查 俊，林武翀，羅志東，譚 涌

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

某滑坡形成機制及治理措施研究

查 俊，林武翀，羅志東，譚 涌

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

文章通過對某高速公路滑坡地質條件、滑坡特征的深入分析，得出了其邊坡開挖卸荷作用、優(yōu)勢裂隙控穩(wěn)、滑移-拉裂-剪斷與牽引-主滑-抗滑“三段式機制”及強降雨誘發(fā)四種滑坡形成機制，并提出了相應的滑坡治理措施，以期對同類滑坡的勘察、設計提供參考。

滑坡；軟硬相間；開挖卸載；優(yōu)勢裂隙；三段式機制；強降雨誘發(fā)；治理措施

0 引言

近年來，受極端天氣影響，廣西區(qū)內滑坡、坍塌等自然災害頻發(fā)，造成了巨大的社會財產損失。資料表明[1]，1998至2005年，廣西共發(fā)生突發(fā)性地質災害3 078處，其中滑坡、崩塌共2 812處，泥石流37處，地面塌陷105處，直接經濟損失平均每年高達6 000萬元。所以明晰滑坡的形成機制及針對性的治理措施具有深遠的意義。本文以桂柳高速某滑坡為例，詳細介紹了該滑坡的工程地質條件及滑坡形成機制，提出了針對性的治理措施，以期對同類滑坡的勘察、設計提供參考。

1 滑坡地質概況

1.1 地形地貌和水文氣象

滑坡區(qū)屬低山丘陵地貌，山頂標高274 m，山腳174 m，最大相對高差約100 m。桂柳高速從兩山埡口橫穿而過，滑坡位于路東側山體，坡高約75 m，臺階狀，8級放坡，每級高8～13 m，坡率1∶1～1∶1.25，5級平臺以上為古滑坡，坡面有護面墻、砂漿抹面等防護，坡頂未設置截排水溝，如圖1所示。

滑坡區(qū)屬亞熱帶季風氣候，年平均降雨量達1 500 mm，雨季一般4～9月，這期間降水量占全年降水量的70%以上。

1.2 地層巖性

滑坡區(qū)內地層雜亂，主要有：

(1)第四系覆蓋層(Qel+dl)：含角礫粘土，褐黃色，硬塑狀為主，層厚一般為2.5～5.0m。

(2)石炭系下統(tǒng)大塘階中段(C1d2)：主要分布于第5級平臺以上，巖性主要為泥巖夾硅質頁巖、炭質頁巖夾炭質砂巖，呈互層狀或夾層狀產出，主要有全～強風化層。

(3)大塘階下段(C1d1)：在小樁號端有露頭，灰?guī)r，分中風化層，層厚約4.3～5.0m。

(4)巖關階(C1y)：分布于1～4級坡，炭質頁巖夾炭質灰?guī)r、炭質泥灰?guī)r，呈互層狀或夾層狀產出。全、強風化層有炭質頁巖夾炭質灰?guī)r，厚約2.8～10.3m；中風化層有炭質泥灰?guī)r夾炭質灰?guī)r，層厚較大。

(5)泥盆系上統(tǒng)榴江組(D3l)：在小樁號側有露頭，灰?guī)r，堅硬。

(6)斷層角礫巖：分布第5級坡及平臺處，小樁號端亦有露頭，灰白、灰綠色，受斷層擠壓破碎成角礫狀，后在構造應力的作用下膠結，膠結較好，厚度較大。

圖1 滑坡工程地質平面圖

1.3 地質構造

滑坡區(qū)構造較為復雜，屬廣西山字型構造前弧東翼，區(qū)內褶皺、斷裂較發(fā)育，造成滑坡內節(jié)理裂隙、層面及斷層發(fā)育。

2 滑坡體特征及滑坡機制分析

2.1 滑體形態(tài)特征

Ⅰ區(qū)滑坡：平面呈半圓形，滑動方向約NW280°，長約80m，寬45m，滑體由斷層破碎帶、全～強風化泥巖夾硅質頁巖組成，厚2.0～4.5m，沿風化界線滑動，體積約5 000～8 000m3，屬小型巖土混合滑坡。Ⅱ區(qū)滑坡：平面呈圈椅狀，滑動方向約NW285°，長約70m，寬40m，滑體由殘坡積土層、全風化層組成，厚3.0～6.0m，多沿巖土界線滑動，體積約4 000～6 500m3，屬小型土質滑坡。

2.2 滑體地層及裂隙特征

(1)滑體地層多，且軟弱巖層薄，層厚不穩(wěn)定，產出關系亂，互層、夾層多，造成了其層面裂隙非常發(fā)育；場區(qū)地質構造復雜，造成坡體節(jié)理裂隙、層面及斷層面發(fā)育；這些結構面易相互切割組合成松散滑體。

(2)滑體存在上部軟巖下部硬巖、軟巖中夾稍硬巖及硬巖中夾軟弱巖的軟硬相間結構，由于軟硬巖在物質組成上存在著較大差別，在內外應力(正應力、溫度應力等)作用下，兩者的反應差異較大，并在軟硬接觸面形成明顯的不連續(xù)面。這些不連續(xù)面的存在，使地表、地下水易沿裂隙面進入，并加速裂隙發(fā)展。

2.3 滑坡形成機制分析

通過以上對滑坡地質條件、形態(tài)特征、地層及裂隙特征的分析可知，該滑坡形成主要有以下幾種作用機制。

(1)邊坡開挖卸荷作用[2-5]：卸荷力學效應等效于在初始應力作用下的巖體中施加1個反向拉應力即卸荷應力Δσ(見下頁圖2)，該應力大小在0～(σ0+Rt)之間，σ0為初始應力，Rt為巖體的抗拉強度。而開挖邊坡就是一個卸荷的過程，故在該應力作用下，坡面應力重新調整形成不同的應力分布區(qū)(見下頁圖3)，而臨空的坡頂和坡面開始出現(xiàn)拉裂隙及橫向裂隙(見下頁圖4)，裂隙的發(fā)生、擴展、貫通和與該邊坡特有的多層面裂隙組合，將導致邊坡巖土體網(wǎng)格化、松散化，邊坡整體強度下降，在降雨等誘因下，當巖土體強度下降抗滑力小于下滑力時，即形成滑坡。

圖2 卸荷場效應示意圖

圖3 邊坡應力場分布示意圖

圖4 邊坡卸荷裂隙示意圖

(2)優(yōu)勢裂隙控穩(wěn)機制：巖土體中存在著大量的節(jié)理裂隙，它包括原生裂隙和次生裂隙，而且它們都需要經歷萌生、發(fā)展、貫通(有的也有受到填充阻塞)的過程，但它們規(guī)模、大小、空間形態(tài)等不相同，不是每一個裂隙都會貫通成破裂面。研究表明，控制邊坡穩(wěn)定的是一系列優(yōu)勢軟弱面[6-7]，它是裂隙生成時間，空間形態(tài)、發(fā)育規(guī)模、受力狀態(tài)及與外界的水力聯(lián)系具有明顯優(yōu)勢的結構面組，該結構面組的貫通最終導致了邊坡的破壞，它可以通過優(yōu)勢指標、空間組合分析、層次分析等方法得出。如圖5所示，Ⅰ區(qū)滑坡坡面與巖層傾向呈同側小角度相交，屬不穩(wěn)定組合，再加上斷層的反向切割，形成了優(yōu)勢滑離體。尋找到滑離體，在滑坡治理設計時，可針對性地對分離體進行錨固，可達到良好的治理效果。

圖5 Ⅰ區(qū)滑坡優(yōu)勢滑離體的空間組合與實際剖面對比圖

(3)滑移-拉裂-剪斷[8]與牽引-主滑-抗滑“三段式機制”：Ⅰ區(qū)滑坡底部、中部為相對脆性的強風化巖層，上部多為覆蓋層，軟硬相間，其破壞模式屬滑移-拉裂-剪斷“三段式”機制，其邊坡變形破壞分3段發(fā)育(見圖6)，下部巖體沿傾坡外的軟弱結構面蠕滑、后緣因卸荷和降雨進入產生拉裂，中部為一般為鎖固段，維持邊坡穩(wěn)定，在下滑上推持續(xù)作用下，鎖固段最終被剪斷，形成滑坡破壞。Ⅱ區(qū)滑坡體多為覆蓋層和軟弱巖體，其破壞模式屬牽引-主滑-抗滑“三段式”機制(見圖7)，一般由上部坡體出現(xiàn)拉裂，隨著雨水進入，拉裂隙向深部擴展，抗滑力受雨水潤滑而下降，最終在重力作用下產生滑動，滑動到坡腳后又成為抗滑體，阻止中部滑體的繼續(xù)滑動，維持一定時間的穩(wěn)定，然后又按這種機制重新牽引-主滑-抗滑循環(huán)。

圖6 滑移-拉裂-剪斷機制示意圖

圖7 牽引-主滑-抗滑機制示意圖

(4)強降雨誘發(fā)機制[9-11]：①強降雨時大量地表水滲入巖土體使其重量增加，增大了滑體的下滑力，滲入的水使巖土體軟化，其抗剪強度降低；②降雨期間或降雨之后斜坡巖土體內孔隙水壓力的升高使?jié)撛诨瑒用嫔系挠行捌淇辜魪姸榷冀档?；③干濕交替導致巖土體開裂，產生裂隙，使更多的水進入巖土體，加速滑坡的產生；④降雨使地下水位升高，升高的地下水對巖土體產生浮托力；⑤降雨具有潤滑作用；⑥降雨產生一定的冷縮效應，將在軟硬接觸面產生不連續(xù)面。

3 建議處置措施[12]

(1)卸載、放坡：對已滑動區(qū)域及坡體頂部進行挖方卸載，以減小已滑動區(qū)域的下滑力；對Ⅱ區(qū)邊坡整體放緩，并在坡腳設置小型擋土墻。

(2)排水：做好地表水的疏排工作，最大量地減少地表水進入坡體，具體建議措施有：①在滑坡體頂及周圍增設截水溝及排水溝，坡面設急流槽，使地表徑流能排出于滑坡體范圍外；②在滑坡帶前緣作支撐盲溝疏排滯留在滑動帶中的地下水；③增設深層滲水孔排除有可能滲入坡體的深層地下水。

(3)坡體加固及坡面封閉防護：滑坡體下部下滑力較大，在第1～6級坡采用格梁+錨桿(索)對坡體進行加固，錨桿(索)應穿過滑動面進入到穩(wěn)定巖層。格梁間采用網(wǎng)噴支護，第7～8級及以上采用拱形骨架植草進行坡面防護。

4 結語

(1)滑體地質條件復雜，地層多且軟弱巖層薄，互層、夾層多，層面裂隙非常發(fā)育；地質構造復雜，坡體節(jié)理裂隙、層面及斷層面發(fā)育；結構面相互切割易組合成松散滑體。

(2)滑坡體軟硬相間結構導致軟硬巖接觸面產生裂隙。

(3)該滑坡由開挖卸荷作用、優(yōu)勢裂隙控穩(wěn)、滑移-拉裂-剪斷與牽引-主滑-抗滑“三段式機制”及強降雨誘發(fā)機制形成。

(4)針對性措施有：卸載、放坡、排水，加設擋墻，坡體采用格梁+錨桿(索)進行防護，坡面采取網(wǎng)噴支護和骨架植草等方式進行防護。

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[12]廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院.桂柳路某滑坡工程地質勘察報告[R].2014.

Study on Generation Mechanism and Treatment Measures of A Landslide

ZHA Jun，LIN Wu-chong，LUO Zhi-dong，TAN Yong

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

Through in-depth analysis of geological conditions and landslide characteristics of an expressway landslide，this article obtained four kinds of landslides formation mechanism，i.e.its slope excavation unloa-ding role，advantage crack stability control，sliding-rip-cut and pull-main slide-anti slide“Three-stage mechanism”as well as heavy rainfall induction，and proposed the corresponding landslide treatment measures，ai-ming to provide a reference for the survey and design of similar landslides.

Landslide；Hard and soft alternation；Excavation unloading；Advantage crack；Three-stage mechanism；Heavy rainfall induction；Treatment measures

U416.1+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.008

1673-4874(2015)04-0028-04

2015-03-05

查 俊，碩士，主要從事巖土工程勘察設計工作。