李 濤 王麗軍

（安徽省水利水電勘測設計院 合肥 230088）

1 切嶺段膨脹土分布特點

引江濟淮輸水渠道膨脹巖土分布里程長、土層厚；受旱季和雨季特征影響，大氣及土體干濕變化大；邊坡變形滯后性和長期危害性突出。尤其是裂隙發(fā)育明顯，原生裂隙及次生裂隙多，長大裂隙與小裂隙并存。隨著工程不斷進展，勘探人員對切嶺段右岸已開挖邊坡進行了施工地質現場探查，在河渠初期開挖的約500m 范圍內布設了10 個地質觀察窗口，窗口間距50～70m 不等。地質窗口開設寬度一般1.0～1.5m，采用人工挖掘清渣方式。通過地質窗口觀察，膨脹土裂隙分布較多，其中原生裂隙和次生裂隙均有分布。統(tǒng)計裂隙分布情況見表1。

調查結果顯示裂隙傾向主要集中在40 ° 和180°～190°，其中傾向40°的為傾向右岸邊坡坡內，對邊坡穩(wěn)定影響不大，傾向180°～190°為傾向右岸邊坡坡外，與坡面走向近垂直，對邊坡穩(wěn)定不利，易產生滑坡，應對邊坡進行加固處理。

表1 切嶺段局部河段右岸邊坡裂隙傾角統(tǒng)計表

從調查情況看，無論是長大裂隙、大裂隙，還是小裂隙均較為發(fā)育。另外，土巖界面作為一種沉積間斷型結構面，在該段分布也較為連續(xù)。從引江濟淮試驗段工程施工情況看，開挖初期，常有地下水沿土巖界面滲出。這種滲流現象也會進一步降低結構面強度，對整體邊坡穩(wěn)定不利。

2 工程主要治理方案

目前，切嶺段膨脹土邊坡治理措施主要是以水泥改性土表面換填覆蓋為主，輔以必要的坡面及坡內排水措施。這種措施對淺層裂隙發(fā)育以膨脹作用為主的渠坡淺層滑動保護具有較好的效果。而對于開挖深度較大、可能出現長大裂隙的中膨脹土邊坡，僅僅通過表面覆蓋，很難達到長久的安全狀態(tài)。為提高工程安全性，需使用抗滑樁等加強措施。

3 抗滑樁分析

根據地勘報告顯示，江淮分水嶺膨脹土主要以中膨脹土為主，出露高度約15～22m，邊坡下部分布有細砂巖。考慮渠道開挖深度大，邊坡穩(wěn)定性差，渠道未開挖前，無法判斷膨脹土內是否存在長大裂隙。而一旦邊坡開挖換填完成，抗滑樁實施起來又比較困難。因此，預先通過假定裂隙面，進行邊坡穩(wěn)定計算分析，判斷是否需要增設抗滑樁非常必要。

3.1 計算斷面選擇

鑒于膨脹土邊坡存在有潛在滑動趨勢，對切嶺段中膨脹土邊坡，選取3 個典型斷面進行抗滑穩(wěn)定計算分析，斷面特征見表2。

3.2 計算工況

根據《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》（SL386-2007），1 級邊坡抗滑穩(wěn)定系數按照下表取值，該標段河道膨脹土主要分布在4～7 級邊坡，高程37～58m，均位于渠道防洪水位25.53m 以上，計算過程中不考慮水位驟降工況。河道邊坡抗滑穩(wěn)定計算主要分為以下三種工況：

（1）正常運用條件：穩(wěn)定滲流期河道迎水坡。渠內正常輸水位，地下水處于穩(wěn)定滲流。

（2）非常運用條件Ⅰ：施工期河道迎水坡。渠內無水，地下水處于穩(wěn)定滲流。

（3）非常運用條件Ⅱ：地震期河道迎水坡。渠內正常輸水位，地下水處于穩(wěn)定滲流；地震烈度7 度，地震動峰值加速度為0.10g。

3.3 參數選取

根據該區(qū)膨脹土的工程特性，將膨脹土在深度方向上分為“大氣影響帶”和“非影響帶”。即大氣影響深度以上的土層為“大氣影響帶”， 大氣影響深度以下的土層為“非影響帶”。“大氣影響帶”內的膨脹土，采用殘余強度值；對“非影響帶”內的膨脹土，采用折減法取值。弱膨脹土凝聚力和內摩擦角分別按“無膨脹性”建議值的75%和95%取值，中膨脹土凝聚力和內摩擦角分別按“無膨脹性”建議值的65%和85%取值。設計考慮膨脹土的換填厚度、大氣影響深度（該區(qū)大氣影響深度3.2m，大氣影響急劇層深度1.5m）等，采用分帶取參數的辦法對斷面進行計算。分帶參數的選?。?/p>

表2 膨脹土邊坡典型斷面特性型表

表3 典型斷面各巖土層物理力學指標采用值表

表4 各斷面抗滑穩(wěn)定計算成果表（未考慮裂隙）

圖1 抗滑樁計算簡圖

（1）水泥改性土的強度指標：粘聚力C=40kPa，內摩擦角=15°。

（2）巖土界面強度指標：從試驗段開挖情況來看，江淮溝通段巖土界面真實存在，分布厚度不等，計算取厚度0.6m。對于巖土交界面土體強度指標，試驗段工程和地質報告分別提出各自的建議。其中試驗段室內固結快剪指標：C=25.6kPa、=29.6o，現場直剪指標：C=54.3kPa、=28.2°。地質報告指標：C=15.0kPa、=14.0°。從幾組指標可見，試驗段指標與地質報告推薦指標相差較大。從試驗段現場可見，地下水易從巖土界面滲出，土體滲透系數相對于其他土層較大，砂性含量高于上層膨脹土。因此，綜合考慮試驗段指標和地質報告推薦指標，初擬巖土界面土層固結快剪指標：C=13.0kPa、=16.0°，直接快剪指標：C=15.0kPa、=14.0°，慢剪指標：C=10.0kPa、=18.0°。

（3）裂隙面強度指標：裂隙面土體強度指標須在具體實驗下得出，在無現場剪切試驗，且室內裂隙面無法重塑的情況下，根據南水北調中線工程經驗，在計算過程中假定裂隙面土體指標：固結快剪指標：C=12.0kPa、=9.0°，直接快剪指標：C=13.0kPa、=5.0°，慢剪指標：C=10.0kPa、=10.0°。同時，對陡傾角的卸荷裂隙，基本為張拉裂隙，計算時C、值均取0。

綜合以上土體建議指標及土體分帶參考指標，各斷面不同計算工況下物理力學指標見表3。

3.4 計算成果

（1）考慮巖土界面、大氣影響帶、換填改性土、土層傾角和地下水位情況。土層傾角根據地質橫剖面，取5°，未考慮膨脹土內存在裂隙因素。各斷面穩(wěn)定計算成果見表4。

表5 各斷面抗滑穩(wěn)定計算成果表（考慮裂隙）

表6 各斷面抗滑穩(wěn)定計算成果表（考慮裂隙+抗滑樁）

（2）考慮巖土界面、大氣影響帶、換填改性土、土層傾角、地下水位和裂隙情況。通過現場渠道開挖及地質窗口可見，邊坡內存在的裂隙較多，且大多傾角小于30o。因此計算過程中，對裂隙傾角采取最不利角度30°進行計算。各斷面穩(wěn)定計算成果見表5。

（3）考慮巖土界面、大氣影響帶、換填改性土、土層傾角、地下水位、裂隙情況下，增加抗滑樁。在長大裂隙存在的前提下，在計算滑動面下部打入直徑1.2m 抗滑樁，間距3.6m，樁深入全強風化巖內2.0m。計算簡圖見圖1，各斷面穩(wěn)定計算成果見表6。

3.5 成果分析

通過計算成果可見，膨脹土邊坡高度大于15.0m 時，在考慮巖土界面、大氣影響帶、換填改性土、土層傾角和地下水位，不考慮存在裂隙情況下，斷面在各種工況下都能夠滿足規(guī)范允許最小安全系數的穩(wěn)定要求。

一旦考慮坡內存在長大裂隙面時，雖然抗滑穩(wěn)定安全系數均大于1.0，但不滿足規(guī)范要求。通過打入擬定的抗滑樁試算，抗滑穩(wěn)定安全系數均可滿足規(guī)范要求。

4 結論

江淮分水嶺切嶺段地質條件復雜，膨脹土分布范圍廣，分布厚度深，裂隙開展多。隨著膨脹土邊坡運行時間的增長，受循環(huán)降雨影響，無論原生裂隙還是次生裂隙，發(fā)育程度會越來越大。從工程安全方面出發(fā)，當中膨脹土邊坡出露高度大于15m 或者有長大貫穿裂隙時，增加抗滑樁措施對邊坡的安全運行是非常必要的■