受交界面控制的類均質(zhì)體滑坡治理①

王開源 ， 漆禮慧

(1.中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司, 北京 100088；2.北京市工程咨詢公司, 北京 100031)

0 引 言

類均質(zhì)體結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成坡體的巖土體近乎均質(zhì)體，其變形破壞不受層面或構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的控制，而受坡體內(nèi)應(yīng)力分布和變化及土體強度控制，如均質(zhì)粘性土、類均質(zhì)黃土、巖體的全、強風(fēng)化殘積層及人工堆填的類均質(zhì)土坡等?；碌幕瑒用嬖谠擃愅林谐式鼒A弧狀[1]。

在實際工程中，多數(shù)類均質(zhì)滑坡呈現(xiàn)上部圓弧滑動，而下部受基巖交界面控制后沿巖土交界面滑動的情況。

對于滑坡穩(wěn)定性問題，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了多番深入研究，如：瑞典圓弧法、瑞典條分法、Bishop法、Janbu法、Sarma法、Spencer法、傳遞系數(shù)法等[2]。盧應(yīng)發(fā)等[3]在現(xiàn)行滑坡穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)上，建立推移式滑坡漸進(jìn)破壞穩(wěn)定性分析法。魏麗敏等[4]以焦-柳鐵路某滑坡為工程背景，根據(jù)工程勘察和位移監(jiān)測結(jié)果確定滑動面形狀與位置，同時考慮地下水的影響，采用推力傳遞系數(shù)法對滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。陳善雄等[5]系統(tǒng)分析了堆積型滑坡發(fā)育環(huán)境及特征，推導(dǎo)了基于總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法的可考慮滲透力的傳遞系數(shù)法。

1 工程概況

以具體的工程實例——云南省大開門～戛灑高速公路某路塹高邊坡為例進(jìn)行說明。2017年8月份共有15天降雨，8月底現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)已施工的錨索框架梁出現(xiàn)下滑現(xiàn)象，后續(xù)1個月邊坡陸續(xù)出現(xiàn)開裂，且范圍持續(xù)加大，最終整體邊坡坍塌，滑坡體長150m，高35m，深12m左右，見圖1。

根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)測繪及鉆探揭露，變形上覆土體主要為殘坡積粉質(zhì)粘土及含粘土全風(fēng)化砂、泥巖碎石，厚度約12m，變形體下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)蛇店組(J2s)層砂、泥巖；變形體內(nèi)基伏界面及砂、泥巖不同程度風(fēng)化接觸面(全分化～強風(fēng)化界限)均為潛在軟弱帶，殘坡積土層和風(fēng)化程度較大的砂、泥巖全風(fēng)化層是相對軟弱層。該邊坡滑動面受不同風(fēng)化程度接觸面控制。

圖1 滑坡現(xiàn)場照片

根據(jù)現(xiàn)場開挖情況，該段邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，并發(fā)育有3組結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面泥質(zhì)充填，形成楔形體破壞；其中一組結(jié)構(gòu)面傾向201°，傾角31°，為順傾，見圖2。

2 對滑坡的認(rèn)識

邊坡已經(jīng)開挖完畢的坡面發(fā)生滑塌，實施的錨桿、菱形骨架失效，滑塌后緣形成明顯的錯臺裂縫，前緣明顯剪出。根據(jù)邊坡滑塌現(xiàn)狀，結(jié)合地質(zhì)勘察、現(xiàn)場開挖情況，該段邊坡滑塌的主要原因包括：

圖2 赤平投影圖

①地質(zhì)因素：發(fā)生滑塌變形的土體主要為穩(wěn)定性較差的覆蓋層，開挖后長時間暴露，在干濕變化條件下其強度逐漸降低，自穩(wěn)能力變差；

②水的因素：變形土體結(jié)構(gòu)較松散，易受降雨及地表水入滲運移的影響；下伏砂巖透水性較差，為相對隔水層。暴雨及久雨條件下，地表水沿第四系土體下滲，積蓄在巖土交界面，并順基巖頂面流動，使土巖接觸面被軟化，形成軟弱夾層，沿此層蠕滑；整體為上部類均質(zhì)體圓弧滑動，下部沿全強風(fēng)化交界面滑動。

③路基開挖形成大臨空面，排水邊溝不暢等，誘發(fā)了邊坡土體的滑動。

3 處治方案及設(shè)計

3.1 滑動面選取

通過地勘鉆孔揭示，該滑坡上部主要為土和全風(fēng)化巖層的圓弧滑動，下部基本沿全強風(fēng)化結(jié)合面折線滑動，見圖3。

3.2 參數(shù)選取

通過對該滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，滑面下部應(yīng)為土石基巖交界面，近似于折線，上部為土層內(nèi)圓弧滑動；暴雨工況下，考慮滑坡處于暫時穩(wěn)定狀態(tài)，取Ks=0.98，通過分析，上部繼續(xù)按原狀土進(jìn)行計算，取C=21kPa，φ=20°，下部折線型滑面按浸水狀態(tài)，對C、φ值進(jìn)行折減，取C=18kPa，反算φ=18.5°。

圖3 典型斷面(滑面)

3.3 方案分析

根據(jù)目前邊坡土體變形特征和勘察成果，邊坡已經(jīng)形成貫通的滑動面，需進(jìn)行處治，且邊坡在飽和狀態(tài)下總體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，降雨會對貫通滑動面進(jìn)一步軟化，邊坡的穩(wěn)定系數(shù)將進(jìn)一步降低，可能會牽引拉裂后緣山體，導(dǎo)致滑坡持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)對滑坡的分析，因為變形體已完全破壞，與基巖剝離，處治以清方卸載為主，防護(hù)為輔。

3.4 穩(wěn)定性分析計算

對滑坡體上部進(jìn)行清方卸載，設(shè)置13m平臺，將原邊坡一分為二，見圖4。設(shè)計分別對上下邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。對于下部邊坡滑面仍采用原邊坡滑面，邊坡安全系數(shù)為1.33。

圖4 卸載后邊坡模型

在正常工況下，對于上部邊坡采用圓弧滑動法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，通過計算，邊坡安全系數(shù)為1.277；在暴雨工況下，邊坡安全系數(shù)為1.197，在第二級邊坡設(shè)置3排450kN錨索加固后，安全系數(shù)提高至1.313。

3.5 處治方案

3.5.1 清方

清除上部已經(jīng)發(fā)生滑動的巖土體，在第三級邊坡頂部設(shè)置13m寬平臺，其目的一方面是清除上部滑動體，減輕荷載，使得下部已發(fā)生滑動巖土體保持穩(wěn)定。另一方面，寬平臺加寬至巖土分界面，將邊坡分成上下兩個相對獨立的邊坡，有利于整體穩(wěn)定。而目前邊坡采用 1∶1.5坡率+2m平臺的方式，基本沿著巖體外傾的31°順層結(jié)構(gòu)面開挖，減少開挖巖體順層滑移的風(fēng)險，見圖5。

3.5.2 支擋防護(hù)

為防止邊坡坡腳軟化，在坡腳設(shè)置4m高度片石混凝土護(hù)腳墻；根據(jù)計算結(jié)果，對新增的上部邊坡增設(shè)錨索框架梁，錨索長28m，設(shè)計拉拔力450kN，其它各級采用現(xiàn)澆拱形骨架防護(hù)。

3.5.3 排水

要做好截排水措施，盡量減少降水沿軟弱結(jié)構(gòu)面侵入，降低滑坡區(qū)次生災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險，各級平臺設(shè)置截排水溝，坡頂設(shè)置塹頂截水溝，第三級加寬平臺采用20cm厚黏土封面并植草。由于坡體裂隙發(fā)育，地表降水部分經(jīng)垂直裂隙下滲后，會富存在基巖交界面上，形成靜動水壓力，降低邊坡穩(wěn)定系數(shù)，所以坡面處布設(shè)仰斜式排水孔，排除邊坡內(nèi)部水體

3.5.4 監(jiān)測

加強對邊坡的監(jiān)控量測措施，各級平臺設(shè)置位移樁，進(jìn)行長期地表位移監(jiān)測。

圖5 滑坡處治典型斷面圖

4 結(jié) 語

1)提出地質(zhì)與排水因素是邊坡滑塌的主要原因，滑坡過程可總結(jié)為：地表水下滲、交接面軟化、蠕滑三個過程，整體為上部類均質(zhì)體圓弧滑動，下部沿全強風(fēng)化交界面滑動。

2)提出基于地質(zhì)情況分析，選取典型滑動面，多工況下的圓弧滑動法計算的整套滑坡計算解決方案。

3)對類勻質(zhì)體滑坡，多數(shù)情況下變形體已全部破壞，建議優(yōu)先采用清方卸載方案，結(jié)合地形條件盡量將上部土體清除，減小荷載，并在下部進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹醮胧?；滑坡治理需做好截、排水工作，減少降水下滲對滑動面的軟化作用，同時做好監(jiān)測方案。