某緩傾順層滑坡機理分析及處治措施

江為學 薛民臣

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司 貴陽 550081)

我國幅員遼闊，沉積巖、變質巖及巖漿巖均有分布。其中具有層狀構造的沉積巖及部分變質巖占我國陸地面積的70%多，因此在人類工程活動中將不可避免地遇到大量的層狀巖體邊坡穩(wěn)定問題[1]。層狀巖體邊坡破壞類型大多表現為以下幾種模式：①滑坡(包括均質或類均質滑坡及順層滑坡)；②崩塌。這些層狀巖體邊坡破壞類型中尤以順層滑坡數量最多，對人類生命、財產威脅也最大。

針對某高速公路K78+990-K79+130段右側挖方邊坡(已產生順層滑動)，為避免開挖坡體產生規(guī)模更大的滑坡，保證施工人員、機具，以及后期運營安全，文中介紹通過野外地質調繪、鉆探、結構面赤平投影分析等定性分析，結合滑坡推力定量計算，對該順層滑坡采取綜合有效的防治措施，以供同行參考。

1 工程概況

某高速公路K78+990-K79+130段右側挖方邊坡切割一山體，該處右側為挖方邊坡通過，路基右側邊坡最大開挖高度28.85 m。該段屬中低山溶蝕型地貌，場區(qū)最高海拔1 316.5m，最低海拔1 199.6 m，相對最大高差116.9 m左右。場區(qū)自然橫坡10°～25°；場區(qū)植被不發(fā)育。場區(qū)覆蓋層為殘坡積層(Qel+dl)粉質黏土，厚0～3 m。下伏基巖為三疊系中統(tǒng)松子坎組(T2s)薄～中厚層狀白云質灰?guī)r、泥質白云巖、泥巖，強、中風化層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖層產狀為155°∠8°～15°。場區(qū)地層呈單斜產出，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，主要節(jié)理有25°∠80°，90°∠85° 2組，節(jié)理間距為300～500 mm。

原設計路基開挖后于右側形成3級邊坡，坡率第一級為1∶0.75、第二、三級為1∶1，采用錨桿框架及錨索框架植草防護。邊坡開挖第三級時，由于近期暴雨頻繁，路基右側邊坡巖土體在雨水的作用下發(fā)生滑坡，K78+990-K79+130右側坡體出現開裂變形，距軸線約100 m處出現裂縫，裂縫最寬約5.5 m，深約4.0 m，連通性好，后二次滑動，多處出現大型裂縫，形成滑坡。由于邊坡產生滑坡，導致坡體產生位移、開裂，山坡上已現多處裂縫，嚴重威脅路基的安全。

2 滑坡體結構特征

滑坡兩側以沖溝為界，后緣以裂縫為界，前緣以開挖路基便道底面為界，平面形態(tài)呈撮箕形(見圖1)，前緣高程1 199 m，后緣高程1 316 m，前緣寬約140 m，后緣呈圓弧形，均寬80 m，縱長140 m，面積11 200 m2，均厚約5 m，體積56 000 m3，主滑方向169°，根據《巖土工程勘察規(guī)范》[2]該滑坡為中型滑坡，滑動帶，厚度0.03～0.2 m之間，滑坡體主要成分為薄～中厚層狀白云質灰?guī)r、泥質白云巖、泥巖及少量碎石土，見圖2。

圖1 滑坡后緣

圖2 滑動面擦痕

3 滑坡破壞機理

根據結構面赤平投影分析[3](見圖3)：①邊坡坡面(136°∠44°)；②節(jié)理面J1(25°∠80°)；③節(jié)理面J2(90°∠85°)；④巖層層面綜合產狀(150°∠11°)，節(jié)理面與巖層面將巖體分割成楔形體，巖層面傾向路基，巖層面與邊坡走向小角度相交，且?guī)r層面傾角小于邊坡坡面開挖坡角，巖體易沿層面發(fā)生滑動。

圖3 結構面赤平投影圖

結合結構面赤平投影分析，該路段巖體受結構面切割及路基開挖形成一定的臨空面，同時，受持續(xù)降雨影響，大量降水下滲導致下伏泥巖進一步受水浸泡，強風化泥巖在地下水的浸泡下發(fā)生軟化、強度降低，巖體在重力作用下沿泥巖軟弱結構面發(fā)生順層滑動，產生滑坡。

4 滑坡推力計算及處治方案

4.1 滑坡推力計算

滑坡推力采用傳遞系數法[4-5]按式(1)計算。

Ti=KWisinαi+εTi-1-Wicosαitanφi-cili

(1)

ε=cos (αi-1-αi)-sin (αi-1-αi)tanφi

(2)

式中：Ti為第i個條塊末端的滑坡推力，kN/m；K為安全系數(視工程的重要性、外界條件對滑坡的影響、滑坡的性質和規(guī)模、滑動的后果，以及整治的難易等因素綜合考慮)，可取1.05～1.25；Wi為第i個條塊滑體的重力，kN/m；Ti-1為第i-1個條塊末端的滑坡推力，kN/m；αi為第i個條塊所在滑動面的傾角，(°)；αi-1為第i-1個條塊所在滑動面的傾角，(°)；φi為第i個條塊所在滑動面上的內摩擦角，(°)；ci為第i個條塊所在滑動面上的黏聚力，kPa；li為第i個條塊所在滑動面上的長度，m。

通過綜合工程地質類比，結合室內試驗資料，選取滑坡區(qū)巖土體的物理力學指標見表1。

表1 巖體、結構面物理力學參數表

選取K79+060作為主滑斷面計算斷面(見圖4)，清方后，計算至路基挖方邊緣及滑坡前緣，滑坡推力見表2。

圖4 K79+060斷面圖

表2 剩余下滑力計算結果表

4.2 處治方案

順層邊坡的工程處理措施有治理及繞避。治理措施包括順層清方及加固支擋。其中最有效、最安全的措施就是順層清方(沿潛在滑動面將潛在滑動面以上的巖體清除)；加固支擋包括施做抗滑樁、錨索框架、抗剪錨桿及抗滑擋土墻等。考慮到該項目的實施情況，該邊坡前后已經施工完畢，繞避該順層滑坡不可能實現；若采取順層清方，則將增加較多土石方開挖及廢棄大量的土石方，同時工程用地也將增加，相應的工程造價也增加較多。因此，根據該段工程地質條件，結合定性分析及定量計算，采取抗滑樁加固支擋及順層清方的綜合處治措施，具體處治措施如下：

1) 在第一級邊坡處設置抗滑樁支擋，抗滑樁長13 m，抗滑樁截面尺寸2 m×3 m，樁間距6 m(中對中)，樁間設樁間墻護面。

2) 抗滑樁頂坡面按1∶5.1順層面進行清方，坡面采用植草綠化，同時對邊坡設置完善的截排水措施。

5 結語

分析了滑坡產生的主要原因為邊坡開挖產生臨空面，加上持續(xù)降雨，雨水沿節(jié)理面下滲軟化泥巖軟弱結構面導致巖體在自重作用下沿軟弱結構面行成順層滑坡；通過定量分析計算得出該順層滑坡的滑坡推力，同時根據計算結果采取順層清方加抗滑樁加固支擋的綜合措施對該滑坡進行治理是有效的。此外，通過該順層滑坡的分析治理，提示工程相關人員在工程活動中，對緩傾順層邊坡應引起足夠的重視，加強工程地質條件勘察及采取合理有效的處治方案，避免順層滑坡危害人類生命及財產安全。