谷竹高速青峰滑坡成因分析及治理措施

劉 軍 錢 盈

（湖北省交通規劃設計院 武漢 430051）

青峰挖方路基滑坡位于K73＋595～K73＋750段左側，原邊坡開挖設計最大高度為41 m，由六級邊坡組成：第一、二級坡高3 m，第三、四、五級坡高8 m，每級坡頂設2 m寬平臺，共5個平臺。其中，一級和二級邊坡設計坡率為1∶0.75，三至五級坡坡率為1∶1，六級坡坡率為1∶1.25。邊坡頂監測位移量由3 c m突變為10 c m，并且坡面上出現大量細小裂縫；坡體上裂縫出現數量越來越多，規模逐漸變大，并且發現路基出現橫向裂縫并起拱。針對滑坡段工程建設的特點，以滑坡段路基工程安全為核心，查明了滑坡形成的機理、類型、破壞模式及其對建設工程構成的危害，同時進行了危險性評估，提出了防治措施建議。

1 地質條件

1.1 地形地貌

谷竹高速公路位于鄂西北中山～低山區，處于武當山脈西南坡與大巴山脈東段東北坡的連接地帶，山脈呈北西向橫列路線區北、南兩側，沿線山體海拔高度一般在400～1 240 m，路線經過區域山體海拔高度多在500～800 m。

根據地貌成因、形態及組合特征，滑坡區屬構造剝蝕侵蝕低山區。滑坡區地表高程330～450 m，相對高差為120 m，山體呈渾圓狀，地形坡度一般為20°～40°，局部陡峭。山體平緩坡段及溝谷低洼地帶和河流兩岸多由第四系殘坡積、沖洪積層所覆蓋

。

1.2 地層巖性

工作區出露的主要巖性為古生界志留系片巖、千枚巖及第四系河流沖洪積相和殘坡積相松散堆積層等。此外，在構造破碎帶內見有構造角礫巖。

2 滑坡特征及成因機制分析

2.1 滑坡范圍

該滑坡前緣高程約359 m、后緣高程約395 m，高差36 m，縱向長約65 m、前緣區寬約130 m，滑坡區面積約0.85×104 m2。

2.2 滑面分析

滑面出露情況：沿滑坡周界，在滑坡的后部、中部及前部，多處揭示滑面。

2.3 滑坡總體規模

滑坡總體為順片理面的推移式基巖滑坡，前部順節理裂隙面剪出，滑動方向為0°，滑坡前緣高程約359 m、后緣高程約395 m，高差36 m，縱向長約65 m、前緣區寬約130 m，滑坡區面積約0.85×104 m2；滑體平均厚度約為6 m，初步計算滑坡體積為4.1×104 m3。

2.4 滑坡成因機制分析

滑坡的形成具有明顯的內在原因——地質因素，以及外在原因——引水隧道中水對邊坡長期的滲流和對巖土體的軟化作用。

滑坡形成的內在原因主要為滑坡所在斜坡區的地層巖性、地質構造及水文地質條件。

（1）地形地貌?；聟^屬構造剝蝕侵蝕低山區。滑坡區地表高程為330～450 m，相對高程為120 m，山體呈渾圓狀，地形坡度一般30°～40°，局部陡峭。在滑坡后緣附近山體相對較緩，自然坡度5°～15°，前部為施工開挖坡度約45°的路基邊坡。后緣緩坡地形為地表水匯集下滲及徑流提供有利的條件，特別是引水隧道垮塌后，在邊坡后緣南側形成一明顯“凹”地形，后緣匯集的地表水在滑坡后緣附近流速降低，有利于雨水下滲進入坡體；前緣開挖后地勢較低，開挖坡面形成一較為陡峭的臨空面，也為滑坡變形提供了較好的空間條件，有利于滑坡的形成。

（2）地層巖性。邊坡巖土體主要為早志留系梅子埡組（S1m）片巖、千枚巖，具變余砂狀結構，變余層理構造，變質程度較高。巖體結構松散，有利于雨水的入滲，屬軟質巖——較軟巖組，斷層、節理裂隙、片理面等結構面發育，巖體完整性較差，力學強度較差。巖體節理面發育，部分節理面被地下水長期浸泡后形成軟弱填充物，為滑坡提供了天然滑面。

（3）地質構造。受構造影響，滑坡區地層總體上呈單斜層狀產出，片巖巖層層面產狀：傾向340°～0°、傾角34°～50°。即滑坡方向與巖層傾向一致。巖體節理裂隙發育，將巖體切割呈塊狀。發育4組節理：①185°∠55°，間距1條／m，可見長度大于2 m，可見深度大于1 m，可見寬度大于1 c m，節理裂隙內充填碎石土，隙面粗糙；②90°∠85°，間距1條／m，可見長度大于1 m，可見深度大于1 m，可見寬度大于5 mm，節理裂隙內充填碎石土，隙面粗糙；③44°∠63°，間距小于1條／m，可見寬度大于5 mm，節理裂隙內充填碎石土，隙面粗糙；④265°∠56°，間距小于1條／m，可見寬度大于5 mm，節理裂隙內充填碎石土，隙面粗糙。

（4）水文地質條件。本區域內地形縱坡降大，為地下水補給、徑流區，地下水類型主要為基巖裂隙水，在區內不均勻分布。含水層為裂隙發育的片巖、千枚巖，地下水主要受大氣降水的季節性補給。持續降雨及強降雨增加邊坡巖土體自重的同時，致使邊坡巖土體力學強度降低，邊坡巖土體自穩能力下降［1－2］。

滑坡形成的外在原因主要是引水隧道中水滲流和入滲對邊坡坡腳 （主要是對巖土體結構面）的軟化作用。引水隧道塌陷后，引水隧道襯砌結構完全坡壞，引水隧道的水不斷順巖土體節理裂隙向邊坡側滲流，致使邊坡下部巖土體和路基長期處于飽水狀態，致使巖土體力學作用輕度急劇降低，且增加邊坡巖土體的自重。

3 滑坡穩定性評價

3.1 定性分析

根據滑坡成因機制分析中地質構造調查內容，同時在開挖路基中線附近發現的前緣剪出口，滑面擦痕明顯，在邊坡的周圍發現擦痕明顯的界面，因此可以較為清晰地判斷滑坡的周界。

根據前述地表位移監測成果可知滑坡位移有如下特點：中后部位移量大、前緣區位移量小，這表明該滑坡處于蠕滑階段，表現為滑坡中前部滑體處于擠壓變形狀態。若繼續開挖至路基設計高程，極可能加劇滑坡變形，從而導致路塹邊坡大規模整體性滑動。

3.2 定量計算

（1）計算剖面及工況?；潞缶壩挥诟叱?94.17 m處的拉張裂縫L6，前緣剪出口位于目前路基（高程359.24 m）中線附近，可以將這2個位置的連線方向作為滑坡的主滑方向，即正北向。對滑坡主剖面進行滑面參數反演，計算深層滑動的穩定性及剩余下滑力［3－5］?；瑤捣囱萜拭嬉妶D1。

圖1 滑帶參數反演剖面圖（滑坡主滑方向）

根據《公路路基設計規范》（JTGD30－2004）中路塹邊坡設計要求，滑坡擬考慮以下3種工況條件進行邊坡穩定計算：①正常工況，邊坡處于天然狀態下的工況；②非正常工況I，邊坡處于暴雨或連續降雨狀態下的工況；③非正常工況II，邊坡處于地震等荷載作用狀態下的工況。

（2）計算參數的確定。為了盡可能比較準確地選取滑帶土（結構面）的抗剪強度參數，采用以參數反演為主，同時參考土工試驗成果、工程地質類比分析成果的方案來綜合確定滑帶土（結構面）的強度參數。見表1。

表1 滑坡滑帶土（結構面）反演參數表

（3）穩定性計算分析

①計算模型。滑坡穩定性計算剖面條分圖，見圖2。

圖2 滑動剖面穩定性計算模型

②穩定性計算結果。經計算得知，滑坡剖面在天然狀態下滑坡穩定性系數大于1.12，處于基本穩定狀態；在暴雨或持續降雨狀態下，滑坡穩定性系數小于1.0，處于欠穩定狀態；在地震荷載狀態下，滑坡穩定性系數近于1.05，處于欠穩定狀態。綜合考慮可知，需要對該邊坡進行工程治理。

③滑坡剩余下滑力計算。剩余下滑力計算采用傳遞系數法計算公式。根據《公路路基設計規范》（JTGD30－2004）中路塹邊坡設計要求，本次計算正常工況條件下采用1.3的設計安全系數，非正常工況I下采用1.20的設計安全系數，非正常工況II下采用1.10的設計安全系數。剩余下滑力計算結果見圖3～5。

圖3 正常工況滑坡剩余下滑力曲線

圖4 非正常工況I滑坡剩余下滑力曲線

圖5 非正常工況II滑坡剩余下滑力曲線

根據計算結果及滑坡地形條件，初步考慮采用卸載作為主要的處理方式。

4 防治工程建議

根據上述計算結果，確定該滑坡的防治方案為削坡＋片石擋墻修復＋立體排水＋反壓回填的綜合治理方案，其具體治理措施如下。

（1）自滑坡段片石擋墻頂部起，對開挖邊坡及山體上出現裂縫區域（引水隧道塌陷牽引區）進行削坡減載，設計放坡坡比為1∶2.5。剖面削坡示意圖見圖6。

圖6 削坡示意圖

（2）對滑坡段的片石擋墻進行修復，即修復坡腳抗滑擋土墻。

（3）立體截排水，分為坡體內和地表截排水2類。坡體內排水主要在坡腳增設碎石盲溝，防止引水隧道內的滲水積滯在坡體；地表截排水工程的主要作用是攔截滑坡區外的地表水，并盡可能地將坡面徑流排出滑坡體外，根據開挖和削坡后的地形，在滑坡周邊布置截水溝，在開挖后坡體表面布置排水溝，排水溝按Y字形布置，將所有的滑坡排水系統與公路排水系統相連，從而形成一套完整的地表排水系統，以提高滑坡穩定性。

（4）右側路基的反壓處理。利用開挖棄方右側路基擋土墻外側進行反壓回填。其目的一方面是增強外側路基的整體穩定性，防止路基在左側滑坡的推移下發生整體滑動；另一方面回填土石方對已有路肩墻的主動土壓力可部分抵消路基填土壓力，起到補強效應；而且反壓的土方可利用左側山體刷坡產生的棄方，減少遠運成本，體現環保理念。

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