根據(jù)估算獲得，滿足護(hù)坡可靠性的規(guī)定，在前期有一定的改進(jìn)。

生態(tài)植被綠化護(hù)坡前，對(duì)改善濕陷性黃土的坡面穩(wěn)定性具有明顯作用。護(hù)坡工程經(jīng)植被恢復(fù)后，反映出可靠性、安全性能、生態(tài)景觀性和生態(tài)資源、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，滿足人與大自然和睦發(fā)展的規(guī)劃理念，表現(xiàn)出植被護(hù)坡具有防滑、防潮、防塵等功能，適用于濕陷性黃土邊坡。

結(jié)束語

文章從工程實(shí)例出發(fā)，闡述了植物根系加固、錨固支護(hù)、坡根-根土復(fù)合體的植被綜合修復(fù)技術(shù)是行之有效的，對(duì)淺部濕陷黃土邊坡的加固效果起到了積極有效的作用，并為邊坡的加固、穩(wěn)定和改善其抗滑性能提供了依據(jù)。坡地生態(tài)環(huán)境治理既有益于坡地的修復(fù)與平穩(wěn)，又能修復(fù)植物群落，吸收噪音，降低日光直曬，凈化空氣。這類濕陷性黃土的邊坡防護(hù)工程問題日漸引發(fā)建筑界的高度重視，變成 人類與自然共享發(fā)展的必然結(jié)果。植物群落修復(fù)是提升 邊坡支護(hù)穩(wěn)定性能最積極的低碳環(huán)保對(duì)策，對(duì)淺部濕陷性黃土邊坡支護(hù)起“加筋”與“錨固”的雙重功效，應(yīng)加以推廣。