陳家溝棄渣場邊坡穩(wěn)定性評價

彭文

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031）

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

陳家溝棄渣場位于四川省雅安市名山區(qū)馬嶺鎮(zhèn)，所在區(qū)域?qū)偾治g堆積（冰磧Ⅲ級臺地）地貌，海拔高程600～660m，相對高差30～50m，自然斜坡20°～55°。區(qū)域降雨量豐富，地表水以溝水為主，地下水以賦存于卵石土中的孔隙水為主，接受大氣降雨以及NW 方向的側(cè)向徑流補給，以蒸發(fā)、下滲和徑流等形式排泄。

地層主要為第四系松散堆積物，原始溝槽內(nèi)地表分布淤泥質(zhì)軟土，厚1～3m；其下為中更新統(tǒng)冰水堆積（Q2fgl+al）含卵石粉質(zhì)黏土（硬塑，厚2～3m）、卵石土（厚度大于20m）。

1.2 棄渣場規(guī)模、形態(tài)特征

棄渣場于2015 年6 月開始堆放，2017 年堆積完成，位于成雅鐵路D1K107+100 路塹左側(cè)100m 漏斗形的溝槽內(nèi)，面積57333m2（86 畝），方量約為56×104m3，其中危險區(qū)面積46342m2（69.58 畝）。

目前形成SW、SE、NE 三個臨空面較好的斜坡：①SE 側(cè)斜坡坡向150°，坡度為35°，橫向長度212m，底部高程627m，頂部高程656m，垂直高差29m，坡面已被平整為四級臺階；②NE 側(cè)斜坡坡向45°，坡度為35°，橫向長度75m，底部高程628m，頂部高程656m，垂直高差28m，坡度為35°，坡面已被平整為五級臺階；③SW 側(cè)斜坡坡向240°，坡度為45°，高差4～5m，尚未進(jìn)行平整。NW 側(cè)為施工自然坡體，未形成臨空面，如圖1 所示。

1.3 堆積體顆粒粒徑分布特征

堆積體為路塹挖方棄土，成份為更新統(tǒng)含卵石粉質(zhì)黏土（軟塑～硬塑狀）以及卵石土。其中粒徑大于2mm 的顆粒含量占20%，粒徑2～60mm（圓礫）的顆粒含量占25%，粒徑60～200mm（卵石）含量占45%，大于200mm（漂石）含量占10%。

圖1 棄渣場地形

2 棄渣場邊坡變形特征及變形機(jī)制

2.1 變形特征

2.1.1 拉裂變形及局部垮塌

拉裂變形主要出現(xiàn)在SE、NE 側(cè)的三、四級邊坡及平臺，且在SE 側(cè)與NE 側(cè)邊坡過渡帶的位置最為嚴(yán)重。拉裂變形從二～四級平臺及邊坡處均有不同程度發(fā)展，具有自上至下規(guī)模由大到小的特點。

2.1.2 邊坡前緣垮塌

堆積體的邊坡坡度較陡，平均坡度35°，堆積物結(jié)構(gòu)松散，自穩(wěn)能力差，加之坡面水流的沖蝕、浸泡、軟化作用，各平臺坡腳雨水排泄不暢，導(dǎo)致坡腳局部垮塌。

2.1.3 坡面沖蝕變形

堆積體呈階梯狀形式，平臺為大氣降水和地表水的匯集提供有利的地形條件。同時，雨水?dāng)y帶細(xì)顆粒向深部入滲，造成通道堵塞，滲流量小，有利于大氣降水迅速轉(zhuǎn)化為地表徑流。形成濺蝕—細(xì)溝侵蝕—沖蝕軟化的破壞過程。

圖2 SE、NE 側(cè)邊坡拉裂變形區(qū)

2.2 邊坡破壞模式分析

棄渣場坡度較陡，臨空條件好，在連續(xù)強(qiáng)降雨下，大量地表水入滲坡體，加大了覆蓋層的重量，降低了堆積物的抗剪強(qiáng)度，且降雨時易產(chǎn)生大量坡面流水沖蝕、軟化邊坡。首先在土體表面及坡腳產(chǎn)生蠕動變形，從而造成邊坡拉裂及逐步垮塌，破壞模式為前緣牽引—拉裂破壞。

3 邊坡穩(wěn)定性計算與評價

3.1 滑動面形態(tài)

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、鉆探等綜合分析，棄渣場堆積體產(chǎn)生的潛在滑動為：

（1）沿下伏軟弱面滑動，主要位于SE 側(cè)邊坡，原始溝槽內(nèi)分布厚度約3m 的淤泥質(zhì)軟土，易沿軟弱接觸帶發(fā)生剪切滑動；

（2）拉裂垮塌，填方邊坡產(chǎn)生表層溜塌。

1.2.6 Transwell侵襲 本實驗使用康寧Transwell小室，以下描述的是單個細(xì)胞系的單次實驗。本實驗流程和Transwell遷移實驗一樣。基質(zhì)膠使用BD MatrigelTM低濃度基質(zhì)膠，1∶5稀釋后備用。在種細(xì)胞前需要每個Transwell小室內(nèi)鋪上30 μl稀釋后基質(zhì)膠。放入細(xì)胞培養(yǎng)箱4 h后待基質(zhì)膠凝固后按照Transwell遷移步驟接種細(xì)胞、培養(yǎng)，在接種后第24 h取出小室染色、拍照。

3.2 邊坡物理力學(xué)參數(shù)分析及取值

根據(jù)試驗結(jié)果結(jié)合工程類比，綜合確定了棄渣場巖土體物理力學(xué)參數(shù)。

（1）棄渣土：r=20kN/m3，C=22kPa，φ=15°；

（2）軟土（原狀土）：r=22kN/m3，C=12kPa，φ=10°；

（3）黏土夾卵石土（原狀土）：r=25kN/m3，C=30kPa，φ=20°。

3.3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

采用極限平衡法中的瑞典條分法，公式如下：

選取SE、NE 側(cè)代表性勘探剖面，分別進(jìn)行深層和淺層滑面檢索，經(jīng)計算，天然、暴雨、地震工況條件下的穩(wěn)定性結(jié)果如表1所示。

表1 棄渣場堆積體穩(wěn)定性計算成果

3.4 分析與評價

（1）SE 側(cè)邊坡在天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，在暴雨狀態(tài)下，易沿原地面接觸帶發(fā)生整體破壞；

4 棄渣場防治建議

（1）抗滑樁：在SE 側(cè)邊坡四級平臺處修筑抗滑樁；

（2）地表與地下排水系統(tǒng)：在斜坡擴(kuò)建區(qū)后緣修筑截水溝以攔截、排出坡面徑流；

（3）坡面整理：對原始坡面進(jìn)行修整，并按照4～6m 的高度修建臺階。

5 結(jié)論

（1）原始溝槽處分布軟土，為堆積體整體滑移提供了潛在滑面。堆積體結(jié)構(gòu)松散，是破壞的內(nèi)在因素。降雨既加重坡體的自重，又降低了潛在滑移面的力學(xué)性能，同時易產(chǎn)生大量坡面流水沖蝕、軟化邊坡，是影響堆積體穩(wěn)定性的主要外在因素。

（2）根據(jù)代表性斷面的穩(wěn)定性計算結(jié)果：天然狀態(tài)下堆積體不會發(fā)生整體滑移，在暴雨狀態(tài)下易發(fā)生沿原始溝槽接觸面的整體滑移以及淺層溜塌，需采取治理措施。

（3）結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，采用“抗滑樁+坡面平整+修筑完整排水系統(tǒng)”的治理方案。工程完工后，土體穩(wěn)定，外觀優(yōu)美，為類似工程提供寶貴經(jīng)驗。