公路巖土滑坡形成機理及治理策略研究
——以某巖溶區公路為例

劉明發

（貴州正業工程技術投資有限公司，貴州貴陽 550000）

近年來，我國加大了公路建設投資，擴大了公路覆蓋面，帶動了多個地區經濟發展[1]。由于公路建設巖土環境較為復雜，部分巖區受天氣等因素影響，容易引發滑坡災害，對公路安全運營造成了較大威脅。為了提高公路運營安全性，我國開始嘗試探究公路巖土滑坡形成的主要原因，希望能夠找到有效治理方案[2]。從當前的研究成果來看，國內對于邊坡滑動機理尚未給出正確的理解，導致滑坡治理方向出現偏差[3-4]。為了彌補以往研究的不足，本文以某巖溶區公路為例，加深探究公路巖土滑坡的形成機理，同時對滑坡的治理策略展開研究。

1 某巖溶區公路地質情況

1.1 地形地貌

公路所處地區地貌為巖溶峰叢地形，邊坡巖體破碎情況較為嚴重，勘查到該地區存在巖溶。半山腰至山底，均存在坡積，部分區域存在殘積碎石土，或者黏土，這些土質主要由灰巖風化形成。該公路中存在綜合性滑坡，由土體和巖體組成。位于公路兩側的山頂標高范圍368m～370m，位于低洼處的標高為188m，山坡坡度范圍260～590，坡度差較大。如圖1 所示為滑坡地形圖。

圖1 滑坡地形圖

1.2 滑坡底層巖性

按照公路地質狀況不同，將滑坡拆分為兩部分。

I 區：公路K306+340～+500 段，引發滑坡的主要原因是土質。位于淺層處的土質為碎石質黏性土，該類型土的厚度范圍0.7m～6m，具有較強的可塑性，形狀為棱角狀，以灰巖為主。位于中下層的土質為全強風化破碎灰巖層，部分區域存在碎石結構，大部分土層中摻雜著黏性土，該層厚度范圍6m～15m，不需要經過其他處理，利用挖掘機開挖即可。位于底層的土質為風化狀灰巖，蓋層厚度位于薄層和中層之間。

II 區：公路K306+500～+565 段，引發滑坡的主要原因是巖質。該區域巖土的表層覆蓋物較少，分布著較多裂縫，表面凹凸不平。表層以下均為灰巖，該巖體的厚度位于薄層和中層之間。其中，位于淺層的灰巖中摻雜著黏土和碎石，部分區域存在裂縫。由于相鄰巖石之間的黏結性比較薄弱，在挖掘之前，必須采取爆破處理。

1.3 水文狀況

該公路所處地區地下水在不同季節發育差別較為顯著，旱季期間，滑坡地下水未出現發育跡象，當雨季到來時，地下水出現較為明顯的發育跡象。由于公路斜坡處匯水覆蓋面積較大，受降雨影響，地表形成的徑流較大[5]。從土層分布結構來看，表層下方的黏土含量較大，不容易出現滲水情況，所以邊坡滯水的時間相對長一些。一般情況下，一次強降雨，需要十幾天的滲透揮發，邊坡水才會消散[6]。

1.4 滑坡情況

通過勘查可知，該公路所處地區路基的右側布設邊坡結構，工程設計方案中，設置兩個級邊坡比。其中，第一級坡比為1:0.76，剩余級邊坡比為1:1。然而工程實施期間，受到強降雨影響，公路施工路段連續多日降雨，開挖形成的截水溝基坑位置形成了裂縫。其中，裂縫寬度為16cm。在接下來兩個月的施工中，再次出現多次降雨天氣，導致邊坡下滑嚴重，水平位移量最大值達到了3.2m，裂縫貫通了整個邊坡，形成的深度約為9.8m。由于邊坡下滑，產生了滑動力，在該力作用下，巖體結構受到的影響較大，異常碎裂分布占比較大，巖土體發生松動。

經過勘查可知，公路滑坡總長度約為223m，邊坡滑動軸線長度約為143m，滑坡高度最大值約為70.5m，滑坡覆蓋面積高達2.8×104m2。關于兩個滑坡區域厚度的勘測，I 區和II 區的厚度分別為15m、10m。

2 公路滑坡形成機理

公路右側發生邊坡滑動災害后，為了深入挖掘滑坡形成機理，首先采取了卸載處理。在原有的基礎上，建設新的高邊坡，以該地區可能受到的影響因素作為建設條件，綜合分析后，擬定邊坡過度放緩處理方案[7]。其中，I 區放緩，按照1:1.5 分級方式采取放緩處理，設置平臺間隔為10m。II 區放緩，按照1:1.27 分級方式采取放緩處理，其角度控制，I 區相交角度控制在90°范圍內，與路基呈斜交。另外，在I 區和II 區中間修建縱向排水溝，卸載原有三級平臺，此時測量邊坡高度約為70m，將平臺規格改為六級。在此基礎上，勘查巖土與地形、路塹開挖情況，從中挖掘公路滑坡形成因素。

2.1 公路滑坡形成因素

2.1.1 巖土與地形

I 區地質勘探結果顯示，該區域分布的粉質黏土比較多，并且夾帶部分碎石，此部分巖土占據土層的厚度比例較大，總體呈現為松散-稍密狀態，具有較強的滲透性，自身抗剪強度不是很高。一旦出現強降雨，便會受到較大影響，出現滑坡等問題[8]。另外，該區域自然坡處平衡能力較弱，一旦邊坡開挖，底部支撐作用便會逐漸下降。

II 區地質勘探結果顯示，該地區強中風華灰巖比較多，大部分區域存在節理，與巖層產狀相似。通過采樣發現，巖土層為碎屑灰巖和泥質為主，兩部分組成的混合體，在抗剪方面較為薄弱，并且巖土內部發育這較多巖溶裂縫。當雨水來臨之際，該結構就成為了雨水滲透的主要通道，容易引起滑坡災害。

2.1.2 路塹開挖

公路路塹開挖深度超出常規標準，大大降低了巖體邊坡穩定性，坡基層上半部分與下半部分明顯不協調，導致邊坡應力不再保持平整狀態。應力釋放后，開始產生坡體位移。該公路施工過程中，根據開挖施工需求，采用爆破的方式，打破原有的巖石體系，雖然滿足了公路修建要求，但是對周圍巖體的影響過大，部分灰巖受震動影響產生位移。為了避免問題，工程實施期間開挖截水溝，具有一定排水作用，但是因未及時砌筑，降低了雨水排放能力。

2.1.3 降雨

降雨作為引發滑坡事故的誘因，對公路兩側滑坡的影響較大。從降雨資料來看，連續降雨和強降雨來臨時，邊坡碎石土、破碎的巖體穩定性降低，沿著邊坡向下滑落，雖然公路兩側修建了排水溝，但是部分排水溝砌筑不及時，并且排水能力有限。巖體裂縫中的水壓隨著降雨的持續逐漸增加，減弱了巖體結構的抗剪強度，因而出現了滑坡現象。

2.2 滑坡計算分析

綜合分析I 區和II 區的各項影響因素，嚴格按照國家公路滑坡參數計算標準，分別對降雨工況和天然工況下的滑坡斷面中剩余下滑力和安全系數進行計算。其中，單寬取值為1m，滑坡計算公式為A.0.2。本次計算以滑弧滑動和平面滑動區域為分析對象，每個區域斷面取點3 個，如表1 所示為滑坡斷面計算結果。從表1 中統計結果來看，與降雨工況相比，天然工況的滑坡斷面安全系數更高一些，此項指標數值范圍1.09～1.21，而降雨工況下安全系數最大值僅有0.97。由此看來，降雨對滑坡的影響較大。另外，從兩個不同區域的滑坡情況來分析，降雨工況，滑弧滑動區域的安全系數范圍0.83～0.88，平面滑動區域的安全系數范圍0.77～0.97，由此看來，平面滑動區域在此工況下的安全系數分布跨度較大，部分區域的安全系數高一些，但是部分區域的安全系數低于滑弧滑動區域安全系數。從統計結果來看，滑弧滑動區域發生滑坡危險的覆蓋面積較大，需要給予高度警惕，平面滑動區域部分地區的滑坡問題需要加大重視。天然工況，滑弧滑動區域的安全系數范圍1.12～1.21，平面滑動區域的安全系數范圍1.09～1.15。由此看來，天然工況下，滑弧滑動區域安全系數偏高，巖土結構穩定性較高，此工況下需要加強對平面滑動區域滑坡問題的治理。總體分析，降雨工況是滑坡防治的重點。

表1 滑坡斷面計算結果

3 公路滑坡治理策略

3.1 滑坡水害治理

考慮到水是導致滑坡的主要原因，無論是滑弧滑動區域，還是平面滑動區域，在降雨工況下，受到的影響都很大。所以，做好排水工作非常重要，建議從地表和地下兩個部分出發，分別采取排水處理措施。

3.1.1 地表排水：將滑坡體截水溝作為重點修復對象，縮短工期，盡快完成坡面匯水截流，從而避免降雨對此部分工程的排水功能造成影響。針對邊坡，采取坡面排水處理，以此緩解雨水下滲影響。目前，應用比較多的坡面排水處理方法有修建急流槽、平臺排水溝等。

3.1.2 地下排水：在坡體鋪設盲溝濾管，形成3 排水管道體系。其中，孔徑大小為110mm。當降雨來臨時，雨水將深入坡體裂縫中，通過濾管排除，從而減小縫隙中的水壓，降低對滑坡巖土結構穩定性的影響。

3.2 滑坡裂縫注漿

滑坡問題的產生主要一部分原因是巖土裂縫抗剪強度偏低，對于雨水的滲入抵抗能力薄弱，容易引發滑坡災害。建議從巖土裂縫入手，采取注漿的方式，填充裂縫中的空隙，以此降低雨水滲入影響。目前，應用比較多的注漿方式有兩種，分別是砂漿灌填、水泥漿澆筑，需要根據裂縫大小選擇相應處理措施，前者適合細小的裂縫，后者適合粗裂縫。本文提出的公路工程巖土中同時分布著細小裂縫和粗裂縫，因而需要采取兩種注漿方式，按照施工操作標準，分別對每一條裂縫采取注漿處理。

3.3 防護體的構建

考慮到滑坡問題的誘發因素較多，雖然滑弧滑動區域和平面滑動區域在兩種不同工況下的滑坡安全系數存在一定差異，但是相差數值不是很大。所以，對于兩種類型滑坡問題的防護工作，本文提出相同的治理方案。如圖2 所示為綜合治理方案圖。

圖2 公路滑坡治理方案

I 區治理：該區域為滑坡問題產生的源頭，采取“錨索地梁+抗滑樁”結構布設防治體系。其中，抗滑樁的間距設置為4m，在巖層10m 處設定錨固段進入位置。另外，在地梁中間采取掛網處理，即在該區域綠化，以此提高巖土結構穩定性。

II 區治理：該區域采用與I 區同樣的方法布設抗滑樁，與I區不同的是，以單墩錨索代替錨索地梁，錨索布設間距的設置與I 區相同。為了提高巖土結構穩定性，利用厚層基材錨桿對該區域加以綠化處理。

III 區治理：該區域為新臨空面，考慮到土層結構關系，受雨水沖刷容易表明巖土容易滑動。為此，采用砂漿錨桿加以固定，并在其表面增加鋼筋網，采用掛網技術施工。為了繼續加強穩定性，在其上方添加錨索加固。

IV 區治理：該區域以巖體崩落防治為主，在此區域內布設防護網。

V 區治理：考慮到該區域下滑力不是很大，后緣地面坡度比較小，從造價控制角度出發，選取錨桿格梁作為區域滑坡防治材料，設定材料的長度范圍6.5m～7.0m。

VI 區治理：該區域的邊坡高度參數數值比較小，下滑力薄弱，后緣地面存在反坡，部分區域地面線比較平緩。為了降低滑坡發生可能性，在其底部修建擋土墻，高度約為1m，同時在其上方修建拱形架構，采取綠化方式加強結構穩定性。

3.4 施工效果分析

按照上述方案施工，并在該公路邊坡位置布設滑坡監測網，根據監測結果，判斷本文提出的滑坡問題治理方案是否可靠。監測結果顯示，該公路工程經過1 個雨季，受雨水沖擊后，巖土表面未出現新的裂縫，并且邊坡上半部分沒有出現破碎巖體。從整體來看，該公路的滑坡穩定性有了明顯改善。綜合治理方案及其他措施的應用，可以有效防治滑坡問題的產生，并且工程造價成本較低，可以作為公路建設參考依據。

4 結論

本文以某巖溶區公路為例，嘗試探究公路巖土滑坡形成機理，根據公路建設現場實際情況，給予滑坡防治策略。根據公路現場勘查結果分析，該公路滑坡產生的主要因素包括巖土與地形、路塹開挖、降雨三項。經過計算分析，滑弧滑動和平面滑動區域在降雨工況下的安全系數更低一些。因此，本文針對降雨工況提出了滑坡治理策略，希望對公路建設滑坡問題的防治有所幫助。