宜巴高速公路某滑坡穩定性分析與治理措施

鄧偉軍

(中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北武漢430000)

近年來，隨著我國經濟的迅猛發展，高速公路建設已經成為公路建設的主流。由于中西部地區的地形地質條件較為復雜，線路在經過山區和丘陵地帶時，將遇到越來越多的滑坡問題[1]。宜巴高速公路是國家高速公路網規劃18條橫向干線之一，全長173 km，項目總投資166.7億元[2]。本文針對宜巴高速公路線路上的某滑坡，采用極限平衡法對其進行了穩定分析與評價，并提出了加固治理方案。

1 工程概述

該滑坡隸屬湖北省巴東縣溪丘灣鎮將軍嶺村一組境內。其周邊有周家坪村莊，目前高速公路施工便道可抵達，交通較便利。2011年對該滑坡(即目前滑坡的中前部分)進行了治理工程設計，并進行了清方。但是，清方完成后，原先平整的場地上出現了裂縫(即目前滑坡的后緣)。裂縫從LK0+130至LK0+230呈東往西北方向延伸，長度約120 m，最大裂縫已經達到150 mm。根據觀測數據顯示，目前后緣裂縫和滑坡中部裂縫還在持續加寬，有擴大趨勢，亟需治理。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

滑坡區地貌類型屬構造侵蝕、剝蝕中低山區地貌，地面高程為640～740 m，相對高差為100 m，自然坡度30°～50°，總體地勢北低南高，東高西低。滑坡整體上呈不規則的長條形，垂直于線路方向。滑坡兩側以沖溝為界，邊界沖溝在坡底匯合成一條大的沖溝向北延伸。滑坡體后緣至前緣長約530 m，高差約133 m，平均寬度205 m，平均厚度37 m，整個滑坡體體積約4.02×106m3，為巨型滑坡體。

2.2 地質構造

滑坡所在區發育斷層F1，屬正斷層，斷層帶寬度約100～210 m左右，斷層帶內巖體極破碎，斷層角礫巖發育，巖層產狀雜亂無序，節理裂隙十分發育，斷層通過的沖溝內可見大量崩塌孤石、塊石等。滑坡區覆蓋層發育，根據鉆探及區域構造分析資料，滑坡巖體埋藏較深，其巖層產狀較為凌亂。

2.3 地層巖性

根據工程地質調繪、鉆探揭露及室內試驗結果，本次勘探深度范圍內地層巖性上覆蓋層為第四系全新統崩坡積(Q4c+dl)和人工堆積(Q4me)成因的粉質黏土(含碎石、角礫)、粉質黏土、黏土、碎石、角礫、塊石，滑坡下伏基巖為上三疊統沙鎮溪組(T3s)的強～中風化砂巖、粉砂質泥巖及中三疊統巴東組(T2b)泥質粉砂巖。

2.4 氣象及水文地質條件

老屋包滑坡位于巴東縣溪丘灣鎮境內，地處中緯度，屬亞熱帶季風氣候區，具有平均氣溫高、空氣濕潤、雨量充沛、四季分明、冬冷夏熱等特點。每年4～9月份為雨季，其降雨量占全年平均降雨量的77.8 %，具有降雨連續集中、雨量豐富等特點。城關地區多年平均降雨量1 100.7 mm(1954～2000年)，但年際變化大，最大年降雨量1 522.4 mm(1954年)，最小年降雨量694.8 mm(1966年)。

滑坡區地表水系發育，大多匯集于沖溝地帶，地表水流量受降雨量控制，部分沿裂隙面下滲補給地下水，地表徑流排泄條件較好。滑坡區內地下水發育，含水巖組為松散巖類含水巖組。地下水的補給來源主要是大氣降水，水量季節性變化明顯，排泄以大氣蒸發、地下潛水和地表徑流為主。地下水的動態變化與季節和降雨持續時間關系最為密切，但水位變化幅度不大。地下水的運動方向主要與地形條件和斷層破碎帶等有關。滑坡前緣常年有泉水滲出。

3 變形影響因素及破壞機制分析

3.1 變形影響因素

影響滑坡變形的影響因素多種多樣，其中主要包括滑坡巖土類型、巖土體結構、地質構造、水文地質條件以及人類工程活動等[3-4]。該滑坡變形影響因素主要包括以下幾個方面：

(1)地層巖性及地形。該滑坡覆蓋層上部總體為透水性較好的碎石土和塊石土，下部主體為透水性較差的粉質粘土及含礫黏土。在高速公路工程施工過程中，地表水下滲，降低其下部土層抗剪能力。同時下伏基巖順傾坡外，且為弱透水層，易沿巖土界面產生泥化、軟化作用，形成軟弱層，為坡體失穩提供物質條件。滑坡相對高差約120～140m，滑坡前緣地形陡峭，且兩側為沖溝。由于該滑坡前緣臨空，且相對高差大，構成了滑坡斜向變形的空間條件。

(2)地表水及地下水。在降雨等因素的影響下，滑坡易發生局部變形。地表水沿坡體下滲，加重了坡體重量，也轉化成地下水，軟化了巖土體，降低了巖土體力學性質，打破原有力學平衡。另外，地下水匯積并軟化土層，并向坡下行方向下流，逐漸形成貫穿滑面(帶)。在自重及地表水及地下水的作用下，滑坡下滑力相對增大，抗滑力相對減小，穩定性系數降低，導致坡體原有力學平衡被打破，產生變形乃至破壞。

(3)工程施工活動。工程施工過程中的各種擾動，如開挖、便道重型車輛經過，老屋包邊坡開挖等對坡體都有一定的擾動，形成動荷載，導致滑坡發生變形。

3.2 破壞機制

坡體相對高差約120～140 m，前緣地形陡峭、臨空，兩側為沖溝，在沉降變形的主因條件下，構成滑坡斜向變形的空間條件。從監測資料可知，滑坡的位移目前主要產生在坡體的中后部，前緣位移較小，坡體的深層滑動機制主要為推移式滑動；這與坡體早期在中后部棄渣堆載作用下產生變形是一致的。后期道路修筑過程中對坡體中前部進行了清方，引起坡體表部變形加劇，對坡體變形起牽引作用。同時，人類活動擾動、地下水作用等也對坡體變形破壞起一定作用。因此，滑坡的滑動方式為推移式和牽引式復合模式。

4 邊坡穩定性分析

4.1 剖面的選取

選擇根據實測地形線繪制成主剖面，對主剖面進行穩定計算，計算分為兩種工況：一為邊坡在天然狀態下的穩定狀態；二是邊坡在飽水工況下的穩定狀態。根據滑坡工程地質條件及變形破壞機制，采用不平衡推力傳遞系數法[5]進行穩定性驗算。圖1為主剖面。

圖1 主剖面示意

4.2 計算參數的選取

本次滑坡穩定性計算參數的選取主要有四種途徑：(1)試驗值。根據測試，滑體土天然重度平均值19.5 kN/m3；滑帶土重塑后在天然狀態下平均值C=18.39 kPa、φ=11.8°；(2)極限平衡反算法。假定滑坡處于極限穩定狀態(穩定系數K=1.00)，反演計算飽和抗剪指標，C=9.6 kPa、φ=13.35°；(3)參考臨近的邊坡。采用工程地質類比法取值C=9～16 kPa、φ=10°～19°；(4)經驗值C=8～22 kPa、φ=10°～20°。根據試驗值，考慮到重塑后土體剪切值下降會較大，且實際土體中含有較多的碎石，在實際取樣過程中，碎塊石土不能取到較好的原狀樣，所取原狀土樣一般粘粒含量較高，而滑帶主要為含碎石黏性土，再結合其他幾種方法，經綜合分析確定邊坡穩定性分析的物理力學計算參數見表1。

表1 物理力學計算參數

邊坡治理的保護對象為高速公路，根據《公路路基設計規范》(JGTD30-2004)有關規定，計算時安全系數分別為：工況一、自重(天然狀態)為1.25；工況二、自重+暴雨(飽和狀態)為1.15。

4.3 穩定性分析及評價

根據《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330-2002)中傳遞系數法，將滑體分為10個塊體，然后用剩余推力法進行邊坡穩定性分析，計算結果見表2。由表可知，該邊坡在天然狀態下穩定性系數為1.073，處于基本穩定狀態；在暴雨或連續降雨的情況下，邊坡穩定性下降為0.983，處于不穩定狀態。因此，亟需對該邊坡進行治理。

表2 主剖面穩定性系數及剩余下滑力

5 治理工程設計方案

考慮到滑坡在上述工況狀態下剩余下滑力大，用強支擋(如用抗滑樁)很難支擋，且強支擋受地形、地層巖性、工期等方面的限制；滑坡前緣下方為V字形沖溝，在沖溝下側有一較好的鎖口，有利于在滑坡前緣進行回填反壓，且回填反壓能有效地阻擋滑坡剩余下滑力，治理方案如圖2所示。

在滑坡前緣沖溝內進行回填反壓，回填至目前老屋包開挖平臺處，由平臺自上而下進行1∶1.5～1∶2坡率放坡，在沖溝鎖口處，在坡腳擋墻進行收腳護坡。回填反壓后滑坡穩定性系數見表3。由表3可知，回填反壓后，該邊坡在一、二工況下的穩定性系數分別為1.282和1.177，處于基本穩定狀態，剩余下滑力為0，治理效果良好。

圖2 滑坡治理措施示意

計算剖面穩定性系數工況一工況二剩余下滑力/(kN·m-1)備注治理后主剖面1.2821.1770前緣回填反壓

6 結論

(1)滑坡區屬構造侵蝕、剝蝕中低山區。受區域構造斷裂的影響，滑坡所在區發育斷層F1，屬正斷層。滑坡區地表水系發育，滑坡前緣常年有泉水滲出。

(2)采用極限平衡剩余推力法對兩種工況下滑坡的穩定性進行了分析。在天然狀態下，滑坡穩定性系數為1.073，處于基本穩定狀態；在暴雨或連續降雨的情況下，滑坡穩定性系數下降為0.983，處于不穩定狀態，亟需治理。

(3)采用回填反壓及放坡法對滑坡進行治理，結果表明，治理后的滑坡穩定性系數提高到1.282(工況一)和1.177(工況二)，即治理后的滑坡處于穩定狀態，治理效果良好。

[1] 李新平，王濤，謝全敏,等.高速公路滑坡穩定性分析及治理優化研究[J].巖體力學，2007,(5)：981-990

[2] 施載玲，劉江，胡偉,等.宜巴高速公路香溪河庫區某滑坡滲流及穩定性分析[J].交通科學與工程，2012,(3)：62-73

[3] 唐輝明.工程地質學基礎[M].北京：化學工業出版社，2008

[4] 王松林，豐明海.滑坡區巖土工程勘察與整治[M].北京：中國鐵道出版社，2001

[5] 凃鵬飛，岑仲陽，余和元.馬家溝滑坡變性特征及穩定性分析[J].鐵道建筑，2011,(4)：95-97