揭博高速公路典型順層邊坡破壞機理分析及防治對策研究

高偉民（中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

揭博高速公路典型順層邊坡破壞機理分析及防治對策研究

高偉民
（中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

摘 要：揭博高速公路分布較多的順層路塹邊坡。本文以K220+045～+257右側路塹順層邊坡為例，采用地質調繪、病害調查和理論分析等等方法對順層滑坡的病害情況及其發育規律進行分析，并提出相應的防治對策，為順層路塹邊坡病害治理提供了可借鑒的工程經驗。

關鍵詞：順層；路塹邊坡；破壞機理；防治對策

1引言

在邊坡的穩定性問題中，順層邊坡因勘察資料不足、設計欠妥、人為擾動（包括開挖施工、爆破）或降雨等因素影響極易發生順層滑坡。順層邊坡的破壞模式一般分為3種：①順層滑移破壞：前緣坡腳臨空時沿順坡向層面或軟弱結構面發生滑動破壞，這種破壞該模式最常見，相關的研究也較為系統全面。②潰屈破壞：當前緣坡腳處受阻時，巖層沿順坡向軟弱夾層或結構面發生剪切破壞，這種破壞模式發生的概率相對較小，相關的文獻也很少；③彎折－崩塌破壞：當巖層直立或近乎直立時，容易發生此類破壞，該類破壞也較少。

汕頭至湛江高速公路揭西大溪至博羅石壩段K220+045～+257右側路塹邊坡場區屬于丘陵地貌，周邊山坡較陡，然坡度約30～40°，線路與山脊線呈45°斜交切割山體中上部，坡頂反坡。邊坡汕頭端為長大深切溝谷，修有民居。坡頂覆蓋層較薄，不足1m。根據勘察設計資料，邊坡巖土層主要為第四系全新統殘積層（Q4el）和侏羅系下統藍塘群（J1ln）粉砂巖、頁巖地層組成。地表無長年性水流，僅在雨季有短暫地表徑流；地下水由上部土層孔隙潛水和深部基巖裂隙水組成，其補給來源主要靠大氣降水的入滲補給。

現場開挖后可見坡頂覆蓋層較薄，邊坡主體為強風化粉砂巖及全風化炭質頁巖，局部可見不均風化夾層，褐黃色～灰褐色、黑色。三級邊坡中上部為強風化泥質粉砂巖風化界線，一級邊坡K220+095～+150區段主要為炭質頁巖，局部為全～強風化的花崗巖侵入巖脈，風化強烈，巖體極破碎，手搓有滑膩感。炭質頁巖巖層產狀：128°∠20°。其余邊坡主體為強風化粉砂巖，局部可見炭質頁巖出露。粉砂巖層產狀主要為153°～180°∠20°～30°，巖體破碎，其節理產狀主要為205°～238°∠65° ～81°、160°∠72°等。線路走向279°。開挖后坡面潮濕，但未見明顯地下水出露。

2 病害調查

2014年7月25日現場調查時，K220+104 ～+147段一級邊坡坡面出現滑塌變形，其主要變形如下：

一級邊坡在K220+104～+147段坡腳處有鼓脹變形，其中K220+115 ～+135段鼓脹明顯。在K220+ 101～+104段發育有一條斜向側界（汕頭端）裂縫并延伸至二級邊坡坡腳，裂縫走向為150°，縫寬2～10cm。在K220+147～+149區段發育有一條斜向側界（湛江端）裂縫并延伸至二級邊坡坡腳，縫寬5～15cm。滑坡體左右兩側周界裂縫呈近鋸齒狀，二級坡腳K220+101～+147段出現下錯變形，下錯高度約為20～50cm，相應區段一級平臺及排水溝破損嚴重。現場調查時二級及以上邊坡未見明顯裂縫。

現場調查圖片如圖1所示。

3 邊坡工程設計及實施情況

一級：坡高8m，坡率為1：1.25，采用鋼錨管格梁+拱形骨架+三維網植草防護。

二級：坡高8m，坡率為1：1.25，采用拱形骨架+三維網植草防護。

三級：坡高不等，坡率為1：1.25，采用三維網植草防護。

邊坡原設計為三級邊坡，現場調查時邊坡已開挖至一級坡腳，邊坡防護工程及坡表排水系統尚未實施。

圖1為一級邊坡滑塌（K220+104～+147區段）坡頂反坡。

4 邊坡變形破壞機理分析及發展趨勢分析

（1）邊坡地質條件較差，本邊坡主體為強風化粉砂巖及全風化炭質頁巖局部可見不均風化夾層，炭質頁巖巖層產狀：128°∠20°，強風化粉砂巖層153°～180°∠20°～30°，巖層斜交順傾線路，層面傾角約小于開挖坡角，易形成順層滑動，不利于邊坡的整體穩定。此外，邊坡受構造作用強烈，強風化粉砂巖破碎，巖體呈碎塊狀，巖體節理發育，邊坡節理主要有：205°～238°∠65° ～81°、160°∠72°等。由邊坡坡面與巖層結構面關系赤平投影圖（圖2）可知，邊坡巖土體的層面與節理面易形成V型楔形體等不利組合面（L1與L4、L2與L4等），不利于邊坡穩定。這是邊坡失穩變形的主要原因之一。

（2）邊坡巖體主要為強風化粉砂巖及全風化炭質頁巖，巖體節理發育，地表水下滲通道順暢，炭質頁巖遇水后易軟化。尤其受前期降雨的影響，地表水下滲潤滑炭質頁巖等，致使邊坡抗剪強度降低，且增加邊坡自重，造成邊坡K220+101～+147段出現滑坡病害。這是邊坡失穩變形的外因之一。

（3）由于邊坡開挖卸荷作用，在開挖坡面附近的一定范圍內應力水平急劇降低，邊坡應力調整，臨空面應力釋放，邊坡原有的節理張開或產生新的節理，形成邊坡開挖卸荷松弛區，影響坡體的整體穩定。這是邊坡失穩變形的外因之二。

本工程滑坡屬于順層滑塌破壞。若不及時進行治理，在邊坡巖土體自重及外界不利因素作用下，一是加速滑塌體往兩側發展，誘發更大范圍的滑塌破壞；二是滑塌將進一步沿順傾結構面向深層發展，向后牽引坡體變形，誘發更大規模的滑坡變形。

5 防治對策

（1）清除一級邊坡滑塌區段內的松散體后坡面采用錨索格梁進行加固，并在炭質頁巖出露區段適當增設支撐滲溝，滑塌區段建議采用砂袋或漿砌片石等嵌補回填。二級邊坡采用錨桿格梁加固，三級邊坡維持原設計。

（2）邊坡穩定性計算結果。

結語

本文從地質調繪、邊坡變形跡象調查、工程及水文地質條件分析等方面入手，典型順層路塹滑坡災害的地貌特征、滑動變形特征及破壞機理進行了分析，并總結了其防治對策，提出以下結論：

（1）順層路塹邊坡是病害的多發路段，其中前緣剪出式順層滑動破壞，則是此類路塹邊坡最常見的病害類型。

（2）層面為順坡向緩傾，且層間夾軟弱夾層，則是該類病害發生的地質基礎；邊坡開挖導致坡體松弛，雨季雨水大量集中補給地下水，是此類病害發生的誘因之一。

（3）邊坡開挖后未及時進行錨固，是造成邊坡病害的重要誘發因素。

（4）當塹頂為反坡或緩坡時，設計可考慮采用刷方減載的措施（降低坡高+寬大平臺）。

（5）順層路塹邊坡在公路設計施工中往往重視和投入不夠或加固不及時，因此：

（6）在邊坡開挖1～2級后立即進行地質調繪，查清層面與坡向的關系，以及層間是否存在軟弱夾層，及時進行動態設計。

（7）在施工時嚴禁大開挖和爆破，應堅持“開挖一級、加固一級”的原則，并注意及時設置臨時地表排水措施，阻止雨水通過坡面向下滲透，同時加強邊坡監測。

參考文獻

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中圖分類號：U418

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