某順層巖質滑坡處治技術與工程實例分析研究

何 云 楊益彪 徐呈祥

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 貴陽 550081)

貴州省地貌主要以山地及丘陵地形為主，其地質構造復雜，巖體結構多變。隨著大規模基礎設施建設的開展，公路建設過程中不可避免地對坡體進行深切開挖，形成諸多巖質高邊坡，其中巖體中分布有軟弱夾層的順層巖質邊坡穩定性問題尤為突出，在強降雨作用下極易產生滑坡，進而對公路建設及運營構成安全隱患，因此，全面有效地治理滑坡是確保公路建設與運營安全的關鍵。

順層巖質滑坡長久以來一直是巖土工程界的研究熱點，滑坡實質上是邊坡坡體產生漸進、動態破壞的過程，同時滑坡治理工程是一項復雜的系統工程，準確地認識滑坡變形破壞機理是滑坡治理工程的關鍵工作?；掠绊懸蛩鼐哂袕碗s性和多樣性等特點，陳祖煜[1]、張倬元[2]、王恭先[3-4]、黃潤秋[5-6]等結合諸多工程實例對邊坡穩定性影響因素進行了系統的總結及歸納，并對邊坡變形破壞力學機制進行了詳細分析。鄒宗興等[7-8]對滑坡漸進破壞力學參數變化規律進行分析研究，將順層巖質滑坡變形破壞模式總結為前進式漸進破壞模式和后退式漸進破壞模式兩大類。路為等[9]認為順層邊坡平面破壞的力學機制主要分為滑移-拉裂型和水力驅動型2種，并結合邊坡穩定性系數對2類變形破壞機制失穩判據進行分析研究。

本文基于貴州省某順層巖質滑坡治理工程實例，從滑坡的動態漸進破壞角度出發，在詳細查明邊坡工程地質條件的基礎上，通過滑坡的深層位移監測，對該滑坡影響因素、變形破壞機制進行分析，結合滑坡穩定性分析計算，針對性地對滑坡進行治理設計。

1 工程地質條件

1.1 地形地貌

邊坡區地處云貴高原向湘西丘陵過渡的斜坡地帶，地貌類型屬構造侵蝕—剝蝕型低山地貌，地勢北高南低，原始邊坡坡度為20°～45°。

1.2 地層巖性

邊坡區上覆土層為殘坡積層(Qel+dl)碎石土，下伏基巖為上板溪群清水江組第一段(Ptbnbq1)中厚層狀變余粉砂巖。

1.3 地質構造

場區內未發現斷層通過，受區域構造的影響，巖層產狀局部發生變化，邊坡區巖層產狀為165°∠21°，巖層層面平直光滑，泥質充填，結合很差，屬軟弱結構面。場區構造節理裂隙發育，主要發育170°∠85°及255°∠84° 2組節理，節理間距200～400 mm，為張性節理，節理面平直光滑、泥質充填，結合很差，屬軟弱結構面。

1.4 邊坡原狀

K1356+540-K1356+690段右側邊坡長150 m，邊坡高度最高達45.5 m。邊坡原狀為：①一級邊坡坡率約1∶0.7，坡面采用框架錨索(K1356+566-K1356+615)與格構梁(K1356+615-K1356+665)進行防護，邊坡中部有1條鄉村碎石路通過，K1356+540-K1356+566高速公路與鄉村道路邊溝外均設有路塹墻；②二級邊坡坡率約1∶1，坡面主要采用框架錨索進行防護，兩端(K1356+555-K1356+590、K1356+680-K1356+690)采用格構梁進行防護；③三級邊坡坡率約1∶1.1，坡面主要采用格構梁+獨立錨索(K1356+590-K1356+640、K1356+655-K1356+685)與主動防護網(K1356+560-K1356+590)進行防護，局部區域(K1356+640-K1356+655)采用掛網錨噴進行防護；④四級邊坡坡率約1∶1.2～1∶1.7，坡面采用掛網錨噴(K1356+635-K1356+680)與菱形骨架植草(K1356+600-K1356+635)進行防護；⑤坡口外設有截水溝，一、二、三級坡的K1356+640處及四級坡的K1356+655處設有急流槽將截排水溝匯水引致坡腳排出場外。

2 滑坡變形破壞特征

根據前期調訪，該段邊坡在施工過程中坡體已出現部分變形破壞現象，后施工單位采用獨立錨索進行局部補強。2016年5-9月，受強降雨影響，該段邊坡出現明顯變形現象。邊坡開挖坡口線范圍內變形破壞特征明顯，其中K1356+550-K1356+640段邊坡變形破壞特征主要表現為：路基邊溝變形，應急車道邊緣隆起，一、二級坡面框架錨索出現變形開裂、錨座脫落、鋼絞線回縮，一、二級平臺局部發生下沉、開裂，三級坡面局部出現變形、開裂，坡頂截水溝錯斷、開裂等，四級坡面未見明顯變形開裂現象。K1356+640-K1356+680段邊坡變形破壞特征主要表現為：三級坡面格構梁開裂變形，四級坡面掛網錨噴坡面開裂及平臺截水溝錯斷、急流槽開裂變形等，一、二級坡面框架錨索、格構梁及坡頂截水溝未見明顯變形開裂現象。根據現場調查，原邊坡坡口線外范圍，除K1356+555右側約83 m處發現1條長約6 m的小裂縫外，其余區域均未發現巖土體開裂及其他明顯變形現象。

滑坡體平面形態呈“圈椅型”，滑坡左右邊界分別位于K1356+680及K1356+546處，結合坡體深層位移監測及坡體裂縫分布特征，確定滑坡后緣距高速公路路中線距離為95～110 m不等，滑坡前緣自K1356+546-K1356+680分別沿高速公路應急車道處向邊坡四級坡面延伸分布。該滑坡滑體體積為96 400 m3，滑動面埋深平均為8～10 m，根據JTG C20-2011 《公路工程地質勘察規范》，該滑坡屬中型中層滑坡，滑坡形態規模見圖1。

圖1 滑坡工程地質平面圖

滑坡體物質組成主要為碎石土及強風化變余粉砂巖。由于滑體及滑面空間分布的不同，滑坡Ⅰ區及II區滑坡體物質組成及滑帶特征如下。

I區(K1356+546-K1356+650)，勘察揭露坡體上覆碎石土層厚0～5 m，下伏變余粉砂巖強風化層厚6～13.5 m，深層位移監測確定滑面埋深為11～13 m，滑坡體物質組成中強風化變余粉砂巖約占80%，碎石土約占20%?；瑤е饕挥趶婏L化變余粉砂巖中，整體形態沿巖層層面發生平面滑動，由于強風化層巖體節理裂隙發育，巖體破碎，結構面結合很差，地下水受下部中風化基巖阻隔，易于強風化層內部富集，軟化巖層層面，進而形成滑帶。

II區(K1356+650-K1356+680)，勘察揭露坡體上覆碎石土層厚4～5 m，下伏變余粉砂巖強風化層厚6～13.5 m，深層位移監測確定滑面埋深為7～11 m，滑坡體物質組成中強風化變余粉砂巖約占40%，碎石土約占60%?；瑤е饕挥趶婏L化變余粉砂巖中，整體形態沿巖層層面發生平面滑動，由于強風化層巖體節理裂隙發育，巖體破碎，結構面結合很差，地下水下滲后易軟化巖層層面，進而形成滑帶。滑面形態見圖2。

圖2 滑坡工程地質斷面圖

3 變形破壞機制分析

3.1 深層位移監測數據分析

為準確查明坡體滑面分布及坡體滑動變形隨時間的變化特征，對可能產生的滑坡進行預報以便及時采取應對措施，滑坡治理對勘察中6個鉆孔進行了深層側向位移監測。根據深層位移監測位移矢量，確定滑坡主滑方向為190°(垂直于高速公路路線走向)。典型深部位移監測曲線見圖3。

圖3 典型監測孔深部位移監測曲線圖

根據深層位移監測，坡體有向高速公路路面方向移動的趨勢，監測期間坡體累積最大位移約為10.89 mm，最大位移速率為0.16 mm/d(0.058 4 m/年)，根據DZ/T 0221-2006 《崩塌、滑坡、泥石流監測規范》，坡體變形速率為極慢，處于蠕動變形狀態。

3.2 滑坡穩定性影響因素分析

1) 地層巖性?；麦w巖土體組成主要為碎石土、強風化及中風化變余粉砂巖，碎石土孔隙率大致使地表水易下滲，巖體層間夾泥巖而呈現軟硬相間，巖層層面易受降雨下滲影響而軟化，抗剪強度指標急劇降低。

2) 地質構造?；聟^巖層產狀為165°∠21°，巖層層面相對開挖坡面順傾，且巖層層面傾角比開挖坡面緩，巖層層面為外傾結構面，為不穩定結構面，在降雨等因素作用下，坡體易沿巖層層面產生平面滑動。

3) 路基開挖切腳。高速公路及鄉村道路對原坡體進行開挖切腳，降低了坡體前緣抗力，同時在開挖坡體應力重分布、降雨、風化等作用下坡體前緣外傾巖體產生滑移松弛，進一步降低坡體前緣抗力，促使邊坡變形破壞并進一步形成滑坡。

3.3 滑坡變形機理分析

高速公路及鄉村道路的建設對坡體開挖切腳，致使坡體前緣抗力減小。由于開挖形成新的臨空面，使得坡體內部應力狀態發生改變，坡面應力解除后處于單向應力狀態，產生卸荷回彈，致使節理裂隙進一步擴展。前期邊坡治理設計雖采用錨索對坡體進行加固，但施工過程中未對坡體變形破壞跡象引起重視，未采取足夠的補強措施，給滑坡形成留下隱患。加之受持續降雨作用影響，地表水沿巖土體空隙、裂隙下滲，巖土體重度增加，下滑力增大，地表水下滲進一步降低巖土體結構面抗剪強度，使得滑面強度下降，抗滑力隨之減小，導致邊坡沿巖層層面產生順層蠕動滑移。

4 滑坡處治

4.1 穩定性計算分析

根據JTG D30-2015 《公路路基設計規范》，取穩定系數為0.98進行反演分析確定滑動面抗剪強度指標。根據勘察與監測結果，該滑坡為沿巖層層面產生的順層滑移，滑坡體主滑方向為190°，結合滑坡分區所處的不同的工程地質條件分別選取典型斷面對暴雨工況滑坡I區及II區滑面抗剪強度參數進行反算，計算結果見表1。

表1 滑面抗剪強度參數計算結果

選取暴雨工況下取安全系數K為1.20對滑坡剩余下滑力進行計算，得到滑坡I區典型斷面剩余下滑力為1 454 kN/m，滑坡II區典型斷面剩余下滑力為553 kN/m，為確保高速公路及鄉村道路的正常運營，需對滑坡進行加固處治。

4.2 治理措施

結合滑坡工程地質條件、變形破壞機理、穩定性分析計算，對滑坡實行分區針對性治理。對滑坡I區采用錨拉樁對坡體進行抗滑支擋，對滑坡II區采用框架錨索對坡體進行抗滑支擋；對坡體裂縫采用混凝土進行封閉，同時完善坡體截排水措施；在治理施工過程中為避免坡體產生進一步變形破壞，對高速公路邊緣設置反壓回填的臨時加固措施，確保治理工程的施工安全。滑坡治理設計斷面見圖4。

圖4 滑坡治理設計斷面圖

為掌握施工過程中滑坡的穩定性狀態以確?；轮卫硎┕さ陌踩瑫r檢驗滑坡治理效果，在滑坡治理施工及施工完成后，分別采用深層位移監測、坡面裂縫觀測、坡面設置位移觀測點等對滑坡進行變形監測。監測結果抗滑樁及錨索支擋結構形成后，滑坡變形趨于穩定，表明滑坡得到了良好的處治，保證了高速公路的安全運營。

5 結論

1) 邊坡巖體內部泥質軟弱夾層是影響邊坡穩定性的關鍵因素，同時在開挖切腳、地質構造、大氣降雨等因素綜合作用下，軟弱夾層軟化逐步貫通形成剪切滑動面致使坡體產生順層平面滑動。

2) 結合深層位移監測準確地查明了坡體內部滑面分布特征，通過滑坡穩定性計算分析，對滑坡進行分區針對性處治。

3) 應重視邊坡工程地質條件分析研究，在前期施工過程中坡體產生變形跡象應引起足夠重視，以避免發生坡體加固措施不足，最終形成滑坡現象。

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