王瑞榮，馬啟和，吳銀亮，3

(1.中冶集團(tuán)中國十九冶路橋分公司，四川成都 611730;2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430052;3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074)

1 工程概述

國家重點(diǎn)公路杭州至蘭州線重慶巫山—奉節(jié)段0902工點(diǎn)位于重慶市巫山縣兩坪鄉(xiāng)溪溝村境內(nèi)，起止樁號(hào)為K20+430—K20+800，長370.0 m，路面寬度24.5 m，線路走向約255°，順山坡展布。2008年6月上旬，在邊坡施工過程中，邊坡中上部出現(xiàn)多條裂縫，隨后坡體持續(xù)變形，便道上方坡面表層巖土體部分坍塌，K20+670—K20+710段左側(cè)坍塌面積較大，表層碎石土層的厚度最深處可達(dá)19 m。目前，坡體處于蠕滑變形階段，變形仍在發(fā)展中，若遇大到暴雨誘發(fā)，坡體變形加劇，有產(chǎn)生較大規(guī)?；瑒?dòng)的危險(xiǎn)，如不及時(shí)治理，將毀壞邊坡下方民房，危及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，阻礙高速公路竣工通行。

本文論述了0902工點(diǎn)K20+430—K20+800段坡體的地質(zhì)環(huán)境條件、成因和變性特征，采用極限平衡法對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，并提出了防治建議。

2 滑坡工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

該區(qū)(K20+430—K20+800)地貌類型屬構(gòu)造剝蝕粉砂巖、剝蝕、溶蝕灰?guī)r深切谷地斜坡地貌區(qū)，總體地勢(shì)為南高北低。邊坡位于山坡中部，自然坡度30°～45°，線路順山坡通過，坡面植被較發(fā)育，多生長灌木，邊坡下方有幾處居民房屋。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，邊坡現(xiàn)在坍塌范圍從K22+610—K22+730，長120 m，邊坡整體處于斜坡中部，坡度較陡，前緣高程450 m，后緣高程510 m，前后高程相差60 m，影響面積約32 000 m2，目前斜坡變形體體積近3 000 m3。

2.2 地層巖性

該區(qū)出露地層為三疊系中統(tǒng)巴東組第三段(T2b3)及第四系殘坡積層(Qel+dl);其中三疊系中統(tǒng)巴東組第三段(T2b3)在線路區(qū)東端出露，第四系殘坡積層(Qel+dl)在該區(qū)西端普遍分布，在該區(qū)零星分布。該區(qū)地層巖性見表1。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

該區(qū)大地構(gòu)造部位處于新華夏系第三隆起帶和第三沉降帶之結(jié)合部位，屬四川沉降褶皺帶之川東褶皺帶的一部分。

主要發(fā)育節(jié)理(裂隙)有三組:L1，產(chǎn)狀 185°∠77°，密度17條/m，水平延伸1.60～2.30 m，豎向切深0.80 ～2.70 m，閉合狀;L2，產(chǎn)狀 355°∠63°，密度 5條/m，水平延伸0.90～2.10 m，豎向切深1.20～1.90 m，閉合狀;L3，產(chǎn)狀 277°∠60°，密度 4 條/m，水平延伸2.50～4.20 m，豎向切深1.30～2.60 m，閉合狀。其中，L2為外傾結(jié)構(gòu)面，但節(jié)理裂隙多閉合，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小。根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2001)，該區(qū)地震活動(dòng)微弱，歷史上無中強(qiáng)地震記載，地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g。

2.4 氣象水文

工作區(qū)地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，其特點(diǎn)是春早、夏熱、秋涼、冬暖多霧，四季分明，無霜期長，光照適宜，雨量充沛，風(fēng)速較小，年平均氣溫16.5℃，歷年最高氣溫43.1℃(7月)，常年日照1 639.1 h，最低氣溫－9.2℃(1月)，多年平均降雨量1 261.9 mm。高山地區(qū)偶有霜凍、冰雹等襲擊。

表1 地層巖性特征

2.5 地下水

由于區(qū)內(nèi)第四系松散層主要為透水性較差的(含碎石)亞黏土，區(qū)內(nèi)地下水主要為基巖裂隙、溶隙水，含水地層為三疊系中統(tǒng)巴東組第三段(T2b3)泥灰?guī)r，裂隙發(fā)育的泥灰?guī)r透水性好，為地下水的良好通道。

3 邊坡基本特征

根據(jù)地質(zhì)勘察以及地形地貌特征推斷，邊坡覆蓋層較厚，巖層產(chǎn)狀與坡向相切，為切向坡，地下水不豐富，邊坡地勢(shì)較陡(自然坡度30°～45°)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，再結(jié)合物探與鉆探資料綜合分析后發(fā)現(xiàn)，邊坡中部覆蓋層較厚，兩側(cè)薄，局部變化大，所涉及邊坡體長約370 m，寬約100 m。邊坡表層局部已出現(xiàn)坍塌，土體堆積在施工便道附近。圖1為邊坡遠(yuǎn)景及公路的走向。

圖1 邊坡遠(yuǎn)景

4 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1 邊坡變形坍塌成因機(jī)制分析

勘察區(qū)山坡較陡，出露地層具有二元結(jié)構(gòu)，地表覆蓋松散的殘坡積物碎石土層厚度較厚，表層覆蓋土體較松散，力學(xué)指標(biāo)較差，為坡體滑動(dòng)破壞提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。綜合分析導(dǎo)致邊坡破壞變形原因如下:

1)邊坡的自然坡度較陡，坡體自身已處于極限平衡狀態(tài)，穩(wěn)定性較差。

2)誘發(fā)原因是人類工程活動(dòng)，即在施工開挖坡角后，產(chǎn)生了較大的臨空面，由于卸荷回彈，邊坡向臨空面變形。另外邊坡開挖后防護(hù)措施沒有及時(shí)跟上，邊坡由于開挖后阻滑段變少，邊坡抗滑力隨之減小，邊坡原有的力學(xué)平衡被破壞，導(dǎo)致殘坡積物加上強(qiáng)風(fēng)化層共同組成的碎石土層沿弱風(fēng)化界線破壞。

3)水的作用是造成邊坡破壞的激發(fā)因素。由于此地雨季時(shí)區(qū)域內(nèi)降雨量大且集中、雨水大量下滲，滲入巖體強(qiáng)弱風(fēng)化層附近，進(jìn)一步軟化了強(qiáng)弱風(fēng)化界線附近的巖土體，使其力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)一步降低，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低，其抗滑性能變差;同時(shí)由于雨水使土體重度加大而增大下滑力，坡體穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，導(dǎo)致邊坡變形速度加快。

4.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)

1)計(jì)算剖面的確定。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，同時(shí)考慮線路邊坡覆蓋土層主要沿強(qiáng)弱風(fēng)化基巖接觸面附近滑動(dòng)，確定對(duì)弧線逐段取直，采用極限平衡理論的不平衡推力傳遞系數(shù)法公式進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。圖2為K20+670剖面的工況計(jì)算簡(jiǎn)圖。

圖2 K20+670剖面的工況計(jì)算圖式

2)計(jì)算參數(shù)的確定。計(jì)算參數(shù)的選取是邊坡穩(wěn)定性計(jì)算的關(guān)鍵，主要依據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)作了直剪分析，參考附近相似邊坡和原來詳勘的建議值，及在邊坡上選取有代表性的部位取樣進(jìn)行剪切試驗(yàn)，并反演分析指標(biāo)以及經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，經(jīng)綜合分析確定邊坡穩(wěn)定性分析的物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)見表2。

表2 物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)

3)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算。根據(jù)潛在邊坡區(qū)的破壞邊界條件和可能失穩(wěn)方式，采用覆蓋層沿基巖面折線滑動(dòng)的破壞模式，穩(wěn)定性系數(shù)根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330—2002)中傳遞系數(shù)法公式計(jì)算

式中，F(xiàn)s為穩(wěn)定系數(shù);Qi為第i塊段滑體所受的重力(kN/m);Ri為作用于第i塊段的抗滑力(kN/m);Ni為第i塊段滑動(dòng)面的法向分力(kN/m);φi為第i塊段土的內(nèi)摩擦角(°);ci為第i塊段土的黏聚力(kPa);Li為第i塊段滑動(dòng)面的長度(m);Ti為作用于第i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力(kN/m)，出現(xiàn)與滑動(dòng)方向相反的滑動(dòng)分力時(shí)，Ti應(yīng)取負(fù)值;Ψj為第i塊段剩余下滑動(dòng)力傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i)。

穩(wěn)定性計(jì)算按兩種工況進(jìn)行，第一種為路基開挖后的自重(天然狀態(tài));第二種為路基開挖后的自重+暴雨(飽和狀態(tài))。將相應(yīng)物理參數(shù)代入穩(wěn)定性計(jì)算公式，得到了穩(wěn)定性分析計(jì)算結(jié)果。表3是0902工點(diǎn)邊坡K20+580剖面、K20+670剖面和此處路肩墻及K20+730剖面的穩(wěn)定性分析計(jì)算結(jié)果和工況二情況下建議支擋處剩余下滑力和總下滑力計(jì)算結(jié)果。

表3 邊坡穩(wěn)定系數(shù)及下滑力

4)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。從穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果上看:線路右側(cè)的路肩墻剖面在天然狀態(tài)下邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.293，處于穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨或連續(xù)降雨的情況下，按設(shè)計(jì)邊坡開挖后穩(wěn)定性有所下降，邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.229，也處于穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡K20+430—K20+800段，按設(shè)計(jì)邊坡開挖后穩(wěn)定性有所下降，邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.979～1.222，處于不穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)。在暴雨或連續(xù)降雨的情況下，按設(shè)計(jì)邊坡開挖后穩(wěn)定性有所下降，邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.930～1.156，處于不穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在該段邊坡開挖和暴雨或連續(xù)降雨的情況下可能發(fā)生工程滑坡，所以應(yīng)對(duì)該段邊坡采用抗滑等措施進(jìn)行治理。在路肩墻施工開挖后，檢測(cè)此處地基承載力為240 kPa左右，低于擋墻基礎(chǔ)承載力要求的最低值300 kPa，加之自身坡度陡，擋墻存在傾覆的危險(xiǎn)，為達(dá)到設(shè)計(jì)需要，需要對(duì)此段路基進(jìn)行加固處理。

5 結(jié)論與建議

1)0902工點(diǎn)屬構(gòu)造剝蝕低山斜坡地貌區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，無大的區(qū)域性活動(dòng)斷裂通過，區(qū)域穩(wěn)定性較好。該區(qū)不良地質(zhì)主要為碳酸鹽巖溶，由于巖溶不發(fā)育，影響相對(duì)較弱。

2)從穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果來看，本邊坡按設(shè)計(jì)邊坡開挖后穩(wěn)定性有所下降，并且邊坡開挖后在暴雨或連續(xù)降雨的情況下可能發(fā)生工程滑坡，將對(duì)在建的國家重點(diǎn)公路杭州至蘭州線正常建設(shè)造成影響，潛在危害極大，應(yīng)對(duì)此段邊坡進(jìn)行治理。

3)基于邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果及工程現(xiàn)狀，建議對(duì)K20+430—K20+800段邊坡進(jìn)行抗滑處理，可采用抗滑樁;修改部分坡面的防護(hù)措施，具體設(shè)計(jì)根據(jù)穩(wěn)定性和開挖情況決定，對(duì)部分路基也應(yīng)采取加固處理，如采用樁板墻;由于邊坡破壞往往與水的作用密切相關(guān)，故應(yīng)注意邊坡的地面和地下的防水和排水，可采用排水溝、導(dǎo)水溝、截水溝等。

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［2］錢家歡，殷宗澤.土工原理與計(jì)算［M］.北京:中國水利水電出版社，1996.

［3］凃鵬飛，岑仲陽，余和元.馬家溝滑坡變性特征及穩(wěn)定性分析［J］.鐵道建筑，2011(4):95-97.

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