劉旭

（山西誠達公路勘察設計有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

山西省的山區(qū)面積占比大，地質情況復雜，滑坡是當?shù)毓方ㄔO中常見的一種地質災害。為了消除滑坡的影響，需要進行滑坡穩(wěn)定性分析，并根據(jù)穩(wěn)定性評價結果，采取科學合理的治理措施，以保障公路建設的順利進行。

1 工程概況

山西省某國道K820+405—K874+090 段，項目所處區(qū)域按地質構造、巖性特征、風化剝蝕差異，分為四大地貌景觀：沖積平原區(qū)、侵蝕堆積河谷區(qū)、山前傾斜平原區(qū)、構造剝蝕低中區(qū)。

滑坡體位于路段AK869+080—AK869+380 左側，滑坡地表形態(tài)較為復雜，滑坡坡體形態(tài)為階梯式緩坡，地勢總體表現(xiàn)為北東高南西低，整個滑坡由北東向南西階梯式下降，滑坡陡坎形成5～6 級臺階，陡坎高度為2～3m?；驴傞L約103m，寬約210m，平均厚度約8m。根據(jù)收集的資料及踏勘調查，滑坡前緣、周界特征明顯，要素齊全，目前現(xiàn)場觀察滑坡處于整體滑動階段。

2 滑坡成因及破壞模式分析

2.1 滑坡成因

根據(jù)野外調查及資料分析，發(fā)現(xiàn)形成滑坡的主要原因有以下幾點。

（1）地形地貌

坡體坡度為25°左右，呈階梯狀，約5～6 級陡坎，高約2～6m，提供了滑動空間，是滑坡形成的主要地貌條件。坡體前緣工程建設邊坡開挖形成高陡臨空面，為滑坡的產(chǎn)生提供了地形條件。

（2）地層巖性及結構特征

坡體巖性主要為第四系粉質黏土，其下為全風化層，由于軟弱面和相對隔水的全風化層存在，為滑坡的形成提供了主要內(nèi)在條件?；挛挥诨鶐r面兩個侵蝕凹槽部位，同時也位于風化煤層兩個向斜部位，其傾向順坡向外傾，為滑坡提供了結構條件。

（3）水的作用

這是滑坡發(fā)生滑動的最大誘因。雨水沿后緣裂縫下滲至軟弱面，在相對隔水層附近聚集，浸潤土體，減小抗剪阻力；降雨入滲是促成坡體失穩(wěn)的一大誘因。

（4）人為因素

在原始滑坡處于相對穩(wěn)定狀態(tài)的條件下，由于人為修建房屋、道路等活動，使坡腳切坡形成臺階，高約10m，近直立，一坡到頂。坡腳的開挖相當于在坡體前緣形成高陡臨空面，致使剪出口高出道路，不利于滑坡穩(wěn)定。同時，道路施工引起的震動使滑坡穩(wěn)定性變差，這些人類活動也是斜坡失穩(wěn)的主要外在因素。

該處滑坡形成機制如圖1所示。

2.2 滑坡的破壞模式

正確分析破壞模式對滑坡穩(wěn)定性計算、合理采取治理措施至關重要。結合地形地貌特征、滑坡破壞現(xiàn)狀與勘探地層揭露等資料分析可知，本次勘察滑坡的破壞模式有以下兩種。

（1）沿土巖接觸面發(fā)生淺層滑動

目前坡體前緣已出現(xiàn)拉張裂縫，坡體粉質黏土層結構疏松，雨水可經(jīng)裂縫滲入至粉質黏土層下部的強風化層和軟弱面處，受浸泡軟化的土、巖層物理力學性能降低，形成以粉質黏土層和強風化泥巖組成的軟弱結構面，經(jīng)蠕變、擠壓、變形直至最終下滑。

（2）坡體前緣坡腳處發(fā)生局部崩塌

坡體前緣由于切坡開挖坡腳，形成較直立的高陡邊坡，在降雨、人類活動的影響下，發(fā)生局部坍塌。

3 滑坡的穩(wěn)定性計算和評價

3.1 計算剖面的選取

計算剖面的選取原則是：盡可能與滑坡滑向一致，或選擇與擬布置工程相垂直的剖面進行穩(wěn)定性驗算，適當考慮未破壞但存在破壞可能性的部位。本研究根據(jù)各剖面探井及鉆孔的勘探情況，結合地質環(huán)境條件和滑坡特征，根據(jù)現(xiàn)場調查及勘查結果，采用理正軟件選取有代表性的4-4′剖面、9-9′剖面對c,φ 進行反演計算；選取3-3′剖面、4-4′剖面、5-5′剖面、6-6′剖面、8-8′剖面、9-9′剖面、15-15′剖面計算各工況下的坡體穩(wěn)定性。

3.2 計算參數(shù)的選擇

滑體土層、巖層抗剪強度參數(shù)的準確取值直接關乎滑坡計算和分析的可靠性。計算參數(shù)在統(tǒng)計土工試驗數(shù)據(jù)的基礎上，根據(jù)土層物理力學性質，結合區(qū)內(nèi)地質環(huán)境條件、坡體變形破壞特征及其空間變化情況，經(jīng)反算計算綜合確定。試驗參數(shù)統(tǒng)計結果如表1所示。

表1 滑體計算參數(shù)統(tǒng)計成果表

根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗，將天然狀態(tài)下的各級壓力下抗剪強度指標適當折減，得出飽和狀態(tài)下抗剪強度指標。采用上述參數(shù)對剖面反算對比，結果如表2所示。

表2 剖面參數(shù)反算成果表

由表2可知，當內(nèi)摩擦角為5～6°且黏聚力介于7～8KPa 時，散點分布最為集中。綜合分析認為，各層巖土體計算的基礎數(shù)據(jù)采用建議值，如表3所示。

表3 滑坡穩(wěn)定性計算和剩余下滑力計算參數(shù)建議值

3.3 邊坡穩(wěn)定性評價

邊坡穩(wěn)定性評價有助于分析邊坡所處的變形階段。邊坡的計算條件中，計算范圍、開挖情況等直接影響穩(wěn)定性評價結果，因此在計算之前應明確計算條件。穩(wěn)定性計算所選剖面要盡可能和主滑方向一致，因此要選取具有代表性的剖面。本研究計算采用理正巖土計算軟件，指定“折線”形滑面來計算穩(wěn)定系數(shù)。規(guī)范選用通用方法，具體采用簡化Janbu 法對穩(wěn)定性進行計算。

3.4 計算工況的確定

根據(jù)滑坡區(qū)地質環(huán)境條件及變形特征，滑坡穩(wěn)定性計算工況考慮以下兩種：

（1）工況一：自重

選取對應土體的天然重度及天然狀態(tài)下的抗剪強度指標；滑帶土的抗剪強度指標按第③層Q2 粉質黏土的天然最低抗剪強度指標折減0.7 而得：c=15kPa, φ=11.8°。

（2）工況二：自重+暴雨

西部選用飽和重度和飽和抗剪強度指標，滑帶抗剪強度指標按4-4′剖面反演值折減0.9 而得：c=9kPa,φ=13.5°；中部、東部選用飽和重度和飽和抗剪強度指標，滑帶抗剪強度指標取9-9′剖面反演結果c=9kPa,φ=9.5°。

3.5 各工況條件下的計算結果

各土層選取天然重度和天然狀態(tài)下的抗剪強度指標，滑帶采用反演結果。計算結果如表4、表5所示。

表4 工況一各剖面穩(wěn)定性計算結果一覽表

表5 工況二各剖面穩(wěn)定性計算結果一覽表

由表4和表5可知：

（1）在工況一條件下：3-3′剖面、8-8′剖面穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定；4-4′剖面、5-5′剖面、6-6′剖面、9-9′剖面穩(wěn)定系數(shù)均大于等于1.05而小于1.15，穩(wěn)定狀態(tài)為基本穩(wěn)定；15-15′剖面穩(wěn)定系數(shù)1.043大于等于1.0而小于1.05，穩(wěn)定狀態(tài)為欠穩(wěn)定。

（2）在工況二條件下：3-3′剖面穩(wěn)定系數(shù)1.447＞1.15，穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定；4-4′剖面、5-5′剖面穩(wěn)定系數(shù)均大于等于1.0 而小于1.05，穩(wěn)定狀態(tài)為欠穩(wěn)定；6-6′剖面、8-8′剖面、9-9′剖面、15-15′剖面穩(wěn)定系數(shù)均小于1.0，穩(wěn)定狀態(tài)為不穩(wěn)定。

比較以上兩種工況計算結果，得知暴雨是滑坡發(fā)生滑動的主要誘發(fā)因素。

4 公路滑坡治理方案設計

根據(jù)本次滑坡地質災害勘查結果和邊坡整體治理意向，邊坡前緣整平場地屆時將形成直立的人工邊坡，人工邊坡平均高度約9m，其中由西向東逐漸增高。滑坡的治理應結合滑坡現(xiàn)狀和地層分布情況，遵循“一次治理，不留后患”“綜合利用，綜合治理”的原則，據(jù)此提出以下幾種工程方案參考比選。

4.1 滑坡治理措施

本次公路滑坡治理措施為：錨索抗滑樁（普通抗滑樁）+樁間擋板+排水工程。為了確保后部平臺及邊坡安全，沿上平臺坡口（AI 線）布設支擋工程。為了降低工程成本和為后期建設工程創(chuàng)造有利條件，對DE段采用普通抗滑樁進行支擋；對于EH 段，因上部平臺坡口以內(nèi)原滑坡體變形較大，將該段滑坡體清除，場地平整后邊坡高度較高的EF段和FG段采用錨索抗滑粧進行支擋，樁間邊坡基巖面以上設置擋板，擋板后部重新回填至擬設平臺高程；對于HI 段邊坡防護設計，本次設計不予考慮。在抗滑樁前面的規(guī)劃平臺下部布設環(huán)向排水溝，配合小區(qū)將來的地面和地下排水系統(tǒng)。

4.2 分項工程設計

（1）抗滑樁。當邊坡開挖到位后，因邊坡較高，土壓力較大，后部平臺坡口DG 段設置一排抗滑樁進行支擋，DE 段為普通抗滑樁，樁中心間距為6.0m，樁截面大小為1.80×2.80m，共5 根，單樁長度分別為20m,24m,27m,31m,34m；EF 段設置錨索抗滑樁，樁中心間距5.0m，樁截面大小為2.50×3.50m，共10 根，單樁長度34m，每根樁設置2 根1 排9 束s15.2 錨索，錨索孔直徑150mm，錨索長度30m；FG 段為錨索抗滑樁，樁中心間距5.0m，樁截面為2.50×3.50m，共7 根，單樁長度31m，每根樁設置2 根9 束s15.2 錨索，錨索孔直徑150mm，錨索長度30m；錨索樁間擋板厚0.4m，板寬2.0m，高2.5～16.3m不等，抗滑樁及樁間擋板均采用現(xiàn)澆C30 混凝土，C20 鋼筋混凝土護壁。施工過程中，根據(jù)樁孔實際開挖揭露的地層、滑面位置動態(tài)調整樁長和配筋。

（2）在抗滑樁坡頂布設環(huán)向排水溝，邊坡平臺設截水溝，形成完整的排水系統(tǒng)。排水溝采用M10 漿砌片石加固，布設總長125m。

5 結語

本文結合工程實踐，探討了滑坡的形成原因及破壞模式，并計算分析了滑坡的穩(wěn)定性，提出相應的治理方案，有效避免了滑坡對公路建設帶來的隱患和危害，為工程的順利實施提供了保障。