施工誘發的混合式滑坡及其穩定性分析

林 銳 田文豐 吳方杰

（四川省交通勘察設計研究院有限公司，成都 610017）

0 引言

四川紅層地區，因施工誘發的滑坡多為典型的牽引式滑坡，也有推移式滑坡。對滑坡的機理研究，理論上有張倬元等[1]提出的“滑坡后緣水平側向靜水壓力和底部浮托力的作 用是滑坡發生的主要原因”的平推式滑坡模式；張龍飛等[2]對滑坡孕育過程中力與變形的協調發展研究后提出的推移式緩傾淺層漸進破壞力學模型；喬建平等[3]對天臺鄉滑坡研究后認為降雨入滲使坡體物質處于超飽和狀態是滑坡發生的主要原因；實踐中有段建新等[4]對高速公路開挖路塹式邊坡誘發牽引式滑坡進行的分析；袁從華等[5]針對牽引式滑坡特征提出了主被動加固的比較分析。這些研究對防治工程滑坡起到了很好的指導和推動作用。同時，工程實例表明，還有一種滑坡模式容易被忽略，從而簡單的歸為上述兩種模式中的一類，那就是兼具推移式和牽引式滑動的混合式滑坡，對混合式滑坡的認識不足可能會造成施工組織設計的不當從而引發工程事故的發生，也會降低防治手段的有效性。

本文以南大梁高速練山灣滑坡為例，從地質勘查到成果分析，對該滑坡的成因進行了全面分析，闡述了混合式滑坡的形成機理、不同發展階段的特點及主被動防治措施，希望在建設項目設計施工一體化(EPC 模式)的大背景下，能有效的結合勘察設計施工各方的優勢，為做好施工組織設計，事前預防，避免工程事故的發生提供一定的參考。

1 工程概況

南充～大竹～梁平（川渝界）高速公路K51+030～K51+120 段，位于南充市營山縣茶盤鄉練山灣境內，其左側為挖方路塹，坡比1:0.75～1:1,最大挖方深度19.94m。路塹開挖后未采取支擋措施，2012 年6 月連續降雨后，挖方邊坡內側平臺土體出現明顯滑移變形跡象，其后緣出現多處張拉裂縫，原有三幢民居遭到不同程度的損壞，邊坡前緣地表土體多處產生溜滑現象，邊坡呈現整體失穩趨勢，對坡上居民人生財產安全形成嚴重威脅并對施工安全造成嚴重影響。

工程區覆蓋層主要為第四系全新統殘坡積（Q4el+dl）粉質粘土，下伏基巖為侏羅系上統遂寧組（J3S）粉砂質泥巖。強風化帶一般厚約1.0～1.6m，巖層產狀為 255°∠3°。工程區構造不發育，據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，地震基本烈度為Ⅵ度。

2 滑坡的基本特征及形成機理

2.1 滑坡形態特征

滑坡平面形態大致呈簸箕狀，地形坡度10～15°，縱向長60m 左右，橫向寬90m 左右，堆積體厚度3～9.2m，體積約為3.2×104m3，屬小型中層滑坡。滑坡后緣緊鄰施工便道處竹木傾斜，基巖垮塌，可見約2.4m 高的滑坡陡壁。前緣路塹開挖形成7～12m 的臨空面，坡腳積水明顯。滑坡右側緊靠施工道路，側壁邊界明顯，裂隙發育，土體有一定沉陷；左側邊界地表特征不明顯，僅局部可見有細小裂縫。滑坡體中后緣橫向張拉裂隙發育，以滑坡體右側為甚，多形成寬10～15cm，長達十幾米的地裂縫；左側裂縫發育少，寬為1～3cm，長數米。滑坡體地表土體多呈陡坎狀，前緣土體局部下挫形成小平臺。后緣一座二層民居開裂下陷，積水嚴重，形成洼地。左側兩座單層民居地表亦開始出現細微拉張裂縫，且有變寬的趨勢。

圖1 練山灣滑坡

圖2 滑坡平面圖

2.2 滑坡物質組成特征

2.2.1 滑體

經地質勘查，滑坡體物質構成為碎石質粉質粘土和碎石土。

碎石質粉質粘土：褐黃色，稍濕～濕，可～硬塑狀，含有20～25%左右的碎石、角礫。鉆探揭示，其厚度分布不均，以右側最厚，有向左側逐漸變薄的趨勢。

碎石土：褐黃色，碎石成分為泥巖，粒徑2～8cm，含量45～55%，余為粉質粘土，結構松散～稍密，干燥～稍濕。多分布于滑坡體前緣，后緣鄰近施工便道處也有一定分布。

堆積體厚度3.5～9.4m,以滑坡體右側為厚，左側較薄。

2.2.2 滑帶

堆積體尚未形成整體貫通滑面，據鉆探揭示，堆積體與基巖接觸面之間多夾有一層含礫粉質粘土，粉質粘土含水率較高，濕，可塑狀，含泥礫，粒徑0.3～0.5m，略具磨圓，含量不均，多為20%左右，局部地段可達40%，且夾有少量泥巖碎石，受地下水作用，礫石和碎石軟化現象較明顯。其厚度不均，為0.1～0.2m。

2.2.3 滑床

構成滑坡滑床物質為強～中風化基巖。基巖為粉砂質泥巖，中～厚層狀構造。巖石質軟，具遇水易軟化，失水易開裂之特性。

2.3 滑坡形成機理及特點

挖方邊坡后緣施工便道的修建和場地平整，使得原有地表排水溝道消失，并在便道外側形成了明顯高于滑坡區域的陡坎，地表水排泄的途徑由溝道引流變為向便道外側漫流。而邊坡內側平臺地勢平緩，不利于地表水排泄，遂成為主要匯水區域。前緣路塹施工邊坡開挖，形成高陡臨空面，使得坡體內應力調整，坡體向臨空面變形松弛；在暴雨工況下，后緣匯聚的雨水沿土體滲入，導致短時間內地下水在坡體表面和坡體內大量聚積,增加了土體的重度，更使得巖土體軟化飽水，降低了巖土體間和土體自身的抗剪強度，并在自重的作用下向臨空一側卸荷推移，但推力并未大到將整個堆積體推出，因此在瞬間的短距下挫后，坡體內部應力達到新的平衡，表現為后緣土體下沉，形成后緣洼地，中前部局部隆起，此在二層民居的破壞形式表現的最為明顯。而前緣臨空面的應力調整，以及坡表和坡腳地表水的浸泡軟化下，又使得前緣土體不斷坍塌變形，牽引后部土體繼續變形，形成牽引式破壞。

整個變形過程可歸納為牽引-推移-牽引的混合式滑坡，其特點是：發展上表現為牽引-推移過程先后或同時出現；空間上則表現為同一個滑坡在不同地段有不同的滑動變形表現方式。

3 滑坡穩定性評價

3.1 穩定性定性評價

練山灣滑坡兩側變形特征有所不同，因此，將滑坡劃為兩個區（見平面圖Ⅰ、Ⅱ區），Ⅰ區為滑坡體中部到右側，其堆積體厚度最大，坡度較陡，變形強烈，屬推移-牽引混合式，為主動強變形區。

Ⅱ區為滑坡體左側，其堆積體厚度較小，基巖埋深淺（0.8～3m），變形以牽引為主，為被動變形影響區。其主要特征為：受Ⅰ區滑體的牽引而出現變形，地表開始出現細小裂縫，但延伸不長，深度不大，變形發展明顯較Ⅰ區緩慢。

可見，練山灣滑坡仍處于蠕滑變形階段，場地條件穩定性差。

3.2 穩定性定量評價

據地表調繪與鉆探揭示，邊體的蠕滑變形既發生在堆積體內部，也發生在堆積體與基巖接觸面上，故計算滑動面的選取考慮以下2 點：①以斷面所通過的變形趨勢明顯的裂縫與鉆探揭露的錯動面相連作為次級滑面；②采用基覆界面作為整體滑動的主滑面。以此原則，選取厚度最大，滑動趨勢最為明顯的1-1’斷面建立模型進行計算。

圖3 1-1’斷面滑坡計算圖

對滑坡土體抗剪強度的確定是根據對蠕動變形帶含礫粉質粘土土體試驗成果、當地工程經驗和類比，綜合確定穩定性計算參數如下：

整體滑坡：天然抗剪強度c=18kPa、φ=12°，γ=20 kN/m3；飽和抗剪強度指標Csat=10kPa、φsat=9°，γsat=22 kN/m3。

次級滑坡：天然抗剪強度c=18kPa、φ=12°，γ=19 kN/m3、；飽和抗剪強度指標Csat=10kPa、φsat=9°，γsat=21 kN/m3。

計算采用北京理正巖土軟件，按照極限平衡法進行計算,推力計算按傳遞系數法來進行計算。因工程區地震基本烈度為Ⅵ度，無需考慮地震因素，按照天然工況和暴雨工況兩種情況對滑坡體進行穩定性驗算[6]。

不同工況下滑坡穩定系數和剩余下滑力計算結果如表1。

表1 滑坡穩定性及剩余下滑力計算成果統計表

由計算結果可以看出，練山灣滑坡在天然狀況下堆積體基本不會產生整體滑移，但次級滑體則極不穩定，處于蠕動變形之中；若暴雨使得滑體飽水，則將發生整體的變形失穩，這與實際現狀吻合。

4 綜合處治方案建議

（1）練山灣滑坡屬于工程施工誘發的推移-牽引混合式滑坡，必須對滑坡進行處置，坡腳設置抗滑樁或擋墻，為避免Ⅱ區繼續牽引變形，建議采取抗滑分級支擋與地表排水體系相結合的綜合措施進行整治。

（2）滑坡土體穩定性對含水率較為敏感，邊坡變形體中裂縫應予及時填埋封閉，以免地表水體侵入。

（3）禁止在抗滑支擋措施未完成前，對滑坡范圍再進行深挖切坡工程,以確保滑坡的穩定。

（4）建議加強滑坡變形監測工作，特別是對建筑物的變形監測，做好預警工作。

5 結語

工程施工中產生的推移-牽引混合式滑坡并不少見，其誘因多為施工組織不當，了解此類滑坡產生的條件和機理，才能在施工組織設計中有效規避工程滑坡產生的風險或在邊坡變形的不同階段即能采取有效措施應對，以免造成不必要的損失。

本例中如在修筑施工便道之時注意維護暢通的地表排水體系，則邊坡內側平臺無積水之患，不會造成土體的飽水軟化，則解除了后部的推移之虞，開挖前緣邊坡時再予正常的支擋措施即可保證坡體穩定性，而不至于產生嚴重事故時再花大價錢來進行居民搬遷和滑坡整治，此點在施工組織設計中希引起重視。