韓振華， 梅雪峰

（1.淄博市周村區(qū)建筑工程質(zhì)量安全環(huán)保監(jiān)督站，山東 淄博 255300；2.山東理工大學(xué)，山東 淄博 255049）

0 引言

西南山區(qū)邊坡地質(zhì)災(zāi)害是影響山區(qū)公路、隧道安全運營重大地質(zhì)問題。邊坡一旦失穩(wěn)破壞，會對國家財產(chǎn)和人民的生命安全造成巨大損失。大量研究表明，誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的因素有很多種，如降雨、地震和開挖等［1］。

仇圣華等［2］基于巖土體破壞實例，定量研究了邊坡的穩(wěn)定性。Fredlund 及Sammon［3，4］分析了降雨強度對各類土質(zhì)滑坡穩(wěn)定性的影響。黃福明［5］基于非飽和土力學(xué)理論，研究了黏土、粉砂土及砂土邊坡土體瞬態(tài)滲流，揭示了不同土質(zhì)邊坡在降雨條件下的滲流場及坡體含水量隨時間變化規(guī)律。Lee［6］基于馬來西亞新山地區(qū)近10年來降雨數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，邊坡破壞的關(guān)鍵因素是降雨強度與土體滲透率比值。Brian 等［7］通過研究指出，滑坡主要是由于土體基質(zhì)吸力的降低，引起土體的抗剪強度的下降導(dǎo)致的。黃潤秋和戚國慶的研究表明［8］，隨著雨水入滲，邊坡內(nèi)部逐漸被水飽和，土體的基質(zhì)吸力逐漸降低，降低了邊坡的穩(wěn)定性。

研究點位于云南省臨滄市西北部某隧道左側(cè)。據(jù)調(diào)查，隧道于2020 年5 月建成，由于施工便道大面積開挖，加之持續(xù)降雨，2020 年6 月17 日觀察到多處地裂縫、地基下沉等變形跡象。截止2020 年8 月，持續(xù)40d的現(xiàn)場檢測表明，鋼筋加工廠累計滑移58.1cm，下沉65cm見圖2（d）；便道擋墻累計滑移43.1cm，下沉51.5cm見圖2（f）；地表裂縫距離隧道左線平距僅有6～12m，距隧頂15m 左右?；伦冃螄?yán)重影響了隧道主線施工安全以及場內(nèi)設(shè)施、下方施工機械、過往人員的安全。

文中綜合采用野外地質(zhì)調(diào)查、原位試驗及室內(nèi)物理力學(xué)試驗等方法等。分析了邊坡的基本特征，揭示了該滑坡的變形破壞特征。針對其失穩(wěn)機理提出合理有效的防治措施。文中的研究可為相似工程設(shè)計及施工提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 工程地質(zhì)概況

研究區(qū)位于云南省臨滄市西北部，地處滇西橫斷山系縱谷區(qū)南部，東控南汀河，西扼怒江，地域介于東經(jīng)99°05～99°50，北緯23°45～24°27之間。

區(qū)域?qū)倌蟻啛釒c北熱帶交匯的河谷季風(fēng)氣候，具有日照充足、雨量充沛及干濕季分明的氣候特征。降水量主要來源于汛期的5～11 月份。多年平均降水量1300mm，最大蒸發(fā)量1600mm，平均氣溫為17～22℃。

研究區(qū)出露地層主要有第四系全新統(tǒng)人工填土Q4ml、第四系全新坡殘積積Q4dl+el及石炭系上統(tǒng)魚塘寨組C3y，分述如下：

（1） 第四系全新統(tǒng)人工填土Q4ml。隧道施工便道回填而成，主要為碎石土及塊石土。碎、塊石母巖為千枚狀絹云板巖及片理化變質(zhì)砂巖。粒徑大于200mm 的塊石占20%，最大粒徑可1-1、達30cm 以上，20～200mm的碎石占30%～45%，2～20mm的角礫占15%～35%，其余粘粉質(zhì)充填。

（2） 第四系全新統(tǒng)坡殘積層Q4dl+el。主要為碎石土及塊石土或含碎石粉質(zhì)粘土，碎、塊石以板巖及變質(zhì)砂巖為主，與崩坡積巖性成分相似。分布于斜坡裂縫圈閉區(qū)內(nèi)，厚度8.0～25m不等。

（3） 石炭系上統(tǒng)魚塘寨組C3y。強風(fēng)化炭質(zhì)頁巖：灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁理狀構(gòu)造，巖質(zhì)軟，手捏可碎，遇水軟化，厚3～32m不等，地層產(chǎn)狀225°∠30°。

強風(fēng)化砂質(zhì)泥巖：灰色、灰黑色及黑色，薄-中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)較軟，厚度不均勻，與碳質(zhì)頁巖互層，厚2～7m。

中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖：灰黑色，薄-中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)較軟，巖芯多呈餅狀-短柱狀，RQD=40%。

強風(fēng)化玄武巖：灰黃色，巖質(zhì)較硬，巖體裂隙發(fā)育。

中風(fēng)化玄武巖：灰綠及深灰色，中風(fēng)化，塊狀構(gòu)造，巖體較完整。

研究區(qū)地處青藏高原東區(qū)滇藏構(gòu)造帶南部，緊鄰兩大板塊邊界，并受到板塊邊界動力的影響，受喜馬拉雅陸陸碰撞響應(yīng)及印度板塊向東的斜向俯沖作用，滇西南地區(qū)在新生代表現(xiàn)出強烈的構(gòu)造活動性。由于深大斷裂的重新活動及新構(gòu)造運動的強烈表現(xiàn)，致使云南地區(qū)地震頻繁。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范［9，10］，抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，地震動峰值加速度值為0.30g；地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，屬較不穩(wěn)定區(qū)。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡形態(tài)及規(guī)模特征

滑坡前緣高程960m，后緣高程1086m，相對高差126m。整體地勢南高北低，后緣至前緣坡腳平均坡度在30°左右?，F(xiàn)坡面由于邊坡開挖以及Z字形施工便道挖方，坡體多為臺階狀梯地，每級平臺寬5～18m，高12～18m，平均坡度介于39°～70°。滑體后壁為12.5m高陡坡，坡度約42°。

研究區(qū)平面形態(tài)呈倒水滴型?？v向長度約250m，平均寬度約190m，總面積約4.7×104m2，滑坡潛在滑動方向146°如圖1 所示。由于滑坡中部的多級開挖卸荷，兩側(cè)和后緣裂縫明顯，圈閉裂縫基本揭示了淺層滑坡邊界。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，變形失穩(wěn)破壞主要發(fā)生在淺表層，平均厚度約18m，總方量約70×104m3。根據(jù)變形跡象，淺層滑坡又可分為H1強變形區(qū)、H2強變形區(qū)、H3強變形區(qū)和弱變形區(qū)4個部分。

圖1 滑坡地形地貌特征

2.2 滑坡變形特征特征

H1強變形區(qū)平面形態(tài)略呈簸箕形見圖2（a），前緣以挖坡腳為界，后緣以拉裂縫為界見圖2（b）。該區(qū)縱向長度約80m，橫向平均寬度約87m，面積約0.7×104m2，平均坡度28～34°，滑向約146°，推測滑體厚度9～16m，平均厚度約15.0m，總體積約10.5×104m3。

H2強變形區(qū)兩側(cè)邊界向下穿越施工便道。受路塹邊坡開挖及地下水的影響，變形區(qū)后緣及兩側(cè)側(cè)向裂縫明顯。變形區(qū)縱向長度約150m，寬度80～115m，面積約1.4×104m2，平均坡度30°，坡向約146°，平均厚度約18m，總體積約25.2×104m3見圖2（d）。

H3強變形區(qū)右側(cè)邊界以靠近H2強變形區(qū)左側(cè)邊界的沖溝為界。該強變形區(qū)縱向長度約100m，寬度40～65m，面積約0.5×104m2，平均坡度31°，坡向約184°，滑體平均厚度約17m，總體積約8.5×104m3?，F(xiàn)場調(diào)查表明，H3強變形區(qū)坡腳處，已有2700m3的土體坍塌見圖2（c），且前緣擋墻發(fā)生明顯的錯動變形如圖2（f）所示。

弱變形區(qū)是除強變形區(qū)以外的區(qū)域，地貌形態(tài)為坡殘積斜坡體。區(qū)域右側(cè)以山體凸地形為界，左側(cè)以沖溝為界，后緣以滑坡拉裂縫為界圖2（e），前緣以H1強變形區(qū)邊界和后方高邊坡為界。平面形態(tài)近馬蹄形，縱長約50～100m，橫寬230m，溝道走向近46°，坡降約23°，前后緣高差約20m，平面面積約1.5×104m2。

圖2 典型變形特征

2.3 滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及鉆探得到該滑坡典型剖面圖見圖4，進一步將滑坡劃分為淺層滑坡和深層滑坡，其中淺層滑坡滑體、滑帶及滑床屬于深層滑體的一部分。

圖4 典型剖面圖2-2

（1） 滑體特征。淺層滑體為第四系全新統(tǒng)坡殘積物Q4dl+el，主要為碎石土，母巖為砂質(zhì)泥巖及碳質(zhì)頁巖等。粒徑一般介于2～10cm，最大塊徑可達30cm 以上，碎塊石含量占50%～65%?？碧浇衣逗穸纫话?～20m，最大厚度達30m 見圖3（a）。淺層滑體也是此次斜坡失穩(wěn)變形的主要區(qū)域。

深層滑體除淺層滑體物質(zhì)，還包含下覆石炭系上統(tǒng)魚塘寨組C3y的強風(fēng)化碳質(zhì)頁巖見圖3（b）。其中強風(fēng)化碳質(zhì)頁巖呈灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁理狀構(gòu)造。鉆孔揭露深度內(nèi)不均勻分布多層，厚8～10m 不等；強風(fēng)化砂質(zhì)泥巖呈灰色、灰黑色及黑色，薄-中厚層狀構(gòu)造，厚度不均勻，通常與碳質(zhì)頁巖互層，厚2～7m。深層滑體厚度28～55m不等，平均厚40m。

圖3 鉆孔揭露的滑體與滑帶特征

（2） 滑帶特征。根據(jù)鉆探資料分析，滑動面近流線型?；嫫骄鶅A角26°～29°，埋深介于15～23m。目前該滑坡處于前期發(fā)展階段，僅見后緣及兩側(cè)裂縫圈閉及坡體橫向張裂縫，未形成典型滑動面，亦未見前緣剪出口。鉆探揭露松散層碎塊石土中可見相對軟弱層，層內(nèi)碎石含量明顯降低，呈軟塑飽水狀，多分布于松散堆積層底，下伏基巖面之，因此該滑坡潛在滑面即為基覆界面處?；瑤翞楹槭圪|(zhì)粘土或角礫土，含量一般在35%～45%左右，厚度介于30～90cm見圖3（c）。

滑坡深層滑帶位于全～強風(fēng)化碳質(zhì)頁巖與強風(fēng)化砂巖或強風(fēng)化玄武巖交界位置，埋深介于30～50m，平均深度約40m。其中全～強風(fēng)化碳質(zhì)頁巖呈泥狀或細(xì)碎角礫狀，遇水容易軟化見圖3（d）。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡形成條件及誘發(fā)因素

研究點位于南汀河右岸斜坡中部，地界溝西側(cè)。區(qū)內(nèi)山地切割程度稍高，山體多為“V”型谷，地勢南高北低，后緣至前緣坡腳平均坡度在30°左右，為滑坡的形成提供了良好的地質(zhì)條件。研究區(qū)以第四系松散堆積物以碎石土為主，局部為含碎石粉質(zhì)粘土、粉土，內(nèi)部粘聚力較低，內(nèi)摩擦角稍低，透水性佳，易于大氣降雨滲入，導(dǎo)致軟弱結(jié)構(gòu)面巖土體的抗剪強度降低。此外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在坡體上可見地下水露頭。雨季豐富的地下水導(dǎo)致滑坡體及軟弱結(jié)構(gòu)面巖土體長期處于飽水狀態(tài)，抗剪強度低，滑體容重增大，下滑力增大，斜坡土體易失穩(wěn)滑動。

綜合分析，該滑坡的變形破壞是以其地形地貌、地層巖性和水文地質(zhì)條件為內(nèi)在前提；雨期降雨豐沛導(dǎo)致土體抗剪強度降低是變形破壞的主要誘因。

3.2 巖土體力學(xué)參數(shù)

計算參數(shù)是根據(jù)試驗資料與類似地區(qū)經(jīng)驗值綜合獲取。淺層滑體物質(zhì)組成主要為碎石土，滑帶為碎石土、含碎石角礫；深層滑體組成為碎石土和全～強風(fēng)化碳質(zhì)頁巖，滑帶物質(zhì)為全～強風(fēng)化碳質(zhì)頁巖，滑床物質(zhì)為中分化砂質(zhì)泥巖或強風(fēng)化玄武巖。文中滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)見表1。分析計算工況主要有：

表1 滑帶土強度參數(shù)綜合取值

（1） 工況1：自重+地下水。

（2） 工況2：自重+暴雨。

（3） 工況3：自重+地震荷載。

3.3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

采用傳遞系數(shù)法計算了5條典型縱剖面在不同工況下的穩(wěn)定系數(shù)并匯總見表2。結(jié)果表明：①淺層滑坡滑體在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨及地震工況下處于不穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)；②淺層滑坡各強變形區(qū)在天然狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨及地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)；③滑坡深層1-1剖面在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨及地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡深層2-2剖面在各級工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

此外，從平面圖上可以看出，后緣與兩側(cè)裂縫均已圈閉，坡體尚未出現(xiàn)整體滑動，但坡體滲水點較多，失穩(wěn)隱患較大。整個強變形區(qū)域在暴雨或地震影響下有較大滑動可能。弱變形區(qū)若處理不當(dāng)，形成高陡臨空面或受強變形區(qū)下滑牽引亦存在失穩(wěn)可能。另外弱變形區(qū)變形加劇可能導(dǎo)致變形范圍擴大而影響整體穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

（1） 研究區(qū)滑坡平面形態(tài)呈倒水滴型，縱向長度約250m，平均寬度約190m，總面積約3.8×104m2，總方量約115×104m3，規(guī)模等級為大型。

（2） 據(jù)滑坡空間形態(tài)和變形特征，滑坡分為淺層滑動和深層滑動，目前滑坡變形主要發(fā)生在淺表層，平均厚度約18m，總方量約70×104m3。根據(jù)滑坡的變形運動方式，該滑坡屬于后退牽引式。

（3） 穩(wěn)定性計算結(jié)果表明，淺層滑坡在天然工況下處于基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨和地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)；深層滑坡在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨和地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（4） 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及滑坡穩(wěn)定性計算，建議在H1強變形區(qū)挖方邊坡處設(shè)置格構(gòu)錨索進行淺層加固；在滑坡中前緣設(shè)置抗滑樁進行深層加固。