某滑坡工程勘察與穩(wěn)定性分析*

舒 莉

(婁底職業(yè)技術學院，湖南婁底417000)

某滑坡工程勘察與穩(wěn)定性分析*

舒 莉

(婁底職業(yè)技術學院，湖南婁底417000)

某滑坡因工程開挖已發(fā)育成型并將公路破壞。為了給該滑坡治理設計和施工提供詳細的地質資料，并為全過程建設提供各種技術服務，對該滑坡進行了詳細的勘察和穩(wěn)定分析評價，得出的結論可供同類工程參考。

公路邊坡;開挖;滑坡;勘察;穩(wěn)定分析

某國道擴改為城市道路，在路基修建和場地平整過程中，經人工開挖形成了高切陡坡，坡長約100.0m，坡腳至坡頂高差約17.0m左右，其坡頂為一學校。2009年9月14日對道路排水管道施工，在坡底開挖埋設溝時，坡體逐漸開始失穩(wěn)滑移，滑動方量約12600m3，形成高低不等滑臺，頂部形成一長約70m，寬5－30cm的主裂縫，其最近處距學校的辦公樓(3層)約5.0m，在管道埋設完封閉后，滑坡亦發(fā)育成型。在降水等自然或人因素影響下，該邊坡在已滑動邊坡后側形成一個更大的潛在滑坡危險區(qū)，存在較大的安全隱患。

為了給該邊坡治理設計和施工提供詳細的地質資料，并為全過程建設提供各種技術服務，必須對該邊坡進行詳細的勘察和穩(wěn)定分析評價。

一、邊坡工程地質條件

(一)自然地理條件

本區(qū)為湘江中下游，屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，據(jù)氣象臺資料，全年最冷為冬季(12月－次年2月)，主要風向為NNW風，最熱為夏季(6月－9月)主要風向為SSE風，全年風向頻率最大(19%)為 NNW 風，年平均風速2.4m/s，最大可達20m/s。年平均降雨量集中在3－7月，降雨量在1309mm/年左右，梅雨季節(jié)為4－6月，年平均氣溫17.3℃。

(二)地形﹑地貌

場地位原始地貌屬丘陵底山，場地目前高程為40.77－57.34m。

(三)地質構造

根據(jù)《湖南省區(qū)域地質志》(1/20萬)等區(qū)域地質資料分析，擬建場地的西北側，距離約500m的湘江東岸有一條三角坪～竹埠港斷裂帶(F46)沿湘江東岸延伸。經鉆探揭露，巖石中局部泥質成分較高，裂隙發(fā)育，呈閉合狀，在勘察范圍和深度內未發(fā)現(xiàn)明顯斷裂構造跡象，該斷裂構造對擬建場地無明顯影響。

(四)地層巖性

勘察范圍及勘探深度內，組成場地地層自上而下依次為:雜填土、素填土、含礫粉質粘土、次生紅粘土及下伏基巖泥灰?guī)r等，其各層主要特征依次描述如下:

1.雜填土①1(Q4ml):褐灰色，以粘性土為主，含大量碎石、塊石及建筑垃圾等，結構松散，稍濕，層厚1.10～3.80m，層底高程37.38 ～55.71m。

2.素填土①2(Q4ml):紅褐色，以粘性土為主，含少量碎石等，填積時間較長，已完成自重固結，稍濕，層厚1.40～3.20m，層底高程44.60 ～54.14m。

3.含礫粉質粘土②(Q3al):褐紅－褐黃色，不均勻的含有石英、硅質巖碎屑粗顆粒，呈棱角至次棱角狀，部份風化呈土狀，局部見較大塊石，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，硬塑，中密，稍濕。層厚 1.20～8.90m，埋深1.10～3.40m，層底高程37.17 ～47.78m。

4.次生紅粘土③(Q3dl)褐黃色，下下伏基巖殘積而成，含少量團塊狀灰白色高嶺土及黑色鐵錳氧化物，局部見未完全風化硬塊，裂隙發(fā)育，搖振無反應。有光澤，韌性高，干強度高，硬塑，稍濕。埋深2.60 ～12.10m，層厚1.60 ～5.80m，層底高程34.88 ～43.31m。

5.強風化泥灰?guī)r③(D2):灰至深灰色、灰黑色，粉晶質結構，層狀構造，以碳酸鹽類礦物為主，泥質成分較重，含少量白云石、炭質物等成分。巖石風化嚴重，裂隙十分發(fā)育，頂部風化呈土狀，巖石破碎，多呈碎塊狀，性脆，遇水易軟化，堅硬，稍濕。埋深5.20 ～16.50m，層厚0.90 ～3.40m，層底高程 33.48～41.71m。

6.中等風化泥灰?guī)r(D2);灰至深灰色、局部呈灰黑色。粉晶質結構，層狀構造，以碳酸鹽類礦物為主，泥質成分為次，含少量炭質物、白云石、方解石等礦物。巖石風化中等，節(jié)理較發(fā)育，多被方解石脈充填。巖芯多為較完整，呈短柱狀至長柱狀，少量塊狀。致密，堅硬，稍濕。埋深6.90～17.40m，控制層厚1.50～6.30m，控制高程27.37～40.21m。

(五)巖土物理力學指標

為客觀評價巖、土層的物理力學性質，本次勘察共取得原狀土樣27件，擾動樣2件，做了土的物理力學性質試驗及顆粒分析，取巖石試樣6組，做了物理指標和抗壓強度試驗，野外進行標準貫入(N)試驗16次，重型動探(N63.5)試驗2.4m。其結果經數(shù)理統(tǒng)計后，結合地區(qū)經驗建議設計時按表1值采用。

(六)水文地質條件

勘察期間，通過鉆孔簡易水文觀測，勘察范圍及勘探深度內，場地主要見上層滯水及少量裂隙水。上層滯水主要分布在坡底，賦存于雜填土①1中，受大氣降水及地表水的補給，季節(jié)性變化明顯，本次測得上層滯水初見水位1.30～1.70m，相應高程39.47～39.74m;裂隙水水量不大，測得其初見水位3.90 ～7.30m，相應高程 40.07 ～48.67m;測得靜止水位 1.60～6.50m，相應高程38.68 ～48.53m。

表1 各巖土層設計參數(shù)值

本次勘察在二個鉆孔中各取水樣1件，做了簡易水質分析，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021～2001)及住房和城鄉(xiāng)建設部關于《巖土工程勘察規(guī)范》局部修訂的公告的有關標準判定:根據(jù)環(huán)境類型評價，場地環(huán)境類型為Ⅲ類，對混凝土結構具微腐蝕性。按地層滲透性評價，的地下水對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均具微腐蝕性。按《巖土工程勘察規(guī)范》有關標準綜合評定:場地地下水對混凝土結構具及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

二、邊坡結構特征及破壞模式

(一)結構特征

該邊坡頂為學校，坡下為芙蓉大道。邊坡重要性為一級，為永久性邊坡。據(jù)勘察資料揭示，邊坡的土層結構為:上部為人工填土，中部為含礫粉質粘土、次生紅粘土，下部為強風化及中等風化泥灰?guī)r，邊坡為土質邊坡。邊坡頂部的人工填土易受地表水、天然降水的影響而產生的崩塌滑移，次生紅粘土③也易受自身重力與水的作用等綜合因素影響而產生滑動，而本次勘察表明，此次土體的滑動面表主要分布在該層中。

(二)滑動模式

根據(jù)對滑坡滑動的過程進行調查，結合本次勘察鉆探，該邊坡滑動主要是由于工程活動對坡腳土挖取過度，從而造成上部土層失去支撐失穩(wěn)滑移，其滑動形態(tài)為牽引式滑坡。

三、邊坡穩(wěn)定性分析

(一)計算方法

根據(jù)滑坡整治范圍內巖土工程地質條件及滑坡邊界條件對整個滑坡選取四個典型計算剖面;穩(wěn)定計算采用不平衡法(即傳遞系數(shù)法)，同時采用摩根斯坦－普賴斯法(M－P法)進行對比計算，其中傳遞系數(shù)法是《巖土工程勘察規(guī)范》推薦方法，M－P法適用于任意形狀滑面，滿足所有平衡條件，允許條間力方向是變化的，是邊坡穩(wěn)定分析中國內外經常采用的方法。

(二)計算參數(shù)及剖面的選取

由于該邊坡已出現(xiàn)多處拉裂、變形較大，滑帶巖土主要為粉質粘土、強風化泥巖及其碎屑填充物，故c、φ值不宜過大，取5～30kPa為宜，摩擦角φ取9～22°為宜。根據(jù)滑坡體周邊條件及滑床性質、結合室內試驗數(shù)據(jù)，按K=1.0時，對滑動面(帶)的c、φ值用最小二乘法反進行反演分析，以克服采樣室內試驗的局限性和單個滑坡剖面c、φ值反算的不確定性，結合地區(qū)經驗進行工程類比，從而最終確定該滑坡體滑動面(帶)的巖土力學參數(shù)取值為:φ=25kN/m3，綜合內聚力Cm=25.6kPa，綜合內摩擦角 φm=12.3°?？紤]實際情況、滑動體密度濕重度及各剖面滑動面C、φ值(標準值)按表3所示。計算采用靜力極限平衡法，不考慮巖土的蠕變的影響。

圖1 滑坡剖面穩(wěn)定分析簡圖

(三)滑坡穩(wěn)定性計算結果與分析

計算時取滑體單位寬度1米，通過對c、值進行的敏感性反分析表明:內摩擦角的取值對邊坡穩(wěn)定性影響較大，設計時應謹慎選取?；w穩(wěn)定系數(shù)計算見表2。

表2 各剖面滑動面C、φ值選取及其穩(wěn)定安全系數(shù)

滑坡1－1、2－2、3－3剖面穩(wěn)定系數(shù)計算結果顯示:當滑坡處于飽水狀態(tài)時(不利條件下)，各類計算方法所得的穩(wěn)定系數(shù)FS均未達到穩(wěn)定要求，說明邊坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，必須立即進行治理。

(四)滑坡發(fā)展趨勢

滑坡穩(wěn)定性分析結果表明，本滑坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，如果得不到盡快治理，在不利環(huán)境條件下(如大暴雨等)將使滑坡體整體向下移動，并由此可能誘發(fā)上級山體滑坡。

四、結論與建議

1.該邊坡風化巖成分復雜，風化程度不一，工程地質條件屬中等—復雜類型，該邊坡滑動主要是由于工程活動對坡腳土挖取過度，從而造成上部土層失去支撐失穩(wěn)滑移，其滑動形態(tài)為牽引式滑坡。

2.坡穩(wěn)定性分析表明:邊坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，必須立即進行治理。通過對巖土參數(shù)c、值進行的敏感性反分析表明:內摩擦角的取值對邊坡穩(wěn)定性影響較大，設計時應謹慎選取。

3.場地在現(xiàn)有地面高程下，滑坡處理方式建議對上部松散土體刷方后采用抗滑樁結合錨索的支護方式。排樁樁型建議選用以螺旋灌注樁為宜。

4.由于含礫粉質粘土局部粘性土含量較少、膠結較差，抗滑樁及錨索施工時應采取相應措施，保證工程質量。同時由于場地條件較差，施工時應采取安全措施工，確保施工安全。

5.建議成立專門的監(jiān)測小組，加強邊坡整治前后的邊坡的監(jiān)測工作，包括位移、地應力、地下水和支護結構內力的長期監(jiān)測工作。并應在施工前作好應急方案。邊坡應設置截水、排水溝，在任何情況下不允許在坡腳及坡面上積水。

［1］巖土工程勘察規(guī)范(GB50021－2001)［S］.

［2］水利水電工程地質勘察規(guī)范(GB50287－99)［S］.

［3］土工試驗規(guī)程(SL/T188－96)［S］.

［4］鐵道部第一勘測設計院主編.鐵路工程設計技術手冊(路基)［M］.北京:中國鐵道出版社，1982.

［5］中交第二公路勘察設計研究院主編.公路路基設計規(guī)范(JTG D30－2004)［M］.北京:人民交通出版社，2004.

2012－01－09

舒莉(1966－)，女，湖南婁底人，講師。