黃土山區(qū)公路滑坡穩(wěn)定性分析與防治研究

梁亞紅

（蘇交科集團（甘肅）交通規(guī)劃設計有限公司 甘肅蘭州 730030）

0 引言

隨著西部開發(fā)戰(zhàn)略實施的深入，山區(qū)公路的建設數(shù)量日益增加。因為黃土地區(qū)的地形條件、地質(zhì)構造復雜，地質(zhì)環(huán)境脆弱，滑坡問題比較普遍，公路建設的技術要求較高，工程問題明顯?；聻暮κ巧絽^(qū)道路災害的主要內(nèi)容之一，山路上偶爾會發(fā)生滑坡災害，嚴重威脅到公路安全，而且增加了對道路建設的影響，拖延了工期。由于邊坡工程的不穩(wěn)定性，造成了許多經(jīng)濟損失和安全風險，嚴重破壞了自然景觀和生態(tài)環(huán)境。因此，正確認識和妥善處理山區(qū)滑坡災害已成為亟待解決的緊迫問題之一[1]。

1 黃土山區(qū)滑坡的特征分類

（1）按照黃土山區(qū)滑坡的特征、規(guī)律以及成因，將滑坡細分為黃土滑坡、黃土巖石接觸滑坡、黃土順層滑坡和黃土切割滑坡。

（2）按照滑坡的物質(zhì)組成、滑移面的位置和滑坡的巖性，黃土山區(qū)滑坡的類型可以分為黃土基巖接觸型、黃土型、黃土基巖切割混合型以及類黃土型。

（3）按照黃土滑坡的物質(zhì)組成，將黃土滑坡分為黃土-巖石混合滑坡和黃土型滑坡，并根據(jù)其滑移特征將其分為切向滑坡和層理滑坡，黃土-巖石混合滑坡具有明顯的滑移特征。黃土滑坡的發(fā)展過程是按照蠕變-微動-快速滑動進行的，特點為滑動速度低、滑動范圍近、發(fā)展周期長以及風險低[2]。

（4）通過詳細的野外調(diào)查，根據(jù)黃土滑坡的機理和特點，將其分為快速交替滑坡、低速蠕變滑坡、高速偏遠滑坡以及高速泥漿流滑坡。

2 黃土山區(qū)滑坡的分布特點

通過對滑坡與邊坡結構、巖土工程之間關系的分析表明，滑坡的空間分布具有以下特征[3]：

（1）黃土山區(qū)滑坡通常分布在黃土沉積的地區(qū)，由于黃土的厚度較大，坡度較陡，強烈的河道侵蝕和切割促進了滑坡的形成。

（2）由于坡體結構的影響，滑坡的發(fā)生經(jīng)常沿著切割斷層和折疊帶等結構或位于沖擊區(qū)的大塊巖石，滑坡工程地質(zhì)圖如圖1所示。

圖1 滑坡工程地質(zhì)

（3）斜坡平緩區(qū)的沉積層容易形成小滑坡，厚的斜坡沉積物通常沉積在山谷的底部，并呈裙狀分布，由于沉積物是疏松的，因此通常在與基巖的邊界處形成一個強風化帶，并在風化帶的下部形成滑坡。

（4）由于河流的走向，邊坡通常分為陰坡和陽坡，相比于陽坡，陰坡更易形成滑坡，通常都是老滑坡，與地震、新構造運動以及集中降雨等因素有很大關系。

3 影響黃土山區(qū)滑坡穩(wěn)定性的因素

3.1 地形

黃土山區(qū)滑坡與地形有很大關系。通常說來，對于那些坡度平緩，地形起伏不大且植被覆蓋良好的地形出現(xiàn)滑坡危險的概率較小。斜坡上的陡峭地形使滑坡上方的薄弱表面空了，滑坡的頂部不穩(wěn)定，滑坡很容易產(chǎn)生。而且因為山脊和山谷交織在一起，地形崎嶇不平，黃土滑坡經(jīng)常發(fā)生。

3.2 地層巖石性質(zhì)

新的黃土土壤比較松散，而且含沙量比較高，土層的孔隙較大，滲透性較強。就結構來說，舊的黃土比新的黃土結構更緊湊，基本上沒有大的孔，也沒有豎向縫。下層砂質(zhì)泥巖具有出色的阻水性和較高的機械強度。黃土與沙質(zhì)泥巖直接接觸。由于降雨的作用，風化的沙子和泥漿在遇水時會軟化并產(chǎn)生淤泥，從而降低剪切強度，導致滑坡。

3.3 水的作用

在導致滑坡發(fā)生的眾多因素中，水的作用占了很大一部分。地表水和地下水為沿途黃土滑坡的發(fā)生提供了條件，水對黃土山區(qū)滑坡的作用如表1所示[4]。

表1 水對黃土滑坡穩(wěn)定性的影響

3.4 大型工程活動

大型工程活動對當?shù)氐狞S土滑坡的穩(wěn)定性有一定影響，這通常表現(xiàn)在兩個方面：①房屋建筑坡腳的開挖，運輸?shù)缆返慕ㄔO以及各類施工活動的建設改變了原始的坡體結構，破壞了應力平衡，影響了坡體的穩(wěn)定性，容易導致滑坡的發(fā)生；②黃土山區(qū)建設的公路，交通流量的增加會帶來一定的外部負荷，降低了沿坡體的穩(wěn)定性。當降雨等外部因素增加時，滑坡的變形和破壞可能會變得更加強烈，并最終導致滑坡發(fā)生。

4 黃土山區(qū)公路滑坡穩(wěn)定性分析

4.1 極限平衡法方法介紹

傳統(tǒng)的邊坡穩(wěn)定性分析方法使用極限平衡法。關于方法處理，各種條帶化方法還會在以下方面引入簡化條件：①對滑動面的形狀進行假設；②在求解過程中，緩解力平衡要求僅部分滿足力和力矩平衡要求；③假設多余未知物的價值和分布形狀。

在大多數(shù)情況下，問題在靜態(tài)上尚不清楚，并且使用極限平衡方法處理該問題的措施做出了一些簡化的假設，以使問題可以靜態(tài)解決。該過程損害了方法的嚴格性，但是計算結果的準確性不會受到明顯影響。因此，由于它大大簡化了分析和計算任務，在實際計算過程中，滑坡體被視為剛體進行研究，而且必須做出相應的假設[5]：①不考慮滑坡體的變形，假定滑坡體是剛性的；②認為作用在滑動面上的力符合Moul-Coulomb屈服標準；③滑動面應簡化為平面、圓弧面或彎曲面。

安全系數(shù)的計算公式如下：

4.2 計算條件和參數(shù)的選擇

為了全面分析山區(qū)公路滑坡的穩(wěn)定性，模擬三種不同計算條件下邊坡體的穩(wěn)定性，分別為自然條件、大量風雨、地震。參數(shù)反演方法、查閱資料和工程類比方法得出高速公路滑坡穩(wěn)定性的計算參數(shù)，具體參數(shù)如表2 所示[6]。

表2 公路滑坡穩(wěn)定計算參數(shù)

資料表明，當暴露于大雨和地震等天氣條件下時，黃土山區(qū)公路的滑坡變得不那么穩(wěn)定，容易出現(xiàn)滑坡災害。所以，在山區(qū)的公路項目建設中，有必要進行全面的綜合勘察并采取科學合理的防治措施。

5 黃土山區(qū)公路滑坡防范治理策略

黃土山區(qū)公路滑坡是在多種因素共同作用下發(fā)生的。對于各種類型和穩(wěn)定性因子不同的黃土滑坡，選用不同的防治措施。對于黃土山區(qū)公路滑坡的防治措施主要包括以下幾個方面：

5.1 削方減載

作為一種簡單且低成本的控制措施，削方減載在中小型滑坡的治理中，通過去除滑動體和減輕負荷可以大大提高滑坡的穩(wěn)定性。并在處理大型滑坡的深入研究和計算的基礎上，大規(guī)模的削方和減少載荷也常常導致大規(guī)模的不穩(wěn)定性和后緣變形。當即將完成滑樁和常規(guī)抗滑樁時，后緣在開挖過程中會遭受高陡的切割和爆破振動，穩(wěn)定的山體會出現(xiàn)變形。同時，大規(guī)模的削方和減輕負荷會嚴重破壞滑坡地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。但是，大規(guī)模的滑坡處理需要適當切割公路邊坡，以降低邊坡高度，減小預防和控制項目的規(guī)模[7]。

5.2 地面截留排水工程

在滑坡體周圍以及沿坡體的所需位置進行截排工作的布置，將滑坡體的表面以及上下表面分別引入滑坡體兩側(cè)的水道中，以防止水壩和水沖洗水道。同時充填后緣拉裂隙，防治地表水繼續(xù)下滲。在滑坡體下部可設疏干仰斜排水孔，以降低地下水位，防止地下水浸潤軟化滑帶，對穩(wěn)定滑坡體起到重要作用。

5.3 錨索工程

滑坡治理具有降低成本、對邊坡體擾動小以及工期短等優(yōu)點。但是影響錨索項目的因素更為復雜，設計時應注意地質(zhì)巖石和土壤的強度以及地下水的作用。從多個方面分析和考慮了鋼筋的作用，并且施工中的孔的質(zhì)量、注漿過程和張緊過程等各種因素也很重要。因此，錨索工程應弄清并分析計算層內(nèi)錨索段的巖性、持力性能和錨索受力情況，并在適當?shù)臈l件下使用。

5.4 防滑支護工程

在某些大型公路滑坡項目引入了各種錨索抗滑樁和排架樁等新型防滑支護工程，以節(jié)省投資并增加樁的防滑能力?？够豕こ桃言诤芏喙返幕轮卫碇械玫綉?，都取得了很好的防治效果。如今，抗滑支擋工程正在多樣化趨勢上不斷發(fā)展。

5.5 填筑反壓

滑坡前緣坡腳處為一沖溝，且黃土山區(qū)公路在滑坡前緣以路基的形式通過，建議對滑坡坡腳進行填筑反壓

6 結束語

隨著公路工程建設的持續(xù)發(fā)展，同資源環(huán)境的矛盾日益嚴重。在開發(fā)公路和鐵路時，會大量占用耕地并破壞環(huán)境。為了避免土地資源浪費，減少公路、鐵路和其它工程對環(huán)境資源結構的破壞，公路工程慢慢向山區(qū)發(fā)展。山區(qū)公路的建設可能會導致大量的滑坡和其它的地質(zhì)災害。所以，加強山區(qū)公路的滑坡穩(wěn)定性分析和防治具有重要意義。