太鳳高速某段滑坡穩(wěn)定性分析及治理措施

馮偉 王辰

我國東部交通運(yùn)輸建設(shè)已日漸飽和，國家發(fā)展重心向西北和西南部轉(zhuǎn)移，西部地質(zhì)情況復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害對(duì)公路建設(shè)存在很大的影響，尤其是在開挖深路塹時(shí)，很容易造成類似于滑坡或者邊坡失穩(wěn)等地質(zhì)災(zāi)害，人民群眾的安全受到了極大的影響[1-3]。截至今日，大量專家學(xué)者對(duì)滑坡形成的機(jī)理、穩(wěn)定性分析與治理措施做了大量的研究，并取得了眾多成果[4-6]。其中，滑坡是最為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害之一。引起滑坡的原因有很多[7-8]，這些不同的因素綜合是導(dǎo)致滑坡的必要條件。本文結(jié)合太鳳高速某段滑坡治理工程對(duì)該滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出較為合理的治理方案。

1 工程地質(zhì)特征

1.1 地形地貌

項(xiàng)目區(qū)位于北秦嶺加里東褶皺帶南部,為中等切割的侵蝕中低山地貌?；聟^(qū)為中低山斜坡地貌，地形南高北低，向東溝河一側(cè)緩傾，綜合坡度12°，坡體表面為修整耕種臺(tái)地，坡體表面發(fā)育兩條沖溝。

1.2 氣象水文地質(zhì)特征

1.2.1 氣象特征

測(cè)區(qū)位于鳳縣，地形為中低山區(qū)，氣候?qū)儆谂瘻貛降貧夂?，該地區(qū)濕潤多雨，四季分明，氣候宜人。氣溫變化幅度小，平均在16.8-22.7℃左右，一月氣溫最低，在-4.7℃左右，七月和八月氣溫最高，平均34.9℃。該地區(qū)隨降雨充沛，但空間和時(shí)間分布有顯著差異，年平均降水量可達(dá)613.2mm，其降雨多集中在年中時(shí)段。

1.2.2 水文地質(zhì)特征

勘察區(qū)范圍內(nèi)河流分屬旺峪河水系，主要河流東溝河等。水系多呈樹枝狀，常年不息。區(qū)內(nèi)小沖溝發(fā)育，水位坡降大，水位變幅受季節(jié)降水影響較大。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于秦嶺區(qū)的中低山區(qū)，其構(gòu)造單元屬秦嶺褶皺系。區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形復(fù)雜且強(qiáng)烈，地層具有明顯差異。太鳳高速走廊帶區(qū)域發(fā)育的規(guī)模較大的5條斷層或斷裂帶均距滑坡區(qū)均較遠(yuǎn)，對(duì)滑坡區(qū)無直接影響。經(jīng)調(diào)繪與勘察，滑坡區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層。

1.4 地震及區(qū)域穩(wěn)定性

勘察區(qū)地震活動(dòng)的基本特征為震級(jí)?。ㄐ∮?級(jí)），強(qiáng)度較弱，頻率低。根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），鳳縣河口鎮(zhèn)的地震峰值加速度（0.1g）和地震反應(yīng)譜特征周期（0.45s），地震基本烈度為Ⅵ度。根據(jù)交通部《公路工程抗震規(guī)范》（JTGB02-2013）等有關(guān)規(guī)定，公路工程抗震設(shè)防措施應(yīng)提高一檔考慮，按Ⅶ度區(qū)設(shè)防。

1.5 地層巖性

勘察區(qū)主要出露地層有白堊系砂泥巖互層及砂礫巖；上覆第四系上更新統(tǒng)殘坡積層?？辈靺^(qū)地層如下所述。

滑體Q4del：

①粉質(zhì)粘土（Q4el+dl）：褐黃色，土質(zhì)不純，結(jié)構(gòu)較致密，約含10%左右小礫石，塊徑2～10mm。稍濕，硬塑。

②碎石土（Q4el+dl）：灰黃色，潮濕-飽和，土質(zhì)不均勻，碎石母巖主要為風(fēng)化砂巖、礫巖等，含量51-75%，粒徑2.0～5.0cm見多，多呈磨圓狀和棱角狀，充填有大量的粉質(zhì)粘土，呈松散-稍密狀態(tài)。

滑帶土（Q4del）：

③滑坡體滑帶多處于全風(fēng)化泥巖層中，滑帶厚度0.3-2.6m，巖芯呈層狀、餅形土狀，潮濕，可塑-硬塑，巖芯中見明顯擠壓揉搓跡象，擦痕明顯；滑坡體后部滑帶為殘坡積土層，見擠壓揉搓跡象，稍濕，軟塑～硬塑。

滑床（K）：

④1全風(fēng)化泥巖（K）：灰褐色，原巖風(fēng)化劇烈，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造完全破壞，巖芯破碎，呈土狀，手捏易碎。

⑤2-3強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖（K）：灰褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖芯呈碎塊狀-短柱狀，錘擊易碎。

⑥2-3強(qiáng)-中風(fēng)化礫巖（K）：巖性呈深灰色，礫狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，礫石成分為大理巖、砂巖等，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，強(qiáng)度較差，巖芯以碎塊狀或短柱狀為主；

⑦2-3強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖（K）：巖性呈深灰色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)含量較大，巖芯以碎塊狀或短柱狀為主。

2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)

2.1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)中的容重是按室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析后取得，抗剪指標(biāo)是以室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)為初始數(shù)據(jù)，主要通過指標(biāo)反算結(jié)合經(jīng)驗(yàn)最終確定。

以室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試成果為依據(jù)，歸類和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)明顯不合理指標(biāo)進(jìn)行剔除，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)滑坡體發(fā)生時(shí)地面線與滑面的位置，以三條主滑斷面作為計(jì)算分析剖面，結(jié)合原始邊坡當(dāng)時(shí)處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)取K=0.95～1.00，此時(shí)邊坡在原始地貌狀態(tài)下保持著脆弱的平衡狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)取K=0.95～1.00時(shí)的試算求得的C、φ值比較符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。因此恢復(fù)至原地形時(shí)滑帶位置滑面抗剪強(qiáng)度適用于現(xiàn)在滑帶位置的土層。結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，考慮滑動(dòng)后壓密固結(jié)階段滑帶土性質(zhì)的變化，對(duì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)合理的調(diào)整，綜合選用C，ф及γ值，適用于后續(xù)相關(guān)穩(wěn)定性計(jì)算。

經(jīng)綜合分析本滑坡滑體、滑床巖土體特征及路線布設(shè)、各種荷載情況（滑坡所處地區(qū)地震烈度為Ⅶ度，需考慮地震工況），選取具代表性主滑斷面計(jì)算，確定通過對(duì)滑坡天然、飽和及地震工況下的現(xiàn)滑坡與開挖工況后的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果來評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性。

2.2 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)地表調(diào)查、剖面分析評(píng)價(jià)：該邊坡地質(zhì)情況較復(fù)雜，上部第四系覆蓋層較厚，自然地形坡較緩。從滑坡發(fā)生過程及變形特征判斷其為推移式滑坡?；缕露日w較緩，展布方向與主滑方向基本一致?？辈熨Y料顯示，滑坡滑動(dòng)面（帶）較清晰，滑坡體已具規(guī)模，滑坡要素較全，已失穩(wěn)下滑。后通過對(duì)滑坡的16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，后緣觀測(cè)點(diǎn)位移達(dá)到峰值10cm，最大沉降為8cm，之后沉降變形位移呈毫米級(jí)變化（2～8mm），且滑坡體中后緣的裂縫未再發(fā)生明顯變化。以上情況說明，目前整個(gè)滑體處于固結(jié)壓密階段，處于較穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)三條主滑剖面穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果分析：現(xiàn)今狀態(tài)下（非正常工況Ⅰ），滑坡整體穩(wěn)定系數(shù)1.271-1.334，處于穩(wěn)定狀態(tài)。前緣路基開挖后，穩(wěn)定系數(shù)1.176-1.256，處于穩(wěn)定狀態(tài)；非正常工況Ⅱ下，路基開挖后穩(wěn)定系數(shù)0.986-1.07，處于不穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)防安全系數(shù)取值1.15時(shí)最大剩余推力3263KN/m。結(jié)合滑坡整體穩(wěn)定系數(shù)及下滑推力，增設(shè)了中后緣卸載工況（卸17.9萬方），開挖路基后在非正常工況Ⅰ下，穩(wěn)定系數(shù)1.403-1.502，處于穩(wěn)定狀態(tài)；非正常工況Ⅱ下，路基開挖后穩(wěn)定系數(shù)1.126-1.197，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)設(shè)防安全系數(shù)取值1.15時(shí)，最大剩余推力404.13KN/m。當(dāng)路基開挖后，坡腳處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，滑坡易從坡腳處剪出破壞，此時(shí)在非正常工況Ⅰ下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)1.024-1.156，處于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，安全設(shè)防系數(shù)取1.15時(shí)最大剩余推力1896KN/m；非正常工況Ⅱ下，穩(wěn)定系數(shù)0.888-1.006，處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)防安全系數(shù)取值1.15時(shí)最大剩余推力4 755 KN/m。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，滑坡從坡腳處剪出破壞可能性較大，在不利工況下剩余下滑力較大，支擋防護(hù)難度較大，為了減小剩余下滑力，增設(shè)中后緣減載（17.9萬方）工況下穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，減載后在非正常工況Ⅰ下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)1.274-1.301，處于穩(wěn)定狀態(tài)；非正常工況Ⅱ下，穩(wěn)定系數(shù)1.074-1.118，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)防安全系數(shù)取值1.15時(shí)最大剩余推力1 164 KN/m。

綜上所述，目前該滑坡整體在非正常工況Ⅰ下處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，但在地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)路基再次開挖后，根據(jù)應(yīng)力集中位置，潛在滑面剪出口位于路基坡腳處，該處滑面在非正常工況Ⅰ下處于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，在非正常工況Ⅱ下處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3 滑坡區(qū)治理措施

根據(jù)滑坡勘察結(jié)果，針對(duì)滑坡的誘發(fā)因素，結(jié)合滑坡地貌特征，考慮本滑坡治理以下兩個(gè)方面考慮。

3.1 滑坡區(qū)防治范圍

首先整個(gè)滑體周界區(qū)域均是需治理的區(qū)域；其次該滑坡在滑動(dòng)后，其右側(cè)中后部形成的滑坡壁陡立，最大高差接近21米，形成了一個(gè)新的不穩(wěn)定斜坡體，需對(duì)其進(jìn)行放坡處理，預(yù)防局部坍塌。

3.2 滑坡區(qū)治理措施

（1）滑坡規(guī)模較大，設(shè)計(jì)可根據(jù)滑面形態(tài)和剩余下滑力大小，分區(qū)采取相應(yīng)措施。

（2）建議從上向下清除滑坡中后部分滑體。（3）在滑坡中前部設(shè)置抗滑樁支擋。

（4）在滑坡區(qū)設(shè)置截水滲溝，滑坡坡面上設(shè)置多級(jí)排水溝，路塹坡腳設(shè)置排水溝，加上周界截水溝共同形成一個(gè)有機(jī)整體，盡量減少地表水及地下水對(duì)邊坡的影響。

（5）目前滑體堵塞河道，建議疏通河道或改河，并做好河道倆側(cè)邊坡的沖刷防護(hù)。

（6）路基范圍土體已擾動(dòng)，碎石土潮濕～飽和，呈松散～稍密狀，建議對(duì)開挖后路基采取加固措施。

（7）建議對(duì)右側(cè)中后部形成的陡立滑坡壁進(jìn)行緩坡處理，消除其潛在的滑塌風(fēng)險(xiǎn)。