一种膨胀土边坡加固方法
【专利摘要】本发明公开了一种膨胀土边坡加固方法，该方法包括以下步骤：在膨胀土边坡的坡顶和坡面开挖，开挖面深度为0.4?0.6m；距坡顶边缘线8?12m处开挖深沟，深度为0.8?1.2m；在开挖面铺设土工膜，土工膜在坡顶向后缘延伸到深沟内；土工膜铺设平整后在坡顶和坡面回填非膨胀土，厚度为0.4?0.6m，分层压实固定土工膜。边坡经加固后抑制了膨胀土的强度衰减特性，同时减小了膨胀土的水分变化幅度，防止产生滑坡。
【专利说明】
一种膨胀土边坡加固方法
技术领域
[0001]本发明涉及边坡加固方法，具体涉及一种膨胀土边坡加固方法。
【背景技术】
[0002]膨胀土是一种以强亲水性矿物，如蒙脱石、伊利石等，为主要组成成分的高塑性粘土，其主要特征是吸水后产生显著的膨胀变形，失水后产生显著的收缩变形，同时还具有多裂隙性、超固结性和强度衰减性。由于其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。膨胀土初期强度很高，边坡安全系数远远大于I，不存在稳定问题，但随着时间流逝，膨胀土边坡土体强度逐渐衰减，安全系数降低，进而导致膨胀土边坡失稳。
[0003]膨胀土地区的土坡，如路堤、路堑、渠道边坡等常产生滑坡。铁路上，焦枝线、鸦官线在20世纪70年代发生125次失稳事故，阳安膨胀土路段的路基病害521处；水利上，安徽淠史杭灌区1385km长的干渠发生滑坡195处，平均每1km有1.4个滑坡;湖北引丹灌区干渠挖方渠段坍塌55处，填方段滑坡18处。失稳常常在相当平缓的边坡上发生，如陶岔引丹渠道，开工I年后在两渠段上相继发生13处滑坡，其大多发生在1:4?1: 5的缓坡上。有些滑坡则发生在工程建成多年之后，如淠史杭灌区膨胀土上的干渠，50年代建成，到1989年发生195处滑坡，其中大部分发生在80年代。然而也有相当多膨胀土边坡并不平缓却长期稳定，如刘特洪在“工程建设中的膨胀土问题”书中列出了 24座用膨胀土筑坝的工程实例。
[0004]膨胀土边坡的失稳机理:干燥时，膨胀土失水收缩形成裂缝，拉裂了土体结构，显著降低了土体的强度指标；降雨时膨胀土吸水膨胀使土块内部结构胀松，也显著降低了土块的强度指标；因此干湿循环的结果将本来均一的坡体划分成了强度显著不同的上下土层;不管收缩产生的裂缝，还是膨胀引起土块的孔隙增大均会使雨水快速渗入、积聚。这些因素综合在一起就导致膨胀土边坡易于失稳。
[0005]目前工程界对膨胀土处理尚且没有成熟的处理办法，主要采用的方法是换填非膨胀粘性土，或者将弱膨胀土通过掺加水泥、石灰等材料进行改性成非膨胀土换填，换填的主要作用是压重，次要作用是封闭膨胀土，但是该方法工程量较大，不能有效缓解滑坡现象。
【发明内容】
[0006]为了克服以上现有技术的不足，本发明提供了一种膨胀土边坡加固方法，边坡经加固后抑制了膨胀土的强度衰减特性，同时减小了膨胀土的水分变化幅度，防止产生滑坡。
[0007]本发明采用的技术方案是:一种膨胀土边坡加固方法，包括以下步骤:
(1)在膨胀土边坡的坡顶和坡面开挖，开挖面深度为0.4-0.6m;
(2)距坡顶边缘线8-12m处开挖深沟，深度为0.8-1.2m；
(3)在开挖面铺设土工膜，土工膜在坡顶向后缘延伸到深沟内；
(4)土工膜铺设平整后在坡顶和坡面回填非膨胀土，厚度为0.4-0.6m，分层压实固定土工膜。
[0008]优选的，上述步骤(I)中膨胀土边坡的坡比为1:1.5-1: 3。
[0009]优选的，上述步骤(I)中开挖面的坡面部分为台阶形，可增加连接牢固性，防止坡面上的膨胀土下滑。
[0010]优选的，上述步骤(2)中深沟平行于边坡走向，用于固定土工膜。
[0011]优选的，上述步骤(4)中分层压实固定土工膜后，在回填非膨胀土上采用植被绿化，保护土工膜，防止土工膜老化作用。
[0012]有益效果:
(1)利用土工膜的不透水性，既可阻隔膨胀土面的水分蒸发，也可阻止地表降雨导致膨胀土含水量增加，进而稳定了土工膜下膨胀土的含水量，减小了膨胀土的水分变化幅度；
(2)膨胀土在土工膜覆盖后，膜下膨胀土的水分就会因蒸发量大大减少而基本保持了膨胀土的含水量，膨胀土就不会发生过大的收缩变形，就不会产生过大的收缩应力，从而确保膜下膨胀土在边坡运营过程中收缩应力小于膨胀土的抗拉强度和土自重引起的侧向压应力之和，进而阻止了膨胀土的收缩裂缝产生，膨胀土的强度也不会减小；
(3)膨胀土在土工膜覆盖后，降雨所产生的雨水因有土工膜的阻隔无法入渗至膜下膨胀土中，从而避免了膜下膨胀土的含水量增大可能性，膜下膨胀土就不会发生膨胀变形，从而确保膜下膨胀土的干密度基本不变，土体结构不会被破坏，保持了膨胀土的原有强度指标；
(4)膨胀土在土工膜覆盖后，土工膜上再覆盖非膨胀土，其作用是供植被绿化，并保护土工膜，防止土工膜老化作用。
【附图说明】
[0013]图1是本发明膨胀土边坡的示意图，其中:1、坡顶;2、坡面;3、土工膜;4、深沟；
图2是实施例2中试验边坡平面图；
图3是实施例2中试验边坡的裂缝开展位置；
图4实施例2中试验边坡裂缝区(2007年7月3日插上芦苇)；
图5实施例2中试验边坡裂缝区插上芦苇的示意图；
图6实施例2中试验边坡结束后在土工膜区开挖验证图；
图7是实施例2中有土工膜区坡面下含水率沿深度分布变化的示意图；
图8是实施例2中无土工膜区坡面下含水率沿深度分布变化的示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面本发明作进一步详细说明。
[0015]实施例1
一种膨胀土边坡加固方法，包括以下步骤:
(1)如图1所示，在坡比为1:1.5-1:3的膨胀土边坡坡顶I和坡面2开挖，开挖面深度为
0.4-0.6m，其中开挖面的坡面部分为台阶形；
(2)距坡顶I边缘线8-12m处开挖深沟4，所述深沟4平行于边坡走向，深度为0.8-1.2m;
(3)在开挖面铺设土工膜3，土工膜3在坡顶I向后缘延伸到深沟4内；
(4)土工膜3铺设平整后在坡顶I和坡面2回填非膨胀土，厚度为0.4-0.6m，分层压实固定土工膜3，在回填非膨胀土上采用植被绿化。
[0016]实施例2
某市某大道段边坡，在2000年前后，因大桥建设的需要在此斜坡取土，大道建设时又在此斜坡坡脚地段卸土，使得地表暴露大量的原生膨胀土，该膨胀土自由膨胀率为50?70，2003年6月因道路开挖，发生滑坡，2004年曾作两排挖孔灌注粧加固，但仍有局部区域显著移动。
[0017]2006年6月，将该边坡作为土工膜覆盖处理膨胀土边坡的小型现场试验，将长30m的范围修成试验边坡，坡比1: 1.5，坡高2.5m，坡顶面宽1m，并分成两个区域，右边15m不覆盖土工膜，左边15m坡面和坡顶用覆盖加固(图2)，加固方法包括以下步骤:
(1)如图1所示，在膨胀土边坡的坡顶I和坡面2开挖，坡比为1:1.5，开挖面深度为0.5m，其中开挖面的坡面部分为台阶形；
(2)距坡顶I边缘线1m处开挖深沟4，所述深沟4平行于边坡走向，深度为1.0m;
(3)在开挖面铺设土工膜3，土工膜3在坡顶I向后缘延伸到深沟4内；
(4)土工膜3铺设平整后在坡顶I和坡面2回填非膨胀土，厚度为0.5m，分层压实固定土工膜3，在回填非膨胀土上采用植被绿化。
[0018]2007年6月，该地区降雨量较大，现场巡视发现，无土工膜加固的边坡裂缝开展(图3)，有滑动趋势，但有土工膜覆盖的边坡未见裂缝。为了进一步了解土工膜下土体情况，确定膜下土体是否有裂缝开展，局部区域挖去上面的覆盖土保护层，未发现裂缝，膜下土坚硬，台阶完好，表明土工膜达到了预期效果。不仅如此，它还牵制了右侧未覆盖的边坡，使其在裂缝显著开展的情况下，也没有滑坡(图4-6)。
[0019]2006年12月6日在两个区域坡面下方各钻取两个孔土做含水率试验，以此值作为初始值，比较分析试验期间的土体中含水率数据。试验过程中，于2007年I月5日、2007年I月10日、2007年I月21日、2007年I月28日、2007年7月6日、2007年7月24日、2007年9月24日、2007年9月30日在两个区域坡面下方各钻取一个孔土做含水率试验，其中土工膜加固后膨胀土中的含水率变化较小，为25%± 3%，而未用土工膜加固的边坡则含水率变化较大(图7-8)0
[0020]上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种膨胀土边坡加固方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)在膨胀土边坡的坡顶(I)和坡面(2)开挖，开挖面深度为0.4-0.6m; (2)距坡顶(I)边缘线8-12m处开挖深沟(4)，深度为0.8-1.2m； (3)在开挖面铺设土工膜(3)，土工膜(3)在坡顶(I)向后缘延伸到深沟(4)内； (4)土工膜(3)铺设平整后在坡顶(I)和坡面(2)回填非膨胀土，厚度为0.4-0.6m，分层压实固定土工膜(3)。2.根据权利要求1所述的一种膨胀土边坡加固方法，其特征在于:所述步骤(I)中膨胀土边坡的坡比为1:1.5-1:3。3.根据权利要求1所述的一种膨胀土边坡加固方法，其特征在于:所述步骤(I)中开挖面的坡面部分为台阶形。4.根据权利要求1所述的一种膨胀土边坡加固方法，其特征在于:所述步骤(2)中深沟(4)平行于边坡走向。5.根据权利要求1所述的一种膨胀土边坡加固方法，其特征在于:所述步骤(4)中分层压实固定土工膜(3)后，在回填非膨胀土上采用植被绿化。
【文档编号】E02D17/20GK106088113SQ201610496324
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】曹雪山, 袁俊平, 殷宗泽, 韦杰
【申请人】河海大学