吉圖琿客運專線GDK275滑坡形成機理

李元彪

(中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅蘭州 730000)

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吉圖琿客運專線GDK275滑坡形成機理

李元彪

(中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅蘭州 730000)

吉圖琿客運專線GDK275滑坡為一破碎巖石滑坡，自2012年開始發現變形以來，隨著時間的推移，坡體出現下沉、滑移及坡面開裂等變形現象，且日趨加大，呈持續性滑動變形。其形成與發展與坡體復雜的工程地質條件存在極大的關系，高含水的坡體結構是滑坡形成的基礎，邊坡坡腳的開挖產生了較大的臨空面，使邊坡穩定度降低，逐步形成滑坡。結合滑坡的變形特征及監測資料對其穩定性進行綜合分析，確定了滑坡在不同條件下的安全系數，并對復雜地質條件下切層巖石滑坡的治理工程設計提出建議。

破碎巖石滑坡 地下水 地層巖性 綜合治理

關于復雜工程地質條件下破碎巖石邊坡的破壞機制及其穩定性分析，國內有很多學者曾提出不同的解釋[1，2]。以在建鐵路吉(林)圖(們)琿(春)客運專線GDK275滑坡為例，分析復雜工程地質條件下破碎巖石邊坡的穩定性，綜合考慮不同地層的影響。

線路所經地區屬長白山中段中低山區。根據《吉林省地質災害防治規劃》，該區屬地質災害易發區。滑坡位于吉林省延邊朝鮮族自治州延吉市興安村境內，沿路線寬度約260 m，垂直線路長約185 m。滑坡段線路走向近東西向，以挖方路塹的形式通過。滑坡對應路塹，小里程方向接煙集河特大橋，大里程方向接延吉1號大橋，路基寬度13.40 m，原設計線路左右兩側為樁板墻，樁長12 m，樁身埋入9 m，左側邊坡高約15 m，分四級，坡率為1∶2.0，一、二、三級邊坡高約5 m，邊坡采用C30錨索框架及錨管樁進行防護，坡頂處設置截水溝。至勘察期間，該邊坡前部部分樁板墻已施工完成，錨索框架部分施工，邊坡頂部錨管樁施工完成。該滑坡自2012年至2013年多次滑動變形，截止2013年12月勘察期間，發現邊坡坡面出現裂縫，并下錯貫通，最大下錯2 m，坡腳部分樁板墻開裂變形。該滑坡變形明顯，嚴重威脅客運專線建設及運營安全(見圖1)。

1 滑坡工程地質條件

1.1 自然環境和地貌

勘察區位于吉林省中東部延吉盆地，屬長白山中段中低山區，總體地形北高南低，海拔高度在262～279 m，相對高差17 m。原地形比較平順，坡度2～5°，右側溝谷較發育，谷坡狹窄。滑坡區地勢相對兩側較高，在滑坡頂部可見當地市政公司堆放的材料，滑坡體上以農田為主。本區屬中溫帶大陸性半濕潤季風氣候類型，其特點是：四季分明，春季干燥多風、夏季溫熱多雨、秋季溫和涼爽、冬季寒冷漫長。多年平均氣溫5.8 ℃，多年平均降水量528 mm，降水量隨地勢從西北向東南逐漸減少。且年內分配不均，6～9月降水量占全年的70%左右。本區地震基本烈度為Ⅵ度，抗震設防烈度為6度，地震加速度值為0.05g。

1.2 地層巖性

工程地質測繪及鉆探、物探成果表明：本段斜坡地層主要為第四系全新統殘坡積碎石土、黏土，以及白堊系泥巖、泥質砂巖[3]等，現將各巖土層工程地質特征由上至下(從新到老)分述如下。

圖1 K275滑坡平面示意

第四系殘坡積(Q4dl+el)碎石土、黏土：廣泛分布在山脊、山坡，碎石組成物質主要為強—全風化泥巖、砂巖，厚度為6.4～9.5 m。黏土巖性主要為硬塑-堅硬狀態的粉質黏土，松散-稍密的粉土，松散的砂土夾碎石，呈稍濕狀態。

白堊系(K2l)強風化泥巖：紫紅色、灰綠色、褐黃色，成分以黏土礦物為主。泥質結構，層狀構造，可見原巖結構，節理裂隙發育，巖體極破碎，手掰易碎，失水干裂，巖芯呈土柱狀及碎石土狀，分布于整個邊坡上，厚度未揭穿。泥巖暴露于空氣中后很快崩裂分解，失水后即為散土狀。

現場調查及室內試驗結果[4][5]表明，該段坡面出露的泥巖為中等膨脹性巖層，隨著含水量的變化，體積有較大變化，變形受限時將產生較大內應力。

1.3 地質構造

勘察區大地構造位于天山-興安地槽褶皺區的東段，吉黑華力西晚期地槽褶皺帶東南，自西向東跨吉林優地槽褶皺帶及延邊優地槽褶皺帶兩個二級構造單元。場區現場地質調查、前期相應勘察資料顯示，滑坡區無斷裂、褶皺等地質構造，滑坡區目前地質背景的形成主要受燕山、喜山兩大構造運動期的影響。

延吉盆地四周是海西期花崗巖及二疊系變質巖形成的高山區，盆地是白堊期風化形成的中低山及第四紀河谷平原，構造簡單。出露基巖地層為白堊系龍井組，巖性主要為紫紅色泥巖、砂巖等，產狀穩定，近水平(見圖2)。

圖2 工程地質斷面

1.4 水文地質條件

該區年降雨量較大，多年平均降雨量528 mm。滑坡區地貌形態為雨水下切作用形成的接近南北向的山梁，梁頂地形開闊，坡度平緩，東西寬度約1 500 m，形成了良好有利的匯水區。由區域地質調查可知，該山梁體主要由上部數米厚的殘坡積體和下部巨厚層的泥巖體組成，造成大氣降雨在此區域主要形成了兩種排泄形式：一是部分雨水以地表徑流的形式從坡面排入左右兩側自然沖溝內，再由沖溝直接排向山梁前部的云溪河；另一部分滲入坡體內形成地下水。鉆孔揭露滑坡體內地下水較發育，且由堆積體的不同成分分布特點，形成了不同的含水層(見表1)。

表1 地下水位統計 m

2 滑坡的變形特征及性質

本次勘察現場調查發現：該滑坡側緣貫通裂縫發育，左側裂縫自坡口處向后呈弧狀延伸，施工便道、水溝均拉裂變形，變形最大處下錯約1.0 m，拉裂約50 cm，水溝錯斷處可見明顯位移；右側界裂縫自坡頂向小里程側延伸，鄉村路已破壞，可見明顯下錯位移，下錯最大可達50 cm，位移最大可達1.0 m。

坡面可見3條平行線路方向的裂縫，形成滑坡的前、中、后三級后緣：第一道裂縫(前級后緣)距離坡口線約60 m，呈弧線發育，裂縫走向自西向東(從小里程側至大里程側)NE58°～SE36°，裂縫最大下錯約5 m，最大拉裂約1.5 m，位于Ⅰ-Ⅰ斷面ZK1-2孔前方，向大里程側延伸至農田，裂縫變形逐漸減小，最終與右側界裂縫相接；第二道裂縫距離坡口線約96 m，裂縫走向自西向東(從小里程側至大里程側)NE61°～SE31°，裂縫最大下錯約2 m，最大拉裂約0.5 m，位于Ⅰ-Ⅰ斷面ZK1-2孔后方，向大里程側延伸至農田，裂縫變形逐漸減小，最終與右側界裂縫相接；第三道裂縫距離坡口線約128 m，最遠至坡面磚混平房，并錯斷了通向線路的鄉村公路，路面可見最大下錯約30c m，大里程側延伸至農田，裂縫變形逐漸減小，并最終消失。

同時，在已開挖四級坡面上均可見由于滑坡滑動后形成的拉裂縫，均平行線路發育，坡面土體松散。局部錨索框架變形破壞，并有明顯位移，Ⅰ-Ⅰ斷面附近開挖坡面錨索錨具崩落；坡口一線設置的錨管樁因滑坡滑移，整體變形，并出現不同程度的沉降。該區由原始的順坡地貌，形成目前的反坡地貌，中部出現凹槽，當地存放的車輛等因地形變化造成傾斜或者倒塌。

該滑坡為破碎巖石滑坡，滑體為全—強風化的白堊系泥巖和泥質粉砂巖，表層為殘坡積的碎石土及黏性土。滑坡為牽引性質的逐級下滑，隨著開挖深度不斷增加，滑坡的范圍和厚度越來越大。據滑坡中前部裂縫走向和地形地貌等因素，綜合確定主滑動方向為S，與客運專線路線走向正交。

該滑坡沿滑動方向前級滑坡縱向長117 m左右，中級縱向最長153 m，后級縱向最長203 m，橫向最大寬度約260 m。前級滑坡最大埋深15.9 m，體積約為28.3×104m3，屬于中型滑坡；中級滑坡最大埋深13.9 m，體積約為38.2×104m3，屬于中型滑坡；后級滑坡最大埋深約10.9 m，體積約為50.3×104m3，屬于中型滑坡。

3 滑坡的形成機制

(1)勘察區揭示地層為全—強風化的白堊系泥巖，局部夾有泥質粉砂巖，巖層層面近水平層狀，鐵路修建開挖邊坡后，巖層暴露于空氣中，風化強烈呈土狀，在近飽水的狀態下，巖石物理力學指標迅速降低，極易形成滑坡地質災害。

(2)坡面出露底層以強—全風化泥巖為主，以黏粒為主，地表水滲入坡體容易富集，土體很快處于飽水狀態，物理力學參數降低。隨著邊坡前部開挖，抗滑力減弱，邊坡容易產生滑動變形(如圖3所示)，坡體沿高含水的滑動面(帶)滑動變形。

(3)路塹開挖對邊坡穩定性影響強烈，路塹開挖的邊坡高度決定了軟弱巖性邊坡變形的深度，且逐級牽引，導致邊坡后部的變形范圍延伸更遠。邊坡本身存在巖性不良的地質特征，鐵路修建時開挖坡腳，切斷滑面，以及降雨等外界條件影響下形成了牽引式滑坡。

(4)該區降雨量較大，大氣降水滲入坡體，匯聚于泥巖頂面附近，促使泥巖進一步風化，強度參數迅速減小，滑體自重增加，滑坡的穩定性不斷降低，變形更加嚴重。

總之，在上述地質環境條件和各種力學效應的綜合作用影響下，邊坡開挖后無法自穩，在自身及外界條件綜合影響下逐級產生滑動變形。由路塹邊坡滑動逐漸演變為破碎巖石滑坡，且有進一步加劇的跡象，為了保證吉圖琿客運專線路基的正常施工以及今后的運營安全，該滑坡應及時治理。

4 滑坡的穩定性分析

通過詳細的工程地質調繪和滑坡變形特征等綜合分析，該滑坡表現為整體滑動變形。滑坡變形分為三級展示，三道裂縫后緣平行發育，變形明顯，走向與線路方向基本一致。通過對滑坡的現場調查，滑坡變形持續發展，進入冬季后因地下水影響減弱，滑坡變形速度減緩。

勘察期間滑坡整體處于不穩定狀態，穩定系數小于1.0，隨著時間改變，工程地質條件的變化，如春融后冰雪解凍滲入坡體，滑坡變形可能增大，對客運專線建設產生嚴重危害。因此需對該滑坡進行各種狀態下的穩定性計算分析[6，7]，以便評價該滑坡的穩定性，從而提出經濟、安全的治理措施[8]。

根據穩定性計算結果分析及監測資料結果，該滑坡處于不穩定狀態，與現場勘察結果吻合。

5 處理工程措施

5.1 排水工程

夯填地表裂縫，設置截排水溝排出地表水，采取集水井排除滑體內地下水，以此消除地下水對滑坡的不利影響[9]。

5.2 支擋工程

由于滑坡變形嚴重，且滑面埋深較大，建議對滑坡采用抗滑樁進行支擋[10，11]，以保證坡體穩定。

5.3 監測

建議對滑坡采用深孔位移監測的方式進行監測，及時了解滑坡的變形情況[12]，為滑坡工程施工、線路的臨時通行及滑坡區人員生命財產安全的預警工作提供重要依據。

6 結束語

該滑坡治理后，經一個雨季的監測表明，滑坡逐步趨于穩定，未發生變形跡象。

(1)該滑坡地層為易滑地層——白堊系泥巖夾泥質砂巖，全—強風化，呈近水平狀產狀，巖石具有膨脹性，開挖暴露后很快風化呈土狀，尤其是遇水后，巖石強度降低很快。

(2)路塹開挖的影響引起邊坡卸荷，產生卸荷裂隙，導致雨水下滲和地表水灌入，加速了邊坡的垮塌、溜坍，隨著路塹開挖的加深形成逐級牽引的滑動變形。

(3)具膨脹性的泥巖風化后接近于黏土層，地下水易于匯集與基巖頂面一帶，地層持水性好，入滲的雨水不易排出，表現為地下水較為豐富，對邊坡的穩定極為不利。

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The Formation Mechanism Of The Ji-Tu-Hun Railway GDK275 Landslide

LI Yuanbiao

2016-07-19

李元彪(1984—)，男，2006年畢業于西南交通大學地質工程專業，工學學士，工程師。

1672-7479(2016)05-0064-04

P694

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