成都某高速K215+615-K215+715段填方路基滑坡穩定性分析

黃厚罡

（四川省交通勘察設計研究院有限公司， 四川 成都 610000）

0 引言

高速公路作為道路交通系統中重要構成部分，常在交通運輸中起到至關重要的作用。路基作為高速公路工程建設的基礎，其穩定性直接影響著高速公路的建造運行等，尤其是填方高速公路路基，如若路基變形較嚴重或垮塌等，常影響高速公路建筑的時間成本，而對于運行期則易引起交通事故，進而造成人員傷亡等。因此，在高速公路建筑中，應加強對路基病害的預防與分析處理。如，許治勇對公路建造過程的常見病害及處理方法等進行了分析[1]；馮偉等對太鳳高速某段滑坡的穩定性進行了分析評價[2]；夏曉勇等對某改擴建高速公路拼寬路基滑坡的成因與處治方案進行了分析[3]；黑春喜對公路路基土質邊坡變形破壞的原因、破壞方式、處理措施及防治措施等進行了總體的分析[4]。為此，本文以成都某高速K215+615-K215+715 段填方路基滑坡為研究對象，分析該滑坡成因機理及穩定性評價，為后期滑坡的處治提供依據。

1 地質環境條件

1.1 地形地貌

成都某高速K215+615-K215+715 段路基滑坡位于簡陽市鎮金鎮境內，其地貌單元屬四川盆地東南部構造剝蝕之丘陵地貌，該滑坡段地形總體呈北高南低，原始地面較平坦，縱坡一般小于 5%，路基區原地面高程422.51～427.99m，相對高差約5.5m，現路基路面填筑高程約435.86m～438.49m，形成最大高差約14m 的填方路基。

1.2 地質構造及地層巖性

路基滑坡所在區域構造為新華夏系構造帶四川沉降帶中部的川中褶帶內，區內主要構造為龍泉山斷裂帶，除龍泉山兩側發育較大規模的斷裂外，其余地段斷裂不甚發育，區內褶皺寬闊平緩，且多表現為彼此排列有序的鼻狀背斜和箕狀向斜，地表所見構造均為燕山期至喜山期以前的產物，晚近時期表現為大面積間歇上升。另據《建筑抗震設計規范》（GB5001）可知本區地震烈度為Ⅵ度。

據資料顯示，該段路基分布地層主要為第四系全新統素填土（Q4ml）、殘坡積層（Q4el+dl），侏羅系上統蓬萊鎮組（3p）。其中，素填土為路基填方體，呈紅褐色，主要為砂質泥巖碎塊夾少量粘性土，松散—密實，底部為厚1～10m砂卵石；下部為厚0.6～13.2m 粉質黏土、黏土，呈黃褐色，以軟塑狀及軟塑—可塑狀為主，且具有含水量高、飽和度高、承載力低等特點，且滑坡段分布厚薄不均，呈西北側薄，東南側厚的特征；下覆基巖呈褐紅色，泥質結構，中厚層砂質泥巖，其主要礦物為黏土，強風化層厚度0.8～4.3m。

1.3 水文地質

路基區地下水主要為紅層砂質泥巖風化帶孔隙裂隙水和第四系松散巖類孔隙水，其中，前者賦存于砂泥巖風化裂隙帶中，砂巖泉水流量0.05～0.5L/s，泥巖中裂隙不發育，且其補給及賦存條件不佳；后者主要賦存于素填土和粉質黏土中，素填土厚度較大，透水性好，粉質黏土透水性差，為相對隔水層。另據資料顯示，區內水化學類型屬重碳酸鈣類型水，礦化度0.1～0.3g/L，地下水對砼無結晶類、分解類、結晶分解復合類腐蝕。

2 滑坡變形破壞特征及形成機制分析

2.1 變形破壞特征

該段線路設計路基寬度為33.5m，設計路面高程435.860～438.490m，設計路基長100m，中心最大填方高度約13.88m。受2015年7月以來持續強降雨影響，7月22日上午該段左側路基產生嚴重變形，形成平面呈弧形，橫向寬約100m、縱向長約90m 的路基滑坡，其中，路面頂部下錯約1.5～2.0m，向外滑移約4.0m（圖1③），路基下部農田最大隆起高約0.7m，樹木傾斜（圖1④），且變形隆起邊緣距路基坡腳最遠達50.0m；滑體中上部亦可見一條長約80m的裂縫，其延伸方向基本與線路走向一致（圖1②）；路基下部K215+635涵洞亦受該滑坡影響，其左側30m 被推移、下沉并積水嚴重（圖1①）。

圖1 填方路基滑坡全貌及變形破壞特征

2.2 形成機制分析

滑坡是在巖土體內、外在因素綜合作用下形成的，該填方路基滑坡其形成條件及機制如下：

地形地貌：該段原始地面平坦，縱坡一般小于5%，且呈北高南低特征，局部區段建有水塘或水田；本段路基到達填筑高度后，形成頂寬約33.5m、高差約14m、坡比1:1.7～1:1.25 的填方路基，路基下部坡腳局部地段為水塘或水田。這為滑坡的形成提供了良好的臨空條件。

地層巖性：路基下方原始地面下分布有厚度0.6～13.2m 的軟弱粉質粘土層，且總體呈北薄南厚的特征，其下覆基巖為強風化泥巖，而路基填筑材料為松散—密實砂質泥巖碎塊，該回填土體有利于雨水的下滲，相對填筑材料而言，粘土和泥巖軟又具有較好的隔水作用。

人類工程活動：該段路基回填碾壓后形成高約14m 邊坡，邊坡右側下部為過水涵洞，但由于征地等問題，涵洞外側排水溝道未修建，由于坡腳部分區段為原開挖水塘或水田，致使坡腳部分水塘水位上升等；此外，該滑坡段施工時采用塑料排水板對路基底部軟弱粉質粘土層進行處理，擬增強其排水性能。

大氣降水（地表水）該路基滑坡區所在區域多年平均降雨量較大，降雨具有集中、強度大的特點，2015年7月以來的連續集中、大強度的降雨對坡體的穩定性夠成了極大的威脅。雨季時大量雨水沖刷坡面并順土體沿裂隙或孔隙等下滲，使巖土體抗剪強度降低、抗滑力減小，而巖土體的重度增加、下滑力增大。

綜上分析可知，該路基滑坡是在近期持續強降雨作用下，道路兩側地表水通過涵洞向外排泄，路基上雨水則沿填土下滲至基底塑料排水板，并通過排水板排出，但由于路基兩側排水不暢，致使涵洞中雨水、土體中地下水未能排出，則排水板下部具隔水作用的粉質粘土受地下水長時間浸泡，形成一定的揚壓力，并劣化其物理力學特性，再加之上部松散—稍密填土中的動水壓力及容重的增加，最終導致該段路基發生滑動。

3 滑坡穩定性評價

3.1 滑面形態及計算工況

據該路基滑坡后緣變形特征、鉆孔揭露坡體滑動點及前緣鼓脹剪出帶的位置，另據《滑坡防治規范》（GB/T 38509）等規定，該滑坡應采用圓弧形滑面條分法計算其穩定性和剩余下滑力，計算工況為自重工況和自重+暴雨工況。

3.2 計算參數及計算結果

據勘察成果、滑坡穩定性反演，并結合當地經驗，該路基滑坡滑體重度為20.0kN/m3，內聚力5kpa，內摩擦角為35°；軟塑狀粉質粘土重度為19.5kN/m3，內聚力9kpa，內摩擦角為5°；可塑狀粘土重度為19.4kN/m3，內聚力10kpa，內摩擦角為7.5°。

據《滑坡防治規范》（GB/T 38509）規定，圓弧形滑面采用傳遞系數計算滑坡穩定性，其計算公式如下：

據《公路路基設計規范》（JTG D30），正常工況下的邊坡設計安全系數Fs取1.15，非正常工況下Fs取1.10，則該其中滑坡的穩定性和剩余下滑力計算結果為天然工況下穩定性系數為1.03，為欠穩定，剩余推力為773.6kN/m，暴雨工況下穩定性系數為0.85，為不穩定，剩余推力為1578.6kN/m。

4 結論

通過對該段路基滑坡地質環境條件及變形破壞特征分析的基礎上，結合地質測繪及勘探等手段，對該路基滑坡的形成機制及穩定性進行了詳細分析與計算，形成如下結論：

①路基填筑最大高約14m，坡比為1:1.7～1:1.25 的路堤，且路堤兩側坡腳易積水、排水不暢；

②路基填料以松散—密實砂質泥巖碎塊為主，其下部為一層0.6～13.2m厚的粉質粘土層；

③在持續強降雨作用下，路基底部粉質粘土受地下水長時間浸泡，形成揚壓力，并劣化其物理力學特性，再路基裂隙中雨水下滲形成動水壓力，并增大路基容重，致使該段路基發生滑動；

④通過傳遞系數計算該路基滑坡在天然工況下穩定性系數為1.03，為欠穩定，剩余推力為773.6kN/m，暴雨工況下穩定性系數為0.85，為不穩定，剩余推力為1578.6kN/m。