某挡土墙破坏原因分析

1 基本概况

1.1 工程概况

某选煤厂工业场地位于高原低山丘陵地貌，总体地势呈西北高，东南低。由于地形长期遭受风化剥蚀和雨水冲蚀，沟谷极为发育。大沟断面呈 U 字型，小沟断面呈 V 字型。大沟两侧发育有树枝状冲沟，由于冲沟的纵横展布，地形较为复杂。场地为半挖半填场地，场地西北为挖方区，东南为填方区，填方区范围仅为征地范围，未将冲沟完全填平，在场地与冲沟上游之间形成一洼地，为汇水集中区，雨季形成池塘，最大挖方深度约为 12.5m ，最大填方厚度为 12.9m_o 挖、填方的边坡必然要进行支护，场地边坡支护方式采用放坡加重力式挡土墙的联合支护方式。

1.2 挡土墙变形破坏的基本情况

2007 年6 月11 日晚8 点在填土与老土的分界线出现裂缝，且裂缝不断加大，呈圆弧形，并向两端开始发展到挡土墙墙体，正对弧线顶端的墙体中下部有突出迹象。7 月 16 日，在墙前约 6m 处开挖管沟，导致该段墙体下挫和前移达 30cm ，墙体开始出现大范围的裂缝。后经过一段时间的观测，沉降量达 0.75～1.20m ，裂缝达 7～18cm ，墙体前移也在不断发展。挡土墙背侧平台未发现明显的裂缝等变形特征，其东西两端目前仅有部分细小的裂缝和稍微向外鼓胀，墙前及附近未发现明显的剪出口，坡顶未发现明显的变形，亦未发现明显的滑坡滑带。

挡土墙地段边坡地层主要为人工填土和紫红色泥岩组成，挡土墙基础持力层为强风化泥岩，泥岩含水量比周围地层明显要高，已饱水软化，强度已明显下降。

由于建设临时用水水管连接不牢，渗水严重，开挖的管沟岩土层上部为人工填土，成分以泥岩为主，下部为强风化泥岩，沟中有大量积水，岩土层明显饱水，并已浸水软化。

挡土墙墙背东北侧原始地形为冲沟，冲沟由于场地平整已被堵塞，但冲沟上游没有回填，形成一池塘，施工及生活污水排入该池塘，形成一较大的积水坑，积水坑与挡土墙之间为填方区。

挡土墙变形前连续下了几天大雨。

挡土墙及主变形区域分布见图 1

图 1 ：变形主区域分布图

2 地层岩性

挡土墙变形破坏地段的地层情况由新到老分述如下：

① 层人工杂填土（ ）：为场地平整过程人工填土。褐黄色 - 灰杂色，以开挖的粉细沙、砾类土为主，开挖的全风化泥岩及砂岩岩屑次之，局部含矿渣及较大的岩块，结构松散，空隙大，不均匀，稍湿，厚度 0.60～12.90m ，平均厚度 5.00m 。

② 层残积土：杂色，以紫红色、黄色、黄绿色为主，主要成分为粘性土，可塑状态，夹少量卵砾石。属中等偏高压缩性土。主要分布于坡地和坡脚。

③ 层强风化泥岩(K) ：强风化，棕红色～褐红色，水平层理, 厚层状，泥质胶结,风化极裂隙发育，岩芯破碎 RQD 值为 0-35%. 。属软岩类。局部夹 0～3.50 米的砂岩 , 呈串珠状或鸡窝状分布。上部为全风化泥岩，有明显的揉挫现现象，见大量滑面构造。本层暴露易风化，遇水易泥化。局部相变为砂质泥岩及砂岩。厚度 0.90～8.60m ，平均厚度 4.33m_⨀ 。

层 ④ 中等风化砂岩 (K) ：中等风化，灰绿色～黄绿色，成分以长石为主，石英次之，分选中等，磨较较差 , 厚层状，具大型斜层理，泥质胶结 , 风化裂隙较发育，岩芯破碎 RQD 值为 50‰ 。属半软岩 - 半坚硬岩类，为稳定岩层。局部相变为紫红色砂质泥岩。

3 水文地质条件

地下水为风化砂岩中的基岩裂隙水。主要赋存于强风化砂岩等地层。含水层厚度较大。地下水主要接受大气降水补给。在降雨时，基岩孔隙将形成小的泉，富水性极弱，埋藏较深。在探井内强风化泥岩裂隙面有地下水渗出。

4 挡土墙变形破坏原因分析

4.1 自然地形

在挡土墙主变形段原始地形为一条走向近南北走向、规模较大的冲沟，冲沟呈“U”型，沟底较平缓，两侧很陡，沟顶宽度 30～50m ，靠出口一端宽，远离出口一端窄。沟深 0～20m ，靠出口一端深，远离出口一端浅。均已切入基岩 3～15m ，沟底纵坡度较缓，在 15^∘～25^∘ 左右。

根据现场调查分析，冲沟仍处在发育阶段，宽度、长度仍在发展，形成溯源侵蚀。

冲沟自然坡高约 16m 自然坡角 60 度左右 , 在自然状态下总体稳定性良好。由于场地平整，在冲沟内形成填方边坡 , 尤其是冲沟处形成厚度达 12.9m 的填方区 , 以及填方区顶部附近可能产生的附加荷载，在地下水作用下 , 存在填土或天然岸坡向出口方向滑移的可能 , 导致岸坡失稳。修建挡土墙的目的就是为了支护冲沟中的填土，挡土墙鼓起就是此类原因造成的。

4.2 基岩的膨胀、崩解和浸水软化特性

挡土墙基础持力层为强风化泥岩，具有膨胀性。岩芯露天放置 3~5 天，其本身会自动开裂，容易破碎，崩解成碎块状，为崩解性岩石。风化裂隙极发育，暴露极易风化，遇水易泥化，在地表水渗入及地下水浸入后易迅速泥化（软化），强度明显下降，为软化岩石。由于地表及地下水的影响，在自身重力作用下岩（土）体失稳。

4.3 施工影响

由于挡土墙底部开挖管沟，削弱了抗滑段的抗滑作用，打破了原来的平衡，促使了上部填土及挡土墙整体发生向前位移。

4.4 水的影响

场地排水措施不到位，施工及生活用水的排放管理不善，加上雨水的影响，造成冲沟上游形成一较大的积水坑，积水下渗及沿冲沟基岩面流向挡土墙墙背，导致强风化泥岩浸水软化，强度下降，积水形成水压力，增加了墙背填土的推力，

4.5 勘察资料

勘察报告提供岩土参数未考虑岩土膨胀、崩解和浸水软化特性的影响，提供的参数偏高，特别是抗剪强度、承载力特征值和岩土与挡墙底面摩擦系数均偏高，亦未提供饱和状态下的参数。

4.6 设计因素

设计采用的填土边坡支护方式为减压平台重力式挡土墙，一墙到顶，基础持力层采用强风化泥岩，基础埋深为不小于 1.5m ，填土最大厚度为 12.5m ，墙体最大高度为 14.0m ，设计的挡土墙示意图见图 2 。

图 2 ：挡土墙示意图

基础持力层地层不仅要承载墙体自重和填土产生的墙背主动土压力，由于采用了减压平台挡土墙结构形式，持力层地层还要承载部分填土的自重压力，勘察所提强风化泥岩的承载力特征值为 300kPa，受水浸泡后强度还要下降，即使不考虑浸水的影响，经简单计算，所选用的持力层地层的强度也是不能满足设计挡土墙的要求的。因此，设计所选用挡土墙结构形式不合理。

5 处理方法

上部采用削坡减载，下部采用抗滑桩支护，抗滑桩可采用钢筋混凝土灌注方桩，桩端持力层应选择相对稳定的中风化砂岩。

6 结语

通过本工程实例，边坡支护设计应注意以下几个方面的问题：

6.1 设计参数的确定应结合实际的工程情况，如实际的自然地形地貌、气象、水文条件、工程地质和水文地质条件、场地地形地貌的改变情况、岩土工程特性等。

6.2 边坡支护设计应由专业的岩土工程师执行，不能简单的套用图集进行设计，并应进行稳定性验算。

6.3 边坡支护设计参数应根据岩土特性提供，应符合实际情况，并应考虑具体的工程条件。

6.4 设计人员应熟悉场地特征。

参考文献

[1] 高大钊主编《岩土工程勘察与设计》（岩土工程疑难问题答疑笔记整理之二）---2010

[2] 中华人民共和国行业标准 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）

[3] 王泽申主编 安全分析与事故预防