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膨胀土边坡治理：保障工程安全的关键任务
2025-03-19 14:40:26
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一、膨胀土的特性及对边坡的影响
膨胀土特性
矿物成分与结构：膨胀土主要由蒙脱石、伊利石等亲水性黏土矿物组成。这些矿物具有特殊的晶体结构，能够吸附大量水分子。蒙脱石矿物晶层间的结合力较弱，水分子容易进入晶层之间，导致土体体积膨胀；失水时，晶层间距缩小，土体体积收缩。这种独特的矿物成分和结构，是膨胀土具有特殊工程性质的根源。
胀缩性显著：膨胀土的胀缩性十分显著，其膨胀率和收缩率可达到较高数值。在雨季，当膨胀土吸收大量雨水后，体积迅速膨胀，产生较大的膨胀力；旱季时，随着水分蒸发，土体又会收缩，形成收缩裂缝。这种反复的胀缩作用，严重破坏了土体的结构完整性。
对边坡稳定性的影响
强度降低：膨胀土的胀缩过程会使土体的抗剪强度大幅降低。在膨胀阶段，土体孔隙增大，颗粒间的摩擦力减小；收缩阶段，土体内部产生裂缝，进一步削弱了土体的强度。在膨胀土边坡中，由于土体强度降低，在自重和外部荷载作用下，边坡极易发生滑动破坏。
变形加剧：膨胀土的胀缩变形导致边坡表面出现不均匀沉降和隆起。这些变形不仅影响边坡的外观，还会使边坡的坡度发生改变，增加了边坡失稳的风险。例如，在一些膨胀土地区的道路边坡，由于土体的胀缩变形，路面出现起伏不平，边坡出现坍塌现象，影响了道路的正常使用和交通安全。
二、膨胀土边坡失稳的原因
自然因素
气候影响：气候条件对膨胀土边坡稳定性影响巨大。降雨是引发膨胀土边坡失稳的重要因素之一。大量雨水渗入边坡，使膨胀土含水量增加，体积膨胀，孔隙水压力上升，有效应力降低，从而导致土体抗剪强度减小。长期干旱后突然降雨，土体干湿交替，胀缩循环次数增多，对边坡稳定性破坏更为严重。在南方地区，夏季频繁的暴雨常常引发膨胀土边坡滑坡等地质灾害。
风化作用：风化作用使膨胀土颗粒逐渐松散、破碎，土体结构遭到破坏。风化后的膨胀土，其胀缩性进一步增强，抗风化能力减弱。在边坡表面，风化作用形成的松散土层容易在雨水冲刷下流失，导致边坡坡度变陡，稳定性降低。
人为因素
工程开挖：在工程建设过程中，不合理的开挖方式会破坏膨胀土边坡原有的平衡状态。开挖坡度过陡，会使边坡土体的下滑力增大，抗滑力减小；开挖过程中对边坡土体的扰动，也会加剧土体的胀缩变形。在山区公路建设中，若对膨胀土边坡开挖不当，容易引发边坡坍塌，影响工程进度和安全。
灌溉与排水：不合理的灌溉和排水措施也可能导致膨胀土边坡失稳。过度灌溉使边坡土体含水量过高，引发膨胀变形；排水不畅，导致坡体积水，增加了土体的重量和孔隙水压力。在一些农田附近的膨胀土边坡，由于灌溉水的长期渗入，边坡稳定性受到严重影响。
三、膨胀土边坡治理措施
坡体加固
挡土墙设置：挡土墙是常用的膨胀土边坡加固措施。重力式挡土墙依靠自身重量维持稳定，可阻挡边坡土体下滑。在膨胀土边坡底部设置挡土墙，能有效增加边坡的抗滑力。为了适应膨胀土的胀缩特性，挡土墙基础应埋置在胀缩影响深度以下，墙体采用柔性结构或设置变形缝，以防止因土体胀缩而损坏。
锚杆锚索支护：锚杆锚索支护通过将锚杆或锚索打入边坡土体内部，利用其与土体之间的摩擦力和锚固力，将不稳定的土体与稳定的土体或岩体连接在一起，增强边坡的稳定性。在膨胀土边坡治理中，锚杆锚索的长度、间距和角度需根据边坡的具体情况进行设计，同时要注意对锚杆锚索进行防腐处理，防止其在膨胀土环境中被腐蚀。
坡面防护
植被防护：植被防护是一种生态环保的坡面防护措施。在膨胀土边坡坡面种植草皮、灌木等植被，植物根系能够加固土体，防止坡面水土流失。植被还能减少雨水对坡面的直接冲刷，降低土体含水量的变化幅度，缓解膨胀土的胀缩作用。在一些膨胀土地区的铁路边坡，采用种草皮的方式进行防护，取得了较好的效果。
坡面防护工程：对于一些不适宜植被生长的膨胀土边坡，可采用坡面防护工程。如浆砌片石护坡，将片石用水泥砂浆砌筑在边坡坡面，形成防护层，能有效防止坡面风化、剥落和雨水冲刷。在护坡施工时，要设置排水孔，及时排除坡体内的积水，减少孔隙水压力。
排水系统构建
坡顶截水沟设置：在膨胀土边坡顶部设置截水沟，能拦截地表水，使其不流入边坡区域。截水沟一般采用浆砌片石或混凝土浇筑而成，具有一定的坡度，以便将拦截的地表水顺利排出。截水沟应与周边排水系统相连通，确保排水畅通，减少雨水对边坡的侵蚀。
坡面排水孔与坡底排水沟：在边坡坡面设置排水孔，可将土体内部的积水排出，降低孔隙水压力，提高土体抗剪强度。排水孔一般采用钻孔方式施工，孔内安装排水管，管外包裹滤网，防止土体颗粒堵塞排水孔。坡底排水沟用于收集坡面排水孔排出的水以及坡顶截水沟未拦截的地表水，将其引至安全地带。
四、膨胀土边坡治理案例分析
某高速公路膨胀土边坡治理成效
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