多期次山區公路古滑坡的穩定性研究

厲成武

(四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院)

1 引 言

某滑坡為一多期次古滑坡，地貌上屬高山峽谷區?；碌乇沓嗜σ螤?，后緣見負地形，呈凹槽狀;中前部較陡峻，后部較平緩，后緣和上游側基巖裸露。地表上部植被稀疏。

該滑坡在“5.12”汶川大地震后，淺表層尤其坡體中下部崩滑嚴重，時有飛石滾落，嚴重影響公路行車安全。川汶公路從滑坡前緣通過，公路路面未見明顯變形跡象。岷江從滑坡坡腳流過，滑坡相對高差約258 m?；w平均厚度約40 m，面積約12 ×105 m2，滑坡體積約460 ×105m3，見圖1。

圖1 某滑坡工程地質平面圖

2 滑坡物質組成及變形特征

2.1 滑坡的物質組成

根據地表工程地質測繪及鉆探成果表明:滑坡地表為第四系滑坡堆積層Q4del、Qpdel的角礫土、碎石土;沖洪積層(Q4al+pl)礫石土，下伏基巖為古生界志留系茂縣群第三組(Smx3)的千枚巖?，F將各巖土層工程地質基本特征由上至下(從新到老)分述如下。

(1)滑坡堆積層

角礫土、碎石土:灰黑色，灰黃色，稍濕，稍密為主，塊碎石成分以炭質千枚巖為主，塊石粒徑20 ～40 cm，含量約25% ～30%，碎石粒徑6 ～20 cm，含量20% ～25%，角礫粒徑2 ～6 cm，含量15% ～20%，呈次棱角狀～棱角狀。巖屑及粉土充填，依其結構特征可以分為兩層。

①(Qpdel):該層在K157 +820 ～K157 +960 段裸露于地表，膠結較密實，自穩能力較好。在K157 +960 ～K158 +025段隱伏于Q4del下部。

②(Q4del):該層主要分布在K157 +960 ～K158 +025段，結構松散，主要為碎石土，自穩能力較差。

(2)沖洪積層(Q4al+pl)

礫石土:灰白色，稍濕～濕，稍密～中密，石質成分為變質砂巖，卵石直徑6 ～20 cm，含量30% ～35%;礫石直徑2 ～6 cm，含量30% ～35%，呈次圓狀～扁圓狀，充填中粗砂及粉土等。該層僅見于K158 棚洞SK04 下部，鉆孔未揭穿該層。

(3)志留系茂縣群第三組(Smx3)

千枚巖、碳質千枚巖:灰黃色、灰黑色，泥質結構，千枚狀中薄層構造，礦物成分以粘土礦物為主，巖質較軟。層面裂隙傾角40° ～45°，裂面光滑。強風化巖體較破碎，巖芯多呈碎塊狀，遇水易軟化，手捏易碎。中風化巖體完整性較好，巖芯多呈柱狀，長度一般10 ～20 cm，最長可達60 cm。裂縫較發育，局部切割巖體呈碎塊狀。

2.2 滑坡的變形特征

(1)整體變形特征

樁號K157 +820 ～K158 +160 段為一古滑坡體，“5.12”汶川大地震前該坡體較穩定。“5.12”汶川大地震后，滑坡后緣未見明顯開裂及變形，但中前部塌滑嚴重。坡體組成物質為角礫土和碎石土。在公路內側及公路外側至河床均未發現明顯的剪出口，滑坡體整體穩定性較好。

(2)淺層變形特征

根據前期研究成果結合滑坡現狀，對滑坡體分段進行分析研究。

①樁號K157 +820 ～K157 +955 段受“5.12”汶川大地震影響，坡體中前部淺表層巖土體大部分已經崩滑，現裸露的巖土體膠結較密實，自穩能力較好;中后部淺表層殘留大量松散堆積體，現已出現多條弧形拉張裂縫，在暴雨及余震影響下，淺表層的松散堆積體易失穩塌滑滾落，危害公路行車安全。

②樁號K157 +955 ～K158 +025 段坡體淺表層松散堆積土較厚。坡體前緣(公路內側)原有一漿砌擋墻，“5.12”汶川大地震發生后，擋墻未見明顯變形破壞，墻體保存較完整。

為保障公路的行車安全，原先對該路段設計了抗滑棚洞。施工單位施工棚洞時，在對內側坡體進行開挖后，內側坡體淺層的松散堆積體出現蠕滑變形，坡體后緣剪切滑移，后緣及下游側滑面清晰可見，下挫明顯，新修棚洞的Z8、Z7擋墻墻體連接處出現開裂，墻體頂部錯開寬度約9 cm，觀測數據表明，變形正繼續發展。

③樁號K158 +025 ～K158 +110 段坡體受地震影響較小，坡體基本保持原貌?，F坡體上集中發育6 條橫張拉裂縫，一般張開5 ～15 cm，最大約25 cm;延伸3 ～15 m，最長約26 m;下挫10 ～20 cm，最大約35 cm。拉裂縫主要為“5.12”汶川大地震造成，現在其繼續變形跡象不明顯。坡體前緣較陡峻，原老路內側修筑有擋墻，保存較好，未見變形跡象。

3 滑坡的穩定性評價

3.1 定性分析

該滑坡整體未見明顯變形跡象，整體穩定性較好。目前變形跡象主要集中在樁號K157 +955 ～K158 +025 段。

該段原設計方案為抗滑棚洞，施工單位在坡體前緣挖除老擋墻后，原坡體前緣的抗滑段被削弱，且導致坡體前緣臨空，臨空面為后部坡體表層的松散坡體(Q4del)牽引式滑動提供了有利條件。加之施工期為雨季，雨水較多，降水量較大，雨水滲入坡體，導致坡體的物理力學性質降低，對坡體的穩定性形成不利影響，最終淺層的松散坡體(Q4del)沿膠結較密實的坡體(Qpdel)向臨空方向滑移、剪出，導致淺表層的松散滑體滑動變形，擠壓已經施工的棚洞內側擋墻。

3.2 定量計算

(1)整體穩定性計算

該古滑坡體經歷“5.12”汶川大地震，未見整體變形，目前主要為淺表層的松散堆積層的崩滑。計算剖面選取Ⅰ－Ⅰ'剖面。見圖2 所示。

圖2 滑坡Ⅰ－Ⅰ'計算剖面

結合工程類比附近相同地質條件滑坡計算參數指標。碎石土:天然粘聚力C=55 kPa，飽和粘聚力C=50 kPa;天然內摩擦角φ =34°，飽和內摩擦角φ =32°;天然容重γ =21 kN/m3，飽和容重γ=23 kN/m3，計算結果見表1。

表1 滑坡整體穩定性計算成果表

(2)淺層穩定性計算

樁號K157 +955 ～K158 +025 段的淺表層目前穩定性較差。計算剖面選取Ⅳ－Ⅳ'剖面。見圖3。

圖3 滑坡Ⅳ－Ⅳ'計算剖面

淺層滑坡坡體處于初滑狀態，即穩定系數K =1，反算出綜合C=8 kPa ，綜合φ=30.2°。結合工程類比附近相同地質條件滑坡計算參數指標，綜合C=8 kPa 、綜合φ =31°，計算結果見表2。

表2 淺層滑坡穩定性計算成果表.

3.3 綜合評價

滑坡定性分析和定量計算表明:經歷“5.12”汶川大地震，該古滑坡未見整體變形，現其整體穩定性較好，在天然、天然+暴雨、暴雨、暴雨+地震四種工況下，穩定系數較高，均高于其相應安全系數。淺表層坡體受阿壩州余震頻發影響，土質邊坡趨于松散，降雨易于滲入坡體，使滑坡土體處于飽水狀態，降低了土體的物理力學性質，對淺層坡體的穩定性形成不利影響，淺表層的土體存在失穩、崩解塌滑的可能。

4 防護措施研究

(1)建議在滑坡區范圍設置監測系統，對其穩定性進行監測。

(2)建議對滑坡采取適當的措施進行整治，保證川汶公路的行車安全。

(3)該古滑坡整體穩定性較好，但淺表層的飛石和崩落較嚴重，目前變形跡象主要集中在樁號K157 +955 ～K158 +025 段淺層。

因此建議:

①防止飛石和崩落危害行車安全，針對該滑坡采用抗滑棚洞整體方案;

②對樁號K157 +955 ～K158 +025 段淺層的松散坡體(Q4del)削方減載或在該段坡體內側設置抗滑樁等擋防措施，避免其沿(Qpdel)層在臨空部位產生坍塌，導致新的牽引式塌滑發生;

③對坡體上的拉裂縫進行封閉處置并設置監測系統，對其進行監測;

④坡體上設置截排水溝等措施，防止地表水滲入坡體;

⑤外側臨河段進行抗沖刷處理，防止岷江江水淘蝕坡體前緣和路基。

5 結 論

(1)某滑坡一古滑坡體，“5.12”汶川大地震前該坡體較穩定，地震后，滑坡后緣未見明顯開裂及變形，中前部塌滑嚴重，目前的變形主要為樁號K157 +955 ～K158 +025 段。

(2)通過對其整體和淺層的滑坡體分別進行定性分析和定量計算，目前滑坡整體穩定性較好，潛在的危險因素主要為淺表層的松散土體的溜滑、崩塌、掉塊等。

(3)建議對滑坡體采取設置監測系統，坡體上采取截排水措施，保留針對古滑坡體的抗滑棚洞方案，并對樁號K157+955 ～K158 +025 段淺層坡體采取清方或者抗滑樁等支擋措施。

［1］中交第二公路勘察設計研究院等.公路路基設計規范(JTGD30－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］中國建設部委員會等.巖土工程勘察規范(GB50021－2001)［S］.北京:中國建筑工業出版社，2001.

［3］中華人民共和國建設部等.建筑邊坡工程技術規范(GB50660－2002)［S］.北京:中國建筑工業出版社，2002.

［4］中華人民共和國國土資源部.中華人民共和國地質礦產行業標準.滑坡防治工程勘查規范(DZ T0218－2006)［S］.北京:中國建筑工業出版社，2006.

［5］張倬元，王士天，王蘭生.工程地質分析原理［M］.北京:地質出版社，1994:327－331.

［6］工程地質手冊編委會.工程地質手冊(第四版)［M］.北京:中國建筑工業出版社，2006.