西藏某公路堆積體邊坡穩(wěn)定性勘察

唐 俊， 王 輝

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

1 工程概況

該段邊坡位于西藏自治區(qū)昌都市江達(dá)縣崗?fù)墟?zhèn)境內(nèi)，起止樁號為K7+530～K7+640，位于金沙江西岸，擬建公路線位與坡體走向垂直。

2 勘探方法及工作量

本次勘察在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，采用工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探結(jié)合室內(nèi)試驗等綜合勘探手段對該邊坡進(jìn)行了綜合勘探。完成剖面1條，鉆孔2孔，勘探進(jìn)尺92.4m，完成1/10 000地質(zhì)調(diào)繪地形圖A3圖幅1幅1.0km2，1/2 000地質(zhì)調(diào)繪地形圖A3圖幅1幅0.30km2。通過上述工作，基本查明了該邊坡范圍內(nèi)的工程地質(zhì)條件，為初步設(shè)計提供了必要的地質(zhì)依據(jù)及設(shè)計參數(shù)。

3 氣象、水文

3.1 氣象

項目區(qū)屬高原寒溫帶半濕潤山地氣候區(qū)，氣候寒冷，具有低溫干燥,日照充足,晝夜溫差大，垂直分帶明顯的特點。年平均氣溫6.5℃，最大凍土深度0.8 m，每年10月下旬凍結(jié)開始，至次年4月上旬解凍完。年平均降水量613.3 mm，年最大降水量758.9 mm，最小降水量423.8 mm；年平均蒸發(fā)量1 637.1 mm，最大蒸發(fā)量1 911.1 mm，最小蒸發(fā)量145.9 mm，表現(xiàn)為蒸發(fā)量大、年溫差小、日溫差大的特點。蒸發(fā)量將近是降水量的4倍。年均日照時間2 051.7 h，無霜期156 d；每年10月份至次年5月份為季風(fēng)期，多東南風(fēng)，6～9月份為雨季，雨季降雨量占全年降雨量的87.8%，夏季常伴有短時大雨或暴雨及雨雪、冰雹交加現(xiàn)象，易造成山洪、泥石流災(zāi)害。平均相對濕度50%。主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)和西北風(fēng)，多年平均風(fēng)速1.4 m/s，最大風(fēng)速18 m/s。

3.2 水文

邊坡位于金沙江西岸，地表水主要為金沙江及其一級支流崗?fù)袦希鐖D1所示。

圖1 邊坡位置全景照片

金沙江由北向南從邊坡東部流過。崗?fù)袦衔挥诮鹕辰靼叮蕵渲罘植迹哟脖冉递^大，河道狹窄，急流險灘常見，水力資源豐富，于路線左側(cè)匯入金沙江。

邊坡區(qū)河水水位變化大，流速較大，雨季流域暴雨強度大，匯流快，具有洪水暴漲暴落、洪峰流量較大的特點，而且河水含大量沙、石，沖刷力強。

4 場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

4.1 地形、地貌

邊坡區(qū)地貌主要為金沙江一級階地，沖洪積堆積地貌，主要分布于金沙江西岸，地形變化相對較大，地面標(biāo)高3 025～3 100 m。邊坡坡腳修建G317，刷坡高度在8.0～10.0 m，坡度較陡，在60°左右。坡體上部坡度較緩，坡度在5～15°，植被較為發(fā)育，以灌木和雜草為主。

4.2 地層

本邊坡段場地上部第①層和第②層為第四系殘坡積(mQel+dl)角礫土、碎石土，第③層和第④層為第四系沖洪積(Qal+pl)細(xì)砂、卵石土，如圖2所示。結(jié)合地質(zhì)調(diào)繪、鉆孔資料，場地地層具體工程地質(zhì)特性分述如下：

圖2 坡體開挖出露地層照片

①角礫土：灰白色，松散，粒徑0.2～2.0 cm含量55%左右，粒徑大于2.0 cm含量少，呈棱角形、次棱角形，成分主要為片巖，空隙為粉土等充填。層厚1.8 m左右，屬于Ⅲ級硬土。

②碎石土：灰白色，松散，粒徑0.2～2.0 cm含量15%左右，粒徑2.0～6.0 cm含量55%左右，少量約8.0 cm，呈棱角形、次棱角形，成分主要為灰?guī)r、片巖，空隙為粉土等充填。層厚1.0～3.3 m，屬于Ⅲ級硬土。

③細(xì)砂：黃褐色，中密～密實，夾少量卵礫石，層厚在3.3～4.1 m，屬于Ⅱ級普通土。

④卵石土：雜色，中密～密實，粒徑0.2～2.0 cm含量15%左右，粒徑2.0～6.0 cm含量70%左右，少量可達(dá)15.0 cm，呈亞圓形、次棱角形，空隙為粉土充填，局部夾少量漂石。層厚在31.3～32.8 m，屬于Ⅲ級硬土。

④1細(xì)砂：棕褐色，稍密，偶夾卵石，層厚1.3～1.5 m，屬Ⅱ級普通土。

⑤中風(fēng)化片巖：灰綠色、青灰色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，巖質(zhì)較軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯較完整，呈柱狀、長柱狀。未揭穿，屬于Ⅴ級次堅石。

4.3 地質(zhì)構(gòu)造

項目區(qū)構(gòu)造單元屬于岡底斯-喜馬拉雅構(gòu)造區(qū)(Ⅰ)和羌塘-三江構(gòu)造區(qū)(Ⅱ),為岡瓦納大陸與泛華夏大陸的接合部位，主要構(gòu)造形跡為斷裂及褶皺。受構(gòu)造影響，其巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。邊坡區(qū)未見斷層構(gòu)造發(fā)育。本次調(diào)查主要觀測點描述見表1。

表1 調(diào)繪點一覽表

4.4 新構(gòu)造運動和地震

項目區(qū)新構(gòu)造運動是在老構(gòu)造運動的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在燕山-喜山期部份地區(qū)上升為陸地，侵蝕夷平作用使本區(qū)形成起伏平緩的高原原始地形。本區(qū)新構(gòu)造運動主要表現(xiàn)為地殼的抬升而引起的活動斷裂、地震、水熱活動現(xiàn)象以及各級夷平面形成，冰川及其冰斗、角峰、刃脊地貌和第四系湖盆、谷地、河流階地形成等。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2015)，場地基本地震動峰值加速度為0.15g。

4.5 水文地質(zhì)

路線地表水系主要為金沙江水系。邊坡段路線位于金沙江西岸。

邊坡區(qū)地下水以松散巖類孔隙水為主。地下水主要接受大氣降水、地表水、冰雪融水和常年性支谷側(cè)向潛流補給。碎石土滲透能力強，有利于各種水源的入滲補給。在山麓斜坡上，由于分布位置高，一般高出當(dāng)?shù)睾铀鏀?shù)米、數(shù)十米，地形上有利于地下水排泄而不利于賦存，且邊坡地表蓄調(diào)水能力很弱，加上降水多為大、暴雨，地表集水流失快，停留入滲補給地下水短暫，從總體上看，補給條件差。

殘坡積碎石土在突然接受大暴雨補給時，水位急劇上升，就會因排泄條件不暢而產(chǎn)生很大的動水壓力，使土體抗剪強度降低而導(dǎo)致邊坡坡面不穩(wěn)，產(chǎn)生土質(zhì)滑坡及塌方等病害。

由區(qū)域水文地質(zhì)資料及附近工點水質(zhì)分析資料可知，地表水及地下水對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有微腐蝕性。

4.6 不良地質(zhì)和特殊性巖土

本次勘察表明，邊坡區(qū)不良地質(zhì)為強震區(qū)，特殊性巖土為凍土。

4.6.1 不良地質(zhì)

本場地的地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s，屬強震區(qū)，設(shè)計應(yīng)考慮采取抗震措施。

4.6.2 特殊性巖土

特殊性巖土主要為季節(jié)性凍土。根據(jù)區(qū)域資料，沿線年最大凍深為90 cm，每年10月下旬凍結(jié)開始，至次年4月上旬解凍完，總體來講凍土對本項目影響不大。

5 邊坡穩(wěn)定性分析評價

5.1 定性分析

邊坡區(qū)地貌主要為金沙江一級階地，斜坡屬下陡上緩型，穩(wěn)定性較差。坡體上部坡度在5～15°，植被較為發(fā)育，以灌木和雜草為主，未見裂縫發(fā)育，可見少量臺坎，如圖3所示。邊坡下部修建G317，刷坡高度在8.0～10.0 m，坡度較陡，在60°左右。邊坡表層為2.0～3.0 m殘坡積層，下為沖洪積卵石土，夾砂透鏡體層。坡腳設(shè)置擋墻，坡面無防護(hù)，現(xiàn)狀坡面破壞、滑塌較為普遍，如圖4所示。邊坡天然狀態(tài)下穩(wěn)定性較差，在暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)下可能發(fā)生整體失穩(wěn)，形成滑坡，對該擬建公路以及現(xiàn)狀G317影響大。

圖3 邊坡坡頂照片

圖4 邊坡下部G317刷坡及滑塌照片

5.2 定量分析

(1)計算方法選擇。根據(jù)定性分析的情況，選取典型斷面(K7+530～K7+640段)進(jìn)行穩(wěn)定性計算。

本段邊坡主體以角礫土、碎石土、細(xì)砂、卵石土為主，屬土質(zhì)坡，本次選用簡化Bishop法計算。

(2)邊坡體巖土的物理力學(xué)指標(biāo)。本邊坡地層計算參數(shù)采用本段邊坡巖土試驗，并參考附近同地質(zhì)單元試驗參數(shù)，結(jié)合工程經(jīng)驗和反演法計算綜合確定。具體參數(shù)見表2。

表2 計算參數(shù)建議值一覽表

(3)穩(wěn)定性計算。本次邊坡穩(wěn)定性計算選用南京庫倫公司的GEO5巖土軟件。穩(wěn)定性計算結(jié)果見表3。

表3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

5.3 穩(wěn)定性評價

結(jié)合定性分析及定量計算結(jié)果，可以判明:該段邊坡正常工況處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，非正常工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能滑動方量約3.81萬m3。

6 邊坡的處治建議

本次通過定性分析和代表性斷面的定量計算，邊坡穩(wěn)定性差，建議對邊坡加固，同時應(yīng)做好封水、截排水措施。

7 結(jié) 論

(1)本次勘察在收集地災(zāi)資料的基礎(chǔ)上，采用地質(zhì)調(diào)繪、鉆探及穩(wěn)定性計算，判明該段邊坡正常工況處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，非正常工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)擬建公路線位與邊坡走向垂直，邊坡穩(wěn)定性差，對擬建公路安全影響大，且對現(xiàn)狀G317運營存在安全隱患，建議對邊坡加固，同時應(yīng)做好封水、截排水措施。

(3)場地基本地震動峰值加速度分區(qū)屬0.15g，屬強震區(qū)。

(4)影響滑坡穩(wěn)定的因素十分復(fù)雜，計算參數(shù)選取有一定人為因素，本段邊坡計算參數(shù)采用附近同地質(zhì)單元試驗參數(shù)結(jié)合工程經(jīng)驗和反演法計算綜合確定。