一种竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法与流程

本发明涉及一种边坡加固技术，尤其涉及一种竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法。

背景技术：

1、在水利水电工程中，由于修建大坝、堤防或开挖基坑，可能在深厚软土沉积层上形成高边坡。如云南务坪水库大坝，最大坝高52m，坝基软土层面积超过0.4km2，最大埋深33m，平均埋深超过20m；拉哇水电站上游围堰，高度59m，修建在50m厚的深厚软土沉积层上，下游开挖70m深的基坑，形成高度超过120m的高边坡。在软土地基内加入砂桩、碎石桩、塑料排水板等竖向排水体，可以加速地基的排水固结，是一种较为常用的软基加固方法。但通常情况下，竖向排水体只设在填方体的下方，促进填方产生的超静孔隙水压力消散，使得软土的有效内摩擦角发挥作用，从而提高软土地基抗剪强度。在开挖边坡中，由于挖方产生的超静孔隙水压力为负值，因此很少采用竖向排水体加固开挖的边坡。但在地质条件有利的情况下，采用竖向排水体与抽排相结合的方式，利用抽排产生的负压给软土地基施加荷载，同时竖向排水体可促进软土的快速固结，能够在较短时间内提高软土层的抗剪强度，起到有效加固边坡的效果。该方法既可以用于修建大坝、堤防等填方工程产生的高边坡，也可以用于开挖形成的边坡。

技术实现思路

1、本发明的目的是要提供一种竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法。

2、本发明适用于深厚软土层上填方或开挖形成的边坡，一般需要深厚软土层下部或中部存在相对连通的透水层。原理是利用抽排提高软土层的有效自重应力，同时利用竖向排水体加速软土层的固结，达到加固边坡的目的。

3、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

4、在边坡深厚软土层中加入贯穿所述软土层的竖向排水体，在所述边坡打入贯穿所述软土层且到达底部的透水层的抽水井。

5、进一步地，在边坡开挖前在所述抽水井进行抽水，以降低所述边坡加固范围内的地下水位并通过边坡稳定分析来评估边坡稳定安全系数，具体包括根据设计标准确定最小安全系数fs-min和通过实时水位的降低计算所述软土层的抗剪强度和径向平均固结度确定边坡稳定安全系数fs大于最小安全系数fs-min，满足软土层的抗剪强度的设计要求。

6、进一步地，所述软土层的抗剪强度按照下式计算:

7、τf＝τf0+φ(t)γwδhtanφ′

8、其中τf0为加固前天然软土层的抗剪强度，可通过原位十字板试验测得，或者按照τf0＝ccu+σ′ctanφcu计算，ccu、φcu为固结不排水试验测得的凝聚力、内摩擦角，σ′c为加固前天然土层的有效应力；φ(t)为软土层的径向平均固结度，随时间t变化；γw为水的容重；δh为计算水位降深，当计算点位于抽水后的水位以下时，δh为抽水引起的水位降深；当计算点位于抽水前后的水位之间时，δh＝zw0-z，zw0为抽水前的地下水位，z为计算点高程；当计算点位于抽水前的水位之上时，δh＝0，φ′为软土的有效内摩擦角。

9、进一步地，所述软土层的径向平均固结度按照下式计算:

10、

11、其中ch是软土的水平固结系数；de为竖向排水体的影响直径，与排水体的平面布置有关，通常为排水体间距的(1.05～1.13)倍；f是一个综合系数，反映排水体直径与间距之比、排水体渗透系数、排水体施工对土层的扰动等因素的影响。

12、本发明的有益效果是：

13、1，本方法适用于满足如下条件的边坡：边坡在饱和软土地基上填方或开挖形成，软土层厚度较大且软土层下部存在透水性较好的土层(如砂砾石层)；有条件截断软土层下部透水层的地下水补给来源，从软土层下部的透水层中抽水可以降低地下水位。

14、2，本发明在填方体下部加入竖向排水体，使软土层内的竖向排水体与底部透水层联通，在边坡开挖前从软土层底部的透水层内抽水，利用竖向排水体让软土层迅速固结，可以迅速提高软土层的有效应力，从而提高软土层的抗剪强度，达到加固边坡的目的。

技术特征：

1.一种竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法，其特征在于：在边坡开挖前在所述抽水井进行抽水，以降低所述边坡加固范围内的地下水位并通过边坡稳定分析来评估边坡稳定安全系数，具体包括根据设计标准确定最小安全系数fs-min和通过实时水位的降低计算所述软土层的抗剪强度和径向平均固结度确定边坡稳定安全系数fs大于最小安全系数fs-min，满足软土层的抗剪强度的设计要求。

3.根据权利要求2所述的竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法，其特征在于：所述软土层的抗剪强度按照下式计算:

4.根据权利要求2所述的竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法，其特征在于：所述软土层的径向平均固结度按照下式计算:

技术总结
本发明公开了一种竖向排水体与抽排相结合的边坡加固方法，包括：在边坡深厚软土层中加入贯穿所述软土层的竖向排水体，在所述边坡打入贯穿所述软土层且到达底部的透水层的抽水井，并从所述软土层底部的透水层内抽水使地下水位下降，保持水位降深一段时间，在固结分析和边坡稳定分析的基础上确定边坡施工计划。本发明在边坡的深厚软土层内加入竖向排水体，通过抽降水使软土层受到负压作用，同时利用竖向排水体加速软土层的固结，可以有效的在较短时间内提高软土层的抗剪强度，达到加固边坡的目的。本方法适用于加固在深厚软土层上挖方或填方形成的边坡。

技术研发人员：张幸幸,宋建正,吴文洪,温彦锋,王庆祥,邓刚,张雪东,张紫涛,胡晶
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14