弃渣场设计中地形线的合理利用分析.docx

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弃渣场设计中地形线的合理利用分析

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摘要：采用严格条分法中的Morgenstern–Price法，针对云桂高速铁路中对门山隧道修建过程中的弃渣稳定性与合理利用占地问题，提出合理利用地形线适当提高渣场上部潜在滑坡体的坡率的设计思路，在维持原初步设计稳定性的前提下有效提高了渣场容量。

关键词：高速铁路渣场；Morgenstern-Price法；安全系数

0引言

随着基础建设的高速发展，我国高速铁路建设逐渐向西南高原山区延伸。但是在山区高速铁路建设过程中，由于沿线地形地貌类型多样，施工过程中隧道开挖和高边坡会产生大量弃渣，渣场弃土堆积过程是一个人造过程，这些弃渣往往结构松散、孔隙度大、降水入渗快，若选址不当或防护措施不到位，很可能引发坡体失稳等严重地质灾害，直接破坏周边生态环境，危害当地群众的生命财产安全。

因设计人员经验、设计水平、考虑的周全性等影响因素，在渣场设计时往往受限于设计周期等因素，设计后的渣场往往在降雨后发生边坡表面水土流失严重、局部土崩等问题。设计的合理性和经济性也未经过有效的对比分析，往往造成较大的经济浪费。

但在目前诸多研究中尚未见到利用弃渣场自身地质条件评价并优化设计的过程分析的文献，鉴于此，本文结合对门山隧道典型弃渣场情况开展分析，指出合理利用地形线的效果评价及其影响分析，对渣场边坡设计、加固具有一定的指导意义。

1项目研究依托工程概况

对门山隧道位于腻革龙至新哨区间，进口里程DK588+058，出口里程DK597+636，全长9578m，设计为时速200km/h，预留250km/h客货共线双线隧道，线间距为4.6m，洞内铺设双块式无碴道床。隧道进口接牛场坪双线大桥，出口接者丘南盘江大桥，最大埋深650m。隧址区属构造剥蚀中山地貌，地形起伏较大，隧道进、出口地段均为冲沟及斜坡地。该沟槽两岸斜坡地形较陡，自然坡度20～50o。植被以灌木为主，缓坡地带被垦为旱地，隧道采用“斜井+出口平导”的辅助坑道模式。隧道进口工区弃碴占地62.3亩，弃碴量为41.34万方，弃碴运距2500m，进口工区弃碴场平面图如下图所示。

图1施工图设计进口弃碴场平面示意图

碴场范围沟心纵坡平缓，自然沟汇水面积相对较小，最大流量51.3m3/s。

图2弃碴场整治前现场情况

1.1水文地质特征

测区地表水以季节性冲沟水为主，主要接受大气降水补给，水量随季节变化大，旱季水量小，雨季水量大。地下水主要为孔隙潜水和基岩裂隙水，主要接受大气降水和地表水补给。第四系孔隙潜水主要赋存于第四系土层中，水量较小，牛场坪沟内碎石土含水较丰；测区下伏基岩为砂岩夹泥岩，岩体节理裂隙发育，基岩裂隙水较发育。地下水在沟谷及低洼处有泉点出露，流量一般为0.1～1.0L/s。

1.2特殊岩土

碴场区内特殊岩土为松软土。松软土（Q4sef）：灰黑色，软塑，土质不均，夹少量的植物根系。零星分布于沟槽内旱地表面，为耕植土，一般厚0-2m，局部稍厚。

2地质情况与计算参数

2.1岩土物理力学指标推荐值

渣场区地表上覆第四系全新统人工弃土（Q4q）碎石土，泥石流堆积（Q4sef）松软土、碎石土，坡残积（Q4dl+el）粉质黏土、碎石土。下伏三叠系中统法郎组B段(T2fb)泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉（细）砂岩。地层岩性分述如下：

2-6碎石土（Q4q）：为对门山隧道的施工弃碴，松散，稍湿，石质成分以砂、泥岩为主，少量灰岩，属Ⅱ级普通土。

4-2松软土（Q4sef）：灰黑色，软～硬塑状，土质不均，夹少量的植物根系。分布于牛场坪沟旱地表面，为耕植土，一般厚0～2m，局部稍厚，属II级普通土。

4-19碎石土（Q4sef）：灰黄色、浅灰色，松散，碎石成分主要为砂岩、泥岩，粒径3～7cm，局部达13cm，磨圆度差。分布于牛场坪沟槽内，一般厚0～3m，局部稍厚，属Ⅱ级普通土。

7-4粉质黏土（Q4dl+el）：黄灰、褐黄色，硬塑状，细角砾含量约20%，主要分布于测区内斜坡坡面，厚0～2m，局部稍厚。属Ⅱ级普通土。

14-4砂岩夹泥岩(T2fb)：黄灰色、绿灰色，泥岩为泥质结构，多为薄层状构造，泥质、钙质胶结，以黏土矿物为主，岩质较软，易风化剥落，遇水易软化崩解、失水收缩开裂等特性；粉（细）砂岩为粉、细粒结构，薄至中厚层状构造，矿物成分多为长石、石英，泥质胶结，局部为钙质胶结。受附近断层及褶皱的影响严重，节理裂隙发育，岩体破碎。强风化带（W3）泥岩厚15～50m；以下弱风化带（W2），属Ⅳ软石。设计物理力学参数如表2：

表1对门山隧道渣场稳定性计算参数表

岩层代号

岩土类型

时代成因

潮湿及风化程度

天然密度

黏聚力

内摩擦角

坡率

基本承载力

(g/cm3)

(kPa)

φ(°)

临时