红砂岩边坡柔性支护处治方案案例.doc

岩土12级生产实习学习资料
浏阳至醴陵高速公路
K10+218-K10+338（右）、K10+500—K10+634（右）
红砂岩路堑边坡柔性支护处治新方法案例介绍
长沙理工大学土建学院岩隧系刘龙武
2015年6月
目录
红砂岩边坡工程地质概况
红砂岩边坡破坏特征及原因分析
红砂岩边坡柔性支护方案
红砂岩边坡柔性支护效果
附图1:K10+218—K10+338右边坡柔性支护方案设计图
附图2:K10+500~K10+634右边坡柔性支护方案设计图红砂岩边坡工程地质概况
红砂岩是湖南常见特殊土质，也是出现地质灾害比较严重的区域之一，它的软化系数均比较低，浸水崩解。红砂岩的这种特殊工程性质，使得工程上常常发生问题，而又得不到妥善的解决，这类事件在国外也时有发生.湖南省的红砂岩跟其他地区的红砂岩成分不一样，主要为红色的粉砂质泥质岩、泥质粉砂岩等,易风化,易分解，结构松散,当岩层处于顺层坡,更易产生滑坡、崩塌等情况.由于红砂岩在湖南分布较广，湖南几乎所有干线高速公路都会通过红砂岩地区.
通过研究表明红砂岩多数浸水崩解或略有崩解。按照这类特性把红砂岩分成了三类：第一类：红砂岩浸水崩解或崩解强;二类岩:红砂岩浸水烈略有崩解或崩解不强。而对于同一红砂岩料场，把一类岩和二类岩混合使用，这时候就看填料以那类岩为主，就算哪类岩对待。三类岩:红砂岩浸水完全不崩解，且水稳定性好，强度高，在民间多数用来作为建筑石材使用。
湖南浏阳至醴陵高速公路于2010年2月开工建设，其位于湖南中部的浏湘盆地，属于红砂岩土分布区，第二标段开挖路段上层覆着黄褐色、红棕色粘土,下层是红褐色、棕红色粉砂质泥岩，检验结果表明其中含有大量的红砂岩。浏醴高速的红砂岩成分又与湖南省其他地区的红砂岩不同.一般的红砂岩会含有一定量粘土矿物质。而浏醴高速的红砂岩就几乎不含任何粘土矿物，所以它的强度较高,强度分布区间为12~30MPa:为软质岩。
通过室内试验，对浏醴高速红砂岩的工程性质进行了研究，得到了以下几点认识:
（1)红粘土干燥后，遇水易崩解或略有崩解
（2）通过击实试验确定其最大干密度和最佳含水量，能有利的指导路堑边坡的填筑施工。
（3）通过室内CBR试验得出2种土质都能基本满足路堑填筑要求。
红砂岩边坡破坏特征及原因分析
一般来说，由石英砂岩、砂岩类红砂岩组成的路堑边坡较为稳定，边坡破坏主要以坠块、局部崩塌等为主，但当边坡岩体中存在顺层强风化带地质界面及泥化夹层时,则易发生浅层坍滑破坏；当路堑边坡岩石由泥质粉砂岩和泥岩组成时，由于该类岩石已属于膨胀性岩土，边坡的破坏将具有膨胀土边坡滑坡破坏特征。
传统稳定边坡的思路一般是放缓边坡或者圬工结构防护,其原理要么是超挖土体减小下滑荷载，要么硬防护增加其抗滑力。这个方法对于一般的边坡处治确实有效果,但是由于红砂岩工程地质的特殊性，其用于处治红砂岩边坡的效果却不甚理想。浏醴高速路段K10+230～K10+305右侧边坡坡高14m、坡长100m，原设计采用1：0。75拱形骨架护坡，施工完成不久遇到强暴雨，出现大规模的坍塌（图2.1）;路段K10+500～K10+634右侧边坡坡高13m、坡长100m，开挖不久还未采取防护措施就已经滑塌,之后放缓边坡把坡比从1:0。75降坡至1：2，不久再次滑坍（图2。2)。
图2.1K10+230~K10+305右侧红砂岩路堑边坡拱形骨架护坡滑塌
图2。2K10+500～K10+634右侧红砂岩边坡放缓边坡滑塌
红砂岩边坡垮塌的原因是多方面的,从岩性角度看,红砂岩中的泥质粉砂岩和粉质泥岩较为质软，抗风化能力弱，且有遇水软化、失水崩裂的崩解特性；从结构上来看，是由于软弱泥化夹层的抗剪强度不够，产生滑动结构面，使边坡垮塌；从外部环境因素看，通常是由于暴雨引起地表水入渗，而导致砂岩风化崩解，特别是雨水渗入到泥化夹层中,能迅速降低其抗剪强度，使岩层垮塌；从饱和土理论看,雨水的渗入使静水压力增大使有效应力减少,从而导致了抗剪强度不够.软弱泥化夹层的力学性质是影响红砂岩边坡稳定的关键性因素，其含水量达到临界含水量时，粘聚力和内摩擦角急剧下降，岩层抗剪强度随之下降，边坡失稳。因此，可以将红砂岩垮塌的主要原因总结为以下几个方面:1，红砂岩中的粉质泥砂岩属于软质岩土,且容易风化崩解、遇水软化；2，含有大量软质的泥砂岩结构处，易形成低抗剪强度的滑动结构面；3，雨水渗入泥化夹层经历几轮干湿循环，使得砂岩风化崩解,快速降低其抗剪强度，使岩层滑塌。软弱泥化夹层是影响其边坡稳定的关键因素，随着含水量的增加，砂岩的内摩擦叫逐步增大,粘聚力先增大后减小,红砂岩的泥化夹层达到临界含水量时，粘聚力和内摩擦角急剧下降，岩层抗剪强度随之下降，边坡失稳。
由上可知，放缓边坡或者骨架护坡并不能消除软弱的泥化夹层，