滑坡穩(wěn)定性評價及防治勘察研究

摘要：邊坡失穩(wěn)對于下方鐵路、公路、居民區(qū)等帶來巨大的安全隱患，若發(fā)生滑坡事故，可能會對人身、行車以及社會、國民經(jīng)濟(jì)等帶來巨大的安全事故及損失。鑒于此，從某公路滑坡的滑坡區(qū)著手詳盡進(jìn)行勘察分析，采用FLAC3D軟件對三維穩(wěn)定性數(shù)值進(jìn)行模擬分析，針對綜合滑坡提出相應(yīng)的建議，可為施工團(tuán)隊(duì)和相近工程提供了有意義的借鑒和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：滑坡;穩(wěn)定性;勘察;治理措施;數(shù)值模擬

0" "引言

在降雨、地震等外部條件的作用下，部分自然坡體容易由穩(wěn)定狀態(tài)逐漸變?yōu)槭Х€(wěn)狀態(tài)，引起滑坡失穩(wěn)，造成較為嚴(yán)重的事故。此問題引起了諸多研究和實(shí)踐人員的關(guān)注[1-3]。聶云峰[4] 論述分析了某公路中滑坡體的危害、形成的原因，并提出了應(yīng)對公路滑坡體的措施。張盧明等[5]采用有限差分動力分析法，分析了以2#滑坡整治后的抗震穩(wěn)定性，同時結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測評估坡體的安全性。趙晉乾[6]以下個寮大型深層凝灰?guī)r滑坡體實(shí)例，分析了大型深層凝灰?guī)r滑坡勘察的難點(diǎn)，提出了綜合勘察新思路，并建立了大型凝灰?guī)r滑坡勘察綜合體系。王保林等[7]基于創(chuàng)新方法對林織鐵路滑坡路塹進(jìn)行加固結(jié)構(gòu)研究，得出框架式加固樁結(jié)構(gòu)，是目前技術(shù)條件下該滑坡路塹較好加固結(jié)構(gòu)形式的結(jié)論。劉宇平等[8]從地質(zhì)條件、降雨及施工擾動的影響方面，分析滬昆客運(yùn)專線長昆湖南段CKTJ-XI標(biāo)段，油房坪隧道洞口穿越古滑坡帶發(fā)生的原因，并采取了隧道洞口內(nèi)外結(jié)合的綜合施工技術(shù)方案。

綜上所述，目前針對滑坡相關(guān)研究的已經(jīng)不少。但由于滑坡地質(zhì)條件的不同，目前研究多集中于二維數(shù)值模擬研究。本文以廣東某滑坡為案例，在對滑坡地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)勘察分析后，采用三維數(shù)值模擬方法分析其穩(wěn)定性，并對施工團(tuán)隊(duì)在類似施工過程中，如何有效預(yù)防滑坡的發(fā)生以及在類似安全預(yù)警方面進(jìn)行了闡述。

1" "工程概況

某滑坡分為Ⅲ號滑坡和Ⅳ號滑坡，位于低山丘陵區(qū)斜坡前緣，為泥巖切層滑坡，平面形態(tài)呈長條形。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及實(shí)地測量可知，Ⅲ號滑坡平面形態(tài)呈長條形，滑體約有0.14km²的面積，平均有38m的厚度，長650～800m，橫向?qū)?00～270m，約有550.14×10⁴m³的體積方量。109°的主滑方向，滑坡前緣、后緣分別為2475和2732m，20°為總體坡度。強(qiáng)風(fēng)化泥巖是該滑床的基本構(gòu)成，滑坡大致有46～57m的后壁高，有平均約40°的坡度，滑壁平直且有圈椅的形狀，少量殘坡積土在表層。

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，Ⅳ號滑平面上呈“長條“狀?；w軸的向長在460～650m之間，橫向的寬度在350～410m之間，平均有34m的厚度，大約有0.21km²的面積，約720.9×10⁴m³的體積方量。主滑方向?yàn)?06°～113°，滑坡前緣2470m，后緣2693m，總體坡度19°?；驳幕緲?gòu)造為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，滑坡后的壁高為20～42m，平均的坡度大約在45°左右。呈現(xiàn)滑壁平直的直線形狀，表層覆蓋少量殘坡積土，北側(cè)公路修建切坡形成陡壁，前緣南側(cè)經(jīng)后期人工改造，基本被破壞，北側(cè)坡腳人工切坡、開挖取土日益加劇。工程地質(zhì)平面如圖1所示。

2" "滑坡破壞機(jī)理分析

2.1" "滑坡形成機(jī)制

根據(jù)滑坡切割的地層與前緣堆積物上覆地層時代及Ⅲ、Ⅳ號滑坡勘查資料認(rèn)為，Ⅲ、Ⅳ號滑坡大致形成如下：深層滑動為整體滑動，主要受該區(qū)地勢震蕩式上升及河流侵蝕切割，形成臨空面，加之降水、自重及地震的影響下，下錯拉裂后整體滑移形成。滑動形成四級平臺，從滑坡體的后緣及分布的殘留平臺等特征分析，Ⅲ號滑坡、Ⅳ號滑坡都是推移式的滑坡。

形成的滑坡侵蝕基準(zhǔn)面高，且多為古滑坡，以黃土切泥巖滑坡居多，滑坡的形態(tài)明顯，滑體完整且規(guī)模大?；w前緣人類工程活動強(qiáng)烈，大多處于穩(wěn)定或較穩(wěn)定狀態(tài)。后期受人類工程活動影響，個別老滑坡有復(fù)活跡象，次級滑坡形成于河流Ⅲ級階地形成之后，深層的滑坡在深層滑坡上解體形成。

各支溝溝源處由于溯源侵蝕形成滑坡，為老滑坡，規(guī)模較大，滑坡形態(tài)較明顯，滑體較完整。次次級滑坡為現(xiàn)代滑坡，根據(jù)后緣發(fā)育的高40～50m的臨空面，滑體后緣發(fā)育的拉張裂縫及前緣發(fā)育的羽狀裂縫等特征分析，次次級的滑坡的總體特征呈現(xiàn)牽引式。加之坡體綠化開挖樹穴、灌溉溝渠、公路切坡及不合理的灌溉綠化，使灌溉水沿裂縫下滲，降低了坡體的抗剪強(qiáng)度。

2.2" "滑坡破壞機(jī)理分析

Ⅲ、Ⅳ號滑坡后壁及前緣坡度較陡，局部處于直立狀態(tài)，為滑坡不穩(wěn)定提供了地形條件。滑坡坡腳的開挖，為滑動提供了使其形態(tài)發(fā)生改變的空間條件。滑坡坡度陡立、高差大，導(dǎo)致坡體重力分解力自身沿坡面方向大于抗滑力，形成滑動面（帶）。

地層巖性強(qiáng)度低，使得坡體自身抗滑能力降低。在降雨作用下滑動面經(jīng)雨水浸泡，滑動面附近巖土體抗剪強(qiáng)度降低，雨水的浸泡、浸潤對滑動面上的土體還產(chǎn)生一定的潤滑作用，加快了滑坡的發(fā)生。滑坡坡腳的支撐力，隨著當(dāng)?shù)鼐用竦膰?yán)重破壞性地開挖而不斷降低，大大降低了坡體整體的穩(wěn)定性。坡體目前持續(xù)發(fā)生蠕動變形，如果不對滑坡進(jìn)行治理，任其發(fā)展，最終導(dǎo)致滑坡沿滑動面（帶）發(fā)生滑動，威脅坡腳居民的生命財產(chǎn)安全。

滑坡呈現(xiàn)局部直立狀態(tài)，總體坡度較陡，具有裂縫、沖溝、落水洞等變形特征發(fā)育的滑體坡面形態(tài)，自然條件下雨水由裂縫滲入滑體。滑體在經(jīng)過長期浸泡后，其抗剪強(qiáng)度明顯降低，便會引起滑坡災(zāi)害發(fā)生。

3" "數(shù)值模擬法穩(wěn)定性評價

3.1" "模型建立

采用三維數(shù)值分析模型對滑坡工程地質(zhì)資料進(jìn)行分析，模型寬度Y方向取6000m;高度沿垂直方向（Z方向）取原高程2460～2750m，最大厚度190m;長度X方向取6000m。模型有自由面的上表面，固定支座約束其下底面，同時約束X、Y、Z三個方向的位移，左右邊界滑動支座約束X水平方向位移，前后邊界滑動支座約束Y方向位移。劃分網(wǎng)格后的模型總計26034個節(jié)點(diǎn)，125766個單元。三維模型見圖2。

3.2" 參數(shù)選取

如表1所示為已有研究、收集的滑坡資料及穩(wěn)定性的計算、物理力學(xué)參數(shù)取值等。

3.3" "數(shù)值模擬結(jié)果分析

現(xiàn)場滑坡中，關(guān)于Ⅳ滑坡次次級滑坡的變形破壞尤為突出，所以對比分析它們的變形特征，從三維模型計算出的Ⅲ、Ⅳ滑坡2個剖面對岸坡坡體的變形進(jìn)行說明?；轮鲬?yīng)力云圖如圖3所示。

滑坡的應(yīng)力應(yīng)變分布情況在圖3顯現(xiàn)尤為明顯，出現(xiàn)了明顯的在巖體分界線中的應(yīng)力集中現(xiàn)象，Ⅳ的最大主應(yīng)力集中值高達(dá)1.07MPa，平行于岸坡的偏轉(zhuǎn)表現(xiàn)在臨近坡體表面的最大主應(yīng)力上。同時，拉應(yīng)力分布在坡體頂部表現(xiàn)得尤為明顯，Ⅲ、Ⅳ滑坡其他部位的受拉區(qū)范圍，要比Ⅳ滑坡次次級滑坡的范圍小的多。在滑坡內(nèi)部的滑面附近也有勘察的結(jié)論相類似的拉壓應(yīng)力集中現(xiàn)象。

從圖3c可知最小主應(yīng)力的分布，拉應(yīng)力的范圍在Ⅳ滑坡次次級滑坡變形內(nèi)部分布，在滑面界線附近較為集中，坡頂后緣附近拉應(yīng)力也有顯現(xiàn)，形成一個從坡頂后緣沿著變形界線拉應(yīng)力分布的條帶。在外界不利因素影響的情形下，其可能發(fā)生潛在的坡體破壞。

4" "滑坡治理方案建議

4.1" Ⅲ號滑坡工程布置

Ⅲ號滑坡整體穩(wěn)定性好，在滑坡前緣因工程活動、降雨等發(fā)育有3個不穩(wěn)定斜坡，根據(jù)滑坡防治設(shè)計規(guī)范[9]，治理工程針對該3個不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行布置。

4.1.1" "1#不穩(wěn)定斜坡

方案一：采用護(hù)面墻加格構(gòu)護(hù)坡加掛網(wǎng)噴播以及植草綠化的防護(hù)：護(hù)面墻布置于不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位，護(hù)面墻頂部以上按1：1.4坡比削方平整坡面，坡面上設(shè)置預(yù)制格構(gòu)護(hù)坡，并在削坡區(qū)植草綠化。

方案二：采用腳墻加削坡加格構(gòu)錨桿護(hù)坡以及植被綠化的防護(hù)：在不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位的腳墻上，在坡面上按照1：1坡比削方平整、設(shè)置格構(gòu)錨桿護(hù)坡，并在削坡區(qū)植草綠化。

4.1.2" "2#不穩(wěn)定斜坡

方案一：滑樁加樁間擋土墻以及植草綠化的防護(hù)。在不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位設(shè)置抗滑樁，單樁長12m，共設(shè)5根抗滑樁。其嵌固段長6m，懸臂段長6m，樁間距大概在5m。樁間設(shè)擋土墻設(shè)置0.3m頂寬，1.2m的底寬，設(shè)置大約6m的高度。擋土墻面坡設(shè)置階梯式綠化槽，槽內(nèi)填土綠化。

方案二：腳墻加削坡加格構(gòu)錨桿護(hù)坡以及植被綠化的防護(hù)。布置于腳墻上，在不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位，按1：1坡比削方平整坡面，對墻頂部以上進(jìn)行整理。設(shè)置格構(gòu)錨桿護(hù)坡的破面，并在削坡區(qū)進(jìn)行植草綠化。

4.1.3" "3#不穩(wěn)定斜坡

方案一、二：滑樁加樁間擋土墻以及植草綠化。布置于不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位，防護(hù)長度約85m，設(shè)置17根樁長約10m的抗滑樁，樁間距5m，約5m的懸臂段長，嵌固段長5m。樁間設(shè)擋土墻，高、頂寬、底寬分別為5m、0.3m、1m。設(shè)置槽內(nèi)填土綠化的階梯式綠化槽在擋土墻面坡上，以加強(qiáng)防護(hù)。

4.2" "Ⅳ號滑坡次次級滑坡

Ⅳ號滑坡整體穩(wěn)定，其前緣由于工程活動及降雨、風(fēng)化等影響，發(fā)育3個不穩(wěn)定斜坡，次次級滑坡的后緣始終有欠穩(wěn)定到基本穩(wěn)定的狀態(tài)呈現(xiàn)。針對上述3個不穩(wěn)定斜坡及次次級滑坡進(jìn)行治理設(shè)計。

4.2.1" "4#不穩(wěn)定斜坡

方案一：滑樁加樁間擋土墻以及植草綠化：布置于不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位，防護(hù)長度125m，共設(shè)25根抗滑樁，約長12m的抗滑樁樁，長6m的懸臂段，長6m的嵌固段，以及5m的樁間距，樁間設(shè)擋土墻，高、頂寬、底寬分別為6m、0.3m、1.2m，擋土墻面坡進(jìn)行階梯式綠化槽且槽內(nèi)填土綠化的設(shè)置。

方案二：腳墻加削坡加格構(gòu)錨桿護(hù)坡以及植被綠化的防護(hù)：不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位布置腳墻，且坡面上設(shè)置格構(gòu)錨桿護(hù)坡，墻頂部以上按1：0.75坡比削方平整坡面，并在削坡區(qū)植草綠化。

4.2.2" "5#不穩(wěn)定斜坡

方案一、二：擋土墻加植草綠化，設(shè)置長和高分別為50m、3m的C20擋土墻砼結(jié)構(gòu)，布置于不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳外側(cè)，同時在墻外施工影響區(qū)斜坡部位進(jìn)行植草綠化。

4.2.3" "6#不穩(wěn)定斜坡

方案一：擋土墻加回填反壓加植草綠化的防護(hù)。在不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳外側(cè)進(jìn)行布置，采用C20混凝土結(jié)構(gòu)的擋土墻，長和高分別為60m、3m。墻后按1：2.5坡比回填碎石土反壓坡腳。在墻前及墻后施工影響區(qū)斜坡部位進(jìn)行植草綠化。

方案二：腳墻加削坡加格構(gòu)錨桿護(hù)坡以及植被綠化的防護(hù)。不穩(wěn)定斜坡前緣坡腳部位在腳墻進(jìn)行布置，按1：0.75坡比削方平整坡面，對墻頂部以上進(jìn)行防護(hù)。坡面上設(shè)置格構(gòu)錨桿護(hù)坡，并在削坡區(qū)植草綠化。

4.2.4" "Ⅳ號滑坡、次次級滑坡

方案一：采用共計37根的抗滑樁方案，設(shè)置3排抗滑樁進(jìn)行防護(hù)。其中：次次級滑坡前緣公路內(nèi)側(cè)布置于A排樁板墻，共設(shè)17根抗滑樁，樁間距5.0m，樁間設(shè)擋土板，高5～8m，厚0.4m;B排抗滑樁布置于在次次級滑坡前緣左側(cè)部位，共設(shè)10根抗滑樁，樁間距5.0m為全埋式;C排抗滑樁布置于在次次級滑坡后緣公路外側(cè)陡緩交界部位，共設(shè)10根抗滑樁，為全埋式樁。

方案二：采用抗滑樁加腳墻方案進(jìn)行防護(hù)，設(shè)置26根的二排抗滑樁。其中：在次次級滑坡前緣緩坡處布置A排抗滑樁，設(shè)置5.0m樁間距，設(shè)樁間設(shè)擋土板27根抗滑樁，高度約5～8m，厚度約0.4m;B排抗滑樁布置于在次次級滑坡后緣公路外側(cè)陡緩交界部位，共設(shè)10根抗滑樁，為全埋式樁。設(shè)置腳墻在前緣公路內(nèi)側(cè)，總高和長分別為3m、56m。

5" "結(jié)束語

為減少或避免災(zāi)害所造成的損失，對于滑坡的勘察及治理是必要而緊迫的，本文對某滑坡進(jìn)行詳細(xì)勘察，對滑坡地質(zhì)條件進(jìn)行了明確，采取FLAC3D軟件綜合滑坡現(xiàn)狀進(jìn)行了三維穩(wěn)定性數(shù)值的模擬分析。

研究結(jié)果顯示，地質(zhì)生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)即滑坡區(qū)，建議對滑坡區(qū)進(jìn)行地質(zhì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，尤其是對滑坡前緣隨意開挖等活動要大力禁止，同時應(yīng)規(guī)范滑坡區(qū)上的灌溉用水排放，嚴(yán)禁在滑坡體上隨意灌溉，須將剩余的水直接排向滑坡區(qū)。

此外，要加強(qiáng)對滑坡前緣及其周邊地帶的監(jiān)測，并形成文字記錄。建議設(shè)立明顯的警示標(biāo)志，提醒當(dāng)?shù)鼐用?、過往行人、車輛觀察通行，特別是在暴雨、大雨等不良季節(jié)。同時考慮到滑坡危害的嚴(yán)重性、不可預(yù)防的災(zāi)害性，建議治理滑坡的方案要盡快擬定，治理工程施工要盡快實(shí)施，多措并舉，以消除安全穩(wěn)患。

參考文獻(xiàn)

[1] 何維山，唐俊，宋正輝.某山區(qū)公路碎石土滑坡成因及穩(wěn)定性分析[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報，2021，32（4）：100-103.

[2] 楊森，方榮，徐書文，徐川川，劉冬，豆靖林.河南省西峽縣石界河鄉(xiāng)通渠村滑坡成因分析及穩(wěn)定性評價[J].礦產(chǎn)勘查，2021，12（10）：2137-2143.

[3] 龍盛軍，霍玉龍，王雪晴，等.基于不平衡推力法的滑坡穩(wěn)定性分析[J].土工基礎(chǔ)，2021，35（5）：601-604.

[4] 聶云峰.某公路滑坡體形成及應(yīng)對分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（16）：116-118.

[5] 張盧明，周勇，岳建國等.粉砂質(zhì)頁巖高邊坡滑坡動力穩(wěn)定性分析及防治效果評價[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，36（3）：34-42.

[6] 趙晉乾.大型深層凝灰?guī)r滑坡綜合勘察體系研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2020（10）：75-78.

[7] 王保林，姚裕春.基于創(chuàng)新方法的林織鐵路滑坡路塹加固結(jié)構(gòu)研究[J].高速鐵路技術(shù)，2015，6（2）：15-18.

[8] 劉宇平，吳立，袁青，等.客運(yùn)專線隧道洞口穿越古滑坡帶施工技術(shù)[J].鐵道建筑，2014（11）：81-84.

[9] GB/T38509-2020，滑坡防治設(shè)計規(guī)范[S].