陸鵬、廖輝

（1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430058；2.湖北交通工程檢測(cè)中心有限公司，湖北 武漢 430058）

0 引言

G8513 平?jīng)觥d陽(yáng)高速是國(guó)家規(guī)劃的一條南北縱向聯(lián)絡(luò)線，平?jīng)鲋撂焖伪逼鹌經(jīng)鍪兴氖镤?，與青（島）蘭（州）和福（州）銀（川）國(guó)家高速公路共線段相連，途經(jīng)華亭、莊浪、秦安至天水，與連（云港）霍（爾果斯）國(guó)家高速公路相接。

該項(xiàng)目所在地地形地貌復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，是不良地質(zhì)體集中發(fā)育地段。由于強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得溝谷侵蝕較深，基巖風(fēng)化程度高，表層松散堆積物發(fā)育，路段內(nèi)易形成巖土體的滑坡和崩塌等不良地質(zhì)。其中崩塌發(fā)育頻率低、規(guī)模小，對(duì)擬建公路無(wú)大影響，而滑坡則發(fā)育眾多，其中不乏規(guī)模巨大者，從而對(duì)擬建公路造成影響。

1 工程概況

天水北互通立交所在區(qū)為河谷，地形開(kāi)闊平坦，周邊為黃土山地，互通區(qū)基底上部為淺層黃土，下部為砂土。天水北匝道收費(fèi)站、隧道管理站和救援站場(chǎng)坪區(qū)原設(shè)計(jì)為挖方路基，該段挖方邊坡上部為新黃土層，具有自重濕陷性，下伏基巖為半成巖狀泥巖。CPK0+084～CPK0+320 段左側(cè)深路塹原設(shè)計(jì)為五級(jí)挖方邊坡，邊坡最大高度為32m。

2020 年3 月18 日原設(shè)計(jì)第五級(jí)邊坡發(fā)生了部分垮塌，拱形骨架防護(hù)脫落。結(jié)合地勘資料對(duì)邊坡防護(hù)方案進(jìn)行調(diào)整。

2020 年5 月28 日下午，在護(hù)坡樁施工過(guò)程中，天水北互通收費(fèi)站CPK0+084～CPK0+320 左側(cè)挖方邊坡再次發(fā)生垮塌，下方第一級(jí)邊坡坡腳隆起明顯，剪出口形成，滑坡體高約40m，寬度約70m，長(zhǎng)約200m（見(jiàn)圖1）。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，滑坡體于6 月1 日基本趨于穩(wěn)定。

圖1 邊坡全貌

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

工程區(qū)屬河流沖積溝谷地貌及侵蝕堆積黃土地貌區(qū)，雞爪狀地貌，邊坡位于雞爪狀地貌的前緣，地面高程約1264.0～1307.0m，相對(duì)高差約43.0m。

2.2 地層巖性

根據(jù)鉆孔揭露，開(kāi)挖邊坡地層主要為第四系更新統(tǒng)風(fēng)積成因的（Q3eol）新黃土；下伏基巖為新近系泥巖（N1）。自地表往下，由新到老：

第①層：新黃土（Q3eol）：廣泛分布，褐黃色，黃褐色，以粉粒為主，土質(zhì)不均，底部可見(jiàn)姜石，揭露厚度0.0～17.2m。

第②層：泥巖（N1）：廣泛分布，灰綠色、紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，半成巖狀，遇水易軟化、崩解，失水龜裂。最大揭露厚度23.3m，未揭穿。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查邊坡區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單一，場(chǎng)地內(nèi)發(fā)育和黃土梁走向一致的向斜，向斜走向北向-北西西向，邊坡位于向斜核部東北方向。

2.4 地震及新構(gòu)造活動(dòng)

根據(jù)相關(guān)區(qū)劃圖，橋址區(qū)地震動(dòng)峰加速度為0.30g，地震反應(yīng)譜特征周期(s)為0.4，相當(dāng)于地震基本烈度8 度區(qū)。

2.5 水文地質(zhì)

滑坡區(qū)地下水較為豐富，其類型主要有第四系孔隙水和基巖裂隙水，在施工拌和站后緣見(jiàn)地下水滲出。沿著邊坡兩側(cè)沖溝均有常年地表水。

3 邊坡變形破壞機(jī)制

地下水較發(fā)育：上部為黃土層，下伏基巖為半成巖狀泥巖，黃土具有垂直節(jié)理發(fā)育、大孔隙比、高滲透性等特點(diǎn)，泥巖具有低滲透性特點(diǎn)，原地下水排泄通道泉眼被堵塞后，加之拌和站、鋼筋廠及生活區(qū)等污水因未采取集中處理，隨意排放在邊坡上方，在地下水的長(zhǎng)期浸潤(rùn)下，沿著黃土層及黃土與泥巖交界面形成一層飽水的軟弱夾層[1]。

前緣邊坡挖坡腳：邊坡開(kāi)挖后形成臨空面，邊坡沿著黃土與泥巖交界面形成整體滑塌。

4 穩(wěn)定性計(jì)算分析

4.1 計(jì)算方法

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，對(duì)高陡斜坡的典型工程地質(zhì)剖面進(jìn)行基于剛體極限平衡方法的多剖面多工況的穩(wěn)定性計(jì)算分析。所采用的穩(wěn)定性計(jì)算方法主要為Janbu條分法。

計(jì)算公式如下：

式（1）中：k——穩(wěn)定系數(shù)；

ci——第i條塊滑動(dòng)面上的黏聚力；

li——第i條塊滑動(dòng)面的長(zhǎng)度；

Φi——第i條塊滑動(dòng)體滑動(dòng)面上的摩擦角；

Wi——第i條塊的自重；

θi——第i條塊滑動(dòng)面的傾角；

Δhi——第i條塊兩側(cè)的剪力增量。

計(jì)算程序采用slide5.0 版本程序。該程序可以分析地表均布荷載、水壓力、錨桿(索)及地震等因素對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響[2]。

4.2 計(jì)算工況及安全系數(shù)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，安全系數(shù)按照以下確定：

一是正常工況（天然狀態(tài)）為1.25；

二是非正常工況I（飽水狀態(tài)）為1.15；

三是非正常工況II（飽水狀態(tài)+地震荷載）為1.05。

4.3 參數(shù)選取

地勘報(bào)告提供的物理力學(xué)指標(biāo)建議值見(jiàn)表1。

由于滑坡的變形破壞模式為沿著黃土與泥巖交界面的滑動(dòng)變形，在滑動(dòng)前后抗剪強(qiáng)度指標(biāo)并無(wú)明顯區(qū)別，因此采用表1 中滑動(dòng)前的參數(shù)對(duì)該滑坡開(kāi)挖前后以及反壓前后的穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算[3]，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 物理力學(xué)參數(shù)表（地勘建議值）

表2 部分穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果（地勘建議值）

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，三個(gè)剖面在開(kāi)挖后安全系數(shù)均大于1.2，說(shuō)明在開(kāi)挖后該邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，與實(shí)際中開(kāi)挖后邊坡發(fā)生整體滑塌是不符合的，可見(jiàn)表1 中滑動(dòng)前的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)偏高，與實(shí)際情況不符。為此對(duì)滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)重新進(jìn)行反分析[4]。

參數(shù)采用反分析方法檢驗(yàn)滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，對(duì)正在滑動(dòng)的滑坡，其穩(wěn)定系數(shù)可取0.95～1.00；對(duì)處于暫時(shí)穩(wěn)定的滑坡，穩(wěn)定性系數(shù)取1.00～1.05。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，滑面天然狀況下反算時(shí)穩(wěn)定系數(shù)取0.95～1.00，在飽水狀況下反算時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)可取0.86～0.91。最后，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)查和參數(shù)反算結(jié)果綜合選取滑坡穩(wěn)定性分析用物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3。

4.4 計(jì)算結(jié)果及分析

以表3 中參數(shù)對(duì)該滑坡開(kāi)挖前后以及反壓前后的穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2（取飽水+地震工況為例）和表4。

表3 邊坡主要計(jì)算參數(shù)建議值

圖2 （a,b,c,d）CKP0+240 剖面地震工況

表4 部分穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在開(kāi)挖之前三個(gè)剖面天然與飽水工況下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.2，邊坡為穩(wěn)定狀態(tài)；地震工況下CKP0+240 剖面穩(wěn)定系數(shù)小于1.05，CKP0+180剖面和CKP0+280 剖面穩(wěn)定系數(shù)介于1.05～1.2 之間，邊坡為欠穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)。開(kāi)挖之后和前緣反壓之前三個(gè)剖面各工況下穩(wěn)定系數(shù)均小于1，為不穩(wěn)定狀態(tài)。反壓之后三個(gè)剖面天然與飽水工況下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.2，邊坡為穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況下，三個(gè)剖面穩(wěn)定系數(shù)均介于1～1.05 之間，邊坡為欠穩(wěn)定狀態(tài)?？梢?jiàn)計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是一致的。

5 結(jié)論

其一，邊坡變形主要有兩方面的原因：地下水較發(fā)育；前緣邊坡挖坡腳。

其二，該工程滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)依據(jù)參數(shù)反分析、規(guī)范推薦值及工程類比等方法獲取，根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知選取的參數(shù)符合工程實(shí)際。

其三，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在開(kāi)挖之前三個(gè)剖面天然與飽水工況下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.2，邊坡為穩(wěn)定狀態(tài)；地震工況下CKP0+240 剖面穩(wěn)定系數(shù)小于1.05，CKP0+180 剖面和CKP0+280 剖面的穩(wěn)定系數(shù)介于1.05～1.2 之間，邊坡為欠穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)。開(kāi)挖之后和前緣反壓之前三個(gè)剖面各工況下穩(wěn)定系數(shù)均小于1，為不穩(wěn)定狀態(tài)。反壓之后三個(gè)剖面天然與飽水工況下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.2，邊坡為穩(wěn)定狀態(tài)；地震工況下三個(gè)剖面穩(wěn)定系數(shù)均介于1～1.05 之間，邊坡為欠穩(wěn)定狀態(tài)。計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是一致的。因邊坡下方為收費(fèi)站，需繼續(xù)對(duì)邊坡進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖后誘發(fā)再次滑坡的可能性較大，需采取必要的工程處理措施進(jìn)行處理。

其四，建議在坡體后方設(shè)置排水盲溝，截?cái)嗟叵滤蜻吰聺B流的徑流途徑，同時(shí)采用集水井、深部排水孔等手段加強(qiáng)坡體地下水的泄排，完善排水系統(tǒng)。