怒江下游某段滑坡的成因與治理研究*

李欣杰 陳劍平 潘玉珍 李佳琦 馬玉飛 許 鵬

(1.吉林大學建設工程學院;2.長江三峽勘測研究院有限公司;3.吉林大學環境與資源學院)

在怒江巖桑樹地區，滑坡一直以來都是頻繁發生的地質災害，加上該地區地勢比較險要，治理起來也很困難。在我國，對滑坡治理的研究經過了很長的時間，滑坡工程治理的方法有很多［1-2］，經過對比分析，錨索抗滑樁在邊坡加固的使用在類似地區使用比較廣泛［3］。我國在20世紀80年代就已經出現抗滑樁中添加錨索這一技術，在樁的上端施加一個拉力，就可以大大地減少抗滑樁的埋置深度，這樣就可以在經濟上取得可觀的效益。

同時對滑坡穩定性評價的方法，我國的研究歷史也比較長。離散單元法［4］、有限元方法、剛體極限平衡法［5］等發展較快。在剛體極限平衡法中，應用GeoStudio軟件［6］對滑坡進行模擬分析，可以得出滑坡的安全系數以及滑坡最危險滑面。但添加錨索抗滑樁后，該軟件就不能很好地計算出支護的效果，也不能更準確的計算出配筋的數量。而理正軟件不能計算出安全系數，卻能很好地模擬出滑坡添加支護措施后的效果。因此，考慮到兩者之間的優劣性，本研究將兩者合二為一對滑坡進行分析。

1 滑坡地質環境概況

干田壩滑坡位于云南省保山市境內的怒江下游干流上，該堆積體所在的怒江河段呈現波狀，兩岸山坡相對比較陡峻，平均坡度為35°～45°，坡面總體走向為北東—南西向，局部為懸崖峭壁。

該區大地構造屬于岡底斯—念青唐古拉褶皺系之二級構造褔貢－鎮康褶皺帶中芒市褶皺束與保山－永德褶皺束交界處。區域地質構造復雜，褶皺、斷裂構造發育，其中許多斷裂帶規模宏大。其裂隙主要包括卸荷裂隙、層間裂隙。該區地表大部分為第四系覆蓋層，僅局部見有基巖露頭。

該區域地下水較豐富，其類型主要有松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、基巖裂隙水，受地形、巖性和水文氣象的控制，具有季節性變化特點。

該滑坡體的全貌見圖1所示。

圖1 滑坡全貌

2 滑坡基本特征及成因機制

2.1 滑坡基本特征

該滑坡位于怒江左岸，體積約為175萬m3，依據國土資源部行業規范，該滑坡屬于大型滑坡。堆積體的前緣和后緣第四系堆積體的厚度比堆積體中部薄，上游稍比下游薄，坡度厚度3～28 m，平均厚度為12.5 m，屬于中層滑坡。

該區域高程800 m以上平均坡度35°;以下坡度稍陡，平均坡度40°。靠近后緣上游側邊界高程900～950 m，分布有殘坡積物，主要由棕紅色碎石土、土夾碎石組成，成分主要為灰巖，含少量白云巖、砂巖;土為黏土、粉質黏土。在高程750～800 m間，多處見基巖出露，為志留系中上統泥質條帶灰巖，薄層狀，呈強風化，巖體破碎，呈半解體狀，并有傾倒變形現象，產狀為66°∠34°。根據平硐揭露基巖正常產狀為120°～130°∠50°～65°。

2.2 滑坡變形特征

該區基巖強卸荷帶內，存在較多架空現象，形成裂縫，多充填巖塊、碎塊及次生黃泥，部分形成孔洞;層理變形破壞嚴重，不連續出露，較難辨認;巖體極破碎，呈塊狀、碎塊狀，部分呈碎屑狀，成硐條件較差，需進行支護。且多見有順層的剪切破碎帶以及規模較小的斷層發育，其發育部分，巖體多具有風化加劇現象;部分已完全解體，呈較密實塊石、碎石夾土及碎屑狀。

各平硐所揭露的巖體各風化帶的深度見表1。

表1 各平硐揭露巖體各風化帶深度 m

在PDG01、PDG03平硐覆蓋層與基巖接觸部位，由于受到上部覆蓋層牽引的影響，基巖產生了明顯的被牽引、蠕變的現象。在坡體中部的PDG03平硐硐深91 m之前，巖體風化、卸荷強烈，完整性相對來說比較差，多呈散體—碎裂結構，產狀為65°～75°∠18°～32°，巖層傾角隨著硐深的加大逐漸變陡，至硐深91 m以后產狀相對穩定，優勢產狀80°～135°∠47°～65°。這一現象揭示了巖體具有較為明顯的傾倒變形跡象。

該區地表未見變形破壞跡象。據鉆孔、平硐揭露，堆積體內部未見明顯不利結構面，覆蓋層與基巖界面亦未見蠕變、滑動跡象與滑面。但基巖強卸荷帶內，裂隙(主要為卸荷裂隙)、斷層、層間剪切帶較發育，巖體具有明顯傾倒變形跡象，且完整性差，多呈碎裂—散體結構，多具有風化加劇現象，但未發現明顯統一滑面或軟弱面［7-8］。

按照堆積體各區的變形和工程地質特征，該岸坡屬于傾倒型蠕動變形邊坡，且具有以下比較明顯的變形特征:

(1)岸坡基巖巖體向臨空一側傾倒。巖體中卸荷裂隙發育，多張開，呈上寬下窄的特征，部分巖體伴隨有架空現象。

(2)由于巖層依次向臨空側傾倒，伴隨構造應力的影響，層與層之間多發生有層間剪切帶，帶內巖體完整性極差，多呈散體—碎裂結構，且風化加劇［9］。

(3)基巖變形體與下部較完整巖體呈漸變型的交接關系。巖層的產狀也將發生變化，同時層間剪切、卸荷裂隙等這些次生結構面將仍然可見。

(4)在垂直的方向上也將展示一定的分帶特性，從地表向深部大致分為2個帶:①崩坡積帶;②蠕動傾倒變形帶。

2.3 滑坡成因機制

該堆積體下伏基巖傾向山里，巖層走向與坡面走向夾角為47°～52°，因此岸坡的類型為逆向坡，這是產生傾倒變形破壞的巖體結構條件。為了更好的演示出滑坡的變形機制，繪制出變形示意圖，如圖2所示:圖2(a)為岸坡巖體伴隨地殼抬升，巖體中構造應力、自重應力的釋放，巖體在淺表層發生卸荷回彈變形，使得淺表部巖體產生拉張破裂，原有結構面擴展破壞，并產生新的次生結構面;圖2(b)為巖體追蹤軟弱結構面發生傾倒變形;隨著地表徑流、地表水的入滲、侵蝕，巖體風化加劇，加之高頻率地震的反復作用，使得結構面的強度進一步惡化，并相互貫穿，巖體被切割、破壞了;圖2(c)為開挖后，上部巖體失去支撐巖體，沿著陡傾角結構面產生錯落式的破壞，并堆積于坡腳，此時坡腳堆積物對邊坡巖體起到反壓作用，使邊坡巖體能維持相對穩定狀態;圖2(d)為上述作用的影響將更加突出，在自重應力的長期作用下，導致岸坡巖體解體、松動。

圖2 滑坡變形示意

3 滑坡穩定性分析的數值模擬

3.1 模型參數的選取

在本次滑坡的分析中，將主要用到的是極限平衡法，極限平衡法的優點是在不能給出應力作用下結構變形圖像的情況下，也能對結構的穩定性給出比較精確的結論。目前在很多大型水電工程中都有應用，比如錦屏梯級電站的庫區邊坡，三峽庫區邊坡等。

根據室內試驗以及滑動面巖土體的特征，確定滑體內各種材料的參數，如表2。

表2 模型各材料物理力學參數取值

3.2 模型的建立、安全系數的計算

本研究所采用的是Geo Studio軟件來計算此邊坡的安全系數，建立模型如圖3所示。

圖3 滑坡計算模型

在計算安全系數時，主要以 bishop法、Janbu法、M－P法，通過計算可得安全系數如表3所示。

表3 滑坡安全系數

通過表3可以看出，該滑坡最小的安全系數為1.033。即使現在比較穩定，但該地區位于地震烈度為Ⅷ度，加上該水庫蓄水之后，勢必會對其穩定性產生影響。所以，應加一些防護措施使其保持穩定，在本研究中將應用理正軟件中的滑坡推力計算以及抗滑樁2個模塊對其進行支護處理。

4 抗滑樁方案設計

4.1 模型的建立

利用理正巖土抗滑樁設計軟件，進行錨索抗滑樁［10-12］的設計(如圖4所示)。在抗滑樁位置設置的過程中，應使抗滑樁距離剪出口位置較近，保證抗滑樁與剪出口之間滑坡體的穩定性，同時要使滑坡體不從樁前剪出，確保其安全性。

圖4 堆積體滑坡剖面

為了確保堆積體穩定，同時也考慮到實際施工的可操作性，在理正軟件中對抗滑樁、錨索的各個參數進行適當的調整，最終本著既能保證堆積體穩定、工程造價又比較合理的原則，確定出的各個參數如表4。

表4 錨索抗滑樁參數

4.2 支護結果分析

通過計算，可繪制出樁身彎矩、剪力圖，分別如圖5、圖6所示。

圖5 樁身彎矩

圖6 樁身剪力

由圖5、圖6中可以清楚的觀測出樁身彎矩、剪力的分布情況。樁身的彎矩隨著深度的增加首先面側呈現增長，樁身面側最大彎矩值為992.947 kN·m，距離樁頂6.767 m，隨后呈現背側彎矩增長，背側最大彎矩值為2 839.357 kN·m，距離樁頂16.75 m。在剪力圖中可以觀測到，樁身剪力隨深度的增加變化的比較快，樁身最大剪力為834.768 kN，距離樁頂21.563 m。樁身的位移最大值為49 mm。

由以上數據可以得出，樁身在堆積體的下滑推力作用下能夠保持穩定狀態，并且樁身的剪力、彎矩都比較合理，能夠使樁身不被破壞。在鋼筋布置上，面側縱筋最大值為14 000 mm2，背側縱筋最大值為15 015 mm2，箍筋最大值為654 mm2。

5 結論

(1)通過對堆積體岸坡的工程地質特點及變形特征分類的分析，其屬于傾倒性蠕動變形邊坡，堆積體所在岸坡結構屬典型的巖土復合型岸坡。

(2)所建立的模型是充分考慮到國內外對滑坡治理的經驗、對該地區自然地質條件的勘察、對滑坡整體特征的掌握，所以該錨索抗滑樁方案是相對比較合理的。

(3)通過運用極限平衡分析法對該滑坡進行穩定性評價可知，該滑坡目前處于相對比較穩定的狀態，但是其一直保持安全的可能性較低。加上錨索抗滑樁之后，該邊坡的下滑推力明顯減少，可見該滑坡在地震發生或者水位上升后都可保持穩定狀態。

(4)將該方案用于滑坡中，效果顯著，對周圍地區以及工程地質條件相似地區的滑坡治理都是一個很好地示范作用。

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