過嶺滑坡形成原因分析及防治處理建議

林益州

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福建 福州350004）

1 概述

擬建寧上高速公路K20+535-K20+585 段在勘察期間發(fā)現(xiàn)一處滑坡，采用工程地質(zhì)測(cè)繪、鉆探，結(jié)合物探及室內(nèi)試驗(yàn)等手段，查明滑坡的形態(tài)特征、成因及巖土體分布情況等，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算，為滑坡防治設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌及氣象資料

本滑坡位于山坡坡麓上，屬剝蝕丘陵地貌區(qū)，地形上陡下緩，滑坡體坡度為10～20°，后緣山坡坡度達(dá)40°以上；淺表層土體夾雜大量碎塊石、滾石，結(jié)構(gòu)松散。坡體植被發(fā)育，樹木見有傾倒現(xiàn)象，后緣見有小錯(cuò)坎，滑體沿主滑方向形成的多級(jí)臺(tái)坎。本項(xiàng)目區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)性氣候，年平均氣溫19 攝氏度，多年平均年降雨量1583mm，年最大降雨量1945mm（2006年），臺(tái)風(fēng)為當(dāng)?shù)刈钪饕臑?zāi)害性天氣，臺(tái)風(fēng)來臨或發(fā)生短歷時(shí)強(qiáng)降雨、暴漲陡落，時(shí)常伴隨山洪、山地災(zāi)害等，年平均氣溫在19.0℃，由于臺(tái)風(fēng)暴雨集中，地表逕流強(qiáng)，對(duì)新開挖地表最易造成沖刷水毀等病害。

2.2 地層巖性及巖土體類型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)繪和勘察鉆孔揭露，坡體表層為松散的坡積層（Qel-dl），下伏侏羅系南園組凝灰熔巖（J3n）及其風(fēng)化層：

坡積含碎石粘性土（Qdl）：褐黃色、褐紅色等雜色，硬塑，濕。以粘性土為主，夾30-40%碎石，碎石塊徑以2-5cm 為主，磨圓度差，呈次棱角- 棱角狀，膠結(jié)程度差。原巖為凝灰熔巖，粘性一般。該層揭露厚度4.8-12.5m，也引起滑坡的滑動(dòng)土層，各個(gè)鉆孔均有揭示，外業(yè)勘探期間多個(gè)鉆孔在該層漏水嚴(yán)重。

凝灰熔巖（J3n）及其風(fēng)化層：該層主要為下伏侏羅系南園組風(fēng)化土層，呈褐黃色，以全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化巖為主。該層穩(wěn)定性良好，屬中等- 低壓縮性土層。

2.3 水文地質(zhì)條件

2.3.1 地表水

經(jīng)調(diào)查，滑坡體后緣與破裂壁壁交接處有一小泉水發(fā)育，系滑坡體下錯(cuò)后切割含水層所致，泉水流量約0.08-0.15/s，另外，因坡面排水和農(nóng)耕引水，滑坡體表面可見面流淌水。

2.3.2 地下水

場(chǎng)址區(qū)發(fā)育地下水主要為基巖風(fēng)化層孔隙裂隙水: 分布于沿線坡地，順溝谷向地勢(shì)低的方向排泄，從橫斷面上看，地下水穩(wěn)定水位埋藏變化較大，滑坡體穩(wěn)定水位一般約10-15m。根據(jù)附近地段水質(zhì)分析結(jié)果，場(chǎng)址區(qū)地下水對(duì)混凝土具微腐蝕性。

3 滑坡體工程地質(zhì)特征

3.1 滑坡形態(tài)及巖土特征

該滑坡在平面形態(tài)上總體呈圈椅形，長(zhǎng)度約80m，寬度50m，厚度5-10m，滑坡在平面形態(tài)上總體呈圈椅形，坡底高程約30m，最大高差約25m，滑向253°，滑坡總體方量約為3.8×104m3，屬中型滑坡。坡體匯水面積約1.25 萬m2，現(xiàn)狀地表因坡體拉裂下錯(cuò)形成多級(jí)臺(tái)坎，臺(tái)坎寬1-3 米不等，臺(tái)坎上局部可見地下水滲出，流量小，但雨季變化大，該滲出點(diǎn)為潛在滑動(dòng)面。坡腳前緣為松散的堆積體，現(xiàn)植被茂密，樹木見有傾倒現(xiàn)象。

圖1 滑坡現(xiàn)場(chǎng)形態(tài)特征圖

3.2 滑坡體的變形破壞特征與成因分析

根據(jù)野外調(diào)查和勘探，該滑坡形成于約100 年前，據(jù)訪問該滑坡自下滑后形成新的穩(wěn)定平衡狀，未見新的變形發(fā)展跡象。該滑坡在滑動(dòng)前位于山坳高處，自然邊坡坡度較陡，在長(zhǎng)時(shí)間干旱后，巖土體中裂隙發(fā)育，土質(zhì)疏松，結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)降雨發(fā)生后，地表降水迅速滲入巖土體裂隙中，土體飽和度陡增，抗剪強(qiáng)度減低，滲透壓力增大，從而使山坳斜坡上高處巖土體向山坳地處臨空方向發(fā)生剪切變形，發(fā)生推覆式破壞，形成倒燈泡狀后緣破裂壁（見圖1）?，F(xiàn)狀下可觀測(cè)到的坡體變形特征：

（1）后緣：因坡體下滑，形成一個(gè)圈椅狀破裂壁，破裂壁上部與坡體后緣高差最大達(dá)30m，后緣裂縫均已充填，未見明裂縫；后緣與破裂壁下部交叉部位形成一個(gè)小平臺(tái)洼地，平臺(tái)與后緣破裂壁坡度上存在突變，平臺(tái)上可見泉水滲出，并可見喜水植物生長(zhǎng)。

（2）坡體：坡體在較長(zhǎng)期干旱后，巖土體中裂隙發(fā)育，在強(qiáng)降雨后，坡體土體的飽水作用后，自重增加，有效應(yīng)力及抗剪強(qiáng)度降低，且由于突降強(qiáng)降雨可引起滲透應(yīng)力，由于臨空面的存在，產(chǎn)生不穩(wěn)定的變形，四周巖土體向山坳內(nèi)發(fā)生推覆式破壞。之后在長(zhǎng)期水流和風(fēng)化營(yíng)力作用下，坡體上裂縫逐漸封閉或充填，地表突變地貌逐漸緩和

（3）坡腳前緣：坡腳前緣為松散的堆積體，現(xiàn)植被茂密，部分樹木見有傾倒現(xiàn)象。因坡腳下方地勢(shì)更低，滑坡坡腳前緣未見地下水上冒。從總體上來看，該滑坡體形態(tài)明顯，地貌顯著，特征清晰。分析成因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）內(nèi)因：滑坡前自然坡度陡，上覆厚薄不均的坡積粉質(zhì)粘土、坡積碎石土，邊坡高處為全- 強(qiáng)風(fēng)化層凝灰熔巖，坡體巖土均勻性差，在干旱時(shí)巖土體易產(chǎn)生不連續(xù)面，滑坡發(fā)生前地下水較活躍，地下水運(yùn)動(dòng)使巖土體中土體飽和強(qiáng)度降低，有利于滑裂面的形成。

（2）外因:植被被砍伐，地表土層裸露，且長(zhǎng)期干旱后突降強(qiáng)暴雨。

（3）誘因：長(zhǎng)期干旱后突降強(qiáng)暴雨，大量降水沿裂隙面迅速下滲，使土體迅速飽和加重，地下水來不及排放，形成滲透體力，同時(shí)土層中有效應(yīng)力降低，抗剪強(qiáng)度降低，山坳處存在臨空面，促使坡體產(chǎn)生變形。

（4）多種勘察手段相互結(jié)合

在工程地質(zhì)調(diào)繪的基礎(chǔ)上，投入鉆探、物探工作。本次物探采用根據(jù)瞬態(tài)面波法，初步推斷出滑動(dòng)面呈現(xiàn)弧狀分布，位于上部的第四系松散堆積層中，其在面波速度影像剖面上，表現(xiàn)為波速大約在200～350m/s 的弧形面；結(jié)合外業(yè)鉆探在過程中，多處存在漏水，局部存在軟塑狀?yuàn)A層等，查明組成坡體的巖土沿深度范圍內(nèi)地層為：坡積含碎石粘性土，呈灰黃色、褐紅色，硬塑狀，含碎石；底部為凝灰熔巖及其風(fēng)化層，滑坡體厚度約4.2-12.7m。

圖2 坡面巖土裂縫，降雨坡體滲水瞬態(tài)面波法

（5）滑面確定：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)繪成果，標(biāo)定后緣邊界及破裂壁上緣，結(jié)合鉆探鉆孔資料、物探資料等進(jìn)一步確定滑裂面深度，并結(jié)合地貌地形推斷出滑動(dòng)面，具體滑面位置及形態(tài)詳見剖面圖。

圖3 滑坡體代表性工程地質(zhì)剖面

4 滑坡體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1 定性評(píng)價(jià)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)繪表明，滑坡體所反應(yīng)的宏觀變形跡象已明顯，坡體后緣位置確定，輪廓清晰，滑坡體左右滑動(dòng)邊界地貌上均有突變，清晰明顯。剪出口和滑動(dòng)面根據(jù)鉆探測(cè)繪也已確定。由于該滑坡發(fā)生已有約100 年時(shí)間，之后未有滑動(dòng)，該滑坡總體暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于擬建高速公路路基從坡體中間位置穿過，屬挖方路段，開挖后滑動(dòng)面位于路基中，且公路施工對(duì)上邊坡存在坡腳開挖問題，對(duì)下邊坡存在坡頂堆載問題，可能會(huì)導(dǎo)致該坡體重新下滑，對(duì)公路建設(shè)會(huì)造成直接威脅。

4.2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

采用Morgenstern-Price 法利用Geo-Slope/W 軟件對(duì)滑坡體區(qū)選取典型剖面進(jìn)行不同工況下的穩(wěn)定性計(jì)算，對(duì)于滑面強(qiáng)度參數(shù)取值根據(jù)土體室內(nèi)試驗(yàn)值及反算綜合考慮。由于該滑坡目前處于暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，天然狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)在1.2-1.3 之間，滑動(dòng)面切過坡積含碎石粘性土層，根據(jù)臨近場(chǎng)區(qū)同一地層土樣室內(nèi)反復(fù)剪試驗(yàn)成果，并考慮具體坡體的地層分布，取可能產(chǎn)生滑面的強(qiáng)度參數(shù)：c=20.5kPa，φ=10.6 ，滑動(dòng)依附面為248°∠17°，另抗剪強(qiáng)度指標(biāo)根據(jù)反分析計(jì)算求得的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算表

5 防治方案建議

根據(jù)坡體變形的原因、現(xiàn)狀特征及開挖后可能的斷面形態(tài)，并根據(jù)具體不穩(wěn)定體的分布，計(jì)算采用相應(yīng)的加固治理措施。

5.1 對(duì)現(xiàn)有的滑坡體進(jìn)行清理，但在清理過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)后緣坡體變形的觀測(cè)，防止后緣產(chǎn)生新的變形，并根據(jù)開挖的坡面情況適時(shí)加固后緣坡體?？刹捎缅^桿進(jìn)行加固坡體，以碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化層為錨固段。同時(shí)應(yīng)對(duì)整個(gè)坡體進(jìn)行長(zhǎng)期人工觀測(cè)。

5.2 該場(chǎng)區(qū)匯水面積較大，暴雨季節(jié)水流較大，建議滑坡體兩側(cè)排水溝谷進(jìn)行適當(dāng)加深、加寬，以滿足排水要求，在施工及后期運(yùn)營(yíng)過程中嚴(yán)禁對(duì)該坡體進(jìn)行大的挖方作業(yè)及對(duì)山坡植被進(jìn)行大面積破壞。

6 結(jié)論

6.1 滑坡區(qū)屬剝蝕丘陵地貌，地形波狀起伏，根據(jù)外業(yè)鉆探及測(cè)繪揭露情況，坡體表層分布第四系松散坡積體，以碎石、粘性土為主，松散- 稍密狀，厚度5.3-13.4m，開挖易導(dǎo)致該堆積失穩(wěn)，下伏為凝灰熔巖及其風(fēng)化層。需對(duì)該滑坡體進(jìn)行加固處理。

6.2 對(duì)現(xiàn)有的滑坡體進(jìn)行清理，并根據(jù)開挖的坡面情況適時(shí)加固后緣坡體?？刹捎缅^桿進(jìn)行加固坡體，并迅速完善坡面上及坡頂?shù)慕嘏潘到y(tǒng)。