某山區(qū)機場公路滑坡穩(wěn)定性分析與治理研究

蘭 亞 光

(四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川 成都 610017)

某山區(qū)機場公路滑坡穩(wěn)定性分析與治理研究

蘭 亞 光

(四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川 成都 610017)

結合某山區(qū)機場公路滑坡的地形地貌、工程地質條件等因素，對該滑坡的變形特征和成因進行了分析，并根據(jù)穩(wěn)定性分析的結果，提出了相應的治理方案，以此保證公路的通行安全。

滑坡，穩(wěn)定性分析，變形機理,治理方案

1 工程概況

該滑坡位于攀枝花市機場公路內側，滑坡軸向長度約80 m，平均寬度約50 m，滑體平均厚度約6.00 m，面積約0.4×104m2，總方量約2.4×104m3，屬淺層小型推移式滑坡。該滑坡對機場公路行車安全具有重大安全隱患。

2 工程地質條件

2.1地形地貌

工程區(qū)位于金沙江河右岸山谷區(qū)，沖溝較發(fā)育，切割強烈，地貌上屬于中山地貌。滑坡平面上整體呈圈椅狀，滑坡體表面為稍有起伏的林區(qū)；坡面坡度18°～30°，形成稍有起伏的階坎狀；坡體前緣因該公路修建，開挖較陡，滑坡中后部處較緩。坡體表層垮塌跡象明顯。

2.2地層巖性

2.3地質構造與地震

攀枝花市機場路在區(qū)域構造上屬于川滇南北向構造帶及滇藏“歹”字形構造中斷復合部位，區(qū)域內有南北向、北東向、北西向和東西向構造，其中南北向和北東向構造尤為發(fā)育。但在機場路沿線區(qū)內構造簡單，為單斜構造。區(qū)內未見斷層和褶皺分布，地震活動較少，總體上表現(xiàn)出地塊較強的穩(wěn)定性和完整性，未發(fā)現(xiàn)斷裂帶。根據(jù)GB 18306—2015中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(1∶400萬)劃分本區(qū)基本地震烈度為7度，設計地震基本加速度值為0.10g，區(qū)域上屬于基本穩(wěn)定區(qū)。

2.4氣候及水文地質條件

2.4.1氣候

勘察區(qū)位于攀枝花市東區(qū)，屬于熱帶、亞熱帶河谷氣候，雨量充沛，年平均降水量可達1 050 mm以上，5月～10月為雨季，7月、8月最為集中，雨季降水量約占全年的80%。雨季期間常發(fā)生山洪及河水暴漲，陡峭河谷兩岸有山崩滑坡現(xiàn)象。

2.4.2水文地質

滑坡工區(qū)地表水主要為雨水，補給源主要為大氣降水和山坡地表水。工區(qū)地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水和基巖裂隙水。第四系松散層孔隙潛水：賦存于第四系松散堆積層孔隙中，受大氣降水及地表徑流補給，排泄于低洼地帶及溪溝內。

3 滑坡體變形特征及成因分析

3.1變形特征

滑坡范圍前緣公路內側已修建擋墻，除滑坡范圍內擋墻遭剪切破壞外，其余部分擋墻運行良好，未見破壞跡象；滑坡體內可見5 cm～10 cm寬度的裂縫，裂縫深度可達1 m，延伸較長，坡體內地下水發(fā)育，特別是在雨季，地下水量較大。據(jù)現(xiàn)場調查，公路及公路外側未見裂縫及凸出、隆起、錯動現(xiàn)象，只是公路內側擋墻發(fā)生剪切破壞，說明滑坡前緣在公路內側；滑坡后緣產生明顯錯動、坍塌，后緣裂縫明顯。

3.2成因分析

據(jù)現(xiàn)場調查，滑坡段原擋墻為護面墻，墻體單薄，且排水孔大部分堵塞，排水不暢，雨季地下水在擋墻背后大量聚集，造成墻背土壓力增大，同時在靜水壓力的作用下，擋墻產生破壞垮塌?；麦w物質主要為碎石質土，以粉土為主，含碎石及少量塊石、角礫，呈松散狀；在連續(xù)強降雨的條件下，大量地表水沿土體松散孔隙入滲形成地下水，在松散土層或不透水的基巖接觸面富集，并順坡向下運移，一方面增加土體自重，使坡體下滑力增大，另一方面地下水富集致使滑帶土達到飽水狀態(tài)，其抗降強度降低，斜坡穩(wěn)定性降低；此外，滑坡區(qū)域的粉土含有部分粘粒，粘粒具有一定的膨脹性，在強降雨狀態(tài)下，粘粒遇水產生膨脹，擠占、推移不穩(wěn)定土體，加劇土體變形，在多種不利因素的作用下，最終造成原有邊坡發(fā)生淺表層的變形破壞。

4 滑坡穩(wěn)定性評價及穩(wěn)定性計算

4.1計算方法和模型

該滑坡穩(wěn)定性計算以2—2′剖面(滑坡主滑方向)進行計算。計算模型如圖1所示。

采用傳遞系數(shù)法，考慮天然、暴雨、地震三種工況下對滑坡進行穩(wěn)定性計算分析，計算公式選用折線型滑面推力計算公式。

邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計算公式：

Ks=(∑Riψiψi+1…ψn-1+Rn)/(∑Tiψiψi+1…ψn-1+Tn),

(i=1,2,3,…,n-1)。

剩余下滑力計算公式：

Fn=Fn-1ψ+KtGnt-Gnntgφn-CnLn。

其中，ψ=cos(βn-1-β)-sin(βn-1-βn)tgφn；Fn，F(xiàn)n-1分別為第n塊、第n-1滑體的剩余下滑力,kN/m；ψ為傳遞系數(shù)；Kt為滑坡安全系數(shù)；Gnt，Gnn分別為第n塊滑體自重沿滑動面分力及垂直滑動面的分力,kN/m，Gnt=Gnsinβn，Gnn=Gncosβn；φn為第n塊滑體沿滑動面土的內摩擦角,(°)；Cn為第n塊滑體沿滑動面土的單位凝聚力,kPa；Ln為第n塊滑體滑動面長度,m。

4.2計算參數(shù)選用

根據(jù)室內試驗得出的參數(shù)指標，并結合工程類比附近相同地質條件的滑坡計算參數(shù)指標，最終確定滑坡計算參數(shù)指標：天然粘聚力C=11.5 kPa，天然內摩擦角φ=12.5°，天然容重γ=20 kN/m3；飽和粘聚力C=10.2 kPa，飽和內摩擦角φ=11.5°，飽和容重γ=22 kN/m3。

4.3穩(wěn)定性計算

對滑坡的整體穩(wěn)定性分別按天然工況、暴雨工況、地震工況等三種工況進行計算，計算結果如表1所示。

表1 滑坡穩(wěn)定性計算表

4.4剩余下滑推力計算

對滑坡分別在三種工況下計算滑坡的整體下滑推力，根據(jù)JTG D30—2015公路路基設計規(guī)范，該公路等級為二級公路，設計安全系數(shù)確定為：天然工況Ks=1.2，暴雨工況Ks=1.15，地震工況Ks=1.1，計算結果如表2所示。

表2 滑坡下滑推力計算表

5 治理方案

5.1治理思路及工況

治理思路：該滑坡為淺層小型推移式滑坡，根據(jù)滑坡的范圍、形態(tài)等實際特征:

1)在滑坡前緣，拆除已破損擋墻，在路基內側設置一排樁板墻；2)在坡體前段采用三維網植草護坡;3)在坡面中段及后端設置排水系統(tǒng)，同時恢復坡面植被。工況選擇：經過綜合分析，并對比各種不利工況對工程區(qū)影響的概率，將暴雨工況作為設計控制工況?；轮卫砥矫娌贾煤唸D見圖2。

5.2方案設計

5.2.1樁板墻

拆除并清理已破損擋墻；在滑坡前緣(即路基內側)設置一排抗滑樁對滑坡前緣進行支擋，樁徑1.5 m×2 m，樁長14 m，樁中心間距5 m，抗滑樁采用C30混凝土澆筑；樁前設置外掛式擋土板，擋土板尺寸為4.98 m×0.6 m×0.35 m，采用C30混凝土預制；擋土板間回填砂卵(礫)石等透水性較好的材料。

5.2.2坡面護坡

對滑坡體前段坡面曾發(fā)生過變形的區(qū)域按照1∶1.50進行放坡，并對坡體變形過程中產生的裂縫封閉，對于平整過后的坡體采用三維植草護坡。

5.2.3坡面排水

在滑坡體上共設置四道截水溝。第一道截水溝設置于框架格構梁防護區(qū)域的頂部，第二道截水溝為對已損壞截水溝的修復，第三道截水溝設置于坡體中上部，第四道截水溝設置于滑坡體頂部邊界外緣，不小于5 m；四道截水溝均與坡體兩側排水溝相互連接。在滑坡左右邊界外5 m設置兩道排水溝，排水溝與道路邊溝相連接。

6 結語

1)本文研究所涉及的山區(qū)公路，季節(jié)性降雨對公路邊坡的穩(wěn)定性影響極大，所以在設計工況選取的過程中，將暴雨工況作為主要的控制工況，而在治理方案設計中除了對坡體前緣的支擋外，還加強了對水體的排泄、疏導。

2)隨著國家加大基礎設施的投資，各地區(qū)不同等級的公路將越來越多，而對于山區(qū)公路我們在加快規(guī)劃、建設以及運營的同時，又必須得面對不良地質對山區(qū)公路的影響；對于不同的氣候環(huán)境、地形地貌特征以及工程地質條件，山區(qū)公路將呈現(xiàn)出不同的不良地質問題，面對這些不同的問題，我們的分析研究方式、治理方案都需要根據(jù)自身的特征進行，因地制宜才是解決問題的關鍵。

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2] GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術規(guī)范[S].

[3] JTG D30—2015，公路路基設計規(guī)范[S].

[4] DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范[S].

[5] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質分析原理[M].北京:地質出版社,1994:327-331.

[6] 交通部第二公路勘察設計院.公路設計手冊路基[M].第2版.北京:人民交通出版社,1997:238-282.

Stabilityanalysisandtreatmentofairporthighwaylandslideinamountainarea

LanYaguang

(SichuanCommunicationSurveying&DesignInstitute,Chengdu610017,China)

Based on the topographic features and engineering geological conditions of a airport highway in a mountain area, the deformation characteristics and genesis of the landslide are analyzed. According to the results of the stability analysis, the corresponding treatment scheme is put forward, so as to ensure the safety of roads.

landslide, stability analysis, deformation mechanism, treatment scheme

1009-6825(2017)29-0144-02

2017-08-08

蘭亞光(1985- )，男，工程師

P642.22

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