山區陡坡路堤滑坡失穩分析

周科，李成強，張玉廣

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

截至2022 年底，西南山區高速公路通車里程云南、四川、貴州分別已突破10000Km、9000Km、8300Km。隨著高速公路建設的持續推進，工程建設條件愈加復雜。尤其是山區公路，不可避免沿陡斜坡布線，往往會產生隧道偏壓、深挖方、陡坡路堤[1][2]等現象。

貴州省某高速新站互通匝道AK1+230～AK1+360 位于貴州省遵義市桐梓縣新站鎮，以路堤通過陡斜坡。2020 年7 月，路堤填筑后在連續降雨下發生滑移失穩。

1 場區工程地質條件

1.1 地形地貌

滑坡區地形起伏變化大，植被較發育。場區海拔611.5～730.6m，相對高差119.1m；線路軸線通過地段海拔635～645m，相對高差10.0m。地貌類型為侵蝕構造中低山地貌。

1.2 水文氣候

場區屬長江流域綦江水系松坎河支流，場區未見地表徑流。

場區屬亞熱帶季風氣候區，年均氣溫14.7℃，極端最高36.6℃，極端最低-6.9℃；多年平均降水量1037.3mm，年最大降雨量1374mm，最大日降雨量173.3mm。

2020 年6 月初至2020 年7 月初，桐梓縣新站鎮小水鄉降雨量為607.4mm，降雨量與往年比較，降雨量大、持續時間長。

1.3 地質構造與地震

場區位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱之鳳岡北北東向構造變形區。場區巖層單斜，產狀穩定，巖層產狀254°∠43°，根據地質調查，場區節理主要發育有2 組，發育特征見表1。

表1 場區節理發育特征統計表

場區地震動反應頻譜特征周期為0.35s，地震動峰值加速度值為0.05g，對應地震基本烈度為Ⅵ度。

1.4 巖土構成

殘坡積層（Q4el+dl）粉質粘土：褐黃色，可塑狀，厚度0～2m，場區零星分布。

殘坡積層（Q4el+dl）碎石土：褐色，主要成為砂巖、泥巖碎石，含量約為65%～75%，粒徑20mm～80mm，經動力觸探N63.5 錘擊數為3～10 擊，結構松散～稍密，厚度6～10m，分布于AK1+230～AK1+360 左側斜坡體上。

侏羅系中統上沙溪廟組（J2s）強風化砂巖夾粉砂質泥巖：灰黃色，薄至中厚層狀，節理裂隙發育，巖體破碎，巖芯呈塊狀、碎塊狀，厚2～10m。

侏羅系中統上沙溪廟組（J2s）中風化砂巖夾粉砂質泥巖：灰色，薄至中厚層狀，節理發育～不發育，巖體較破碎～較完整，巖芯呈柱狀、短柱狀、塊狀。

1.5 水文地質條件

場區地下水類型為第四系松散土層孔隙水、基巖裂隙水。松散土層孔隙水，賦存于上覆松散土體中，埋藏較淺；基巖風化層裂隙水主要賦存于巖體節理裂隙中，為弱含水巖組，為淺層潛水。

2 滑坡基本特征

2.1 原設計施工

匝道AK1+230～AK1+360 段左側滑坡，全長130 米，該段原設計為填方路基，路基填高4～6 米，支護形式為坡腳是護腳墻，坡面是襯砌拱防護。邊坡已按原設計施工護腳墻以及填方處理。

2.2 滑坡位置及規模

新站互通AK1+230～AK1+360 段左側滑坡，滑坡前緣標高為632.00，滑坡后壁頂部標高約672.00，滑坡堆體積前后高差約40 米，后緣為鄉村道路，前緣為A 匝道路基護腳墻位置。根據地質調繪、鉆探及現場監測（圖1），該滑坡體前緣橫向寬130 米，縱向長約90 米，滑坡平面面積約8900m2，最大滑坡深度約10 米，平均厚度約8 米（圖5），滑體體積約71200m3，根據《公路工程地質勘察規范》的分類標準，該滑坡為中型滑坡。

圖1 AK1+230～AK1+360 段滑坡鉆孔、監測平面布置圖

圖2 鄉村道路開裂圖

圖3 護腳墻開裂錯動

圖4 拱形骨架嚴重變形破壞

圖5 JCK01 在不同時間下孔深－位移曲線

2.3 滑坡變形破壞特征

新站互通AK1+230～AK1+360 段左側滑坡從填方路基到后緣裂縫坡體，以近垂直于路基走向整體滑坡，主滑方向287°。滑坡前緣護腳墻發生開裂，裂縫寬度8～15cm，護腳墻分隔處錯開約最大20cm（圖3），坡面拱形骨架發生嚴重變形及破壞（圖4）；AK1+260擋墻接縫上部裂縫明顯變大。后緣裂縫位于路基左側80 米處鄉村道路路基邊緣，裂縫寬度約5～15cm，長度約100 米（圖2）。

2.4 滑坡物質組成

滑體物質主要為碎石土組成，碎石含量約為65%～75%，粒徑20mm～80mm，經動力觸探N63.5 錘擊數為3～10 擊，結構松散～稍密，該滑坡為覆蓋層滑坡。

2.5 滑動面及滑床特征

滑動面后緣位于路基左側鄉村道路左邊緣處，根據鉆探成果資料，滑動面后緣主要覆蓋層內滑動，中部沿土巖界面滑動，剪出口位于A 匝道路基護腳墻位置，滑面主要位于覆蓋層內。

滑床為強～中風化層砂巖夾泥巖，其中強風化層巖體破碎，中風化層巖體較破碎～較完整。JCK01 和JCK03 在不同時間下孔深位移曲線如圖5 和圖6 所示。

圖6 JCK03 在不同時間下孔深－位移曲線

3 滑坡破壞機理

（1）新站互通AK1+230～AK1+360 滑坡位于一斜坡體溝谷處，溝谷位置地勢相對較低，地表水易匯集。路基填高4～6 米，滑坡區覆蓋層為6～10m 厚碎石土，下伏基巖為砂巖夾泥巖。

（2）2020 年6 月初至2020 年7 月初，桐梓縣新站鎮小水鄉降雨量為607.4mm，降雨量與往年比較，降雨量大、持續時間長。

（3）由于滑坡段位于溝谷位置，地表水易匯集，降雨快速入滲碎石土，因下伏基巖層間夾有不透水泥巖，當水體進入不透水巖層時，水體直接在土巖界面快速運移，直接降低滑面土體抗剪參數，使坡體下滑力增大，發生蠕動變形，滑坡后緣出現拉張裂縫。

（4）隨著坡體蠕動變形加劇，使裂縫貫通、滑坡大部分形成，由于暴雨持續時間較長，滑坡抗剪強度急劇降低，坡體下滑力急劇增大，抗滑力急劇減小，當滑坡不斷擴大并貫通，下滑力大于抗滑力時，最終滑坡形成。

（5）由于滑坡體后緣段土體厚度大于前緣段，因此在坡體后緣先發生滑動，出現張拉裂縫，在持續降雨作用下，進而推動前緣土體整體滑移，故滑坡為推移式滑坡。

綜上，陡斜坡、覆蓋層厚、下伏基巖有不透水泥巖 是滑坡產生的內在因素，持續降雨、工程活動是誘發滑坡的外在因素。

4 穩定性計算

根據地質調繪、鉆探，結合工程類比、反算法及相關規范，推薦主要巖土層的相關物理力學參數如表2 所示。

表2 推薦巖土體物理力學指標參數表

根據該滑坡的破壞模式，滑動面為土巖界面及碎石土層滑動，根據《公路滑坡防治設計規范》（JTG/T3334-2018）[3]規定，采用不平衡推力法對A-A'斷面進行計算，結果如圖7 所示。

圖7 AK1+230～AK1+360 段滑坡A-A'工程地質剖面圖

經計算，在暴雨工況下，AK1+290 斷面滑面安全系數0.96，建議設置抗滑樁位置剩余下滑力1255.5kN，潛在滑面安全系數0.995，剩余下滑力910.5kN；正常工況下，滑面安全系數0.986，建議設置抗滑樁位置下滑力達1310.5kN，潛在滑面安全系數1.081，剩余下滑力861.8kN，穩定系數均不滿足規范要求，場區已出現滑移現象。因此，依據下滑力及安全系數情況，建議采用支擋加固方案。

5 結論

本文通過工程地質調查、鉆探、監測探究貴州某高速匝道填方滑坡的成因及機理，陡斜坡、覆蓋層厚、下伏基巖有不透水泥巖是滑坡產生的內在因素，持續降雨、工程活動是誘發滑坡的外在因素，并通過計算分析提出處治方案建議。本文對降雨誘發滑坡僅為定性，建議下一步結合不同日降雨量、不同持續時間對滑坡的形成作定量研究。