易菊香　黃新文

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，北京　100055)

The Treatment of Swelling Soil Landslide Project in one PDL

YI Ju-xiang　HUANG Xin-wen

某客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)工點(diǎn)膨脹土滑坡工程治理

易菊香黃新文

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，北京100055)

The Treatment of Swelling Soil Landslide Project in one PDL

YI Ju-xiangHUANG Xin-wen

摘要結(jié)合某客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)工點(diǎn)滑坡的性質(zhì)及特征，分析該滑坡變形原因，根據(jù)勘察成果選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，提出合理的治理方案。

關(guān)鍵詞滑坡變形治理

1工程概述

1.1　滑坡概況

滑坡位于延邊朝鮮族自治州延吉市北側(cè)，本段線(xiàn)路為深挖路塹，路塹邊坡高約16 m。滑坡位于線(xiàn)路左側(cè)(北坡)，沿線(xiàn)路長(zhǎng)約379 m，垂直線(xiàn)路長(zhǎng)約98 m，呈簸箕狀，上窄下寬，左側(cè)以滑坡局部坍滑側(cè)界為界，右側(cè)以錨桿框架梁處為界?；潞缶壩挥谏狡铝芽p張裂地段，前緣位于線(xiàn)路左側(cè)邊坡坡腳附近。

1.2　地層巖性

地層巖性是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)，滑坡區(qū)出露地層自上而下依次為第四系全新統(tǒng)坡積層與洪積層(Q4dl+pl)，白堊系上統(tǒng)龍井組(K2l)泥巖、砂巖。其中黃褐色為主的坡洪積層厚度較厚，分布于整個(gè)斜坡；基巖為泥巖、砂巖互層，地層傾角較緩，近水平，鉆孔揭露范圍內(nèi)砂巖、泥巖強(qiáng)風(fēng)化層在二級(jí)平臺(tái)上的埋深為11.0～14.8 m。

1.3　氣象特征

按照對(duì)鐵路工程影響的氣候分區(qū)，該區(qū)為嚴(yán)寒地區(qū)。最冷月平均氣溫-16.5 ℃，極端最低氣溫-29.2 ℃，年平均降水量528 mm，主要集中于6～8月，土壤最大凍結(jié)深度168 cm。

1.4　水文特征

地表水主要為山間泉流，多分布于溝間，受大氣降水補(bǔ)給，水位及水量隨季節(jié)變化大；地下水主要為孔隙潛水、基巖裂隙水兩類(lèi)。地下水埋深5.5～10 m，初見(jiàn)水位0.4～14.3 m，穩(wěn)定水位0.1～13.4 m。

1.5　特殊巖土

該滑坡工點(diǎn)范圍內(nèi)粉質(zhì)黏土、角礫土，以及碎石土中充填的黏性土、泥巖為膨脹巖(土)，自由膨脹率30%～93%，蒙脫石含量27.86%～42.90%，陽(yáng)離子交換量365.25～550.01 mmol/kg，具中—強(qiáng)膨脹性。土體飽水后，物理力學(xué)指標(biāo)迅速降低。

滑坡體上均存在較大的匯水面積，沿線(xiàn)路方向?qū)?00～600 m，坡度5°左右，大氣降水滲入坡體，增加土體自重，軟化滑帶。

滑坡沿山梁發(fā)育，而山梁處對(duì)應(yīng)的基巖頂面埋深較大，沿線(xiàn)路方向則表現(xiàn)為滑坡兩側(cè)基巖埋深淺，中間部分基巖埋深較大，呈溝槽狀。

2滑坡特征

2.1　滑坡的變形特征

該滑坡為破碎基巖以上發(fā)育形成的中—強(qiáng)膨脹土堆積層滑坡，由于堆積層成因較為復(fù)雜，為坡積物、洪積物堆積，堆積層多處于松散、密實(shí)度不均的狀態(tài)。由于路塹開(kāi)挖后形成臨空面，在降雨及地表水沿裂縫滲入形成地下水的作用下，易軟化坡體內(nèi)土體。

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑坡已發(fā)育生成兩條折線(xiàn)形裂縫和一處局部坍滑區(qū)?；潞缶壭纬梢粭l折線(xiàn)形裂縫，走向EW～NW70°，張開(kāi)裂縫寬5～10 cm，長(zhǎng)40 m左右，呈弧形，尚未完全貫通；滑坡中部發(fā)育一條下錯(cuò)折線(xiàn)形裂縫，裂縫走向NE20°～EW左右，寬10～20 cm，長(zhǎng)120 m左右，下錯(cuò)10～30 m，與線(xiàn)路近水平，基本上完全貫通；滑坡小里程方向出現(xiàn)一處坍滑區(qū)，為滑坡周界左側(cè)，寬約60 m，長(zhǎng)約70 m，后壁下錯(cuò)約為0.2～0.5 m?；麓罄锍谭较蝈^桿框架處坡面出現(xiàn)裂縫，為滑坡周界右側(cè)；滑坡前緣局部樁板墻出現(xiàn)傾倒變形，樁與后壁張開(kāi)裂縫約為5～25 cm。

此外，滑坡中部三級(jí)坡面見(jiàn)多條平行拉張裂縫，走向近EW左右為主，長(zhǎng)達(dá)80 m，寬5～50 cm，基本貫通。

2.2　滑坡的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)滑坡的地形地貌、坡體結(jié)構(gòu)、變形特征綜合分析，該滑坡為中—強(qiáng)膨脹土堆積層滑坡。根據(jù)鉆孔揭露的情況，滑坡體物質(zhì)主要為第四系全新統(tǒng)坡積層、洪積層(Q4dl+pl)的含角礫黏性土，砂土及碎塊石土，滑床黏性土含水量高?；虑熬壖俺隹诟浇瑒?dòng)帶位置主要受開(kāi)挖深度控制，在鉆孔中滑動(dòng)帶、滑床主要為較均勻的黏性土，其性質(zhì)無(wú)明顯區(qū)別，滑動(dòng)帶附近見(jiàn)擾動(dòng)及不連續(xù)擦痕。

根據(jù)滑坡左右周界、滑坡后緣、變形跡象、臨空方向和地貌形態(tài)等綜合確定滑動(dòng)方向?yàn)镾。該滑坡東西橫向長(zhǎng)達(dá)379 m，上窄下寬，南北長(zhǎng)98 m，呈簸箕狀，滑體厚度7.05～12.9 m，滑坡體積約為34.3×104m3，屬中型滑坡。

該滑坡滑帶埋深7.05～12.9 m，主滑段傾角9°，后緣傾角60°，屬堆積層滑坡，滑面主要依附于坡體中的相對(duì)軟弱帶，在鉆探巖芯中表現(xiàn)為黏性土、含角礫黏性土，含水量高，局部軟塑，力學(xué)性質(zhì)極其軟弱，黏粒含量較高，已形成灰綠色及灰黃色帶，該套地層為易滑軟弱地層。

3滑坡的變形原因及影響因素

3.1　滑坡形成的原因分析

滑坡為中—強(qiáng)膨脹土堆積層滑坡，變形特征明顯，后緣及中后部側(cè)緣形成錯(cuò)壁(錯(cuò)坎)，中后部及前部形成多條拉張及下錯(cuò)裂縫。路塹開(kāi)挖形成的高陡邊坡在經(jīng)歷長(zhǎng)期的卸荷、大氣降雨及風(fēng)化作用之后，邊坡巖土強(qiáng)度逐漸降低，最終沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑動(dòng)變形。綜上所述，可將該滑坡滑動(dòng)變形的主要因素歸為以下幾點(diǎn)。

(1)特殊的巖土性質(zhì)是滑坡發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)

滑體主要為第四系全新統(tǒng)坡積層、洪積層(Q4dl+pl)的含角礫黏性土，砂土及碎塊石土，黏性土黏粒含量較高，力學(xué)性質(zhì)軟弱，含水量高，局部軟塑，伊利石、蒙脫石等礦物局部富集，形成灰綠色及灰黃色黏土層，具中-強(qiáng)膨脹性。軟弱地層是滑坡產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，土體飽水后，物理力學(xué)指標(biāo)迅速降低?；麦w上均存在較大的匯水面積，沿線(xiàn)路方向?qū)?00～600 m，坡度5°左右，大氣降水滲入坡體，增加土體自重，軟化滑帶?；卵厣搅喊l(fā)育，而山梁處對(duì)應(yīng)的基巖頂面埋深較大，沿線(xiàn)路方向則表現(xiàn)為滑坡兩側(cè)基巖埋深淺，中間部分基巖埋深較大，呈溝槽狀。

(2)特殊的自然環(huán)境是產(chǎn)生滑坡的不利因素

勘察區(qū)匯水面積大，雨季降雨量大，堆積層物質(zhì)多處于松散、密實(shí)度不均的狀態(tài)。受地表徑流和降雨入滲影響，大量雨水下滲進(jìn)入松散巖土體，滑坡體內(nèi)部地下水豐富，黏土層軟化后，強(qiáng)度更低。地下水的作用一方面降低土體強(qiáng)度，致使抗滑力減小；另一方面受動(dòng)水壓力、靜水壓力作用，增加下滑力，也是滑坡產(chǎn)生的不利自然環(huán)境因素。

此外，勘察區(qū)地下水豐富，鉆探揭示的地下水穩(wěn)定水位普遍較淺，充沛的大氣降雨和豐富的地下水為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了極為有利的自然條件，是滑坡產(chǎn)生滑動(dòng)變形的主要因素之一。

(3)人類(lèi)工程活動(dòng)是滑坡產(chǎn)生的主要誘發(fā)因素

線(xiàn)路自斜坡中下部以深挖路塹的形式通過(guò)，挖方邊坡高達(dá)16 m。開(kāi)挖邊坡形成臨空面，引起斜坡地層失去平衡，在重力及水的作用下，使得穩(wěn)定性逐步降低，最終發(fā)生滑動(dòng)變形。

3.2　膨脹巖(土)邊坡開(kāi)挖變形的影響

內(nèi)因：膨脹巖土含有大量的親水礦物，具有濕脹干縮的特性，遇水軟化，導(dǎo)致巖土體自身的抗剪強(qiáng)度隨含水量的變化而衰減；膨脹巖土具超固結(jié)性，邊坡開(kāi)挖后應(yīng)力釋放，形成卸荷裂隙。

外因：人工切坡，破壞原有的自然平衡系統(tǒng)；降雨改變了土體的含水狀態(tài)。

3.3　膨脹巖(土)邊坡開(kāi)挖破壞的特點(diǎn)

(1)初級(jí)脹裂破壞階段

路塹開(kāi)挖后，邊坡巖土體暴露于大氣中，雨季降水較多，蒸發(fā)量大，頻繁干濕循環(huán)導(dǎo)致塹頂產(chǎn)生大量的細(xì)小張縮裂縫，雨水入滲導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度衰減，在開(kāi)挖卸荷應(yīng)力、自重應(yīng)力和膨脹力的作用下，塹頂附近的土體向臨空面發(fā)生蠕滑，塹頂上方自然坡面出現(xiàn)大量的張拉裂隙。

(2)剪切面擴(kuò)張階段

強(qiáng)膨脹土具有初始變形快的特點(diǎn)，如不及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，坡體的一部分出現(xiàn)小規(guī)模溜坍，緊接著，變形裂隙向坡體縱深發(fā)展，到一定程度，又發(fā)生局部小規(guī)?；Ｒ来祟?lèi)推，坡體上各種力學(xué)性質(zhì)的變形裂隙向縱深擴(kuò)展、逐漸閉合，形成圈椅狀滑坡后壁，局部產(chǎn)生微小錯(cuò)臺(tái)。此時(shí)滑動(dòng)面尚未貫通，坡體前緣尚未受壓。

(3)滑體位移階段

降雨持續(xù)作用下，大氣降水沿著圈椅狀裂隙入滲到坡體中，使得孔隙水壓持續(xù)升高，土體抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步衰減，膨脹潛勢(shì)得以充分發(fā)揮作用，滑坡前緣受壓隆起或剪切破壞，滑動(dòng)面貫通，滑體形成并產(chǎn)生側(cè)向位移，最終導(dǎo)致滑坡的發(fā)生。

4設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及治理方案

4.1　滑帶土參數(shù)選擇

降雨與膨脹土邊坡穩(wěn)定的關(guān)系復(fù)雜，受諸多因素影響，如降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、膨脹土裂隙深度、膨脹土滲透系數(shù)、邊坡的地形地貌和邊坡的初始條件等。

根據(jù)對(duì)該滑坡地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、變形情況、勘探等情況判斷，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》，采用基于極限平衡理論的推力傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析及計(jì)算。

穩(wěn)定性計(jì)算公式為

Ni=QicosθiTi=Qisinθi

Ri=NitanΦi+ciLi

式中Fs——穩(wěn)定系數(shù)；

Qi——第i塊滑體所受的重力/(kN/m)；

Ri——作用于第i塊的抗滑力/(kN/m)；

Ni——第i塊滑體的法向分力/(kN/m)；

Φi——第i塊滑帶土的內(nèi)摩擦角/(°)；

θi——第i塊滑動(dòng)面傾角/(°)；

ci——第i塊滑帶土的粘聚力/kPa；

Li——第i塊滑動(dòng)面長(zhǎng)度/m。

計(jì)算結(jié)果如表1所示。

對(duì)于滑坡前級(jí)，自然工況處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)自然工況為1.02～1.10，暴雨工況下為0.94～1.03；滑坡后級(jí)自然工況處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)自然工況前級(jí)為1.08～1.15，暴雨工況下為1.01～1.05，此穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果與滑坡變形現(xiàn)狀較為吻合。

表1　穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》，采用基于極限平衡理論的折線(xiàn)形滑動(dòng)面推力傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析及計(jì)算，對(duì)滑坡的7個(gè)剖面的滑帶土參數(shù)進(jìn)行反算，并采用工程地質(zhì)比擬法，綜合確定剖面滑帶土參數(shù)。

4.2　滑坡推力計(jì)算

推力計(jì)算采用滑坡連通后級(jí)的斷面進(jìn)行計(jì)算，并考慮自然及暴雨兩種工況，對(duì)應(yīng)安全系數(shù)分別取1.25、1.20，設(shè)計(jì)采用各工況下推力大值，以Ⅱ-Ⅱ工程斷面為例計(jì)算，參數(shù)及推力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

4.3　治理方案

不穩(wěn)定的滑坡對(duì)工程和建筑物危害性較大?？傮w考慮采用排水工程與支擋工程相結(jié)合的思路對(duì)該滑坡進(jìn)行治理：采取在二級(jí)平臺(tái)增設(shè)一排抗滑樁，加密邊坡支撐滲溝(見(jiàn)圖5)。

二級(jí)邊坡平臺(tái)設(shè)抗滑樁，A1號(hào)～A26號(hào)為A型樁，共26根，樁截面2.0 m×2.5 m，樁間距6 m(中-中)，樁長(zhǎng)15～21 m，懸臂段長(zhǎng)6.8～8.6 m；B1號(hào)～B17號(hào)為B型樁，共17根，樁截面2.2 m×3.0 m，樁間距6 m(中-中)，樁長(zhǎng)21 m，懸臂段長(zhǎng)8.5～9.0 m；C1號(hào)～C19號(hào)為C型樁，共19根，樁截面2.2 m×3.2 m，樁間距6 m(中-中)，樁長(zhǎng)22～24 m，懸臂段長(zhǎng)9.5～10 m；樁身采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆注；樁井口設(shè)置C25鋼筋混凝土鎖口，高1.20 m，高出地面0.2 m，厚0.3 m；樁井1～9 m設(shè)置0.3 m厚C25鋼筋混凝土護(hù)壁；樁井9 m～樁底設(shè)置0.4 m厚C25鋼筋混凝土護(hù)壁。相鄰樁頂高程相差大于1 m的樁背設(shè)端墻，墻高2.0 m，寬1.0 m，墻身采用C35混凝土砌筑。

圖5　滑坡治理工程平面

表2　參數(shù)選用及推力計(jì)算

邊坡每隔5.0 m設(shè)一道邊坡支撐滲溝，滲溝寬1.2 m，深2.0 m，邊坡滲溝應(yīng)與盲溝連接。塹頂與天溝間平臺(tái)采用錨管樁加固，邊坡采用C25拱形骨架護(hù)坡。

天溝及滑坡周界外5 m處設(shè)置梯形截水溝，溝底設(shè)置三七灰土防滲層，厚0.5 m。

5結(jié)論

通過(guò)對(duì)滑坡變形特征、性質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及變形原因的綜合分析，確定滑坡的設(shè)計(jì)參數(shù)及治理方案，采取排水和支擋相結(jié)合的方法對(duì)滑坡進(jìn)行治理。后期的監(jiān)測(cè)成果顯示，該方案實(shí)施完成后，滑動(dòng)變形得到明顯的控制。

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中圖分類(lèi)號(hào)：U416.1+63

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-7479(2015)01-0046-04

作者簡(jiǎn)介：第一易菊香(1981—)，女，2009年畢業(yè)于西南交通大學(xué)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師。

收稿日期：2014-12-12