K66+620～K66+845段滑坡誘發因素及穩定性分析評價

王 建 偉

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030000)

0 引言

由于黃土具有結構疏松多孔、節理發育、高濕陷性、工程力學強度弱的特點，導致黃土地區滑坡災害頻繁發生，尤其是近年來在高速公路的建設中，滑坡災害呈上升趨勢，不僅給路線的選線造成困難，有時甚至會增加工程造價，因而滑坡的誘因及穩定性分析評價就顯得尤為重要。關于滑坡誘發因素、穩定性分析評價以及形成機理，國內外學者已經取得了許多重要的研究成果。自1967年Lambe首次提出應力路徑的試驗方法以來[1]，從應力路徑的角度分析邊坡土體變形而導致邊坡失穩的研究已越來越受重視。進入20世紀70年代，我國開始引入剛體極限平衡法分析邊坡穩定性，從而開始了定量分析邊坡的階段；隨著80年代后技術的發展，我國開始利用數值模擬(或物理模擬)手段，定量或半定量再現了滑坡變形破壞過程，全面理性的認識了滑坡變形破壞機制和邊坡穩定性的發展變化[2]。通過減壓三軸壓縮試驗模擬路塹邊坡不同深度與含水量土體的應力應變關系，黃強兵等[3]合理解釋了路塹邊坡開挖卸荷的變形破壞過程。目前對開挖型滑坡的研究，在對道路工程巖質邊坡開挖及大型水電站建設巖石高邊坡開挖的研究方面開展的工作比較多[4,5]，而針對于開挖誘發土質滑坡的研究則相對較少，主要集中在對開挖型邊坡失穩的變形和破壞過程分析上，相對缺少一些基于力學理論的定量分析。本文通過對高沁高速公路K66+620～K66+845段滑坡的調查及鉆孔勘探，分析了該滑坡形成的三個主要因素：地層結構、大氣降水、人類工程活動，從理論和力學基礎上定性和定量分析了其穩定性，以為滑坡的防治提供合理的依據。

1 滑坡的基本特征

1.1 滑坡區的地質環境概括

滑坡區屬黃土覆蓋低山區，整體地勢南高北低，地形起伏較大；有一近南北走向的沖溝，切割深度約5 m～10 m，呈“U”溝谷。區內構造相對簡單，整體上無大規模的構造斷裂帶，巖層產狀平緩，以單斜構造為主，局部發育有微褶曲。地表水、地下水不發育，其中地下水埋藏較深，主要以基巖裂隙水為主，主要接受大氣降水的補給。

1.2 滑坡基本特征

高平至沁水高速公路屬于山西省高速公路網的重要組成部分。該滑坡位于高沁高速公路K66+530～K66+845段龍崗鎮尚莊村西南側約130 m處，該段為挖方路段，受開挖、降雨等因素的影響，坡體于2013年10月陸續發生變形破壞，并逐步形成滑坡。

該滑坡平面形態呈“簸箕”形(見圖1)，主滑方向為351°，主軸長約278 m，寬約270 m，厚約12 m，體積約6×105m3，為中型滑坡。該滑坡于2013年10月發生初次變形破壞，主要表現為在開挖過程中的坡口開裂；由于降雨的影響，2016年6月在擋墻基礎的施工過程中前緣發生了滑塌，并伴隨有坡體局部坍塌、開裂及錯臺等次生災害，坡體整體發生前移；2016年8月在清理前緣滑塌體的過程中，路床發生隆起，隆起高度約為60 cm～80 cm，在坡體西側出現了多條新的拉張裂縫，裂縫總體呈東西走向，距離前緣最遠端的裂縫也由起初的微張裂縫逐漸擴張至寬度達40 cm的寬大裂縫，說明滑坡再次發生了前移。

2 滑坡誘發因素及穩定性分析

2.1 誘發因素

1)地層結構。

2)降水條件。

大氣降水在該滑坡的發展過程中的作用是不容忽視的。滑坡區降雨較為集中，多發生于6月份～8月份。大氣降水沿節理裂隙下滲，在此過程中，在雨水的溶蝕作用下，黃土及泥巖層內節理裂隙擴大加深，進一步破壞了巖土體結構，致使泥巖軟化，結構松散，強度降低；另外一方面，雨水進入坡體后，坡體自重增加，下滑力增加，導致坡體穩定性降低。

3)人類工程。

人類工程活動在滑坡的形成過程中起主導作用。路塹邊坡的開挖，為滑坡的形成創造了臨空條件。邊坡在開挖過程中，斜坡體內原有的應力平衡條件遭到破壞，前緣坡口開裂，坡面裂縫擴張，使大氣降水和地表水的滲流通道更為暢通；而另一方面，開挖導致前緣抗滑段減少，抗滑力不斷降低，為滑坡滑面的形成提供了可能。

2.2 滑坡的穩定性評價

2.2.1 定性分析

根據現場監測及勘察可知，該滑坡在發展過程中經歷三次變形破壞。在現階段，高滑坡前緣路床已發生了隆起，高度約60 cm～80 cm，并處于發展變化中；已施工完成的部分擋墻也由于坡體的蠕動而發生了變形開裂。后緣裂縫明顯擴張，由原來的微裂縫發展變化為深大裂縫。滑坡坡體上也產生了新的拉張裂。以上現象表明，該滑坡當前處于不穩定或欠穩定狀態，若不對其處治，在降雨或坡腳開挖因素的影響下，會產生滑動。

2.2.2 定量分析

定量分析在滑坡的分析過程中起著重要的作用。根據勘察資料，分析認為該滑坡潛在滑動面為折線形，并結合巖土體參數，在天然狀態和暴雨飽和狀態下對該滑坡的穩定性進行分析，依據GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查規范，得到如下結果(如表1所示)。

表1 穩定性系數結果統計表

由表1可知，在天然狀態下，1—1′及2—2′斷面處于欠穩定狀態，3—3′斷面處于基本穩定狀態，因此，在該狀態下，滑坡處于欠穩定狀態；在暴雨飽和狀態下，1—1′及2—2′斷面處于不穩定狀態，3—3′斷面處于欠穩定狀態，因此，在該狀態下，滑坡處于欠穩定狀態。

綜上所述，無論是定性分析，還是定量分析，在不同條件下，滑坡均處于欠穩定或不穩定狀態，兩者分析評價的結果是一致的。

3 結語

滑坡病害是高速公路建設中常見的地質災害，其防治對策極其重要，不僅會影響高速公路的選線，若處治措施不合理，也會增加工程造價，因而對滑坡的穩定性評價就顯得非常重要。本文通過對滑坡區地質環境條件的調查，結合滑坡變形破壞的過程，揭示了誘發該滑坡的3個主要因素包括有：地層結構、降水條件、人類工程，其中地層結構為滑坡的發生提供了物質基礎，降水條件降低了邊坡的穩定性，而人類工程活動為滑坡的形成提供了可能。根據勘查資料，對滑坡進行了定性與定量分析，兩者的結果基本一致；定量分析的結果表明，天然狀態下該滑坡處于欠穩定狀態，而暴雨飽和狀態下其處于不穩定狀態。