專(zhuān)利名稱(chēng)：邊滑坡破壞面鎖固體及其安設(shè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖土邊坡災(zāi)害防治技術(shù)，尤其涉及一種邊滑坡破壞面鎖固體及其安設(shè)方法。
背景技術(shù)：
山地丘陵占我國(guó)國(guó)土總面積2/3以上，地形陡峻、地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，邊坡及滑坡(簡(jiǎn) 稱(chēng)"邊滑坡")廣泛分布(圖1和圖2),存在重大地質(zhì)安全隱患，如僅三峽庫(kù)區(qū)便有存在嚴(yán) 重安全隱患的滑坡4000多個(gè)、重慶境內(nèi)近10年來(lái)公路沿線形成的高邊坡累計(jì)長(zhǎng)度己達(dá)300km 左右，威脅著500多公里公路交通運(yùn)輸安全。因此，有效防治具有安全隱患的邊滑坡，實(shí)現(xiàn) 人居環(huán)境的防災(zāi)減災(zāi)，具有必要性、緊迫性。
迄今，國(guó)內(nèi)外在邊滑坡研究及防治方面取得了重大科技進(jìn)展，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑邊坡工程 技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)對(duì)高度小于20m的巖土邊坡的有效防治提出了成套技術(shù)方法， 重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(DB50/5029-2004)提出了抗滑樁、削方減載、 排水、格構(gòu)等滑坡治理方法，這些方法的共同之處是從工程結(jié)構(gòu)角度實(shí)施邊滑坡治理，即采 用工程結(jié)構(gòu)限制邊滑坡的側(cè)向位移，沒(méi)有針對(duì)邊滑坡破壞面的有效治理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種邊滑坡破壞面鎖固體，其結(jié)構(gòu)為縱向開(kāi)口，側(cè)面有多個(gè)進(jìn)水孔的薄 壁金屬筒，金屬筒內(nèi)填充有生石灰和膨脹劑的混合物。 鎖固體直徑為llcm，長(zhǎng)度為50—100cm。
進(jìn)水孔直徑不大于lcm，進(jìn)水孔沿金屬筒展開(kāi)的平面按10cmxlOcm間距均勻分布。 生石灰和膨脹劑混合物滿足鎖固體的側(cè)向膨脹率不小于30%，鎖固體的斷面抗剪強(qiáng)度
參數(shù)粘結(jié)力不小于300kPa、內(nèi)摩擦角不小于35° 。
本發(fā)明還提出了一種邊滑坡破壞面鎖固體的安設(shè)方法，其步驟如下
1)根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果，確定邊滑坡破壞面的位置和治理區(qū)；治理區(qū)可按如下方法設(shè)置
在滑坡中前部的破壞面設(shè)置治理區(qū)；在邊坡的坡頂、坡腳分別設(shè)置兩個(gè)治理區(qū)域，且在坡腳
設(shè)置的鎖固體數(shù)量占所需鎖固體總數(shù)量的2/3;
2)預(yù)設(shè)邊滑坡進(jìn)行治理后應(yīng)達(dá)到的安全系數(shù)，設(shè)計(jì)鎖固體的布設(shè)數(shù)量和間距；
3) 按設(shè)計(jì)要求在治理區(qū)鉆孔；鉆孔深度滿足鎖固體長(zhǎng)度在破壞面上下各占1/2。
4) 在鉆孔內(nèi)埋設(shè)鎖固體，鉆孔內(nèi)鎖固體頂部空置部分采用土體回填。 步驟2)中，根據(jù)下式確定鎖固體數(shù)量-爿3 =max"3c,々}
4為僅考慮鎖固體粘結(jié)力時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2》 ^"為僅考慮鎖固體內(nèi)摩擦角時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2)5 4為治理邊滑坡所需的鎖固體累計(jì)斷面積(m "為所需鎖固體數(shù)量(個(gè))；
;t為放大系數(shù)；根據(jù)邊滑坡防治工程安全等級(jí)取值， 一級(jí)防治工程取1.35， 程取1.2，三級(jí)防治工程取l.l;
fl。為單個(gè)鎖固體的斷面積(m2》 所需鎖固體的列數(shù)為附,，
:級(jí)防治工
7W,
所需鎖固體的排數(shù)為附2，
附，=
附，
1 —
式中，5為邊滑坡安全隱患區(qū)沿邊滑坡走向方向的長(zhǎng)度。
a為兩兩鎖固體的間距，"取不大于lm;為取整符號(hào)； 根據(jù)下式確定《、^f，
c廣q ^一A
式中，^^為僅考慮鎖固體粘結(jié)力時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2》
々為僅考慮鎖固體內(nèi)摩擦角時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2》 ^為邊滑坡破壞面的總面積(m2》 c,為破壞面治理前的粘結(jié)力(kPa); c2為破壞面治理后的粘結(jié)力(kPa);
6C3為鎖固體的粘結(jié)力(kPa); A為破壞面治理前的內(nèi)摩擦角f ); ^為破壞面治理后的內(nèi)摩擦角(。)； 外為鎖固體的內(nèi)摩擦角(° ); 根據(jù)下式確定^，
式中，《。為預(yù)設(shè)的破壞面治理后邊滑坡應(yīng)達(dá)到的安全系數(shù)；
Z二J]7Vi， 5 = Z/,，己=5>]; ^和7]分別為邊滑坡體第i條塊沿破壞面法線 和切線方向的反力(kN/m)， /i為第i條塊破壞面的長(zhǎng)度(m)。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是從邊滑坡的破壞面著手，采用本發(fā)明的鎖固體及其布設(shè)方法， 對(duì)邊滑坡進(jìn)行治理，顯著提高破壞面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到有效治理具有潛在安全隱患 的邊滑坡的目的。


圖1、鎖固體結(jié)構(gòu)示意圖2、鎖固體壁面展開(kāi)圖3、鎖固體膨脹前后示意圖4、單一治理區(qū)邊滑坡鎖固體安設(shè)位置剖面示意圖5、圖4所示邊滑坡鎖固體安設(shè)位置平面示意圖6、坡頂、坡腳雙治理區(qū)邊滑坡鎖固體安設(shè)位置剖面示意圖;
圖7、圖6所示邊滑坡鎖固體安設(shè)位置平面示意具體實(shí)施方式
邊坡及滑坡(簡(jiǎn)稱(chēng)"邊滑坡")是指地表巖土體沿著破壞面發(fā)生顯著水平及垂直位移的動(dòng) 力地質(zhì)過(guò)程及其地貌形態(tài)，破壞面的形成及貫通是誘發(fā)邊滑坡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，遏制破壞 面的破壞擴(kuò)展、增強(qiáng)破壞面抗剪強(qiáng)度參數(shù)是治理具有潛在地質(zhì)安全隱患的邊滑坡的重要技術(shù) 途徑。
本發(fā)明所提出的鎖固體，安置在邊滑坡破壞面附近，由于鎖固體具有膨脹性(參見(jiàn)圖3)， 安置在鉆孔內(nèi)的鎖固體吸水后能與孔壁緊密結(jié)合，增強(qiáng)邊滑坡滑動(dòng)面上部巖土體、滑床與鎖 固體之間的整體剛度，使治理后的破壞面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)顯著提高。
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的鎖固體，其具體結(jié)構(gòu)為縱向開(kāi)口，側(cè)面有多個(gè)進(jìn)水孔的薄壁金屬 筒，金屬筒內(nèi)填充有生石灰和膨脹劑的混合物；鎖固體直徑為llcm，長(zhǎng)度為50—100cm;進(jìn) 水孔直徑不大于lcm，進(jìn)水孔沿金屬筒展開(kāi)的平面按10cmxlOcm間距灼勻分布(參見(jiàn)圖2);生石灰和膨脹劑混合物滿足鎖固體的側(cè)向膨脹,不小于30%，鎖固體的斷面抗剪強(qiáng)度參數(shù) 粘結(jié)力不小于300kPa、內(nèi)摩擦角不小于35。。由于鎖固體具有不小于30%的膨脹率，鎖周 體吸水后能與孔壁緊密結(jié)合，很好的起到了增強(qiáng)邊滑坡滑動(dòng)面上部巖土體、滑床與鎖固體之 間的整體剛度的作用。
如何設(shè)置鎖固體也是本發(fā)明的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新，其方法闡述如下
1) 針對(duì)一個(gè)邊滑坡，總共劃分w個(gè)條塊，鎖固治理前邊坡及滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式為，
_》CA +^1311^)
M = (Gj + Gbi) cos《+ sin(or,-《) 7] = (G=i + Gbi) sin + 4 cos"—《) 式中，/^為邊滑坡鎖固治理前的穩(wěn)定系數(shù)；c,為破壞面治理前的粘結(jié)力(kpa);"為破壞 面治理前的摩擦角(。)；/i為第i條塊破壞面的長(zhǎng)度(m);《和",分別為第i條塊破壞面的傾 角和地下水位線的傾角(°); ^為第i條塊單位寬度巖土體自重(kN/m); (^為第i條塊頂 部建筑荷載(kN/m); P^為第i條塊單位寬度動(dòng)水壓力(kN/m); M和7;分別為第i條塊邊 滑坡體在破壞面法線和切線上的反力(kN/m)。
2) 破壞面鎖固治理后破壞面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)由q、 ^變化為c" %，則治理后邊坡及
滑坡穩(wěn)定系數(shù)《2計(jì)算式為，
52 — S
式中，C^為破壞面治理后的粘結(jié)力(kpa); %為破壞面治理后的摩擦角(° );其余變量計(jì)
算方法與步驟l)相同。
3) 預(yù)設(shè)邊滑坡破壞面鎖固治理后應(yīng)該達(dá)到的安全系數(shù)為f。，則《2應(yīng)滿足
即
8J tanp2 +5c22 AT0C 式中，。取為c,，屬于已知值，貝U
據(jù)此可確定^。
4)求所需的鎖固體數(shù)量
令鎖固體材料的抗剪強(qiáng)度參數(shù)粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角分別為q和％ ， ^為治理邊滑坡所需的 鎖固體累計(jì)斷面積(僅考慮鎖固體粘結(jié)力時(shí)為4，僅考慮鎖固體內(nèi)摩擦角時(shí)為4")，則存在
<formula>formula see original document page 9</formula>
式中，^^為僅考慮鎖固體粘結(jié)力時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2》
^f為僅考慮鎖固體內(nèi)摩擦角時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m^ J為邊滑坡破壞面的總面積(m2》 Cl為破壞面治理前的粘結(jié)力(kPa); c2為破壞面治理后的粘結(jié)力(kPa); C3為鎖固體的粘結(jié)力(kPa): ^為破壞面治理前的內(nèi)摩擦角(")； %為破壞面治理后的內(nèi)摩擦角(° ); ^為鎖固體的內(nèi)摩擦角f );
計(jì)算得
<formula>formula see original document page 9</formula>
由于每個(gè)鎖固體的斷面積為a。，所需鎖固體數(shù)量《為<formula>formula see original document page 9</formula>式中，A為放大系數(shù)，根據(jù)邊滑坡防治工程安全等級(jí)取值，即一級(jí)防治工程取1.35， 二 級(jí)防治工程取1.2，三級(jí)防治工程取l.l。 5)鎖固體布設(shè)
針對(duì)所治理的邊滑坡鎖固治理區(qū)，布設(shè)n個(gè)鎖固體。鎖固體間距"一般不大于l.Om。若 邊滑坡安全隱患區(qū)沿邊滑坡走向方向的長(zhǎng)度為5 ， 則鎖固體布設(shè)的列數(shù)為^，即
附
需鎖固體在隱患區(qū)的排數(shù)為附2，即
附,=
式中，[]為取整符號(hào)。
所需鎖固體數(shù)量、鎖固體排、列數(shù)、間距確定后即可對(duì)邊滑坡進(jìn)行鎖固治理了。 在邊滑坡治理區(qū)，按照設(shè)計(jì)所需的鎖固體數(shù)量及其布置方法，遵循"鉆孔—安置鎖固體
—粘土回填堵孔"流程安設(shè)鎖固體，'鎖固體長(zhǎng)度在破壞面上下各占約1/2，放置鎖固體后鉆孔
頂部空置部分采用土體回填。
治理區(qū)的設(shè)置需根據(jù)具體情況區(qū)別對(duì)待對(duì)于處于破壞狀態(tài)前的滑坡，在邊滑坡中前部
的滑動(dòng)面附近設(shè)置鎖固治理區(qū)(參見(jiàn)圖4、圖5)，鎖固體長(zhǎng)度在滑動(dòng)面上下各占1/2，放置 鎖固體后鉆孔頂部空置部分采用土體回填對(duì)于具有潛在安全隱患的邊坡，在坡頂、坡腳分 別布置兩個(gè)治理區(qū)(參見(jiàn)圖6、圖7)，在坡腳設(shè)置的鎖固體數(shù)量占所需鎖固體總數(shù)量的2/3， 鎖固體長(zhǎng)度在破壞面上下各占約1/2,放置鎖固體后鉆孔頂部空置部分采用土體回填。
權(quán)利要求
1、一種邊滑坡破壞面鎖固體，其特征在于縱向開(kāi)口，側(cè)面有多個(gè)進(jìn)水孔的薄壁金屬筒，金屬筒內(nèi)填充有生石灰和膨脹劑的混合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊滑坡破壞面鎖固體，其特征在于鎖固體直徑為llcm，長(zhǎng) 度為50—100cm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊滑坡破壞面鎖固體，其特征在于進(jìn)水孔直徑不大于lcm， 進(jìn)水孔沿金屬筒展開(kāi)的平面按10cmxl0cm間距灼勻分布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊滑坡破壞面鎖固體，其特征在于生石灰和膨脹劑混合物滿 足鎖固體的側(cè)向膨脹率不小于30%，鎖固體的斷面抗剪強(qiáng)度參數(shù)粘結(jié)力不小于300kPa、內(nèi) 摩擦角不小于35° 。
5、 一種邊滑坡破壞面鎖固體的安設(shè)方法，其特征在于1) 根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果，確定邊滑坡破壞面的位置和治理區(qū)域；2) 根據(jù)防治工程安全等級(jí)，預(yù)設(shè)邊滑坡進(jìn)行治理后應(yīng)達(dá)到的安全系數(shù)，設(shè)計(jì)鎖固體的布 設(shè)數(shù)量和間距；3) 按設(shè)計(jì)要求在治理區(qū)鉆孔；4) 在鉆孔內(nèi)埋設(shè)鎖固體，鉆孔內(nèi)鎖固體頂部空置部分采用土體回填。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的邊滑坡破壞面鎖固體的安設(shè)方法，其特征在于在滑坡中前部 的破壞面設(shè)置治理區(qū)；在邊坡的坡頂、坡腳分別設(shè)置兩個(gè)治理區(qū)域，且在坡腳設(shè)置的鎖固體 數(shù)量占所需鎖固體總數(shù)量的2/3 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的邊滑坡破壞面鎖固體的安設(shè)方法，其特征在于鉆孔深度滿足 鎖固體長(zhǎng)度在破壞面上下各占1/2。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的邊滑坡破壞面鎖固體的安設(shè)方法，其特征在于步驟2)中， 根據(jù)下式確定鎖固體數(shù)量t<formula>formula see original document page 2</formula>^^為僅考慮鎖固體粘結(jié)力時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2)5 《為僅考慮鎖固體內(nèi)摩擦角時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m"; 4為治理邊滑坡所需的鎖固體累計(jì)斷面積(m2》 為所需鎖固體數(shù)量(個(gè))；A:為放大系數(shù)；根據(jù)邊滑坡防治工程安全等級(jí)取值， 一級(jí)防治工程取1.35， 二級(jí)防治工程取1.2，三級(jí)防治工程取l.l;fl。為單個(gè)鎖固體的斷面積(m2》 所需鎖固體的列數(shù)為叫，所需鎖固體的排數(shù)為W，，附，附,式中，^為邊滑坡安全隱患區(qū)沿邊滑坡走向方向的長(zhǎng)度。a為兩兩鎖固體的間距，a取不大于lm; []為取整符號(hào)。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的邊滑坡破壞面鎖固體的安設(shè)方法，其特征在于根據(jù)下式確定 <formula>formula see original document page 3</formula>式中，《為僅考慮鎖固體粘結(jié)力時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2》^f為僅考慮鎖固體內(nèi)摩擦角時(shí)的鎖固體累計(jì)斷面積(m2》 ^為邊滑坡破壞面的總面積0n2》 q為破壞面治理前的粘結(jié)力(kPa); c2為破壞面治理后的粘結(jié)力(kPa); C3為鎖固體的粘結(jié)力(kPa);"為破壞面治理前的內(nèi)摩擦角r );伊2為破壞面治理后的內(nèi)摩擦角(° ); ^為鎖固體的內(nèi)摩擦角(。)； 根據(jù)下式確定^，<formula>formula see original document page 3</formula>式中，《。為預(yù)設(shè)的破壞面治理后邊滑坡應(yīng)達(dá)到的安全系數(shù)；<formula>formula see original document page 3</formula> iVi和；分別為邊滑坡體第i條塊沿破壞面法線和切線方向的反力(kN/m)， A為第i條塊破壞面的長(zhǎng)度(m)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種邊滑坡破壞面鎖固體，其結(jié)構(gòu)為縱向開(kāi)口，側(cè)面有多個(gè)進(jìn)水孔的薄壁金屬筒，金屬筒內(nèi)填充有生石灰和膨脹劑的混合物；本發(fā)明還公開(kāi)了一種邊滑坡破壞面鎖固體的安設(shè)方法；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是從邊滑坡的破壞面著手，采用本發(fā)明的鎖固體及其布設(shè)方法，對(duì)邊滑坡進(jìn)行治理，顯著提高破壞面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到有效治理具有潛在安全隱患的邊滑坡的目的。
文檔編號(hào)E02D17/20GK101532293SQ200910103618
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者唐紅梅, 陳洪凱 申請(qǐng)人:陳洪凱;唐紅梅