某山區(qū)機(jī)場(chǎng)公路滑坡穩(wěn)定性分析與治理研究

蘭 亞 光

(四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610017)

某山區(qū)機(jī)場(chǎng)公路滑坡穩(wěn)定性分析與治理研究

蘭 亞 光

(四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610017)

結(jié)合某山區(qū)機(jī)場(chǎng)公路滑坡的地形地貌、工程地質(zhì)條件等因素，對(duì)該滑坡的變形特征和成因進(jìn)行了分析，并根據(jù)穩(wěn)定性分析的結(jié)果，提出了相應(yīng)的治理方案，以此保證公路的通行安全。

滑坡，穩(wěn)定性分析，變形機(jī)理,治理方案

1 工程概況

該滑坡位于攀枝花市機(jī)場(chǎng)公路內(nèi)側(cè)，滑坡軸向長(zhǎng)度約80 m，平均寬度約50 m，滑體平均厚度約6.00 m，面積約0.4×104m2，總方量約2.4×104m3，屬淺層小型推移式滑坡。該滑坡對(duì)機(jī)場(chǎng)公路行車安全具有重大安全隱患。

2 工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

工程區(qū)位于金沙江河右岸山谷區(qū)，沖溝較發(fā)育，切割強(qiáng)烈，地貌上屬于中山地貌。滑坡平面上整體呈圈椅狀，滑坡體表面為稍有起伏的林區(qū)；坡面坡度18°～30°，形成稍有起伏的階坎狀；坡體前緣因該公路修建，開挖較陡，滑坡中后部處較緩。坡體表層垮塌跡象明顯。

2.2地層巖性

2.3地質(zhì)構(gòu)造與地震

攀枝花市機(jī)場(chǎng)路在區(qū)域構(gòu)造上屬于川滇南北向構(gòu)造帶及滇藏“歹”字形構(gòu)造中斷復(fù)合部位，區(qū)域內(nèi)有南北向、北東向、北西向和東西向構(gòu)造，其中南北向和北東向構(gòu)造尤為發(fā)育。但在機(jī)場(chǎng)路沿線區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)未見斷層和褶皺分布，地震活動(dòng)較少，總體上表現(xiàn)出地塊較強(qiáng)的穩(wěn)定性和完整性，未發(fā)現(xiàn)斷裂帶。根據(jù)GB 18306—2015中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(1∶400萬)劃分本區(qū)基本地震烈度為7度，設(shè)計(jì)地震基本加速度值為0.10g，區(qū)域上屬于基本穩(wěn)定區(qū)。

2.4氣候及水文地質(zhì)條件

2.4.1氣候

勘察區(qū)位于攀枝花市東區(qū)，屬于熱帶、亞熱帶河谷氣候，雨量充沛，年平均降水量可達(dá)1 050 mm以上，5月～10月為雨季，7月、8月最為集中，雨季降水量約占全年的80%。雨季期間常發(fā)生山洪及河水暴漲，陡峭河谷兩岸有山崩滑坡現(xiàn)象。

2.4.2水文地質(zhì)

滑坡工區(qū)地表水主要為雨水，補(bǔ)給源主要為大氣降水和山坡地表水。工區(qū)地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水和基巖裂隙水。第四系松散層孔隙潛水：賦存于第四系松散堆積層孔隙中，受大氣降水及地表徑流補(bǔ)給，排泄于低洼地帶及溪溝內(nèi)。

3 滑坡體變形特征及成因分析

3.1變形特征

滑坡范圍前緣公路內(nèi)側(cè)已修建擋墻，除滑坡范圍內(nèi)擋墻遭剪切破壞外，其余部分擋墻運(yùn)行良好，未見破壞跡象；滑坡體內(nèi)可見5 cm～10 cm寬度的裂縫，裂縫深度可達(dá)1 m，延伸較長(zhǎng)，坡體內(nèi)地下水發(fā)育，特別是在雨季，地下水量較大。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，公路及公路外側(cè)未見裂縫及凸出、隆起、錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，只是公路內(nèi)側(cè)擋墻發(fā)生剪切破壞，說明滑坡前緣在公路內(nèi)側(cè)；滑坡后緣產(chǎn)生明顯錯(cuò)動(dòng)、坍塌，后緣裂縫明顯。

3.2成因分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡段原擋墻為護(hù)面墻，墻體單薄，且排水孔大部分堵塞，排水不暢，雨季地下水在擋墻背后大量聚集，造成墻背土壓力增大，同時(shí)在靜水壓力的作用下，擋墻產(chǎn)生破壞垮塌。滑坡體物質(zhì)主要為碎石質(zhì)土，以粉土為主，含碎石及少量塊石、角礫，呈松散狀；在連續(xù)強(qiáng)降雨的條件下，大量地表水沿土體松散孔隙入滲形成地下水，在松散土層或不透水的基巖接觸面富集，并順坡向下運(yùn)移，一方面增加土體自重，使坡體下滑力增大，另一方面地下水富集致使滑帶土達(dá)到飽水狀態(tài)，其抗降強(qiáng)度降低，斜坡穩(wěn)定性降低；此外，滑坡區(qū)域的粉土含有部分粘粒，粘粒具有一定的膨脹性，在強(qiáng)降雨?duì)顟B(tài)下，粘粒遇水產(chǎn)生膨脹，擠占、推移不穩(wěn)定土體，加劇土體變形，在多種不利因素的作用下，最終造成原有邊坡發(fā)生淺表層的變形破壞。

4 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及穩(wěn)定性計(jì)算

4.1計(jì)算方法和模型

該滑坡穩(wěn)定性計(jì)算以2—2′剖面(滑坡主滑方向)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算模型如圖1所示。

采用傳遞系數(shù)法，考慮天然、暴雨、地震三種工況下對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析，計(jì)算公式選用折線型滑面推力計(jì)算公式。

邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式：

Ks=(∑Riψiψi+1…ψn-1+Rn)/(∑Tiψiψi+1…ψn-1+Tn),

(i=1,2,3,…,n-1)。

剩余下滑力計(jì)算公式：

Fn=Fn-1ψ+KtGnt-Gnntgφn-CnLn。

其中，ψ=cos(βn-1-β)-sin(βn-1-βn)tgφn；Fn，F(xiàn)n-1分別為第n塊、第n-1滑體的剩余下滑力,kN/m；ψ為傳遞系數(shù)；Kt為滑坡安全系數(shù)；Gnt，Gnn分別為第n塊滑體自重沿滑動(dòng)面分力及垂直滑動(dòng)面的分力,kN/m，Gnt=Gnsinβn，Gnn=Gncosβn；φn為第n塊滑體沿滑動(dòng)面土的內(nèi)摩擦角,(°)；Cn為第n塊滑體沿滑動(dòng)面土的單位凝聚力,kPa；Ln為第n塊滑體滑動(dòng)面長(zhǎng)度,m。

4.2計(jì)算參數(shù)選用

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)得出的參數(shù)指標(biāo)，并結(jié)合工程類比附近相同地質(zhì)條件的滑坡計(jì)算參數(shù)指標(biāo)，最終確定滑坡計(jì)算參數(shù)指標(biāo)：天然粘聚力C=11.5 kPa，天然內(nèi)摩擦角φ=12.5°，天然容重γ=20 kN/m3；飽和粘聚力C=10.2 kPa，飽和內(nèi)摩擦角φ=11.5°，飽和容重γ=22 kN/m3。

4.3穩(wěn)定性計(jì)算

對(duì)滑坡的整體穩(wěn)定性分別按天然工況、暴雨工況、地震工況等三種工況進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算表

4.4剩余下滑推力計(jì)算

對(duì)滑坡分別在三種工況下計(jì)算滑坡的整體下滑推力，根據(jù)JTG D30—2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，該公路等級(jí)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)安全系數(shù)確定為：天然工況Ks=1.2，暴雨工況Ks=1.15，地震工況Ks=1.1，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 滑坡下滑推力計(jì)算表

5 治理方案

5.1治理思路及工況

治理思路：該滑坡為淺層小型推移式滑坡，根據(jù)滑坡的范圍、形態(tài)等實(shí)際特征:

1)在滑坡前緣，拆除已破損擋墻，在路基內(nèi)側(cè)設(shè)置一排樁板墻；2)在坡體前段采用三維網(wǎng)植草護(hù)坡;3)在坡面中段及后端設(shè)置排水系統(tǒng)，同時(shí)恢復(fù)坡面植被。工況選擇：經(jīng)過綜合分析，并對(duì)比各種不利工況對(duì)工程區(qū)影響的概率，將暴雨工況作為設(shè)計(jì)控制工況。滑坡治理平面布置簡(jiǎn)圖見圖2。

5.2方案設(shè)計(jì)

5.2.1樁板墻

拆除并清理已破損擋墻；在滑坡前緣(即路基內(nèi)側(cè))設(shè)置一排抗滑樁對(duì)滑坡前緣進(jìn)行支擋，樁徑1.5 m×2 m，樁長(zhǎng)14 m，樁中心間距5 m，抗滑樁采用C30混凝土澆筑；樁前設(shè)置外掛式擋土板，擋土板尺寸為4.98 m×0.6 m×0.35 m，采用C30混凝土預(yù)制；擋土板間回填砂卵(礫)石等透水性較好的材料。

5.2.2坡面護(hù)坡

對(duì)滑坡體前段坡面曾發(fā)生過變形的區(qū)域按照1∶1.50進(jìn)行放坡，并對(duì)坡體變形過程中產(chǎn)生的裂縫封閉，對(duì)于平整過后的坡體采用三維植草護(hù)坡。

5.2.3坡面排水

在滑坡體上共設(shè)置四道截水溝。第一道截水溝設(shè)置于框架格構(gòu)梁防護(hù)區(qū)域的頂部，第二道截水溝為對(duì)已損壞截水溝的修復(fù)，第三道截水溝設(shè)置于坡體中上部，第四道截水溝設(shè)置于滑坡體頂部邊界外緣，不小于5 m；四道截水溝均與坡體兩側(cè)排水溝相互連接。在滑坡左右邊界外5 m設(shè)置兩道排水溝，排水溝與道路邊溝相連接。

6 結(jié)語(yǔ)

1)本文研究所涉及的山區(qū)公路，季節(jié)性降雨對(duì)公路邊坡的穩(wěn)定性影響極大，所以在設(shè)計(jì)工況選取的過程中，將暴雨工況作為主要的控制工況，而在治理方案設(shè)計(jì)中除了對(duì)坡體前緣的支擋外，還加強(qiáng)了對(duì)水體的排泄、疏導(dǎo)。

2)隨著國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投資，各地區(qū)不同等級(jí)的公路將越來越多，而對(duì)于山區(qū)公路我們?cè)诩涌煲?guī)劃、建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)的同時(shí)，又必須得面對(duì)不良地質(zhì)對(duì)山區(qū)公路的影響；對(duì)于不同的氣候環(huán)境、地形地貌特征以及工程地質(zhì)條件，山區(qū)公路將呈現(xiàn)出不同的不良地質(zhì)問題，面對(duì)這些不同的問題，我們的分析研究方式、治理方案都需要根據(jù)自身的特征進(jìn)行，因地制宜才是解決問題的關(guān)鍵。

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2] GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG D30—2015，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

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

[6] 交通部第二公路勘察設(shè)計(jì)院.公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基[M].第2版.北京:人民交通出版社,1997:238-282.

Stabilityanalysisandtreatmentofairporthighwaylandslideinamountainarea

LanYaguang

(SichuanCommunicationSurveying&DesignInstitute,Chengdu610017,China)

Based on the topographic features and engineering geological conditions of a airport highway in a mountain area, the deformation characteristics and genesis of the landslide are analyzed. According to the results of the stability analysis, the corresponding treatment scheme is put forward, so as to ensure the safety of roads.

landslide, stability analysis, deformation mechanism, treatment scheme

1009-6825(2017)29-0144-02

2017-08-08

蘭亞光(1985- )，男，工程師

P642.22

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