某公路隧道進口滑坡勘察及穩定性評價

張國銀

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

1 概況

某公路隧道為左右線分離式隧道，兩隧道左側邊墻最大間距約為25 m，隧道右線全長2 288 m，隧道底板最大埋深178.36 m；隧道左線全長2 308 m，隧道底板最大埋深177.26 m。左右線均屬長隧道，隧道總體走向呈257°～266°。

根據勘察結果，隧道進口位于基巖陡坡上，基巖巖性由三疊系劉家溝組強風化砂巖夾薄層泥巖組成，坡面植被發育，巖層受風化影響，節理裂隙較發育，巖體較破碎，且巖層傾向與邊坡坡向一致，呈不利組合，仰坡穩定性較差。

施工過程中，在進口端洞頂截水溝、邊仰坡施工完成后，左右洞之間邊仰坡山體發生滑塌，見圖1。根據現場調查，隧道左洞仰坡在距離洞口約50 m處出現一條長40 m，寬1.2 m，深約6 m左右的斜向裂縫，洞口邊坡整體處于不穩定狀態，屬于被開挖切腳的順層巖質邊坡滑坡[1]。

圖1 滑坡全貌照片

2 工程地質條件及水文地質條件

2.1 地形地貌

隧址區地貌單元為侵蝕剝蝕基巖中山區，區內地形起伏較大，沖溝發育，隧道與山體走向斜交。隧道進口為基巖陡坡，植被發育，主要為松木等。隧道地表海拔高程介于1 093～1279 m，相對高差約為186 m。

2.2 地層巖性

勘察區范圍內地層主要由三疊系劉家溝組磚紅色中-厚層細粒長石砂巖、粉砂巖為主，上部夾泥巖、砂質泥巖或砂質頁巖，中下部為中-厚層狀砂巖偶夾少量薄層泥質砂巖。整個隧道圍巖97%位于該組地層中。鉆探揭示其強風化層厚度為10～15 m。

2.3 地質構造

項目區展布于Ⅱ級構造單元呂梁-太行斷塊及疊加于其上的Ⅲ級構造單元沁水塊坳內，路線所處的Ⅳ級構造單元為郭道-安澤近南北向褶帶，隧址區構造較復雜，隧道中部發現一南-北向對稱背斜構造-Sb，滑坡附近無斷層通過。隧道進口巖體產狀：94°∠22°，發育兩組節理產狀：180°～190°∠75°～82°（3條 /m），90°～95°∠67°（6條 /m）。

由圖2、圖3可知，巖層傾向和隧洞進口坡面傾向基本相同，屬順向坡，所發育的兩組優勢節理傾角皆比較大，因此存在沿層面和節理面組合面滑坡的可能性，呈不利組合關系。

圖2 隧道進口節理走向玫瑰花圖

圖3 結構面赤平極射投影圖

2.4 水文地質

隧址區圍巖巖性以中-薄層狀砂巖為主，偶夾薄層砂質泥巖，砂巖具大孔隙或裂隙，是很好的含水介質，有利于大氣降水的下滲補給，而砂質泥巖具有一定的隔水性，使地下水進一步富集。

隧址區地表小型沖溝發育，大部分屬于季節性沖溝，平時無水，雨季可形成短暫水流，隧道出口分布有少量地表水，其水面標高高于隧道前半段設計標高，說明隧洞內有地下水分布，地下水類型為碎屑巖裂隙水，補給來源主要靠大氣降水。

3 滑坡工程地質特征

3.1 滑坡形態特征及現狀

該滑坡從滑動特征上，可分為南北2塊次級滑體。

①號次級滑體（北側）已經發生整體滑動，坡體變形較為劇烈，平面形態近似紡錘形，滑體周界清晰，主要受巖體2組節理裂隙控制，后緣（見圖4）呈陡坎狀，較為光滑，可見明顯擦痕，高度約3.5 m左右，南側周界（見圖5）較為平整，為巖體一組（275°∠67°～75°）結構面，深度3～4 m，北側周界位于軟弱面與砂巖分界位置，較為明顯，前緣剪出口已被滑坡掩埋，根據施工單位介紹，剪出口位于斜坡底部軟弱夾層位置；滑動面位于砂巖所夾的泥巖接觸面，厚度約0.01～0.02 m，滑動傾角為20°～25°左右。滑體主要由三疊系劉家溝組強風化砂巖夾薄層泥巖構成，滑坡體塊碎石多呈稍密狀，且局部含孔隙水稍明顯，有滲水現象，滑坡體中南部相對較厚，北側較薄，其主軸長約80 m，平均寬度18 m，滑體厚度5～8 m，滑體體積約0.6萬m3，滑動方向98°，與巖層傾向基本一致，滑坡體自然坡面20°～30°，坡面上以松木為主。屬小型順層基巖滑坡。

圖4 滑體后緣裂縫

圖5 滑坡南側周界照片

②號次級滑體（南側）尚未發生整體滑動，但后緣已經出現拉張裂縫，滑體處于蠕動擠壓變形階段，裂縫寬度約10～25 cm，深度約10～30 cm，延伸長度為8 m左右，且有擴大的趨勢。平面形態近似紡錘形，②號滑體主軸長90 m，平均寬度16 m，滑體厚度約7～9 m，滑體體積約1.15萬m3；根據現場調查和前緣剪出口（滲水點）分布位置，滑動面可分為淺層和深層兩層（見圖6），目前淺層滑動面有剪出跡象，深層滑動面剪出跡象不明顯，根據分析，深層滑動面與①號滑體的滑動為同一層。

圖6 ②號滑體前緣剪出口（潛滑面）位置

3.2 滑坡成因分析

3.2.1 地質內因

滑體主要由三疊系劉家溝組強風化砂巖夾薄層泥巖組成。巖體呈強風化，節理發育，層面平滑，結合程度較差；發育兩組節理：180°～190°∠75°～82°（3條 /m），90°～95°∠67°（6條 /m），節理面無充填或泥質充填。巖層產狀為94°∠24°，巖層傾向與邊坡同向，且巖層產狀與節理形成一個楔形體，呈不利組合關系。同時泥巖夾層遇水土體強度降低，形成軟弱結構面，為坡體滑動提供了條件[2-3]。

3.2.2 外因

由于隧道洞口開挖，破壞了山體自然平衡狀態，前緣形成臨空面，坡面巖體破碎，雨水下滲，導致泥巖夾層遇水軟化，形成軟弱結合面，坡體沿軟弱面牽引中后部土體向斜坡低地滑動，造成邊坡滑塌。

3.3 滑坡穩定性評價

3.3.1 工況及計算方法選擇

根據《公路路基設計規范》（JTG D30—2015），分別從正常、非正常2個工況對主滑斷面進行推力計算，采用“理正巖土工程系列軟件”進行計算。

3.3.2 參數選取

該次滑坡穩定性分析參數選取，主要通過滑坡反算并參考同類邊坡中巖層的抗剪強度指標綜合確定。其中滑體土重度γ=22 kN/m3，飽和重度γsat=25 kN/m3，c正常=10.5 kPa，c飽和=7.0 kPa。其中滑坡參數反算時，選取現狀穩定系數K=0.95進行反算，反算參數結果見表1。

表1 滑帶土力學參數反算結果表

3.3.3 滑坡穩定性分析與評價

①號次級滑體已整體滑塌，坡面仍有滑動的跡象，處于不穩定狀態。 ②號次級滑體（淺層），后緣已經形成拉張裂縫，前緣剪出口有滲水，且有變形跡象，其變形處于蠕動擠壓階段，穩定性狀態為欠穩定。②號次級滑體（深層），剪出口未發現明顯變形跡象，但其滑動面和①號滑體為同一滑動面，屬于潛在滑面。根據工程類比，若左洞口繼續開挖，臨空面擴大后，可能會引發順層滑坡，定性其現狀穩定性處于欠穩定-基本穩定狀態。

根據滑坡體目前的穩定狀態，對主滑斷面進行推力計算。c、φ值采用反算并參考同類邊坡中巖層的抗剪強度指標綜合確定。計算結果見表2。

表2 剩余下滑力計算表

根據《公路路基設計規范》（JTG D30—2015）要求正常工況取安全系數為1.3，非正常工況取1.2，經計算，最后一個條塊剩余下滑力為573 kN/m、150 kN/m、1 324 kN/m，抗滑力小于下滑力，該滑坡穩定系數不滿足規范要求，安全儲備不足。

4 結論與建議

a）滑坡主要由三疊系劉家溝組強風化砂巖夾薄層泥巖組成，巖體呈強風化，節理發育，層面平滑，結合程度較差，巖層傾向又與邊坡同向，屬順層坡，邊坡開挖，破壞了山體自然平衡狀態，是邊坡產生滑坡的主要原因。

b）①號次級滑體已經滑動，現處于不穩定狀態，建議先進行支擋防護后，再對滑體進行清除，以防止滑體清除后引起規模更大的順層滑坡。

c）②號次級滑體處于欠穩定-基本穩定狀態，為防止后期洞口施工的擾動引起新的滑坡，建議對該滑體坡腳處采用抗滑支擋治理措施，并做好坡面防護等工程措施。