張海波

(貴州省興義公路管理局 興義 562400)

1 工程概況

項(xiàng)目區(qū)位于云貴高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，地處望謨縣大觀鎮(zhèn)境內(nèi)，屬于貴州省余慶至安龍高速公路羅甸至望謨段第7標(biāo)段YK60+180-YK60+280段。由于羅甸望謨地區(qū)連續(xù)強(qiáng)降雨，導(dǎo)致該路段右側(cè)填方路堤墻開裂、被擠壓推移，路面產(chǎn)生開裂、襯砌拱出現(xiàn)裂縫，邊坡產(chǎn)生滑移，滑坡區(qū)地表裂縫圖見圖1?；麦w縱向長約80 m，寬約22 m，根據(jù)鉆探揭露，滑動(dòng)面深5～12 m，滑坡面積約1 800 m2，滑坡體積約14 500 m3，該滑坡為填土類中層小型滑坡。該段線位沿斜坡展布，分幅路基左側(cè)為挖方通過，右幅為填方通過，右幅填方采用6 m填土路堤墻進(jìn)行支擋防護(hù)。該路段后緣右幅路基路面形成2條拉張裂縫，裂縫呈半弧形鋸齒狀，裂縫寬2～5 cm，長分別為8.6 m和47.5 m，路堤墻在YK60+250處出現(xiàn)明顯橫向開裂，裂縫寬約3 cm，位移5～8 cm，滑坡現(xiàn)處于強(qiáng)變形階段。

圖1 滑坡區(qū)地表裂縫圖

2 工程水文地質(zhì)條件

項(xiàng)目區(qū)地處云貴高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，屬烏蒙山脈東南側(cè)邊緣山區(qū)。場區(qū)海拔612.0～756.0 m，相對(duì)高差144.0 m；軸線通過段地面高程為648.2～658.9 m，相對(duì)高差10.7 m?？v坡較緩，植被發(fā)育，屬于構(gòu)造剝蝕型低山地貌。測區(qū)屬珠江流域之紅水河水系，場區(qū)地表徑流為路基右側(cè)小河，屬雨源型山區(qū)河流，流程短，易漲易退，流量受降雨量控制。場區(qū)內(nèi)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)-黔南臺(tái)陷-望謨北西向構(gòu)造變形區(qū)。場區(qū)無斷層、斷裂發(fā)育，巖層產(chǎn)狀為200°∠25°。場區(qū)主要有節(jié)理2組，產(chǎn)狀分別為300°∠87°，25°∠89°，均為密閉型節(jié)理，節(jié)理間距50～400 mm，節(jié)理面平直，風(fēng)化層中局部泥質(zhì)充填。

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、鉆探資料，滑坡區(qū)巖土層自上而下為：青灰色松散～稍密狀人工填土，粒徑5～15 cm，厚度0～11.0 m；黃褐色可塑狀殘坡積粉質(zhì)黏土，含少量泥質(zhì)粉砂巖碎石，厚度1.0～6.0 m。滑坡區(qū)下伏基巖為三疊系中統(tǒng)許滿組(T2xm)薄～中厚層泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖。根據(jù)巖體的節(jié)理、裂隙發(fā)育特征，硬度與完整性，將其劃分為強(qiáng)、中風(fēng)化2層。其中強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖節(jié)理裂隙發(fā)育，厚1.0～4.0 m。場區(qū)地下水類型為松散層孔隙水和基巖裂隙水。

3 滑坡產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)滑坡勘查區(qū)現(xiàn)場實(shí)際情況，從3個(gè)方面分析該段路塹邊坡產(chǎn)生滑移的原因[1]。

1) 地質(zhì)構(gòu)造及巖性。該邊坡該上覆松散～稍密狀人工填土，厚度0～11.0 m，黃褐色可塑狀殘坡積粉質(zhì)黏土，含少量泥質(zhì)粉砂巖碎石，厚度1.0～6.0 m，人工填土力學(xué)性質(zhì)較差。下伏基巖為三疊系中統(tǒng)許滿組(T2xm)薄～中厚層泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖。泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖受水的作用易軟化，力學(xué)參數(shù)降低。

2) 雨水的作用。由于場區(qū)巖體節(jié)理、裂隙水發(fā)育，連續(xù)強(qiáng)降雨使得填方路基內(nèi)積水，地下水位上升，當(dāng)降水滲入到巖層面時(shí)，使接觸帶的砂性黏性土含水量增大，填方體重度增大、巖土體物理力學(xué)參數(shù)降低。造成YK60+193-YK60+258段擋墻基底巖土體軟化，導(dǎo)致?lián)鯄Τ霈F(xiàn)開裂滑移，路基局部沉降牽引路面及下邊坡襯砌拱開裂該段路基匯水沿裂縫下滲，潛蝕巖土體，導(dǎo)致軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)降低，邊坡達(dá)到臨界狀態(tài)發(fā)生蠕動(dòng)滑移。

4 滑坡治理

4.1 滑坡穩(wěn)定性分析

路段區(qū)位于斜坡中部的緩坡地帶，右幅路面已形成2條拉張裂縫，裂縫呈半弧形鋸齒狀，路堤墻在YK60+250處出現(xiàn)明顯橫向開裂，裂縫寬約3 cm，位移約5～8 cm，滑坡現(xiàn)處于強(qiáng)變形階段。路堤墻右側(cè)平臺(tái)附近地表上覆土層為粉質(zhì)黏土，厚4～6 m，填方路基內(nèi)未能有效及時(shí)排水，路基整體欠穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)表1參數(shù)，以K60+220斷面為典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算K60+220橫斷面示意圖見圖2，計(jì)算結(jié)果見表2[2-3]。

表1 推薦巖土體物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)表

圖2 K60+220橫斷面示意圖

工況搜索圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)K穩(wěn)定狀態(tài)正常1.057基本穩(wěn)定暴雨0.958不穩(wěn)定

根據(jù)該路段路基填方現(xiàn)場填筑情況及現(xiàn)場調(diào)匯，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》和工點(diǎn)勘察報(bào)告，對(duì)典型剖面的邊坡進(jìn)行剩余下滑力的計(jì)算。正常工況下，取安全系數(shù)Ks=1.3，滑動(dòng)面參數(shù)取土層參數(shù)。暴雨工況下，取安全系數(shù)Ks=1.2，滑動(dòng)面參數(shù)取土層參數(shù)。計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 各剖面剩余下滑力計(jì)算結(jié)果

綜上，目前該段路堤正常工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。但均不滿足規(guī)范穩(wěn)定性要求。

4.2 滑坡治理方案比選

結(jié)合地質(zhì)資料和現(xiàn)場踏勘，提出如下方案：

方案1。樁板墻+剛性反壓方案?？够瑯冻叽?.8 m×2.4 m，長度12～14 m，剛性反壓體采用C20片石混凝土。

方案2。仰斜式路堤擋墻+剛性反壓方案。路堤墻高6～8 m，剛性反壓體采用C20片石混凝土。

表4對(duì)各方案的造價(jià)及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析見表4。由表4可見，方案1雖然造價(jià)較高，但抗滑樁加固滑坡體，抗滑效果優(yōu)于抗滑擋墻，且抗滑

樁施工開挖量小于擋土墻，對(duì)填方體的影響小，最終推薦方案1。

表4 各方案對(duì)比分析

5 有限元數(shù)值模擬分析

5.1 模型建立

依據(jù)有限元強(qiáng)度折減法，采用ABAQUS計(jì)算軟件對(duì)經(jīng)樁板墻加固后的邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬，分析加固后邊坡的穩(wěn)定性和變形特性[5-8]。以K60+220橫斷面為典型斷面建立ABAQUS模型圖，模型長60 m、高26 m，采用Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則和彈塑性理論分析樁土接觸問題。計(jì)算時(shí)位移邊界條件：模型底部和側(cè)邊設(shè)置為限制滑坡體底部的水平和豎直方向的位移，兩側(cè)土體可產(chǎn)生水平位移，模型上部為自由邊界。計(jì)算時(shí)將土體和抗滑支擋作為變形體，分析加固后邊坡以及抗滑支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和變形特性。

抗滑樁截面尺寸1.8 m×2.4 m，樁長14 m，樁位中心點(diǎn)距離路堤墻頂右側(cè)3.5 m、下方2 m。樁間距6 m，抗滑樁間采用擋土板連接，板厚0.3 m。

利用對(duì)稱性，選取前述典型邊坡斷面，加固后的平面示意圖見圖3。模型示意圖取陰影部分進(jìn)行分析。按照以上尺寸建立簡化的有限元網(wǎng)格模型，網(wǎng)格模型見圖4。邊界條件設(shè)置為限定模型左右兩面X方向上的位移，限定前后兩面Z方向上的位移，以及限定模型底部X、Y、Z3個(gè)方向上的位移。分析中，樁體及擋土板為彈性材料，土體采用理想線彈塑性Mohr-Coulomb模型，土、樁參數(shù)分別見表1、表5。

圖4 算例有限元網(wǎng)格模型

表5 抗滑樁和擋土板計(jì)算參數(shù)

5.2 結(jié)果分析

圖5表示邊坡加固前的位移等值線云圖，圖6表示邊坡加固后的位移等值線云圖，從圖中可以看出，經(jīng)過加固后的邊坡位移明顯小于邊坡加固前的位移，說明加固效果明顯。

圖5 邊坡加固前的位移等值線云圖

圖6 邊坡加固后的位移等值線云圖

基于ABAQUS的強(qiáng)度折減原理，通過場變量FV1(即安全系數(shù))對(duì)巖土體的內(nèi)摩擦角φ和黏聚力с進(jìn)行折減，場變量個(gè)數(shù)為1個(gè)，為防止迭代計(jì)算中由于連續(xù)的計(jì)算收斂導(dǎo)致過早的計(jì)算終止，將折減系數(shù)的變化范圍從1遞增至3，遞增大小為0.25。得出場變量FV1與樁頂附近處水平位移U1的關(guān)系，以坡頂位移拐點(diǎn)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，邊坡加固后的安全系數(shù)為1.48，說明樁板墻的加固效果非常明顯。

6 結(jié)語

本文依托具體工程滑坡實(shí)例，結(jié)合地質(zhì)資料分析了滑坡產(chǎn)生的原因和滑坡體的穩(wěn)定性，因樁板墻適用于散體結(jié)構(gòu)，土或石質(zhì)土與上軟下硬邊坡，故本文提出了樁板墻+混凝土剛性反壓的治理方案。經(jīng)過計(jì)算表明，樁板墻加固方案可有效提高邊坡的整體性和穩(wěn)定性，在此類滑坡治理中具有良好的適用性，加固效果良好。在本文基礎(chǔ)上還可對(duì)樁板墻加固滑坡體作進(jìn)一步研究，從樁板墻的樁間距、樁長對(duì)方案設(shè)計(jì)作進(jìn)一步優(yōu)化。