夏洪吉 任天勇

（四川省交通勘察設計研究院有限公司，四川成都 610017）

0 引言

因施工誘發(fā)的滑坡多為典型的牽引式滑坡。對滑坡的機理研究，有喬建平等[1]對天臺鄉(xiāng)滑坡的研究，認為雨水下滲使坡體處于超飽和狀態(tài)是滑坡發(fā)生的主要原因；段建新等[2]對高速公路開挖邊坡誘發(fā)牽引式滑坡進行了分析；袁從華等[3]針對牽引式滑坡特征提出了主被動加固的比較分析。這些研究對工程滑坡的預防和治理起到指導和推動作用。同時，工程實例表明，引發(fā)工程滑坡的原因往往不是單一的，若對滑坡原因認識不全面就提高了工程滑坡的可能性。

林銳等[4]對施工誘發(fā)的混合式滑坡穩(wěn)定分析后，認為工程滑坡誘因多為施工組織不當。希望參建各方在工程項目建設中結(jié)合項目特點，仔細梳理排查不利于邊坡穩(wěn)定的各項因素，并高度重視臨時工程和施工組織的合理設計和實施，事前預防，確保安全，為避免工程事故的發(fā)生提供一定的參考。本文以某高速公路工程滑坡為例，從地質(zhì)勘察到穩(wěn)定性分析，對該滑坡進行了全面分析，闡述了引起該滑坡的內(nèi)因和外在誘發(fā)因素，并提出處治措施。

1 工程概況

某高速公路K9+690～K9+775段線路以填方路基形式從坡體中下部通過，邊坡表層2～3m為殘坡積含礫粉質(zhì)黏土，下伏基巖以泥巖為主，巖層產(chǎn)狀緩傾坡外。受強降雨影響，邊坡后緣開始發(fā)生拉裂變形，隨后在持續(xù)降雨入滲、浸泡軟化作用下，逐漸形成貫通滑動面，最終邊坡發(fā)生滑移。該滑坡軸向長度約100m，平均寬約60m，面積約6.0×103m2，滑體厚度約5.5～6.0m，總方量約3.6×104m3，見圖1。擬建線路以填方路基形式從滑坡體前緣通過，對擬建線路K9+690～K9+775段影響較大。

圖1 穩(wěn)定性計算簡圖

圖1 滑坡平面圖

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）工程區(qū)基本地震動峰值加速度0.10g，區(qū)內(nèi)基本地震動反應譜特征周期為0.45s。對應的地震基本烈度為Ⅶ度，區(qū)域穩(wěn)定性較好，工程區(qū)處于相對穩(wěn)定的地塊。

工程區(qū)屬中亞熱帶西部半濕潤氣候區(qū)，降雨量豐盈，雨日頻繁，既是多雨區(qū)又是暴雨中心，年降雨量在1200mm以上。

2 滑坡基本特征及形成機理

2.1 滑坡形態(tài)特征

地貌上屬構(gòu)造剝蝕中低山地貌，微地貌主要為斜坡地貌?；驴傮w西北高東南低，地面標高介于1815～1850m，坡向147°，坡度15～25°，局部最陡處約30°?；潞缶壱远缚矠榻纾覀?cè)以沖溝為界，左側(cè)以坡面淺溝為界，軸向長度約100m，寬約60m。

2.2 滑坡物質(zhì)組成特征

2.2.1 滑體

根據(jù)地表調(diào)查及鉆探揭露，滑坡體表層為原殘坡積含礫粉質(zhì)黏土，呈黃褐色，稍濕，可塑，以粉質(zhì)黏土夾礫石為主，鉆孔揭露厚度約2m；礫石含量5%，粒徑0.2～2cm，下部為基巖滑動后形成的碎裂巖體，滑動面以角礫狀為主。多呈碎裂狀～碎塊狀，局部段保留原基巖完整性，母巖成分以泥巖為主，鉆孔揭露深度5.5～6m。

2.2.2 滑面

根據(jù)鉆探巖芯揭露，滑面以粉質(zhì)黏土夾角礫土為主，含少量碎石，次棱角狀，掰開后光滑面上可見擦痕，滑面厚度2～5cm。

2.2.3 滑床

根據(jù)鉆探揭露，滑床以泥巖為主，夾泥質(zhì)粉砂巖，巖體整體較完整，除層面外主要發(fā)育兩組陡傾結(jié)構(gòu)面，層面緩傾、平直、光滑，陡傾結(jié)構(gòu)面起伏、光滑無充填。

2.3 滑坡成因

（1）該滑坡原地貌右側(cè)為沖溝，且左側(cè)發(fā)育坡面淺溝，坡體兩側(cè)臨空條件較好；邊坡巖層產(chǎn)狀151∠12°，邊坡坡向147°，巖層緩傾坡外，且?guī)r體發(fā)育兩組不利結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀分別120∠80°和36∠72°，分別形成坡體后部及側(cè)向切割面，總體情況不利于邊坡穩(wěn)定。

（2）便道和涵洞施工時，在坡體前緣和側(cè)面形成了臨空面，未及時作回填處理，坡體前緣和側(cè)面形成臨空條件，為邊坡的變形提供了有利的發(fā)展空間。

（3）由于邊坡前緣臨空，坡體松散堆積體在自重作用下產(chǎn)生變形，坡體后緣開始產(chǎn)生拉裂縫。隨后持續(xù)強降雨條件下，一方面降雨沿裂縫入滲，對下部基巖及層面浸泡軟化，尤其基巖頂部風化層裂隙發(fā)育，加劇雨水的入滲，致使其力學強度降低，另一方面坡體范圍內(nèi)巖土體含水率高、質(zhì)量增大。在上述因素影響下邊坡變形逐步發(fā)展并形成貫通滑動面，最終發(fā)生滑移。

綜上分析，不利的結(jié)構(gòu)面組合以及巖土體力學強度參數(shù)低是內(nèi)在原因，人工擾動使坡體形成較好的臨空條件和持續(xù)降雨是外在誘發(fā)因素。

3 滑坡穩(wěn)定性評價

3.1 穩(wěn)定性定性分析

發(fā)生滑動后，及時作了回填反壓處理，至今未發(fā)現(xiàn)進一步變形破壞跡象。根據(jù)在滑坡體范圍內(nèi)及坡體后緣和前緣變形監(jiān)測，也未發(fā)生進一步明顯變形位移。目前在前緣填土反壓下，該滑坡堆積體整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在持續(xù)降雨條件下，表層土體在雨水浸泡下有發(fā)生蠕滑的可能，坡體較陡處有發(fā)生垮塌或滑塌的可能。

該滑坡滑動后，在后緣形成高差5～10m的滑坡壁，坡度70～80°，滑坡壁上部為厚度2～3m的坡殘積含礫粉質(zhì)黏土層，下部為泥巖，自然坡度15～25°。邊坡表層巖體破碎，有發(fā)生掉塊、垮塌可能，加之該邊坡在不利結(jié)構(gòu)面組合切割下，有向坡外發(fā)生滑移變形的條件。

此外，根據(jù)鉆孔揭露，孔深9～12m段巖體裂隙發(fā)育、巖芯破碎，為地下水富集區(qū)，地下水長期作用易軟化下伏泥巖，形成軟弱順層結(jié)構(gòu)面，雨季雨水下滲滑面將引發(fā)邊坡失穩(wěn)。

3.2 穩(wěn)定性定量評價

3.2.1 計算參數(shù)選取

滑體重度參數(shù)參考附近工點資料確定?；瑤量辜魪姸葏?shù)根據(jù)經(jīng)驗并結(jié)合推測滑面反算參數(shù)綜合確定。根據(jù)《公路滑坡防治設計規(guī)范》，當滑坡處于整體滑動狀態(tài)時，滑坡穩(wěn)定系數(shù)可取0.95～1.00，整體蠕動狀態(tài)時取1.00～1.05。本次計算按照《公路路基設計規(guī)范》JTG D30-2015及《公路滑坡防治設計規(guī)范》JTG/T 3334-2018，穩(wěn)定性分析采用簡化Bishop法；滑坡推力計算采用傳遞系數(shù)法。

（1）簡化Bishop法計算公式：

式中：

Wi——第i土條重力；

αi——第i土條底滑面的傾角；

Qi——第i土條垂直方向外力；

（2）傳遞系數(shù)法計算公式：

當時Ti＜0時，應取Ti=0。

式中：

Ti、Ti-1——第i和第i-1 滑塊的剩余下滑分力，kN/m；

FS——穩(wěn)定安全系數(shù)；

Wi——第i滑塊的自重力，kN/m；

αi、αi-1——第i和第i-1滑塊對應滑面的傾角，°；

φi——第i滑塊面內(nèi)摩擦角，°；

ci——第i滑塊面巖土粘聚力，kN/m；

Li——第i滑塊面長度，m；

Ψi——傳遞系數(shù)；

本次以滑坡滑動前原始地形主滑剖面為計算斷面，對土層參數(shù)進行反演計算，通過現(xiàn)場勘察可知，該滑坡在暴雨作用下發(fā)生滑動。故本次反演通過暴雨工況進行反算，穩(wěn)定性系數(shù)選取為0.95。通過反演分析綜合確定各土層參數(shù)，滑體重度：天然狀態(tài)γ=24kN/m3，暴雨狀態(tài)γ=25kN/m3；粘聚力：天然狀態(tài)c=14.5kPa，暴雨狀態(tài)c=14.1kPa；摩擦角：天然狀態(tài)φ=9°，暴雨狀態(tài)φ=8.5°。

3.2.2 計算工況及判定標準

由于本項目地震基本烈度處于Ⅶ度區(qū)，邊坡穩(wěn)定性計算應考慮正常工況（天然）和非正常工況Ⅰ（暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)）、非正常工況Ⅱ（地震工況）三種工況[5]。

本項目為高速公路，參照《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30-2015）表7.2.2滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)Ks，在天然工況下安全系數(shù)取1.25，在暴雨工況下，安全系數(shù)取1.15。在地震工況下，安全系數(shù)取1.1。

3.2.3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

（1）整體穩(wěn)定性計算。

選取典型剖面進行計算，計算模型見圖2，計算結(jié)果見表1。

圖2 填方加載后計算簡圖

表1 穩(wěn)定性計算結(jié)果

（2）局部穩(wěn)定性計算。

對滑坡局部穩(wěn)定性采用理正巖土，自動搜索最危險滑裂面，分別按天然工況、暴雨工況、地震工況等三種工況進行計算，計算參數(shù)及結(jié)果見表2。

表2 滑坡局部穩(wěn)定性計算表

穩(wěn)定性計算結(jié)果表明：現(xiàn)階段該滑坡整體在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨及地震工況處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲備不足?；麦w局部在天然及地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

因此，在持續(xù)降雨條件下，滑坡體表層土體在雨水浸泡下有發(fā)生蠕滑的可能。坡體較陡處有發(fā)生垮塌或滑塌的可能，加之該滑坡體處于路基填方路段，施工擾動及填方加載可誘發(fā)新的滑坡，建議采取必要抗滑支擋措施進行處置，并結(jié)合抗滑支擋措施進行填筑后下滑推力計算，以滿足路基填筑后抗滑及抗傾覆穩(wěn)定性要求，同時加強截、排水及變形監(jiān)測。

4 處治方案

處治時，非正常工況主要考慮暴雨情況，參照《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30-2015），在暴雨工況下安全系數(shù)取1.15。本工點為填方路基，計算填方加載后暴雨工況下剩余下滑力為530kN，主動土壓力為337kN，因此以剩余下滑力530kN作為設計依據(jù)。

（1）為確保路基填方后坡體穩(wěn)定，在路基左側(cè)一級填方坡腳處設置抗滑樁，圓樁樁徑2.2m，間距4m。

（2）滑坡后緣有明顯錯臺，高度達7～9m且坡率較陡，基巖裸露且傾向坡外，上覆2～3m厚硬塑粉質(zhì)黏土，后緣坡體從錯臺部位滑出的風險較高。因此沿后緣裂縫設置三排鋼花管并連接系梁，鋼管長度約10～12m，嵌入中風化基巖深度不小于3m。

（3）滑坡周界外5m設置一道截水溝，并順接路基右側(cè)邊溝。

5 結(jié)束語

本例中不利的結(jié)構(gòu)面組合以及巖土體力學強度參數(shù)低是坡體失穩(wěn)的內(nèi)在原因，人工擾動使坡體形成較好的臨空條件，持續(xù)降雨是坡體失穩(wěn)的外在誘發(fā)因素。如果在設計階段或施工期間能夠通過調(diào)查分析或其他手段發(fā)現(xiàn)和查明不利于坡體穩(wěn)定的內(nèi)部原因，在設計時根據(jù)不利內(nèi)部條件，結(jié)合氣候等不利外部因素，綜合分析后選擇合理方案，并提前施工截水溝以及必要的臨時排水設施，是可以避免坡體因兩面臨空和巖土體力學強度參數(shù)降低而形成有利于滑動的條件，從而保證坡體穩(wěn)定，避免坡體失穩(wěn)，在設計階段和施工期間的施工組織設計中應對此點引起重視。