昔格達(dá)地層水毀邊坡應(yīng)急處治的地質(zhì)調(diào)查分析及綜合處治

林銳 田文豐

摘 要：以雅西高速公路營運(yùn)里程K2182+126～K2182+226段邊坡水毀為例，闡述了應(yīng)急處治中地質(zhì)調(diào)查的重要性，在有針對(duì)性地進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析了昔格達(dá)地層邊坡地質(zhì)病害形成的機(jī)理，提出本次特殊的路基病害截?cái)嗟叵滤ǖ?，護(hù)面，設(shè)抗滑支擋構(gòu)造物等綜合處治措施?？偨Y(jié)了在地質(zhì)調(diào)查中深入分析巖土體特性，采用由因推果，由果溯源的思考方式，從而指導(dǎo)調(diào)查方向的一種思路。

關(guān)鍵詞：昔格達(dá);水毀邊坡;地質(zhì)調(diào)查;穩(wěn)定性分析;綜合處治

中圖分類號(hào)：U416.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

昔格達(dá)地層是一種較特殊的巖土體，由其組成的路基邊坡在施工及運(yùn)營中出現(xiàn)了較多的問題，目前的規(guī)范未有針對(duì)昔格達(dá)組路基邊坡的專門研究?，F(xiàn)有的研究中有王書兵、趙志中、喬彥松、蔣復(fù)初等在瀘定昔格達(dá)組時(shí)代認(rèn)定與古環(huán)境中對(duì)昔格達(dá)地層的時(shí)代及環(huán)境進(jìn)行了研究;巫錫勇、朱寶龍?jiān)谥亓η治g作用下昔格達(dá)地層滑坡特征分析中對(duì)昔格達(dá)形成滑坡特征進(jìn)行了分析。這些研究對(duì)深入認(rèn)識(shí)昔格達(dá)地層起到了良好的推動(dòng)作用，但目前對(duì)昔格達(dá)水毀路基邊坡在營運(yùn)中的應(yīng)急地質(zhì)調(diào)查分析和綜合處治方面的研究還較少。

本文以雅西高速公路營運(yùn)里程K2182+126～K2182+226段水毀路基邊坡為例，進(jìn)行了應(yīng)急地質(zhì)調(diào)查，及時(shí)掌握該段邊坡現(xiàn)有工程地質(zhì)條件，判別穩(wěn)定性及影響因素;在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，并提出了有針對(duì)性的綜合處治措施建議。

1 邊坡地質(zhì)概況及水毀情況

1.1 地質(zhì)概況

該路基邊坡高約28 m，鄰近坡頂有一座西昌衛(wèi)星發(fā)射基地專用的110 kV高壓線路鐵塔，邊坡修建時(shí)，在塔基臨空一側(cè)（邊坡后緣）采用兩排φ108鋼管樁對(duì)鐵塔進(jìn)行加固，坡面采用錨索框架梁防護(hù)，坡比1：1～1：1.59。邊坡地層為第三系上新統(tǒng)昔格達(dá)組（N2x）黃色、褐黃色，灰黑色泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖，巖層產(chǎn)狀105°∠23°，為逆向坡，坡頂則分布有薄層褐黃色殘積（Q4el）粘質(zhì)粉土。根據(jù)中國地震局《石棉-瀘沽高速公路地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.4 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.4 s，地震基本烈度為Ⅸ度。

1.2 水毀情況

受2012年8、9月份連續(xù)降雨影響，邊坡于10月發(fā)生變形，錨索框架梁部分破壞、失效（見圖1及圖2）。

其中K2182+126～K2182+146段已完全破壞，在原一級(jí)放坡以上形成一漏斗狀負(fù)地形，并于一級(jí)邊坡坡頂有地下水滲出，流量約200 mL/s，于前緣地勢(shì)低洼處匯聚，其余段邊坡前緣尚未破壞處亦多處發(fā)現(xiàn)有鼓脹變形跡象，框架梁部分發(fā)生扭曲、拉裂。

K2182+146～K2182+226段，面向公路，邊坡后緣鋼管樁承臺(tái)左側(cè)邊界處，地面土體下沉，造成兩根鋼管樁裸露，承臺(tái)端部懸空。變形體后緣發(fā)育有一68 m左右的長大拉張裂縫，縫寬20 cm～40 cm，深20 cm～80 cm。鐵塔以左向西昌方向裂縫發(fā)展為部分土體下挫，可見1 m～1.5 m左右的陡壁，壁上見擦痕。邊坡左側(cè)斷續(xù)發(fā)育多條縱向裂縫，一般延伸不長，并未貫通，變形體內(nèi)左側(cè)截水溝多處發(fā)生變形破壞。

2 水毀危險(xiǎn)性及地質(zhì)調(diào)查

2.1 水毀危險(xiǎn)性

總體而言，該段邊坡目前已發(fā)生了整體的變形失穩(wěn)，其中K2182+126～K2182+146段已發(fā)生完全破壞，其余部分也明顯處于蠕動(dòng)變形之中。受到牽引影響，鐵塔基座地面處產(chǎn)生拉裂縫。邊坡變形已危及鐵塔安全，情況非常危急。

為防止變形進(jìn)一步加劇，現(xiàn)場(chǎng)緊急處理措施為：封閉該段臨坡側(cè)應(yīng)急車道;坡體前緣用透水性材料進(jìn)行反壓，反壓高度6 m;后緣增設(shè)兩排φ140鋼管樁，并與原鋼管樁形成一個(gè)整體。同時(shí)需盡快通過地質(zhì)調(diào)查及時(shí)掌握該段邊坡現(xiàn)有工程地質(zhì)條件，判別穩(wěn)定性及影響因素，為制定綜合處治措施提供地質(zhì)依據(jù)。

2.2 地質(zhì)調(diào)查

應(yīng)急處治強(qiáng)調(diào)的就是快速，該邊坡目前所處的狀態(tài)和地形條件，暫不具備進(jìn)行鉆探的條件，因此地表調(diào)查顯得尤為重要。

鐵塔位于邊坡近頂部，其后方坡頂為梯狀平臺(tái)，地勢(shì)開闊平緩。工程已經(jīng)歷多個(gè)雨季，原有邊坡錨索框架梁的防護(hù)方案在一定程度上已考慮了降雨的影響，防護(hù)措施合理，此次水毀，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錨索框架梁破壞的嚴(yán)重程度，如僅簡單判定為強(qiáng)降雨導(dǎo)致坡體飽水失穩(wěn)恐有不妥，應(yīng)有更深層的原因。原邊坡修建后并無滲水情況出現(xiàn)，而調(diào)查階段天氣晴朗，坡體內(nèi)持續(xù)有股狀地下水滲出，顯示其應(yīng)有較為穩(wěn)定的補(bǔ)給源。綜上所述，推測(cè)此來源不明的地下水的連續(xù)滲透破壞，是造成此次坡體變形失穩(wěn)的主因，應(yīng)以地下水為地質(zhì)調(diào)查的主要方向，擴(kuò)大調(diào)查范圍，重點(diǎn)以摸排周邊高于出水點(diǎn)位置的匯水區(qū)域，長大裂縫或地表水體為主。

隨后調(diào)查發(fā)現(xiàn)邊坡所在的山頭與后方山體之間發(fā)育有一寬緩沖溝，溝谷走向?yàn)?50°，近平行于坡面，溝寬約10 m，深3 m，溝內(nèi)物質(zhì)雜亂堆積淤塞水道，造成溝道內(nèi)、尤其靠近頂部存有大量積水，該處高程大大高于邊坡前緣出水點(diǎn)，水平距離約百米左右。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 邊坡破壞形成機(jī)理

工程區(qū)位于川滇南北構(gòu)造帶安寧河斷裂帶東側(cè)，安寧河?xùn)|支斷裂下盤，受構(gòu)造擠壓影響，巖體內(nèi)發(fā)育細(xì)微裂隙較多。前緣工程邊坡的開挖，使巖體形成陡峭臨空面，巖體內(nèi)應(yīng)力分布發(fā)生變化，側(cè)向應(yīng)力增加，使得坡體內(nèi)裂隙有了進(jìn)一步發(fā)展聯(lián)系;坡體由昔格達(dá)組泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖組成，但地下水缺乏，其原有防護(hù)措施本較為合理，不幸此次雨季沖刷物淤堵了邊坡后部沖溝，致使排水不暢，溝內(nèi)積水過多，形成較高水頭壓力，地表水改變?cè)袦系赖呐判孤窂剑睾髠?cè)邊坡巖體結(jié)構(gòu)面滲入坡體，在靜水壓力作用下，順地勢(shì)向臨空一側(cè)裂隙間劈裂滲透，造成周圍昔格達(dá)巖體飽水軟化甚至崩解，其抗剪強(qiáng)度急劇降低，從而引起坡體變形失穩(wěn)。

3.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)繪，滑坡體的主滑方向?yàn)?65°，大致與公路路線垂直。蠕滑變形主要位于昔格達(dá)組破碎地層中，鑒于該地層巖性的特殊性，故穩(wěn)定性計(jì)算中將變形體部分視為滑體土，滑面選取根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的滑坡后緣與前緣剪出口間推測(cè)連線進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度的確定是根據(jù)西攀高速公路試驗(yàn)成果，當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)和類比，通過反算方法間接獲得， 綜合確定穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)如下：

滑體土（Q4del）天然抗剪強(qiáng)度γ=19 kN/m3、c=20 kPa、φ=18°;飽和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)γsat=20.5 kN/m3、csat =10 kPa、φsat =14°。

昔格達(dá)巖組（N2x）天然抗剪強(qiáng)度γ=20 kN/m3、c=70 kPa、φ=20°;飽和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)γsat=21 kN/m3、csat =15 kPa、φsat =18°計(jì)算采用北京理正巖土軟件，按照?qǐng)A弧滑面進(jìn)行計(jì)算。由邊坡變形破壞的程度選擇兩種形式斷面進(jìn)行計(jì)算：（1）已破壞邊坡（土質(zhì)邊坡），（2）未破壞但處于蠕動(dòng)變形邊中的邊坡（土質(zhì)邊坡）。按照天然工況、暴雨工況和地震工況三種情況對(duì)土質(zhì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

根據(jù)公路規(guī)范，本次計(jì)算滑坡剩余下滑力所采用的安全系數(shù)為：①天然：1.30;②暴雨：1.20;③地震：1.10。

不同工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)和剩余下滑力計(jì)算結(jié)果如表1。

從計(jì)算結(jié)果可以看出，該段邊坡天然狀態(tài)下整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨或地震工況下，整體均將發(fā)生失穩(wěn)滑動(dòng)破壞，這與實(shí)際現(xiàn)狀吻合。

4 綜合處治方案建議

（1）邊坡變形體中裂縫應(yīng)予及時(shí)填埋封閉，以免地表水體侵入。

（2）對(duì)后部沖溝進(jìn)行疏導(dǎo)治理，對(duì)相應(yīng)于公路高邊坡部分進(jìn)行底部和側(cè)向防滲處理。

（3）變形體局部清方，放緩邊坡，坡比可為1：1.5。并采用實(shí)體護(hù)坡封閉坡面，后緣設(shè)截水溝，并完善地表排水系統(tǒng)。

（4）坡體中部埋設(shè)鋼管樁或抗滑樁，坡腳設(shè)置抗滑樁或擋墻。抗滑樁間，為避免樁間巖土體飽水后擠出，應(yīng)設(shè)擋土板。

（5）施工后，應(yīng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)，直至變形體穩(wěn)定。

5 結(jié)語

該邊坡依據(jù)地調(diào)意見經(jīng)過綜合處治后，已經(jīng)歷7個(gè)水文年，遭遇過特大暴雨考驗(yàn)，未再見有變形之跡象，可認(rèn)為處治措施合理。地質(zhì)調(diào)查工作中深入分析昔格達(dá)地層之特性，重視其水文地質(zhì)的影響，采用由因推果，由果溯源的思考方式指導(dǎo)調(diào)查方向，是一種有效的重要思路，謹(jǐn)以此例供大家參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2]巫錫勇，朱寶龍.重力侵蝕作用下昔格達(dá)地層滑坡特征分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008（04）：450-458.