一种土体边坡加固方法

技术领域

本发明属于边坡施工领域，具体涉及一种土体边坡加固方法。

背景技术

土体边坡裂缝往往是由浅层土体在干旱情况下蒸发开裂逐步发育而来，浅层土体表面和内部因失水会发育有大量干缩裂缝，这些裂缝会受到蒸发、降雨和冻融等气候环境的影响进一步恶化，并加速浅层土体的风化。季节性降雨是引发滑坡的主要因素之一，由于浅层土体裂缝的形成，土体的强度和整体性会受到较大影响，裂缝成为雨水渗入主要通道，进而诱发边坡失稳，甚至导致崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害的发生。因此亟需一种加固方法解决土体边坡的开裂、风化问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种土体边坡加固方法,包括如下步骤：S1，现场调研工程地质条件、气候条件，构建土体边坡试验系统；

S11，搭建土体边坡试验系统，该试验系统包括温度可调的恒温室、设置在恒温室内的土体边坡模型和图像处理系统；所述图像处理系统包括摄像机、数码相机以及计算机，摄像机、数码相机用于采集实验过程中土体边坡的图像，计算机用于对采集的图像处理以获取裂缝数据，此外还设置有湿度控制系统，包括可测量土体边坡湿度的湿度计以及控制土体边坡湿度的补水设施；

S12，铺设土体边坡模型；现场调研工程地质条件，据此确定边坡试验模型的相似比、土体含水率和密实度等参数；铺设立方体土体结构，密封静置一定时间，去除多余土体形成边坡；

S13，仅设置温度和湿度两个变量，即进行不同温度条件下不同湿度的土体边坡裂缝发育试验；恒温室设定温度后，通过补水系统可以调节土体边坡的湿度，通过试验确定不同温度下的临界湿度/湿度范围，该临界湿度/湿度范围为使得土体边坡不产生裂缝且基本保持原有强度的湿度；此外还应监测土体边坡裂缝发育方向；

优选的，步骤S13中，恒温室最大温度为现场工程最高温度；最低湿度为现场工程土体原始湿度。

S2，进行预制混凝土块隔热测试；预制不同厚度混凝土块，并进行试验，测量预制混凝土块在不同厚度时，不同温度下其可降低的温度值；综合成本，边坡的角度、所需降低的温度确定合适的预制混凝土块的厚度；

S3，现场进行土体边坡加固；如图1-4所示；

S31，浇筑田字型混凝土框架，混凝土框架覆盖整个土体边坡，混凝土框架底部深入土地边坡内部，即根植于土体边坡，上部出漏一定厚度，待混凝土框架养护结束后，在混凝土框架内部的口内装入预制混凝土块，预制混凝土块的厚度等于混凝土框架出漏厚度，预制混凝土的长宽尺寸等于混凝土框架内部的口的长宽尺寸；

S32,在浇筑混凝土框架时，在混凝土框架的正上方留设有纵横交错的排水小沟，排水小沟可以加快排水速度，减小水流经混凝土框架与预制混凝土块之间的拼接缝的流量；

优选的，在预制混凝土块下部周向设置有防水件，防止有水自预制混凝土块与混凝土框架拼接缝进入土体边坡；所述防水件可以是防水橡胶条。

优选的，预制混凝土块与混凝土框架之间的拼接缝顶部通过水泥填充。

优选的，预制混凝土块外侧面下部设置有“八字形”导水槽，导水槽连接两侧的纵向的排水小沟。

S33,设置补水注浆一体管，补水注浆一体管为管壁带有出水孔的水管，一端封闭一端作为注水口，补水注浆一体管设置于预制混凝土块下部土体边坡内；根据步骤S13确定的裂缝发育方向确定补水注浆一体管铺设方式，当此处基本为横向或接近横向的裂缝时，补水注浆一体管沿纵向布置；当此处基本为纵向或接近纵向的裂缝时，补水注浆一体管沿横向布置；当此处为纵向、横向交错分布的裂缝时，补水注浆一体管可以仅沿横向或纵向布置，或者沿横向与纵向皆进行布置；当此处为斜向的裂缝为主时，补水注浆一体管可以沿横向与纵向皆进行布置，当然补水注浆一体管可以在斜向裂缝偏纵向时仅沿横向布置，在斜向裂缝偏横向时仅沿纵向布置；

优选的，出水孔上设置有单向出水装置，如单向阀。

优选的，横向布置时，每一行预制混凝土块下部布置一条补水注浆一体管，每一个补水注浆一体管靠近其上的横向混凝土框架布置；纵向布置时，每一列预制混凝土块下部布置一条补水注浆一体管，每一个补水注浆一体管位于预制混凝土块的中间位置正下方。

优选的，预制混凝土框架的根植情况依据裂缝分布方向确定；当此处基本为横向或接近横向的裂缝时，预制混凝土框架仅纵向框架根植于土体边坡内即可，其他横向部分厚度与预制混凝土块相同即可；当此处基本为纵向或接近纵向的裂缝时，预制混凝土框架仅横向框架根植于土体边坡内即可，其他纵向部分厚度与预制混凝土块相同即可；当此处为纵向、横向交错分布的裂缝时或当此处为斜向的裂缝为主时，补水注浆一体管仅沿横向布置时，预制混凝土框架仅横向框架根植于土体边坡内即可，补水注浆一体管仅沿纵向布置时，预制混凝土框架仅纵向框架根植于土体边坡内即可。

S4，施工完毕后，进行土体边坡湿度控制；

S41，间隔一段时间调节一次湿度，首先确定该段时间内的平均温度T1，混凝土预制块可以降低的温度T2，则土体边坡的温度为T＝T1-T2；基于步骤S13确定的温度T下土体边坡临界湿度S2，以及土体边坡现有的湿度S1，确定所需增加的湿度S≥S2-S1，基于所需增加的湿度确定合适的补水量，通过补水注浆一体管进行补水；

S42，当采用补充湿度的方式仍然探查到土体边坡有大量的裂缝出现时，可以通过补水注浆一体管进行注浆充填，采用低压注浆充填，充填结束后采用清水冲刷管路；当仅在局部出现裂缝时，可以拔出该处预制混凝土块，进行注浆充填，结束后在装上预制混凝土块。

优选的，预制混凝土块外侧设置有便于抽拔的结构。

优选的，还设置有喷洒水设施，用于向混凝土框架、预制混凝土块外侧面喷洒水，当气温较高时，通过喷洒水进一步降低温度。

本发明的有益技术效果为：仅以温度、湿度两个参数研究土体边坡，通过现场实测确定相似模拟的参数，以此预计此处不同温度、湿度下的裂缝发育情况，即降低温度，确定临界湿度；给出了预制混凝土框架与预制块结合的加固方案，加固结构坚固且快速，同时还设置补水注浆一体管，预防裂缝产生，充填已产生的裂缝，此外还根据裂缝方向确定了补水注浆一体管的布置方法，对症下药。

附图说明

图1是本发明土体边坡加固结构；

图2是本发明土体边坡加固结构(设置排水小沟)；

图3是本发明土体边坡加固结构(设置横向补水注浆一体管)；

图4是本发明土体边坡加固结构(设置纵向补水注浆一体管)；

图中，混凝土框架1；预制混凝土块2；排水小沟3；补水注浆一体管4。

具体实施方式

一种土体边坡加固方法,包括如下步骤：S1，现场调研工程地质条件、气候条件，构建土体边坡试验系统；

S11，搭建土体边坡试验系统，该试验系统包括温度可调的恒温室、设置在恒温室内的土体边坡模型和图像处理系统；所述图像处理系统包括摄像机、数码相机以及计算机，摄像机、数码相机用于采集实验过程中土体边坡的图像，计算机用于对采集的图像处理以获取裂缝数据(裂缝尺寸等参数)，此外还设置有湿度控制系统，包括可测量土体边坡湿度的湿度计以及控制土体边坡湿度的补水设施；

S12，铺设土体边坡模型；现场调研工程地质条件，据此确定边坡试验模型的相似比(H高度、L长度和坡度θ等)、土体含水率和密实度等参数；铺设立方体土体结构，密封静置一定时间，去除多余土体形成边坡；

S13，仅设置温度和湿度两个变量，即进行不同温度条件下不同湿度的土体边坡裂缝发育试验；恒温室设定温度后，通过补水系统可以调节土体边坡的湿度，通过试验确定不同温度下的临界湿度/湿度范围，该临界湿度/湿度范围为使得土体边坡不产生裂缝且基本保持原有强度的湿度；此外还应监测土体边坡裂缝发育方向；

优选的，步骤S13中，恒温室最大温度为现场工程最高温度；最低湿度为现场工程土体原始湿度。

S2，进行预制混凝土块2隔热测试；预制不同厚度混凝土块，并进行试验，测量预制混凝土块在不同厚度时，不同温度下其可降低的温度值；综合成本，边坡的角度、所需降低的温度确定合适的预制混凝土块的厚度；

S3，现场进行土体边坡加固；

S31，浇筑田字型混凝土框架1，混凝土框架1覆盖整个土体边坡，混凝土框架1底部深入土地边坡内部，即根植于土体边坡，上部出漏一定厚度，待混凝土框架1养护结束后，在混凝土框架1内部的口内装入预制混凝土块2，预制混凝土块2的厚度等于混凝土框架1出漏厚度，预制混凝土的长宽尺寸等于混凝土框架1内部的口的长宽尺寸；

S32,在浇筑混凝土框架1时，在混凝土框架的正上方留设有纵横交错的排水小沟3，排水小沟可以加快排水速度，减小水流经混凝土框架1与预制混凝土块2之间的连接处/拼接缝的流量；

优选的，在预制混凝土块下部周向设置有防水件，防止有水自预制混凝土块与混凝土框架连接处/拼接缝进入土体边坡；所述防水件可以是防水橡胶条。

优选的，预制混凝土块与混凝土框架之间的拼接缝顶部通过水泥填充。

优选的，预制混凝土块外侧面下部设置有“八字形”导水槽，导水槽连接两侧的纵向的排水小沟。

S33,设置补水注浆一体管4，补水注浆一体管4为管壁带有出水孔的水管，一端封闭一端作为注水口，补水注浆一体管设置于预制混凝土块下部土体边坡内，可以穿过混凝土框架；根据步骤S13确定的裂缝发育方向确定补水注浆一体管铺设方式，当此处基本为横向或接近横向的裂缝时，补水注浆一体管4沿纵向布置(图3)；当此处基本为纵向或接近纵向的裂缝时，补水注浆一体管4沿横向布置(图4)；当此处为纵向、横向交错分布的裂缝时，补水注浆一体管4可以仅沿横向或纵向布置(图4)，或者沿横向与纵向皆进行布置；当此处为斜向的裂缝为主时，补水注浆一体管4可以沿横向与纵向皆进行布置，当然补水注浆一体管4可以在斜向裂缝偏纵向时(与水平线/面夹角大于45°)仅沿横向布置，在斜向裂缝偏横向(与水平线/面夹角小于45°)时仅沿纵向布置；

优选的，出水孔上设置有单向出水装置，如单向阀。

优选的，横向布置时，每一行预制混凝土块下部布置一条补水注浆一体管4，每一个补水注浆一体管4靠近其上的横向混凝土框架1布置；纵向布置时，每一列预制混凝土块下部布置一条补水注浆一体管4，每一个补水注浆一体管4位于预制混凝土块的中间位置正下方。

优选的，预制混凝土框架的根植情况依据裂缝分布方向确定；当此处基本为横向或接近横向的裂缝时，预制混凝土框架仅纵向框架根植于土体边坡内即可，其他横向部分厚度与预制混凝土块相同即可(顶底厚度相同)；当此处基本为纵向或接近纵向的裂缝时，预制混凝土框架仅横向框架根植于土体边坡内即可，其他纵向部分厚度与预制混凝土块相同即可；当此处为纵向、横向交错分布的裂缝时或当此处为斜向的裂缝为主时，补水注浆一体管4仅沿横向布置时，预制混凝土框架仅横向框架根植于土体边坡内即可，补水注浆一体管4仅沿纵向布置时，预制混凝土框架仅纵向框架根植于土体边坡内即可。

S4，施工完毕后，进行土体边坡湿度控制；

S41，间隔一段时间调节一次湿度，首先确定该段时间内的平均温度T1，混凝土预制块可以降低的温度T2，则土体边坡的温度为T＝T1-T2；基于步骤S13确定的温度T下土体边坡临界湿度S2，以及土体边坡现有的湿度S1，确定所需增加的湿度S≥S2-S1，基于所需增加的湿度确定合适的补水量，通过补水注浆一体管4进行补水；

S42，当采用补充湿度的方式仍然探查到土体边坡有大量的裂缝出现时，可以通过补水注浆一体管进行注浆充填，采用低压注浆充填，充填结束后采用清水冲刷管路；当仅在局部出现裂缝时，可以拔出该处预制混凝土块，进行注浆充填，结束后在装上预制混凝土块。

优选的，预制混凝土块外侧设置有便于抽拔的结构。

优选的，预制混凝土块上部设置有通孔联通外侧和内部边坡土体，用于局部出现裂缝时注浆。

优选的，还设置有喷洒水设施，用于向混凝土框架1、预制混凝土块2外侧面喷洒水，当气温较高时，通过喷洒水进一步降低温度。