淺談某邊坡工程穩(wěn)定性分析及防治措施

賈玉馥 胡琴

遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121000

淺談某邊坡工程穩(wěn)定性分析及防治措施

賈玉馥 胡琴

遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121000

目前，邊坡失穩(wěn)的防治仍然是一項(xiàng)很艱巨的任務(wù)，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性分析及防治技術(shù)進(jìn)行深入研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)工程實(shí)例闡述了邊坡工程穩(wěn)定性分析及防治措施，介紹了邊坡工程失穩(wěn)破壞的原因，并對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，提出了邊坡工程的防治措施。

邊坡；穩(wěn)定性分析；防治措施

前言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)與大規(guī)模基本建設(shè)的進(jìn)行，我國(guó)邊坡防治工程急劇增多。如何確保邊坡工程的安全可靠，減少工程事故；如何提高我國(guó)邊坡工程勘察設(shè)計(jì)、變形控制、施工技術(shù)、安全監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和加固、改造的科技水平，是一項(xiàng)相當(dāng)繁重與緊迫的任務(wù)。人們對(duì)于路塹邊坡穩(wěn)定性的研究是伴隨著鐵路和高等級(jí)公路建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的大量的邊坡滑塌事故而開(kāi)展的，本文就是以某高速公路K89+200～K89+240左側(cè)邊坡滑塌段為例，通過(guò)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析和評(píng)價(jià)，為實(shí)際工程提供合理的邊坡結(jié)構(gòu)，對(duì)具有破壞危險(xiǎn)的邊坡進(jìn)行及時(shí)處理，避免滑坡出現(xiàn)造成的災(zāi)害和損失。因此，有必要對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防治措施，對(duì)相關(guān)相似工程也具有一定的借鑒意義。

1.工程實(shí)例

1.1 工程概況

某高速公路K89+200～K89+240左側(cè)邊坡滑塌段，邊坡長(zhǎng)約700m,高約26m，為土質(zhì)邊坡，采用噴射混凝土護(hù)坡。2007年12月～2008年2月完成勘察設(shè)計(jì)工作，2008年9月29日開(kāi)始施工，根據(jù)設(shè)計(jì)圖及施工方案，設(shè)計(jì)噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)滿(mǎn)足C20要求，設(shè)計(jì)要求泄水孔布置為“間距3000mm×5000 mm，深100 mm交錯(cuò)布設(shè)（上疏下密）”。其他按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。2009年3月12日，該高速公路K89+200～K89+240左側(cè)邊坡出現(xiàn)滑塌（見(jiàn)邊坡滑塌段平面示意圖1）。

1.2 環(huán)境地質(zhì)條件分析

1.2.1 氣象水文條件

該區(qū)段氣候?qū)儆跍貛О敫珊荡箨懶詺夂颍募靖稍锷儆?，年平均氣?.1℃，降水量400～500mm，70%集中在6～8月，年平均風(fēng)速3.1m/s，無(wú)霜期140天左右。屬于某河流域，該河流常年有水通過(guò)，雨季匯水。

1.2.2 地形地貌及水文地質(zhì)條件

該滑坡體所處地貌為剝蝕低緩殘丘，微地貌已經(jīng)人工改造。地勢(shì)自西南向東北部?jī)A斜，坡面傾角45～48°。地面標(biāo)高10.11～37.50m。

滑坡體內(nèi)T2#探槽揭露地下水，水位埋深4.10m,地下水賦存于基巖裂隙中，基巖上部風(fēng)化、構(gòu)造裂隙很發(fā)育，含淺層裂隙潛水。下部巖體趨于完整，呈隔水特征?？辈靺^(qū)上部風(fēng)化巖層厚度大，風(fēng)化較強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)較松散，孔隙度較大，滲透性好，大氣降水能快速向下滲流，直接補(bǔ)給基巖裂隙水。大氣降水對(duì)地下水補(bǔ)給變化較大。

綜上所述，滑坡區(qū)含(隔)水層組較單一，但厚度及裂隙發(fā)育程度差異大。地下水補(bǔ)給源較單一，儲(chǔ)量隨季節(jié)和降水動(dòng)態(tài)變化大，水質(zhì)良好，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。地下水化學(xué)類(lèi)型HCO3-Ca型，PH=8.35，礦化度599mg/L。據(jù)取水樣分析，按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTJ064-98)，環(huán)境類(lèi)型按Ⅱ類(lèi)考慮，地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性。

1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造情況

區(qū)內(nèi)及其周邊褶皺和斷裂構(gòu)造不發(fā)育，無(wú)水平應(yīng)力集中地帶，下伏白堊紀(jì)九佛堂組（K1jf）泥巖，產(chǎn)狀262°∠18°。

1.2.4 地層巖性特征情況

滑坡區(qū)內(nèi)地層上覆第四系雜填土（Q4

ml）、下伏白堊紀(jì)九佛堂組（K1jf）泥巖，具體評(píng)述如下：

1）雜填土（Q4ml）：雜色，干，松散，成分以建筑垃圾及少量生活垃圾為主占總量70%左右，其余為混土。系未經(jīng)碾壓處理直接填充，為近期堆填。該層分布普遍，滑坡體上中下部均有揭露，層厚1.10～11.3m。

2）泥巖（K1jf）：強(qiáng)風(fēng)化，黃褐色、褐紅色、淺灰色，濕，硬塑狀態(tài)，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，黏土礦物為主，小型閉合裂隙發(fā)育，巖石破碎，基巖遇水軟化并有滑膩感，空氣中風(fēng)化脫水收縮、裂解。該層為半成巖狀態(tài)，分布路基左側(cè)邊坡，產(chǎn)狀262°∠18°。

1.3 邊坡變形破壞現(xiàn)狀分析

據(jù)調(diào)查,區(qū)內(nèi)有3處較大地裂縫，長(zhǎng)度11.67～40.41m，頂部防護(hù)欄、截水溝、民用路已被破壞。

1.3.1 滑坡情況

滑坡分布于線(xiàn)路K89+200-K89+240路基左側(cè)，屬于淺層小型切層推移式滑坡。為典型的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，滑體長(zhǎng)約110.80m，寬約52.0m，形成錯(cuò)落臺(tái)高約2.0～3.0m，與線(xiàn)路軸線(xiàn)夾角約82°，屬小型滑坡?；瑒?dòng)面形態(tài)上部陡，中下部趨緩，總體呈圓弧狀滑動(dòng)面，滑體巖性主要為厚層狀泥巖，滑坡頂部及后緣發(fā)現(xiàn)有拉張裂縫。

滑坡體下滑過(guò)程中擠壓破壞嚴(yán)重，滑動(dòng)鼓丘堆積在路基邊緣，局部延至路基。滑體后緣形成錯(cuò)落臺(tái)高約2.0～3.0m，滑坡壁呈“圈椅”狀，前緣剪切、鼓張、扇形裂縫不甚明顯。通過(guò)T2#探槽揭露，發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)帶為厚約30～50cm擠壓錯(cuò)碎的泥巖，呈黃褐色條帶狀與滑坡壁平行分布，滑動(dòng)帶內(nèi)揉皺、擠壓強(qiáng)烈，局部可見(jiàn)巖石錯(cuò)碎的細(xì)小顆粒。

1.3.2 地裂縫情況

圖1 邊坡滑塌段平面示意

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在滑坡壁后緣及中上部發(fā)育拉張裂縫3～5條，多呈弧形，與滑坡壁方向大致平行，寬10～50mm不等，最寬處0.3～0.4m，深度0.2～0.6m以上，長(zhǎng)度延伸約11.0～35.0m，走向基本垂直主滑方向，隨時(shí)間推移，拉張裂縫呈不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。其余各處未見(jiàn)邊坡明顯變形。

1.4 邊坡變形破壞成因分析

滑坡體形成機(jī)制包括滑坡的內(nèi)因和外在兩個(gè)方面，它們是相互聯(lián)系，相互補(bǔ)充的。邊坡的破壞機(jī)理是由各種因素綜合確定的，其中內(nèi)因方面的地質(zhì)因素包括：地形地貌因素、巖性因素、構(gòu)造因素、水文地質(zhì)因素等，外在方面持續(xù)強(qiáng)降雨及水流作用和人類(lèi)活動(dòng)(包括農(nóng)業(yè)及工程活動(dòng))。綜合分析造成邊坡失穩(wěn)破壞有以下幾點(diǎn)原因：

(一)地形地貌因素

滑坡區(qū)的地貌單元屬剝蝕低緩殘丘，微地貌已經(jīng)人工改造屬陡坡地帶，坡角約45～48°左右。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期的重力作用下，邊坡的整體平衡狀態(tài)僅保持著脆弱的平衡。

(二)巖層因素

邊坡巖土體構(gòu)成主要為雜填土、泥巖（半成巖狀態(tài)），整個(gè)邊坡巖土體均一性差，雜填土松散，成分混雜，透水性好，力學(xué)性能差，抗剪強(qiáng)度低；泥巖屬于極軟巖，單軸抗壓強(qiáng)度低于0.1Mpa。上覆風(fēng)化巖，厚度較大，結(jié)構(gòu)較松散，透水性較好，力學(xué)性能差，抗剪強(qiáng)度低，遇水易軟化。而下部弱風(fēng)化基巖性質(zhì)較好，透水性差，形成一個(gè)相對(duì)阻水面。

(三)水文地質(zhì)因素

水對(duì)邊坡土石的作用，是形成滑坡的重要條件。地下水、地表水可以改變邊坡的外形，當(dāng)水滲入上部風(fēng)化巖層中后，不但可以增大了上部風(fēng)化巖的下滑力，而且可以迅速改變風(fēng)化巖的性質(zhì)，降低其抗剪強(qiáng)度，從而起到“潤(rùn)滑劑”的作用。滑坡后緣形成的拉張裂隙又加劇了地下水的下滲。暴雨時(shí)整個(gè)坡體呈飽和狀態(tài)。

(四)誘發(fā)、形成因素

高速公路施工開(kāi)挖形成臨空面，加之后期堆填的雜填土，破壞了坡體的自然平衡條件，連續(xù)降雨是滑坡體形成的主要誘發(fā)條件。過(guò)量的水使土體飽和，沿剪切面孔隙水壓力過(guò)大，造成了滑動(dòng)破壞的條件。在地下水作用下，滑坡體軟化，沿風(fēng)化基巖層面下滑。下部巖體承受上部巖土體的自重推擠，發(fā)生塑性流動(dòng)，向臨空面擠出，坡腳處巖體強(qiáng)度不足以抵抗該處的最大剪應(yīng)力，造成邊坡切層滑移。

滑坡在以上各種因素的綜合作用下，先在一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)局部范圍發(fā)生剪斷破壞，然后逐漸發(fā)展形成貫通的剪切破壞面、滑動(dòng)面，最后在滑動(dòng)力大于抗滑力時(shí)產(chǎn)生下滑。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣分析其物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表一。

1.5 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

從本次調(diào)查結(jié)果分析，在無(wú)地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力集中情況下，造成該挖方段邊坡失穩(wěn)主要因素為巖土體強(qiáng)度偏低、加之地表水、地下水作用，巖土體結(jié)構(gòu)不利和設(shè)計(jì)及施工放坡不合理所致。

依據(jù)邊坡破壞類(lèi)型、特征、工程地質(zhì)條件和邊坡高度，結(jié)合區(qū)段巖土體工程地質(zhì)特征，將該邊坡劃分為三個(gè)區(qū)域，評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)如下：

一、不穩(wěn)定區(qū)（Ⅰ）：分布于K89+200-K89+240段路基左側(cè)整個(gè)邊坡，在大量降雨后，邊坡處于飽水狀態(tài)時(shí)，在自重的作用下，整體沿著一定軟弱面向下滑動(dòng)，其變形破壞的形式主要表現(xiàn)在前緣局部的滑坡和變形體后緣產(chǎn)生拉張裂隙，該邊坡目前處于蠕滑變形階段。目前狀況下裂縫有繼續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，雨季受地表水滲入裂縫影響，極易發(fā)生再次滑動(dòng)，屬于不穩(wěn)定區(qū)。

二、較不穩(wěn)定區(qū)（Ⅱ）：分布于K89+200-K89+240段路基左側(cè)滑坡區(qū)兩側(cè)，受Ⅰ區(qū)影響，易隨Ⅰ區(qū)滑移，K89+200-K89+240段路基左側(cè)整個(gè)邊坡已發(fā)生滑移，現(xiàn)趨于穩(wěn)定，從調(diào)查的情況來(lái)看，Ⅱ區(qū)邊坡在天然狀態(tài)下穩(wěn)定性較好，在持續(xù)暴雨土體飽和情況下坡體局部可能發(fā)生滑坡。

三、穩(wěn)定區(qū)（Ⅲ）：分布于Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)西側(cè)山坡上，巖性均一，目前狀況下，不會(huì)發(fā)生變形，破壞。

2.結(jié)論建議及防治措施

2.1 結(jié)論建議

表一 物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)一覽表

1）滑坡區(qū)地貌屬于剝蝕低緩殘丘，微地貌已經(jīng)人工改造，無(wú)地表水系，地下水活動(dòng)微弱。

2）區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，無(wú)地應(yīng)力集中地帶，地層上覆人工填土，下伏白堊紀(jì)九佛堂組泥巖，風(fēng)化殼厚度較大。

3）邊坡破壞形式為切層推移式滑坡?？刂埔蛩貫閹r土體強(qiáng)度低，地表水、地下水作用，致使土體飽和，軟化，抗剪強(qiáng)度降低，巖土體結(jié)構(gòu)不利邊坡穩(wěn)定和設(shè)計(jì)及施工放坡不合理，坡頂振動(dòng)荷載等諸多因素。

4）依據(jù)目前邊坡現(xiàn)狀，將該段邊坡劃分為：不穩(wěn)定區(qū)（Ⅰ）、較不穩(wěn)定區(qū)（Ⅱ）和穩(wěn)定區(qū)（Ⅲ）。

2.2 防治措施

1）清除滑坡體。

2）治理地表水，建議邊坡頂、滑坡體周?chē)O(shè)置截水溝渠，攔截雨水形成的地表水，防止地面水浸入滑坡體。

3）坡腳處設(shè)置擋土墻，墻體上預(yù)留排水孔。

4）建議措施在雨季來(lái)臨前完成外業(yè)工作，避免雨水滲入地下，降低土體強(qiáng)度，造成邊坡全面滑移。

2.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)常見(jiàn)邊坡工程實(shí)例分析，評(píng)價(jià)了常見(jiàn)邊坡工程失穩(wěn)原因，對(duì)邊坡穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并提出該邊坡的防治措施。隨著工程建設(shè)規(guī)模的不斷增大，邊坡高度不斷增高，復(fù)雜性不斷增大，對(duì)邊坡防治技術(shù)的要求也越來(lái)越高?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，邊坡防治技術(shù)將得到進(jìn)一步的發(fā)展，并逐步趨于完善。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.019