重慶奉溪高速邱家大橋滑坡基本特征及穩(wěn)定性分析

文和鵬，趙建林

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，西安 710075)

主要研究巖土工程。

摘要：邱家大橋滑坡為一老滑坡，是瀾灣子古滑坡群滑動分解后的一部分，后又發(fā)育有一次級滑坡，位于老滑坡滑體中部。邱家大橋滑坡規(guī)模較大，受連續(xù)降雨及施工擾動等外界因素的不斷影響，邱家大橋施工完成后，滑坡一直處于緩慢變形中。通過現(xiàn)場調(diào)查、鉆孔監(jiān)測等途徑掌握滑坡變形破壞的基本特征，并對其進行穩(wěn)定性現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的分析預測，為滑坡治理提供可靠依據(jù)。

關鍵詞：公路滑坡；基本特征；變形監(jiān)測；穩(wěn)定性計算；穩(wěn)定性評價

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.03.022

收稿日期：2015-06-10

作者簡介：文和鵬(1987-)，男(漢)，陜西榆林，助理工程師

中圖分類號：P642.22獻標志碼：A

0引言

我國是一個地質(zhì)災害頻發(fā)的國家，滑坡是地質(zhì)災害的一種，它對包括公路行業(yè)在內(nèi)的各項基礎設施建設造成了巨大的危害[1-4]。要想徹底有效地治理滑坡，將其對生命財產(chǎn)安全的威脅降低到最小程度，必須對滑坡的基本特征研究透徹。

邱家大橋滑坡為老瀾灣子滑坡的一部分，為瀾灣子老滑坡群的南側(cè)滑塊。新建奉溪高速公路在該處主要以橋梁形式從邱家大橋滑坡體前緣通過，右線巫溪側(cè)以半填半挖的路基形式通過，因此，該滑坡的變形發(fā)展趨勢及穩(wěn)定性對該段公路的安全運行具有重要意義。本文針對邱家大橋滑坡的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境特征，研究其基本特征，尤其是變形情況，分析其穩(wěn)定性，并預測其發(fā)展趨勢，為該滑坡的預防和治理提供可靠依據(jù)。

1滑坡概況

研究區(qū)段處于四川盆地東部邊緣，大巴山前緣，鄂西山地的接壤地帶，為山前一面坡，地面標高介于260～700 m之間，起伏大，整體趨勢為上中緩、下陡。該區(qū)中上部地形較緩，中部為錯坎狀地形，下部整體地形較陡?；缕矫鎴D如圖1所示。

圖1　邱家大橋滑坡平面圖

研究區(qū)屬于中亞熱帶溫濕氣候，春暖、夏熱、秋涼、冬暖，四季分明，雨量充沛，無霜期長，光照適宜。多年平均氣溫16.4 ℃，常年日照1 639.1 h，降水具有明顯的季節(jié)性，多年平均降雨量1 107.3 mm，6月—8月降水量占全年總降水量的76%，年平均相對濕度69%，水分蒸發(fā)量多年平均為1 565.2 mm，其蒸發(fā)量小于降水量。

研究區(qū)河流屬于長江支流水系，主要河流有小溪河、梅溪河等?？傮w來看，測區(qū)水資源比較豐富，雨量較充沛。水文網(wǎng)切割密度較大，地下水徑流排泄系統(tǒng)發(fā)育。該區(qū)右側(cè)一條季節(jié)性沖溝，沖溝切割深度一般，呈“V”字形，縱坡大，流量受降雨季節(jié)控制明顯，具有暴漲暴落的特點。

2滑坡基本特征

2.1　滑坡形態(tài)

滑坡位于中低山中下部山前斜坡上，滑坡平面形態(tài)呈“扇”型，主滑方向250°左右，與公路大角度斜交，滑坡橫向平均寬約330 m，縱向長約240 m，面積約79 200 m2，滑體平均厚約30 m，體積約2.4×106m3，屬巨型碎石土滑坡。其中下部發(fā)育一次級滑坡，滑坡平面形態(tài)呈“舌”型，次級滑坡與主滑坡滑動方向一致，滑坡平均寬度約139 m，縱向長約201 m，面積約27 939 m2，滑體平均厚度約22 m，屬于中型碎石土滑坡。(詳見滑坡全貌如圖2所示)。

圖2　邱家大橋滑坡全貌

該滑坡為一老滑坡，是瀾灣子老滑坡群滑動分解后的一部分，該區(qū)具有明顯的滑坡地貌?；潞蟛繛橐惠^陡峭的臺階狀錯坎，錯坎高80 m，滑坡后緣位于陡坎下，高程530 m；以后緣陡坎為起點分別向兩側(cè)發(fā)育兩沖溝，兩沖溝即為滑坡左右邊界，具雙溝同源現(xiàn)象；滑坡中上部為一扇形地形較緩的平臺，地面坡度約為6°；滑坡后緣民房后方發(fā)育有一處天然水塘；滑坡前部地形較為陡峭，地面坡度約為30°，植被發(fā)育；坡面上見有一處泉水出露，前緣剪出口位于泉點附近，高程約400 m?；抡w形狀可以概括為一中上緩、下部陡、兩側(cè)沖溝環(huán)繞的臺地。

次級滑坡為邱家大橋滑坡的次級滑體，在漫長的歷史演變過程中曾產(chǎn)生過小規(guī)模的滑動，致使該滑坡從地形和地貌上與老滑坡區(qū)別開來，滑坡邊界周圍植被稀少，有明顯錯坎?；潞蟛科露容^陡，坡度為31°，滑坡中部坡度變緩，坡度為7°，滑坡下部坡度由緩變陡，坡度為27°?；麦w上植被發(fā)育?；录舫隹诓幻黠@，但根據(jù)地形情況，結合工程地質(zhì)勘察結果判斷分析認為，滑坡剪出口位于高程351 m處。

2.2　滑坡結構特征

滑帶主要位于土石接觸帶上，局部位于碎石土層內(nèi)，主要成分為粉質(zhì)黏土，稍濕，硬塑，含少量角礫，偶見碎石，碎石、角礫母巖成分為強風化泥灰?guī)r，角礫次棱角狀，滑帶特征較為明顯。

通過對鉆探資料進行分析，發(fā)現(xiàn)滑坡老滑動面在平行主滑方向以及垂直主滑方向均呈舒緩波狀展布。

滑坡下伏滑床主要為強風化粉砂質(zhì)泥巖，局部為崩坡積塊碎石土。強風化粉砂質(zhì)泥巖巖質(zhì)較軟，敲擊音啞，易斷，結構面發(fā)育，巖體破碎，巖芯完整性較差，呈短柱及碎塊狀。崩坡積塊碎石土主要物質(zhì)組成為塊石、碎石，碎石含量為30%～60%，塊石含量為20%～50%，塊、碎石由粉質(zhì)黏土及角礫充填，結構較為松散，稍密—中密，其母巖成分為強風化灰?guī)r及泥灰?guī)r。塊石主要粒徑20～25 cm，最大達30 cm；碎石主要粒徑3～8 cm，最大達12～15 cm。

2.3　滑坡變形特征

該古滑坡形成歷史悠久，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，數(shù)十年來古滑坡未曾發(fā)生整體性的變形破壞，整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)2010年調(diào)查，結合本次勘察，目前，該老滑坡整體未見明顯變形開裂跡象，滑坡整體應處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

為確保公路建設及運營安全，及時準確地掌握滑坡變形趨勢，采用活動式鉆孔測斜儀對邱家大橋滑坡體的變形過程進行探測。共布置深部位移監(jiān)測孔4個，測深分別為37.5 m、24.0 m、22.5 m、22.0 m，鉆孔編號依次為：ZK25、ZK26、ZK27、ZK28(具體位置分布如圖1所示)。監(jiān)測點布置形式如圖3所示，在埋設測斜管時盡可能將一組導向槽的方向與主滑方向保持平行布置(主要為便于以后的分析)，以順時針方向?qū)?個導向槽依次定為A+、B+、A-、B-，并將A+方向指向滑坡的滑動方向。

圖3　測斜孔布置圖

自2010年5月成孔監(jiān)測以來，各孔深孔監(jiān)測結果分析見表1。

表1　鉆孔監(jiān)測情況統(tǒng)計表

其中ZK26同時通過老滑坡和次級滑坡滑帶，其孔口及滑帶位移變化趨勢如圖4所示。

圖4　ZK26孔口及軟弱帶(滑面)累計位移—時間曲線

由目前深部位移監(jiān)測成果看，該滑坡已有明顯的滑動變形跡象，淺層因施工擾動，有多級變形帶存在?；抡w安全儲備較低，并處于蠕滑階段。

同時，為了更準確地研究該滑坡的變形情況，在滑坡體上設置了Q1，Q2，Q3，Q4，Q5-1，Q5-2，Q6-1，Q6-2共8處地表位移監(jiān)測點(如圖1所示)，根據(jù)監(jiān)測結果顯示，2011年7月以來，累計產(chǎn)生最大位移的為Q5-2號監(jiān)測點，累計最大位移約89 mm，累計產(chǎn)生最小位移的為Q1號監(jiān)測點，累計最大位移為67 mm左右。此外，各監(jiān)測點都出現(xiàn)了較大程度的不同變形。

結合上述監(jiān)測成果，該滑坡移動速度最大值約0.6 m/a，根據(jù)DZ/T 0221—2006《崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范》中附錄B可判斷，該滑坡變形速度為極慢。

根據(jù)滑坡監(jiān)測綜合分析認為：邱家大橋老滑坡整體應處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲備相對較低，在外界施工干擾及區(qū)內(nèi)強降雨的不斷作用下，滑坡穩(wěn)定性有所降低，并產(chǎn)生局部蠕滑變形，隨著時間的累積，外界不利因素的不斷作用，該老滑坡整體穩(wěn)定性極可能持續(xù)降低，甚至危及到公路的運營安全。并且該處為橋梁橫跨滑體前緣，其公路結構重要性較高，一旦滑坡產(chǎn)生變形，勢必影響到橋梁的安全，因此，建議及時針對該滑坡進行必要的治理工作，提高老滑坡的整體穩(wěn)定性，加強滑坡安全儲備。

2.4　滑坡滑動帶(面)

該滑坡滑動面主要采用觀察法結合鉆探揭露地層，綜合判斷該滑坡滑動面。根據(jù)野外調(diào)查，滑坡后緣及左右側(cè)界非常清楚，滑坡前緣有一泉，下伏基巖為不透水的泥巖，據(jù)此判斷前緣剪出口位于泉附近，滑體主要由碎石土組成，結合鉆探揭露物質(zhì)(圖5)及深度判斷，滑動面位于碎石土與強風化粉砂質(zhì)泥巖接觸帶處。

圖5　ZK25孔揭示滑面特征

3滑坡穩(wěn)定性評價

3.1　計算方案選取

針對邱家大橋滑坡的基本特征，滑坡穩(wěn)定性計算采用剖面1-1’，2-2’和3-3’，沿滑動面進行穩(wěn)定性驗算，并充分考慮了有無其他軟弱結構面和從軟弱結構面滑動的可能性。計算時暴雨(飽水)參數(shù)根據(jù)實際情況選用。該地區(qū)的地震基本烈度小于Ⅵ度，計算時不考慮地震力的影響?；w沿滑面滑移時，其滑面形態(tài)基本呈折線型，所以選用剛體極限平衡理論水平力法進行計算[5-6]。其力學模型如圖6所示。

圖6　傳遞系數(shù)法受力分析圖

該方法假定滑塊是均勻的整體滑動，按滑面折線將滑塊分成鉛垂條塊，根據(jù)反算、經(jīng)驗等方法綜合選取c、φ值，選用水平力法，其計算公式為：

(1)

式中：K為穩(wěn)定系數(shù)；Ri為第i塊的抗滑分力，Ri=Wicosαitanφi+ciLi；Ti為第i塊的下滑分力，Ti=Wisinαi；Ψj為第i塊對第i+1塊滑體的推力傳遞系數(shù)，

Ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1。

(2)

(3)

式中：αi、αi+1為分別為第i塊、第i+1塊滑體的滑面傾角(°)；φi、Ci為第i塊滑體滑面的抗剪強度指標；Li為第i塊滑體滑面的長度(m)。

3.2　計算參數(shù)

表2　滑坡巖土主要物理力學參數(shù)指標表

3.3　計算結果及分析

根據(jù)工程的重要性及JTG D30—2004《公路路基設計規(guī)范》，將天然狀態(tài)下安全系數(shù)綜合定為1.2，并依安全系數(shù)為標準，將穩(wěn)定系數(shù)劃分為4個區(qū)間：當穩(wěn)定系數(shù)K≥1.2為穩(wěn)定，10.5≤K<1.2基本穩(wěn)定，1.0≤K<1.05為欠穩(wěn)定，K<1.0為不穩(wěn)定。將暴雨狀態(tài)下安全系數(shù)綜合定為1.15，并依安全系數(shù)為標準，將穩(wěn)定系數(shù)劃分為4個區(qū)間：當穩(wěn)定系數(shù)K≥1.15為穩(wěn)定，1.05≤K<1.15基本穩(wěn)定，1.0≤K<1.05為欠穩(wěn)定，K<1.0為不穩(wěn)定。滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算及判別結果見表3。

表3　滑坡穩(wěn)定性計算成果一覽表

由計算結果可知，邱家大橋滑坡在正常工況下和暴雨工況時均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲備較低；其中下部發(fā)育的次級滑體在正常工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況時均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲備較低。在外界不利因素的作用下，滑坡局部持續(xù)產(chǎn)生蠕滑變形，隨著時間的累積，變形程度不斷加大，可能危及到其下邱家大橋的安全，不能滿足高速公路的設防標準，建議及時對該滑坡進行必要的治理，以進一步提高滑坡的穩(wěn)定性，增強安全儲備，確保高速公路長期安全運營。

4結語

1)邱家大橋滑坡為大型堆積層老滑坡，滑坡長期蠕動變形及可能失穩(wěn)的主要影響因素有4個方面：一是老瀾灣子滑坡滑動的擾動作用；二是地下水對泥巖的浸潤軟化；三是長時間的降雨及暴雨的影響；四是人類活動，修路建橋和蓄水灌溉。

2)穩(wěn)定性計算結果表明，邱家大橋滑坡天然狀態(tài)和暴雨條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲備較低；其中下部發(fā)育的次級滑體在正常工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況時均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲備較低?？傮w來看，需要對此滑坡進行治理。

針對該滑坡的變形特征、滑坡性質(zhì)、滑體物質(zhì)組成特征、邊坡開挖施工特征影響坡體穩(wěn)定的敏感因素及所保護的對象等綜合分析，本著技術可行、經(jīng)濟合理的原則，采取抗滑支擋與綜合防排水措施相結合的方法，通過必要的監(jiān)測預警，進行綜合治理。鑒于邱家大橋位于該滑坡體上，且部分橋墩基樁未置于基巖內(nèi)，需對未嵌入基巖的橋墩進行加固處理。

參考文獻

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The basic characteristics and stability analysis of Qiujia bridge landslide in

Fen -Xi highway Chongqing

WEN He-peng, et al.

(CCCCFirstHighwayConsultantsCo.Ltd.,Xi’an710075,China)

Abstract：Qiujia bridge landslide is an ancient landslide, which decomposed from the ancient landslide group named Lanwanzi, and then it developed a new landslide in the middle of the old landslide sliding body. The scale of Qiujia bridge landslide is larger. After completion of construction, landslide has been in slow deformation by the influence of external factors such as continuous rainfall and the construction disturbance. The basic characteristics of landslide deformation and failure are mastered through site investigation, drilling monitoring, and landslide is effective treated depending on the results of stability of status and development trend forecast.

Key words：highway landslide; basic characteristics; deformation monitoring; stability algorithm; stability evaluation