鄧偉軍

(中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢430000)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，高速公路建設(shè)已經(jīng)成為公路建設(shè)的主流。由于中西部地區(qū)的地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜，線路在經(jīng)過山區(qū)和丘陵地帶時(shí)，將遇到越來(lái)越多的滑坡問題[1]。宜巴高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃18條橫向干線之一，全長(zhǎng)173 km，項(xiàng)目總投資166.7億元[2]。本文針對(duì)宜巴高速公路線路上的某滑坡，采用極限平衡法對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定分析與評(píng)價(jià)，并提出了加固治理方案。

1 工程概述

該滑坡隸屬湖北省巴東縣溪丘灣鎮(zhèn)將軍嶺村一組境內(nèi)。其周邊有周家坪村莊，目前高速公路施工便道可抵達(dá)，交通較便利。2011年對(duì)該滑坡(即目前滑坡的中前部分)進(jìn)行了治理工程設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了清方。但是，清方完成后，原先平整的場(chǎng)地上出現(xiàn)了裂縫(即目前滑坡的后緣)。裂縫從LK0+130至LK0+230呈東往西北方向延伸，長(zhǎng)度約120 m，最大裂縫已經(jīng)達(dá)到150 mm。根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，目前后緣裂縫和滑坡中部裂縫還在持續(xù)加寬，有擴(kuò)大趨勢(shì)，亟需治理。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)地貌類型屬構(gòu)造侵蝕、剝蝕中低山區(qū)地貌，地面高程為640～740 m，相對(duì)高差為100 m，自然坡度30°～50°，總體地勢(shì)北低南高，東高西低?；抡w上呈不規(guī)則的長(zhǎng)條形，垂直于線路方向?；聝蓚?cè)以沖溝為界，邊界沖溝在坡底匯合成一條大的沖溝向北延伸。滑坡體后緣至前緣長(zhǎng)約530 m，高差約133 m，平均寬度205 m，平均厚度37 m，整個(gè)滑坡體體積約4.02×106m3，為巨型滑坡體。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡所在區(qū)發(fā)育斷層F1，屬正斷層，斷層帶寬度約100～210 m左右，斷層帶內(nèi)巖體極破碎，斷層角礫巖發(fā)育，巖層產(chǎn)狀雜亂無(wú)序，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，斷層通過的沖溝內(nèi)可見大量崩塌孤石、塊石等?；聟^(qū)覆蓋層發(fā)育，根據(jù)鉆探及區(qū)域構(gòu)造分析資料，滑坡巖體埋藏較深，其巖層產(chǎn)狀較為凌亂。

2.3 地層巖性

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探揭露及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，本次勘探深度范圍內(nèi)地層巖性上覆蓋層為第四系全新統(tǒng)崩坡積(Q4c+dl)和人工堆積(Q4me)成因的粉質(zhì)黏土(含碎石、角礫)、粉質(zhì)黏土、黏土、碎石、角礫、塊石，滑坡下伏基巖為上三疊統(tǒng)沙鎮(zhèn)溪組(T3s)的強(qiáng)～中風(fēng)化砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及中三疊統(tǒng)巴東組(T2b)泥質(zhì)粉砂巖。

2.4 氣象及水文地質(zhì)條件

老屋包滑坡位于巴東縣溪丘灣鎮(zhèn)境內(nèi)，地處中緯度，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有平均氣溫高、空氣濕潤(rùn)、雨量充沛、四季分明、冬冷夏熱等特點(diǎn)。每年4～9月份為雨季，其降雨量占全年平均降雨量的77.8 %，具有降雨連續(xù)集中、雨量豐富等特點(diǎn)。城關(guān)地區(qū)多年平均降雨量1 100.7 mm(1954～2000年)，但年際變化大，最大年降雨量1 522.4 mm(1954年)，最小年降雨量694.8 mm(1966年)。

滑坡區(qū)地表水系發(fā)育，大多匯集于沖溝地帶，地表水流量受降雨量控制，部分沿裂隙面下滲補(bǔ)給地下水，地表徑流排泄條件較好?；聟^(qū)內(nèi)地下水發(fā)育，含水巖組為松散巖類含水巖組。地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要是大氣降水，水量季節(jié)性變化明顯，排泄以大氣蒸發(fā)、地下潛水和地表徑流為主。地下水的動(dòng)態(tài)變化與季節(jié)和降雨持續(xù)時(shí)間關(guān)系最為密切，但水位變化幅度不大。地下水的運(yùn)動(dòng)方向主要與地形條件和斷層破碎帶等有關(guān)?；虑熬壋Ｄ暧腥疂B出。

3 變形影響因素及破壞機(jī)制分析

3.1 變形影響因素

影響滑坡變形的影響因素多種多樣，其中主要包括滑坡巖土類型、巖土體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件以及人類工程活動(dòng)等[3-4]。該滑坡變形影響因素主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)地層巖性及地形。該滑坡覆蓋層上部總體為透水性較好的碎石土和塊石土，下部主體為透水性較差的粉質(zhì)粘土及含礫黏土。在高速公路工程施工過程中，地表水下滲，降低其下部土層抗剪能力。同時(shí)下伏基巖順傾坡外，且為弱透水層，易沿巖土界面產(chǎn)生泥化、軟化作用，形成軟弱層，為坡體失穩(wěn)提供物質(zhì)條件?；孪鄬?duì)高差約120～140m，滑坡前緣地形陡峭，且兩側(cè)為沖溝。由于該滑坡前緣臨空，且相對(duì)高差大，構(gòu)成了滑坡斜向變形的空間條件。

(2)地表水及地下水。在降雨等因素的影響下，滑坡易發(fā)生局部變形。地表水沿坡體下滲，加重了坡體重量，也轉(zhuǎn)化成地下水，軟化了巖土體，降低了巖土體力學(xué)性質(zhì)，打破原有力學(xué)平衡。另外，地下水匯積并軟化土層，并向坡下行方向下流，逐漸形成貫穿滑面(帶)。在自重及地表水及地下水的作用下，滑坡下滑力相對(duì)增大，抗滑力相對(duì)減小，穩(wěn)定性系數(shù)降低，導(dǎo)致坡體原有力學(xué)平衡被打破，產(chǎn)生變形乃至破壞。

(3)工程施工活動(dòng)。工程施工過程中的各種擾動(dòng)，如開挖、便道重型車輛經(jīng)過，老屋包邊坡開挖等對(duì)坡體都有一定的擾動(dòng)，形成動(dòng)荷載，導(dǎo)致滑坡發(fā)生變形。

3.2 破壞機(jī)制

坡體相對(duì)高差約120～140 m，前緣地形陡峭、臨空，兩側(cè)為沖溝，在沉降變形的主因條件下，構(gòu)成滑坡斜向變形的空間條件。從監(jiān)測(cè)資料可知，滑坡的位移目前主要產(chǎn)生在坡體的中后部，前緣位移較小，坡體的深層滑動(dòng)機(jī)制主要為推移式滑動(dòng)；這與坡體早期在中后部棄渣堆載作用下產(chǎn)生變形是一致的。后期道路修筑過程中對(duì)坡體中前部進(jìn)行了清方，引起坡體表部變形加劇，對(duì)坡體變形起牽引作用。同時(shí)，人類活動(dòng)擾動(dòng)、地下水作用等也對(duì)坡體變形破壞起一定作用。因此，滑坡的滑動(dòng)方式為推移式和牽引式復(fù)合模式。

4 邊坡穩(wěn)定性分析

4.1 剖面的選取

選擇根據(jù)實(shí)測(cè)地形線繪制成主剖面，對(duì)主剖面進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算分為兩種工況：一為邊坡在天然狀態(tài)下的穩(wěn)定狀態(tài)；二是邊坡在飽水工況下的穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)滑坡工程地質(zhì)條件及變形破壞機(jī)制，采用不平衡推力傳遞系數(shù)法[5]進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。圖1為主剖面。

圖1 主剖面示意

4.2 計(jì)算參數(shù)的選取

本次滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)的選取主要有四種途徑：(1)試驗(yàn)值。根據(jù)測(cè)試，滑體土天然重度平均值19.5 kN/m3；滑帶土重塑后在天然狀態(tài)下平均值C=18.39 kPa、φ=11.8°；(2)極限平衡反算法。假定滑坡處于極限穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定系數(shù)K=1.00)，反演計(jì)算飽和抗剪指標(biāo)，C=9.6 kPa、φ=13.35°；(3)參考臨近的邊坡。采用工程地質(zhì)類比法取值C=9～16 kPa、φ=10°～19°；(4)經(jīng)驗(yàn)值C=8～22 kPa、φ=10°～20°。根據(jù)試驗(yàn)值，考慮到重塑后土體剪切值下降會(huì)較大，且實(shí)際土體中含有較多的碎石，在實(shí)際取樣過程中，碎塊石土不能取到較好的原狀樣，所取原狀土樣一般粘粒含量較高，而滑帶主要為含碎石黏性土，再結(jié)合其他幾種方法，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1。

表1 物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)

邊坡治理的保護(hù)對(duì)象為高速公路，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGTD30-2004)有關(guān)規(guī)定，計(jì)算時(shí)安全系數(shù)分別為：工況一、自重(天然狀態(tài))為1.25；工況二、自重+暴雨(飽和狀態(tài))為1.15。

4.3 穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

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，將滑體分為10個(gè)塊體，然后用剩余推力法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，計(jì)算結(jié)果見表2。由表可知，該邊坡在天然狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.073，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨或連續(xù)降雨的情況下，邊坡穩(wěn)定性下降為0.983，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，亟需對(duì)該邊坡進(jìn)行治理。

表2 主剖面穩(wěn)定性系數(shù)及剩余下滑力

5 治理工程設(shè)計(jì)方案

考慮到滑坡在上述工況狀態(tài)下剩余下滑力大，用強(qiáng)支擋(如用抗滑樁)很難支擋，且強(qiáng)支擋受地形、地層巖性、工期等方面的限制；滑坡前緣下方為V字形沖溝，在沖溝下側(cè)有一較好的鎖口，有利于在滑坡前緣進(jìn)行回填反壓，且回填反壓能有效地阻擋滑坡剩余下滑力，治理方案如圖2所示。

在滑坡前緣沖溝內(nèi)進(jìn)行回填反壓，回填至目前老屋包開挖平臺(tái)處，由平臺(tái)自上而下進(jìn)行1∶1.5～1∶2坡率放坡，在沖溝鎖口處，在坡腳擋墻進(jìn)行收腳護(hù)坡。回填反壓后滑坡穩(wěn)定性系數(shù)見表3。由表3可知，回填反壓后，該邊坡在一、二工況下的穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.282和1.177，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，剩余下滑力為0，治理效果良好。

圖2 滑坡治理措施示意

計(jì)算剖面穩(wěn)定性系數(shù)工況一工況二剩余下滑力/(kN·m-1)備注治理后主剖面1.2821.1770前緣回填反壓

6 結(jié)論

(1)滑坡區(qū)屬構(gòu)造侵蝕、剝蝕中低山區(qū)。受區(qū)域構(gòu)造斷裂的影響，滑坡所在區(qū)發(fā)育斷層F1，屬正斷層?；聟^(qū)地表水系發(fā)育，滑坡前緣常年有泉水滲出。

(2)采用極限平衡剩余推力法對(duì)兩種工況下滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。在天然狀態(tài)下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.073，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨或連續(xù)降雨的情況下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)下降為0.983，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，亟需治理。

(3)采用回填反壓及放坡法對(duì)滑坡進(jìn)行治理，結(jié)果表明，治理后的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)提高到1.282(工況一)和1.177(工況二)，即治理后的滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，治理效果良好。

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[2] 施載玲，劉江，胡偉,等.宜巴高速公路香溪河庫(kù)區(qū)某滑坡滲流及穩(wěn)定性分析[J].交通科學(xué)與工程，2012,(3)：62-73

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