基坑渗流中的承压水计算（支撑渗沟在富水坡体病害中的应用）

基坑渗流中的承压水计算（支撑渗沟在富水坡体病害中的应用）作用于每条支撑渗沟的下滑力为T=(b d) F （2）L为渗沟纵长m，h为渗沟平均高度m，b为渗沟截面宽度m，γ为渗沟填充料重度KN3/m f为渗沟填料与基底的摩擦系数图1 支撑渗沟结构示意图由于支撑渗沟能有效疏排地下水和降低土体含水率，故可使其间的土体形成自然拱，此时自然拱以下的土体由于支撑渗沟的疏干作用而稳定，故支撑渗沟可以以一定的间距布设。布设间距主要依据滑体性质而多为6~15m，颗粒越小，间距越小，反之亦然。支撑渗沟的布设平行于滑坡主滑方向，并多采用成群布置在病害坡体前缘的形式，有时可与挡墙配合使用，起到疏排坡体地下水和支挡滑坡的作用。其中支撑渗沟抗力：R=L×h×b×γ×f （1）

本文来源于公众号：悠游2019

作者：成永刚，博士，教高，注册岩土工程师，中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会理事，中国土木工程学会非饱和土与特殊土专业委员会常务委员和交通岩土工程专业委员会委员，国际工程地质协会会员，中国国家公路建设项目评标专家，四川省交通运输专业人才教育专家。

“治坡先治水”，支撑渗沟除破坏滑面、利用自身重量提供较强抗滑能力外，同时具有疏排坡体地下水，提高坡体自身稳定性，达到事半功倍的特性，在一些富水坡体病害中具有独到的应用价值。

支撑渗沟截面宽度多为2~3m，内部填充水稳性较好的硬岩、较硬岩大块石或片石，基底须布置于滑面以下的稳定地层中不小于0.5m（为方便施工和确保安全，深度不宜大于8m），且基底采用圬工以提高结构抗滑能力；支撑渗沟沿纵向设置成为台阶状，直至滑体地表。

图1 支撑渗沟结构示意图

由于支撑渗沟能有效疏排地下水和降低土体含水率，故可使其间的土体形成自然拱，此时自然拱以下的土体由于支撑渗沟的疏干作用而稳定，故支撑渗沟可以以一定的间距布设。布设间距主要依据滑体性质而多为6~15m，颗粒越小，间距越小，反之亦然。支撑渗沟的布设平行于滑坡主滑方向，并多采用成群布置在病害坡体前缘的形式，有时可与挡墙配合使用，起到疏排坡体地下水和支挡滑坡的作用。

其中支撑渗沟抗力：R=L×h×b×γ×f （1）

L为渗沟纵长m，h为渗沟平均高度m，b为渗沟截面宽度m，γ为渗沟填充料重度KN3/m f为渗沟填料与基底的摩擦系数

作用于每条支撑渗沟的下滑力为T=(b d) F （2）

b为渗沟截面宽度m，d为渗沟净间距m，F单位宽度下滑力

故要求R=KTcosα-Tsinα×f （3）

α为滑面倾角，其余同上

下面以两个案例进行说明。

一、案例1

1、某公路通过圈椅状地貌，汇水面积大，上覆可~软塑状的含碎石约25%左右的粉质粘土，下伏岩体较完整、产状为 218°∠4°近的侏罗系粉砂质泥岩。坡面上多分布有农田集水槽井，原设计采用1:1坡率开挖形成两级边坡。工程在开挖的过程中，土岩界面处渗水严重，上部土体处于近饱和状态，造成距坡脚约75m范围内坡体变形严重，滑坡方量约 5万方，并有不断向坡体后部、两侧牵引发展的趋势。

图1.1 边坡土岩界面处渗水严重

图1.2 路堑边坡部位覆盖层饱水溜滑严重

图1.3 滑体中部开裂严重

图1.4 滑坡后部拉裂缝贯通

2、处治方案

2.1、病害原因分析

该滑坡系坡体开挖后，坡体的应力场调整造成坡体渗流场调整，使开挖面成为新的地下水排泄面。当应力场与渗流场无法保持平衡时，应显示为坡体变形。尤其是边坡开挖后的区内降雨加剧了坡体平衡系统的破坏，导致坡体出现滑坡变形，并不断向发展。

2.2、处治方案

1）“治坡先治水”，通过有效的地下水截疏排，有效提高处于软塑状饱水粉质粘土的自身稳定性。

2）以目前距坡脚约75m处的滑坡后缘进行计算，滑坡的控制性下滑力为390KN/m，故决定采用支撑渗沟 挡墙为主的工程进行处治，而放弃工程造价高、施工难度大的抗滑桩方案和锚索框架方案。

依据（1）（2）（3）计算，得出支撑渗沟净间距为10m，截面宽2m，即支撑渗沟抗力为240KN/m（支撑渗沟的基底破坏滑面、两侧摩擦力、排水提高的坡体自稳性等均作为安全储备，不予考虑）。挡墙墙高约5.5m，挡墙抗力为150KN/m。

图1.5 支撑渗沟 挡墙处治滑坡的工程地质断面图

该方案较抗滑桩为主的方案和锚索框架为主的方案具有施工安全便捷，工程造价低的特点，最终得以采纳并进行了实施。工程完工多年来，支撑渗沟排水效果良好，坡体稳定，显示工程取得了良好的效果。

二、案例2

1、某公路断裂构造强烈活动区斜坡，自然坡度为10~25°，坡体主要由花岗岩红土化后的高液限、可塑状粉质粘土构成。坡体地下水相当丰富，常年多有地下水渗流。原设计采用1:1坡率开挖后坡体发生变形，后变更一级边坡采用1:3开挖后设置骨架护坡，二、三级边坡采用1:1.5的坡率开挖后设置锚杆地梁加固。工程实施后，坡脚出现路基边沟外倾，地面上翘现象，坡脚地下水渗流严重，坡坡脚约81m的位置出现贯通性裂缝，二、三级边坡锚杆框架出现下错迹象，滑坡体积约4.5万方。

图2.1 原设计与变更处治的坡体病害地质断面图

2、处治方案

2.1、病害原因分析

该滑坡系坡体开挖后，坡体地下水集中沿开挖面渗流，导致边坡发生垮塌牵引。后虽采用缓坡率与锚杆工程加固，但由于坡体的地下水没有有效和处治，造成坡体在水的作用下由边坡问题演变为滑坡问题。如若不及时进行处治，滑坡范围存在进一步扩大的可能。

2.2、处治方案

1）“治坡先治水”，通过有效的地下水截疏排，有效提高处于可塑状高液限粉质粘土的自身稳定性。

2）以目前距坡脚约81m处的滑坡后缘进行计算，滑坡的控制性下滑力为310KN/m，故决定采用支撑渗沟 矮挡墙为主的工程进行处治，放弃坡脚设置抗滑桩或高大抗滑挡墙的方案。

依据（1）（3）（4）计算，得出支撑渗沟净间距为6m，截面宽2.5m，即支撑渗沟抗力为220KN/m（支撑渗沟的基底破坏滑面、两侧摩擦力、排水提高的坡体自稳性等均作为安全储备，不予考虑）。挡墙墙高约5.0m（地面以上3.0m），挡墙抗力为90KN/m。

图2.2 支撑渗沟 挡墙处治滑坡的工程地质断面图

该方案施工安全便捷，工程造价低，经设计审查后实施。工程完工约17年来，支撑渗沟排水效果良好，坡体稳定，显示工程取得了良好效果。

图2.3 滑坡治理后的全景图

综上所述，支撑渗沟具有施工便捷，工程造价低，能有效破坏滑面、疏排地下水和降低坡体含水率，在富水土质、类土质坡体病害中，具有抗滑桩、锚索、大型抗滑挡墙等工程所无法比拟的独特优势。