某海港防护堤滑塌的原因分析与加固研究
摘 要:文章介绍了某海港防护堤经过大风暴潮侵蚀坍塌损坏的现象,采取多项勘探方法,对防护堤地基进行现场取样、探测及室内试验和数据分析。海港防护堤地基为海底淤泥和淤泥质土,抗剪强度低,沉降量大;特有的蠕变特性是防护堤滑塌损坏的主要原因。根据防护堤的特点,采取了抛石、扭工体防浪、旋喷桩防渗墙、级配料灌浆等综合的工程措施,对治理后的效果进行了实践考验。结论得出采取多种措施同时治理海港防护堤坍塌是合理的,防护堤经过多年风暴潮的侵蚀,工程完好。同类工程可以借鉴应用。
关键词:海港防护堤 滑塌 蠕变特性 分析研究 防渗墙
中图分类号:F407 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(a)-0029-01
1 工程概况及问题的出现
海港防护堤始建于1985年,于1987年投产,作为物资、材料生产运输和工作人员进出外港的通道,经过了二十多年的使用,期间多次遭受风暴潮的袭击。该海区属于不规则半日潮性质:设计高水位1.57 m,历时累积频率1%,设计低水位-0.79 m,历时累积频率98%。设计地震烈度为7度。海港防护堤破坏段表现为防护堤护坡滑塌、防波扭工体被防浪冲至海水以下,护堤坡角沉陷,堤坡反滤层被海浪淘刷,局部土工布暴露撕裂。滑塌段长20~30 m,多大8处。
2 防护堤现场勘测
对防护堤滑塌段地质及堤身情况进行勘探和物探测量。地基勘探采取的手段是钻孔取样,进行室内试验;堤身采用地质雷达和电测法进行对比探测。
2.1 勘测分析
2.1.1 钻孔勘探
钻孔取样和标准贯入试验探明,防护堤堤基以下淤泥和淤泥质粘土未能排水固结,依然软弱。海底土层以细颗粒多见,并含少量的有机质,颜色为黄褐~黑褐色。此类软土多属近代水下细颗粒沉积土,其天然排水抗剪强度小于20 kPa,有效内摩擦角仅为几度有的接近零。
防护堤地层土质主要分为淤泥和淤泥质粘土、粉质粘土、冲填土4类;其特点是含水量高、孔隙比大。强度低,摩擦角小,具有蠕变或触变特性。当原状软土受到扰动后,结构受到破坏,土的强度显著降低。其灵敏度一般在3~4之间,个别高达8~9。具有明显的流变性,在荷载的作用下,论文范文软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并能导致抗剪强度的衰减。高压缩性,软土的压缩模量Es≤4 MPa,大部分压缩变形发生在垂直压力为100 kPa左右,作为地基时的沉降量很大;标贯击数低,最弱的土层只有2击。防护堤7.0 m以上为冲填土,土质较均匀,以粉质壤土为主,稍密;不均匀性,由于沉积环境的变化,粘性层中局部夹有厚薄不等的粉土,使水平和竖向分布有所差异,作为堤基则易产生差异沉降。
2.1.2 防护堤隐患综合探测
经探测防护堤结构为冲填土堤,外壳为中滤料加抛石护坡,堤顶为20 cm砼砌块,其下为30 cm碎石垫层,中部填土较密实,无悬空现象;防护堤防浪墙5.50 m范围内有比较多的冲蚀塌落坑穴和部分松散的填土区域。
3 防护堤滑坡原因分析
海底淤泥和淤泥质土抗剪强度低,沉降量大,特有的蠕变特性是防护堤损坏的主要原因。土的流变特性主要表现为常荷载下变形随时间而逐渐增长的蠕变特性;作用在土体上的荷载超过某一限值时,土体的变形速率将从等速转变至加速而导致蠕变破坏,作用应力愈大,变形速率愈大,达到破坏的时间愈短。
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