孫東哲

（中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650000）

工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，衍生出眾多邊坡治理問題，邊坡支護(hù)安全成為工程建設(shè)中的重要組成部分。不穩(wěn)定、潛在不穩(wěn)定或者穩(wěn)定系數(shù)不能滿足要求的邊坡是我們主要的研究對(duì)象。深入分析研究邊坡的性質(zhì)，采取合理的治理措施，才能控制邊坡的變形和破壞。常見的邊坡支護(hù)方式有重力式擋墻、扶壁式擋墻、懸臂式支護(hù)、板肋式或格構(gòu)式錨桿擋墻支護(hù)、排樁式錨桿擋墻支護(hù)、錨噴支護(hù)、坡率法等。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行多方面的分析和論證，從多個(gè)支護(hù)方案中挑選出最優(yōu)方案。保證邊坡的穩(wěn)定和安全，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，避免不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。

1 常見邊坡支護(hù)方式

重力式擋土墻可用塊石、片石、混凝土預(yù)制塊作為砌體，或采用片石混凝土、混凝土進(jìn)行整體澆筑。扶壁式擋土墻是一種鋼筋混凝土薄壁式擋土墻，構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，墻身斷面較小，自身質(zhì)量輕，可以較好的發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能，能適應(yīng)承載力較低的地基。懸臂式擋土墻構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，能適應(yīng)較松軟的地基，墻高一般在 6m～9m 之間。當(dāng)墻高較大時(shí)，立壁下部的彎矩較大，鋼筋與混凝土的用量劇增，影響這種結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟(jì)效果。錨桿擋土墻指的是由鋼筋混凝土板和錨桿組成，依靠錨固在巖土層內(nèi)的錨桿的水平拉力以承受土體側(cè)壓力的擋土墻。錨噴支護(hù)是錨桿和噴射混凝土與圍巖共同形成一個(gè)承載結(jié)構(gòu)，防止巖體松散墜落。坡率法是通過控制邊坡的高度和坡度而無須對(duì)邊坡進(jìn)行整體加固就能使邊坡達(dá)到自身穩(wěn)定的邊坡設(shè)計(jì)方法。依據(jù)工程實(shí)際情況，從安全、經(jīng)濟(jì)、合理、可行等方面分析和論證，選擇合理的支護(hù)方案。

2 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)、地表水、地下水、開挖時(shí)間、開挖方式、周圍荷載等都是影響邊坡穩(wěn)定性的因素。地形地貌反映地形的高低起伏變化，高陡邊坡對(duì)穩(wěn)定不利。地質(zhì)構(gòu)造影響邊坡巖體的力學(xué)性質(zhì)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)域巖土體破碎，對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。巖土體的巖性、強(qiáng)度、完整性、結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度是控制邊坡穩(wěn)定性的重要因素，必須查明土巖介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)、巖土體工程地質(zhì)特征[1]。地表水和地下水會(huì)影響巖土體的重度，發(fā)生泥化軟化崩解現(xiàn)象，減低邊坡的強(qiáng)度。邊坡開挖后沒有及時(shí)支護(hù)，會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性。采用不同的開挖方式也會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性，例如采用放炮的方式開挖，就會(huì)嚴(yán)重破壞邊坡的完整性[2]。周圍的房屋、市政道路等建構(gòu)筑物，會(huì)對(duì)邊坡產(chǎn)生豎向側(cè)向荷載，影響邊坡的穩(wěn)定。

3 工程實(shí)例

（1）工程概況。某區(qū)域經(jīng)多年面山采石活動(dòng)，原有的地表植被及其地質(zhì)環(huán)境已遭受嚴(yán)重破壞，水土流失嚴(yán)重，遺留有多處裸巖陡崖、陡坡，多處棄渣、棄石堆積場(chǎng)、亂石坡、凹坑、凹槽等，關(guān)停后的采石場(chǎng)滿目瘡痍，在自然風(fēng)化及雨季地表水的沖刷作用下，陡崖、陡坡、陡坎分布區(qū)存在誘發(fā)巖質(zhì)崩塌、巖土滑坡、危石墜落等地質(zhì)災(zāi)害的可能性。棄渣、棄土堆積已在其邊緣形成了多處錯(cuò)坎。

（2）工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件。在勘察深度范圍內(nèi)，根據(jù)巖土層的沉積環(huán)境及工程地質(zhì)特性，區(qū)內(nèi)大部分地段地表為第四系雜填土，局部區(qū)域有第四系殘坡積層紅黏土分布,下伏地層及出露巖層為二迭系棲霞茅口組（P1q+m）白云質(zhì)灰?guī)r、石炭系中統(tǒng)威寧群（C2w）石灰?guī)r、石炭系下統(tǒng)倒石頭組（C1d）石灰?guī)r地層，具體參數(shù)見表1?；謴?fù)治理區(qū)整體屬金沙江水系，周邊區(qū)域分布的主要地表水為海運(yùn)河及盤龍江，此外還分布黑龍?zhí)都拔靼咨澈铀畮斓龋粎^(qū)內(nèi)無河流通過，大氣降水形成的地表水多順坡徑流，于擬治理區(qū)東部企業(yè)及居民生活區(qū)匯入城市污水排放系統(tǒng)，與周邊區(qū)域地表水體無聯(lián)系。

高速齒輪正轉(zhuǎn)咬合時(shí)的噪聲分貝為59dB，反轉(zhuǎn)噪聲分貝為60Db。對(duì)熱處理技術(shù)處理的203CY型高速齒輪在液壓條件下進(jìn)行了臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定為390r/min時(shí)，用GB傳感器和轉(zhuǎn)速儀檢測(cè)到扭轉(zhuǎn)的距離，用S T一106型測(cè)溫儀器進(jìn)行溫度的檢測(cè)，冷卻方法為循環(huán)水冷卻法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)高速齒輪質(zhì)量分級(jí)規(guī)定，試驗(yàn)選取MW計(jì)算的扭矩)為試驗(yàn)扭矩，并記錄主動(dòng)高速齒輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù)0.3×1.3次不發(fā)生任何齒輪形變即為合格品。試驗(yàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中的9603符合“汽車齒輪質(zhì)量等級(jí)”標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 應(yīng)力變化實(shí)驗(yàn)分析

根據(jù)應(yīng)力值變化的范圍，高速齒輪也隨之發(fā)生相應(yīng)的變形，主要原因有：滲碳工藝滲碳效果較好，且較為穩(wěn)定，滲碳后直接采用分級(jí)淬火熱處理工藝可以有效地減少高速齒輪的變形。此工藝技術(shù)能與齒輪表面充分接觸，在冷卻時(shí)能使熱油沿著齒輪內(nèi)部和在齒輪之間定向滲透，使每個(gè)齒輪底面冷卻速度變快，從而限制齒輪形狀和應(yīng)力作用造成的變形。滲碳后碳濃度呈階梯狀分布，在淬火冷卻過程中，滲透層與內(nèi)部交界處滲透度較高；繼續(xù)冷卻時(shí)齒輪體積增大，致使殘余的應(yīng)力產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致高速齒輪的變形。同時(shí)應(yīng)力變化與冷卻過程中的介質(zhì)溫度變化有關(guān)，由于受溫度的影響，其中的碳元素有很強(qiáng)的擴(kuò)散性，影響高速齒輪的熱穩(wěn)定性，致使齒輪變形的情況發(fā)生。還會(huì)引起高速齒輪組織能力下降，使得高速齒輪組織松弛，最終導(dǎo)致應(yīng)力變化并引起變形。提高物質(zhì)的穩(wěn)定性，而且在熱處理工藝的冷卻過程中的沒有發(fā)生變化的奧體在應(yīng)力作用下而發(fā)生機(jī)械性變化使得穩(wěn)定性增強(qiáng)；從而使熱處理后的齒輪具有較高穩(wěn)定性、較好的韌性和較高的硬度，因而能有效延長(zhǎng)高速齒輪的使用壽命。原因?yàn)椋簼B碳過程中出現(xiàn)共滲現(xiàn)象，滲透層中加入適量的Ar可以明顯延長(zhǎng)高速齒輪的使用壽命；Ar在齒輪接觸區(qū)域會(huì)發(fā)生形變并誘發(fā)奧體變化，從而使得滲透層的強(qiáng)度增加；同時(shí)Ar發(fā)生形變時(shí)會(huì)吸收能量，導(dǎo)致誘發(fā)奧體產(chǎn)生殘余的應(yīng)力，進(jìn)而制約高速齒輪發(fā)生擴(kuò)展及變形。

3 結(jié)語

分級(jí)淬火熱處理工藝在高速齒輪生產(chǎn)中的應(yīng)用，控制好熱處理工藝的應(yīng)力變化范圍，不但可以減少汽車齒輪熱處理的變形情況，而且可以增強(qiáng)高速齒輪的質(zhì)量和延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。同時(shí)此工藝具有操作簡(jiǎn)單、組織易于控制、技術(shù)穩(wěn)定和投資成本少等優(yōu)點(diǎn)，可以大幅度地縮短高速齒輪的生產(chǎn)周期，進(jìn)而達(dá)到提高高速齒輪的質(zhì)量和降低高速齒輪生產(chǎn)的成本的效果。

[1]李小娟,白香鴿,賈立術(shù)．熱處理工藝對(duì)建筑高強(qiáng)鋼耐延遲斷裂性能的影響[J]．熱加工工藝,2017，63(6)：213-216．

[2]劉贛華,錢錦年,鄒洋,等．淬火冷卻介質(zhì)流速對(duì)弧齒錐齒輪滲碳淬火熱處理的影響[J]．材料熱處理學(xué)報(bào),2018(2)：21-24．