巖溶山區(qū)公路厚層滑坡穩(wěn)定性分析及防治措施

張瀟敏 王約斌

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 614100）

0 引言

山區(qū)公路建設(shè)常遇山高坡陡地形，人力無(wú)法到達(dá)，勘察、設(shè)計(jì)、施工也受到地形地貌、技術(shù)手段的制約。對(duì)公路邊坡進(jìn)行切削開(kāi)挖，常引起坡腳失去支撐，體內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，極易在后緣形成裂縫，并逐級(jí)向后發(fā)展，形成牽引式滑坡[1-3]，嚴(yán)重制約工程建設(shè)的順利進(jìn)行，影響后期運(yùn)營(yíng)安全。本文以四川山區(qū)某公路邊坡工程為例，對(duì)巖溶山區(qū)公路厚層滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出防治措施。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

場(chǎng)區(qū)地貌單元屬于構(gòu)造溶蝕中山地貌，屬構(gòu)造剝蝕、溶蝕作用形成。斜坡整體東南側(cè)高、西北側(cè)低，原始地形陡峭，植被發(fā)育，坡度約35°～50°。

擬建公路位于斜坡中下部，整體坡向約310°。道路為半挖半填設(shè)計(jì)，道路內(nèi)側(cè)原設(shè)計(jì)按中風(fēng)化灰?guī)r1∶0.3開(kāi)挖，坡高6～8m，外側(cè)采用衡重式擋墻路肩墻支護(hù)，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)持力層為中風(fēng)化灰?guī)r。

1.2 地層巖性

研究區(qū)土體自上而下依次為：（1）第四系崩坡積（Q4el+dl）粉質(zhì)黏土：紅褐色，可塑狀，含少量角礫；（2）第四系崩坡積（Q4col+dl）含粉質(zhì)黏土塊石層：稍濕，稍密～中密，母巖粒徑5～40cm，粉質(zhì)黏土含量約20%～30%；（3）二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r：產(chǎn)狀約225°∠78°，發(fā)育兩組陡傾優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，巖體有明顯溶蝕孔隙，節(jié)理裂隙發(fā)育。

1.3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地斜坡位置匯水面積較大，坡頂未見(jiàn)地表水體。坡腳為長(zhǎng)江五級(jí)支流水系，寬約50m，常水位469.8m。公路為庫(kù)區(qū)復(fù)建公路，在庫(kù)區(qū)蓄水后，庫(kù)區(qū)正常蓄水位為562m，該段道路設(shè)計(jì)標(biāo)高585.15～585.24m，比庫(kù)區(qū)蓄水位高約23m。

場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水類(lèi)型主要為巖溶裂隙水，淺表分布少量第四系孔隙水，以上層滯水為主，下伏基巖構(gòu)造及風(fēng)化裂隙中含有一定量的基巖裂隙水。

2 滑坡變形特征

施工期間發(fā)現(xiàn)，K3+860～K3+920段路塹邊坡按坡比1∶0.3開(kāi)挖后，揭露地層巖性為厚層土體。雨季期間，該段路塹土質(zhì)邊坡發(fā)生淺表溜滑，變形區(qū)平面呈不規(guī)則的“圈椅”狀，主滑方向?yàn)?07°，順公路縱長(zhǎng)約55m，橫向長(zhǎng)約60m。滑坡后緣高程約613m，前緣高程約為585m，高差為28m，平面面積約1250m2。溜滑土體總方量約5000m3，堆積于公路路塹邊坡坡腳。

補(bǔ)充勘察查明，本段上覆粉質(zhì)黏土、含粉質(zhì)黏土碎塊石土層，基覆界面沿道路縱向呈V字形，兩端淺中部厚，土層最大厚度約30m，為典型巖溶沖溝地形，見(jiàn)圖1所示。沿邊坡剖面方向，土體上薄下厚，基覆界面上陡下緩；左側(cè)路肩填土為開(kāi)挖擋墻基礎(chǔ)未見(jiàn)持力層后回填，見(jiàn)圖2所示。同時(shí)，邊坡后緣距坡口線1～2m處及兩側(cè)已產(chǎn)生明顯張拉裂縫，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 邊坡橫斷面地質(zhì)圖

圖2 邊坡縱斷面地質(zhì)圖

3 滑坡成因及穩(wěn)定性分析

3.1 成因分析

邊坡巖體為反傾層狀灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育。坡面局部地形易于匯水，基巖面逐漸形成自上而下的坡面排水通道。同時(shí)，由于場(chǎng)區(qū)巖層為灰?guī)r，地表水易進(jìn)入基巖裂隙，區(qū)域巖溶發(fā)育，在長(zhǎng)期物理化學(xué)作用下，排水通道逐漸下切形成V形溶槽。在此過(guò)程中，崩積、坡積、殘積物逐漸堆積，形成中間厚兩側(cè)薄的碎塊石土堆積體。

因本次工程開(kāi)挖擾動(dòng)，破壞土質(zhì)邊坡坡腳抗滑區(qū)，使得路塹邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，遇連續(xù)降雨，坡體產(chǎn)生局部失穩(wěn)，滑體土堆積于路塹坡腳。

3.2 穩(wěn)定性分析

3.2.1 計(jì)算方法及參數(shù)

定量計(jì)算采用不平衡推力法計(jì)算，計(jì)算工況選取見(jiàn)表1所示。

表1 計(jì)算工況選取

滑動(dòng)面根據(jù)地質(zhì)情況，結(jié)合初步計(jì)算結(jié)果，選擇潛在滑面1、潛在滑面2（見(jiàn)圖2所示）進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果結(jié)論、工程類(lèi)比及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算的基本參數(shù)取值見(jiàn)表2所示。

表2 基本參數(shù)取值

3.2.2 計(jì)算結(jié)果分析

選取V形溶槽中部，滑體最厚、坡面最長(zhǎng)的剖面作為計(jì)算剖面，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3所示。

表3 計(jì)算結(jié)果計(jì)算剖面

從表3可知，本滑坡治理設(shè)計(jì)應(yīng)著眼于潛在滑面1。基覆界面較陡，計(jì)算結(jié)果顯示邊坡剩余下滑力較大，可采取措施增強(qiáng)路塹邊坡穩(wěn)定性，減小上部土體剩余下滑力，可降低對(duì)下部抗滑段的抗力需求。

4 防治措施

基于邊坡地形特點(diǎn)，采用“治坡先治水”的理念；基于滑體特點(diǎn)，采用“強(qiáng)腰固腳”的措施，重點(diǎn)針對(duì)潛在滑面1進(jìn)行綜合治理（見(jiàn)圖3所示）。

圖3 邊坡剖面布置圖

4.1 路塹邊坡截排水設(shè)計(jì)

邊坡為溶槽段，匯水條件相對(duì)較好。為避免基覆界面繼續(xù)下切，采用后緣及兩側(cè)設(shè)截水溝截?cái)嗥旅嫠髦恋缆愤厹辖?jīng)涵洞排走。坡面設(shè)仰斜式排水孔排出土體下滲水流。

4.2 路塹邊坡支擋防護(hù)設(shè)計(jì)

為保證路塹坡腳局部清方的穩(wěn)定性，路塹邊坡設(shè)擋墻臨時(shí)護(hù)腳，而后施作錨索增強(qiáng)抗力。同時(shí)第一級(jí)路塹邊坡設(shè)錨索框架梁防護(hù)，保證永久穩(wěn)定性，錨固段進(jìn)入中風(fēng)化灰?guī)r，框架內(nèi)采用噴錨防護(hù)進(jìn)行隔水，二、三級(jí)邊坡進(jìn)行綠化恢復(fù)。

4.3 路堤邊坡支擋防護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，路堤采用抗滑樁進(jìn)行支擋。考慮后期蓄水后對(duì)坡腳含粉質(zhì)黏土碎塊石土有一定軟化作用，抗滑樁嵌入中風(fēng)化灰?guī)r，樁頂縱向設(shè)置雙排拉力型錨索，錨固段進(jìn)入中風(fēng)化灰?guī)r，路堤坡面采用漿砌片石護(hù)面，減少坡面水、雨水下滲。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，結(jié)論如下：

（1）巖溶地區(qū)地表水匯集部位，由于巖溶溶蝕作用產(chǎn)生的溶槽易分布于斜坡中下部地形變緩處。受地表水的沖刷，溶蝕作用不斷進(jìn)行，常常形成較厚的崩坡積、殘坡積堆積物。

（2）雨水在V形溶槽處相對(duì)易于下滲，溶蝕作用容易繼續(xù)對(duì)邊坡進(jìn)行下蝕；為避免V形溶槽繼續(xù)下切造成邊坡失穩(wěn)，對(duì)此類(lèi)邊坡，應(yīng)考慮增強(qiáng)坡體排水措施，排走內(nèi)、外部水流，從而提高坡體穩(wěn)定性。

（3）邊坡滑體厚度較大，滑面較陡，為確保路塹邊坡整體安全性，邊坡防治工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保各防治措施的有效性，可提高防治措施效果。

（4）擬建道路位于庫(kù)區(qū)內(nèi)，水庫(kù)正常蓄水位低于擬建路塹位置地面高程，蓄水對(duì)斜坡中下部地層具有一定的軟化作用，降低土體抗剪強(qiáng)度，進(jìn)行穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)及防治工程設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮可能產(chǎn)生的邊坡失穩(wěn)。