肖學(xué)沛

(四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川成都 610040)

隨著高速公路建設(shè)不斷向地形條件復(fù)雜的地區(qū)延伸。受地形影響，不少公路在搭建橋梁時(shí)落址于各種各樣的斜坡上。橋址區(qū)內(nèi)若發(fā)生滑坡災(zāi)害不僅妨礙工程進(jìn)行，更是威脅到周?chē)用竦纳?cái)產(chǎn)安全，影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

近年來(lái)眾多國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)滑坡形成機(jī)理及治理方式展開(kāi)深入的研究[1-5]。李輝等[6]以太行山區(qū)某典型殘破積土滑坡為研究對(duì)象，分析了滑坡在支護(hù)后的變形機(jī)理，并指出切腳后的滑坡坡腳是最不穩(wěn)定的部位。彭建兵等[7]根據(jù)試驗(yàn)與理論分析，指出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力是黃土高原滑坡災(zāi)害高發(fā)的主要驅(qū)動(dòng)力之一。戴福初等[8]利用遙感解譯確定了青藏高原東南三江流域滑坡災(zāi)害空間分布并探討了滑坡災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律及其主要的影響因素。黃曉虎等[9]結(jié)合地質(zhì)勘查和GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)某古滑坡復(fù)活過(guò)程分析，認(rèn)為開(kāi)挖是導(dǎo)致該滑坡復(fù)活的主要誘發(fā)因素。

已有研究表明，滑坡的發(fā)展演化過(guò)程一般要經(jīng)歷初始變形、勻速變形、加速變形和臨滑等四個(gè)階段[10-12]，在強(qiáng)降雨、地震及工程擾動(dòng)等因素影響下極易誘發(fā)失穩(wěn)破壞[13-17]。因此。開(kāi)展對(duì)滑坡的地質(zhì)調(diào)查，加強(qiáng)位移和變形等監(jiān)測(cè)，深入研究滑坡地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)特征和致災(zāi)因子，對(duì)于今后的邊坡災(zāi)害防治工作具有重要意義。

本文以樂(lè)西高速公路S2標(biāo)段火洛阿莫左右線大橋橋址區(qū)老滑坡為例，采用工程地質(zhì)測(cè)繪、工程鉆探及試驗(yàn)等相結(jié)合的方式，在獲取對(duì)該滑坡工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)該滑坡的變形特征及成因展開(kāi)分析研究，并進(jìn)行天然、暴雨、地震等工況下的推力計(jì)算及穩(wěn)定性分析，為今后類似邊坡工程的滑坡治理提供參考。

1 工程背景

1.1 工程簡(jiǎn)介

研究區(qū)位于四川省涼山彝族自治州昭覺(jué)縣阿并洛古鄉(xiāng)火洛阿莫村，地處低緯度高海拔的中山和山原，氣候具有高原氣候特點(diǎn)：冬季干寒而漫長(zhǎng)，夏季暖和濕潤(rùn)，屬川西高原雅礱江溫帶氣候區(qū)。場(chǎng)地附近有鄉(xiāng)村機(jī)耕道可達(dá)擬設(shè)橋梁樂(lè)山岸斜坡。橋址區(qū)內(nèi)左線大橋長(zhǎng)308 m，起止里程ZK141+775～ZK142+083 m；右線大橋長(zhǎng)304.48 m，起止里程K141+770～K142+074.48 m；大橋左右線上部結(jié)構(gòu)均為(3×30+4×30+3×30) m連續(xù)剛構(gòu)橋，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，橋面連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。

1.2 工程地質(zhì)條件

1.2.1 地形地貌

橋址區(qū)高程介于1964～2064 m之間，總體上屬構(gòu)造剝蝕中山地貌。大橋與兩岸斜坡陡緩相接，其中樂(lè)山岸斜坡坡度10～15 °，坡表多為荒地，植被以雜草及少量喬木為主；西昌岸斜坡坡度10～15 °，坡表多為荒地，植被稀少，以少量灌木為主。

1.2.2 地層巖性

根據(jù)地調(diào)結(jié)果，橋址區(qū)內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)崩坡積層(Q4c+dl)、滑坡堆積層(Q4del)、坡洪積層(Q)；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)新村組(J2x)、中統(tǒng)益門(mén)組(J2y)；斷層角礫巖、三疊系中下統(tǒng)雷口坡及嘉陵江(T1j+2L)及三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)。

1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于川滇南北向構(gòu)造帶的北部，構(gòu)造線方向以南北向?yàn)橹鳎瑤?nèi)褶皺斷裂發(fā)育。甘洛至竹核斷裂為區(qū)域性大斷裂且附近發(fā)育多條次級(jí)南北向斷裂，向斜東翼受斷層的破壞，地層出露不全，斷續(xù)相聯(lián)形成次級(jí)褶皺。橋區(qū)受甘洛至竹核F斷層影響，產(chǎn)狀變化大，斷層上盤(pán)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀為55～75 °∠15～25 °；斷層下盤(pán)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀為25～55 °∠3～15 °(40 °∠6 °)；F斷層產(chǎn)狀為：65～85 °∠50～70 °。斷層破碎帶寬為70～80 m，與大橋斜交。斷層上盤(pán)樂(lè)山岸岸坡發(fā)育有兩組節(jié)理，其中L1：產(chǎn)狀為260～280 °∠55～65 °，裂面起伏、粗糙，間距2.0～3.0 m，微張開(kāi)，可見(jiàn)延伸大于5 m；L2：產(chǎn)狀為330～345 °∠70～80 °，裂面起伏、粗糙，間距3.0～5.0 m，微張開(kāi)，可見(jiàn)延伸大于5 m。

區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)為大面積、整體性、間歇性急速抬升的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，同時(shí)伴隨一些大斷裂之間的差異運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為同時(shí)存在斷裂帶的強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與斷塊內(nèi)部的相對(duì)穩(wěn)定特征。場(chǎng)區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度區(qū)，屬Ⅱ類場(chǎng)地，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。

2 滑坡特征與成因分析

2.1 滑坡特征

2.1.1 滑坡的基本特征

老滑坡體主要分布于ZK141+888至ZK142+175段，滑坡體寬260～280 m(路線方向)，長(zhǎng)420～440 m，面積約92 304 m2，坡體平均厚度30～40 m，體積約3 230×104m3，平面上呈葫蘆狀，前緣標(biāo)高為1 952 m，后緣標(biāo)高2 040 m，高差約88 m；現(xiàn)地面坡度10～15 °，平均坡度為10 °，斜坡陡緩相接，多呈臺(tái)階狀，斜坡坡向略傾北，以20～30 °為主，滑坡體上多為荒地，植被稀少?；麦w如圖1所示?；潞缶壋蜀R鞍狀如圖2所示，局部似凹槽，鉆孔揭露表明凹槽內(nèi)局部充填黏土，為可塑狀。

圖1 老滑坡體側(cè)面照

圖2 滑坡后緣馬鞍部位

2.1.2 滑體結(jié)構(gòu)特征

老滑坡坡體結(jié)構(gòu)以碎石、塊石為主，表層及后緣少量為黏土、含碎石黏土；碎石、塊石石質(zhì)多為泡砂巖，呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，形狀為次棱角形—棱角形，結(jié)構(gòu)不均勻，密度為中密，鉆孔揭露表明，塊石局部見(jiàn)有光滑鏡面，面內(nèi)有擦痕(圖3)。

圖3 鉆孔中揭露的塊石

2.2 老滑坡成因分析

滑坡前緣兩側(cè)臨空，橋墩附近側(cè)有一西高東低的溪溝與另一沖溝近垂直，兩溝深切為斜坡的滑動(dòng)創(chuàng)造了臨空面，同時(shí)滑坡體前后緣高差約88 m，巨大的高差為斜坡的滑動(dòng)創(chuàng)造了動(dòng)力條件；場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖層緩傾坡外，為一順層坡，為滑坡的變形破壞提供有利的條件；場(chǎng)地附近斜坡巖體中發(fā)育兩組裂隙，巖體在兩組節(jié)理及層面的切割下呈塊體，有利于降雨入滲和風(fēng)化作用。滑坡區(qū)表層出露相對(duì)透水的巨厚泡砂巖，地表水通過(guò)砂巖裂隙滲入巖體內(nèi)，一方面增加了巖體重度，并在后緣形成靜水壓力，另一方面地下水進(jìn)入巖體后，遇相對(duì)隔水的粉砂質(zhì)泥巖，其遇水后易軟化使強(qiáng)度大大降低，下滲的多余雨水將在裂隙面上富集，對(duì)巖體有一定的壓力，在重力或地震等其它因素下易推動(dòng)巖體順層產(chǎn)生蠕滑變形。

3 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算

3.1 計(jì)算工況選取

根據(jù)勘察結(jié)果，主滑剖面2-2’剖面最長(zhǎng)，鉆孔最多，剖面方向與主滑方向小角度相交，最具代表性，故取 2-2’為主滑面進(jìn)行穩(wěn)定性定量計(jì)算剖面(圖4)。

因場(chǎng)地地震烈度為Ⅷ度且暴雨季節(jié)雨量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于枯水季節(jié)，故穩(wěn)定性計(jì)算分析按天然工況、地震工況及暴雨工況等3種主要工況來(lái)計(jì)算分析。

3.2 計(jì)算參數(shù)選取

由于鉆孔揭露土體以巨、粗粒土為主，無(wú)法直接獲取試驗(yàn)參數(shù)，因此需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、鉆探鉆進(jìn)過(guò)程及巖芯揭露情況，同時(shí)參考經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲取強(qiáng)度參數(shù)，從而計(jì)算滑坡穩(wěn)定性。因滑坡體的變形特征各處不同，故剖面上針對(duì)不同的土體類型采用不同的反算參數(shù)。巨、粗粒土抗剪參數(shù)具體見(jiàn)表1。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值

將斜坡條分后采用傳遞系數(shù)法計(jì)算，計(jì)算公式如式(1)所示, 三種計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2:

Pi=Pi-1φi-1+γtTi-Ri

(1)

式中：Pi、Pi-1分別為第i塊、第i-1塊滑體的剩余下滑力，γt為滑坡推力安全系數(shù)，φi-1=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanθi+1；Ri為作用于第i塊段的抗滑力。

表2 不同工況下最不利界面穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果

圖4 2-2’剖面工程地質(zhì)縱剖面

由表2計(jì)算結(jié)果可知，三種工況下老滑坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)，而穩(wěn)定性系數(shù)在地震工況下時(shí)最低。其計(jì)算結(jié)果相比于暴雨工況和天然工況分別降低了42.73 %和42.72 %，因此建議以地震工況下的滑坡推力進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算較為安全。

3.3 橋區(qū)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.3.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

場(chǎng)區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度區(qū)，屬Ⅱ類場(chǎng)地，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。橋址區(qū)位于昭覺(jué)向斜核部附近，巖層產(chǎn)狀近水平狀。橋區(qū)位于斜坡上，地下水貧乏；因橋軸線上發(fā)育一老滑坡體，老滑坡體厚度大，故場(chǎng)地的修建性一般。

3.3.2 溝床穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

橋區(qū)內(nèi)沖溝近南北向展布，縱向上地勢(shì)平坦，縱向上坡度較緩，平均坡度約5 °，該溝近幾十年來(lái)在強(qiáng)降雨等因素作用下未見(jiàn)變形、拉裂及滑動(dòng)跡象，溝床在縱向上整體穩(wěn)定。

3.3.3 斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

橋址區(qū)兩岸與樂(lè)山岸斜坡和西昌岸斜坡相接，具體如下：

樂(lè)山岸斜坡陡緩相接，多呈臺(tái)階狀，斜坡坡度10～15 °。斷層破碎帶陡傾坡內(nèi)，控制斜坡整體穩(wěn)定為巖土界面，而巖土界面較緩，平均坡度10～13 °，且?guī)r層淺埋，厚度薄，據(jù)調(diào)查及訪問(wèn)，該斜坡近年來(lái)在強(qiáng)降雨等因素作用下也未見(jiàn)變形失穩(wěn)現(xiàn)象，斜坡整體穩(wěn)定。

西昌岸斜坡坡度10～15 °，斜坡陡緩相接，后緣為一馬鞍凹槽。斜坡坡向與巖層傾向夾角60～65 °，屬斜交坡?？刂菩逼抡w穩(wěn)定為巖土界面，而巖土界面較緩，橋軸線方向巖土界面近水平狀，主滑方向巖土界面近水平狀，同時(shí)調(diào)查及訪問(wèn)表明該老滑坡體近年來(lái)在強(qiáng)降雨等因素作用下也未見(jiàn)變形失穩(wěn)現(xiàn)象，斜坡現(xiàn)狀整體穩(wěn)定。

4 結(jié)論

(1)樂(lè)西高速公路S2標(biāo)段火洛阿莫左右線大橋場(chǎng)區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度區(qū)，屬Ⅱ類場(chǎng)地，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。受地震等因素影響，該區(qū)原基巖沿軟弱層發(fā)生蠕滑形成一老滑坡體。

(2)場(chǎng)區(qū)內(nèi)受F斷層影響，巖層產(chǎn)狀緩傾臨空面形成順層坡，巖體中發(fā)育兩組裂隙切割塊體，有利于降雨入滲和風(fēng)化作用。

(3) 橋區(qū)兩岸斜坡中，樂(lè)山岸斜坡呈臺(tái)階狀，西昌岸斜坡后緣形成馬鞍凹槽，兩岸斜坡現(xiàn)狀均處于穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)多種復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果表明以地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算更為安全。