代思學(xué)

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局六總隊(duì)，貴州 凱里 556000）

據(jù)受力形式的不同，將滑坡分為推移式滑坡和牽引式滑坡兩類。其中牽引式滑坡往往表現(xiàn)為坡體前緣臨空條件較好，或受工程活動開挖、水位升降等外部因素影響，坡體前緣先發(fā)生變形，使中后部坡體失去支撐而產(chǎn)生變形滑動或裂縫，由此產(chǎn)生逐級后退變形，也稱漸進(jìn)后退式滑坡。在工程建設(shè)中，由于土層厚度大，進(jìn)行坡體切腳而導(dǎo)致牽引式滑坡的事故時有發(fā)生。鑒于此，對牽引式滑坡的形成機(jī)理和加固處置研究極具重要價值。

1 滑坡概況

某安置區(qū)南東側(cè)發(fā)生局部滑坡，主滑方向?yàn)?21°，滑坡所處斜坡中下部，后緣自然坡度較緩，在10°～30°之間。在對安置區(qū)進(jìn)行場坪開挖時，致使邊坡前緣臨空，坡度在40°～60°左右。修筑的護(hù)腳墻未能起到支擋效果，開挖形成的邊坡未進(jìn)行坡面封閉，并未采取有效截排水措施，表層土體結(jié)構(gòu)松散，極易富集地表水體，遭受暴雨或持續(xù)降雨氣候，土體吸水飽和，加上前緣發(fā)育的順向巖層，牽引后緣土體出現(xiàn)開裂縫，隨著雨量的加劇入滲，巖土體力學(xué)性能降低，達(dá)到邊坡下滑極限狀態(tài)，最終形成滑坡災(zāi)害。

場區(qū)內(nèi)土層為第四系殘坡積層（Qel+dl）含碎石粘土，下伏巖層為青白口系隆里組（Qbl）粉砂質(zhì)板巖，土層集中分布于滑坡體上，下伏巖層為強(qiáng)、中風(fēng)粉砂質(zhì)化板巖，強(qiáng)風(fēng)化巖體裂隙較發(fā)育，巖石較破碎，遇水易軟化，中風(fēng)化層巖石較完整、較堅(jiān)硬；安置區(qū)距區(qū)域性北西向錦屏斷層北西約3km，區(qū)內(nèi)巖層單斜，巖層產(chǎn)狀：161°∠27°，與區(qū)內(nèi)坡向形成斜交順向關(guān)系；區(qū)內(nèi)河流為呈西北向東南逕流的小江河，場地北東側(cè)距小江河約300m，小江河水位及流量受季節(jié)性控制，屬雨源型河流，滑坡坡腳比場地外小江河歷史最高洪水位高出約57m，區(qū)內(nèi)地下水以大氣降水補(bǔ)給為主，地下水逕、排方向與滑坡方向基本一致，總體由西向東逕流。

2 滑坡基本特征、成因機(jī)制及發(fā)展趨勢

2.1 邊界條件、形態(tài)及規(guī)模

2.1.1 滑坡邊界

經(jīng)調(diào)繪，滑坡表現(xiàn)為后緣可見兩條地表開裂縫，縫L1呈南西、南東向展布，長約80m，寬5cm～20cm，最大可見深度約15cm；縫L2呈南東向，長約27m，縫寬3cm～10cm，最大可見深度約9cm，裂縫上寬下窄，呈“V”字形尖滅?；虑熬壱缘撞績?nèi)側(cè)擋墻為界，后緣以外側(cè)裂縫為界，左翼以北東向裂縫為界，右翼以北西向裂縫為界。

2.1.2 滑坡形態(tài)及規(guī)模

經(jīng)地面開裂縫調(diào)查及鉆探揭露，滑坡體在平面上呈“圍椅”狀，滑坡前緣坡度在40°～60°之間，后緣坡度在10°～30°左右；前緣橫寬約60m，后緣橫寬約55m，縱長平距約35m，滑體均厚約5m，滑體方量為1.0×104m3，屬牽引式小型淺層順向巖質(zhì)滑坡。

2.2 影響因素及形成機(jī)制

2.2.1 影響因素

本滑坡成因與地形地貌、巖土組構(gòu)、工程活動及降雨等因素密切相關(guān)[1]。

滑坡區(qū)屬山麓斜坡堆積地貌，地勢整體北西高南東低，滑坡后緣最高點(diǎn)位于南西側(cè)滑坡頂，海拔高程362.21m，滑坡前緣最低位于滑坡南東側(cè)開挖場坪處，海拔高程341.26m，相對高差20.95m。開挖后形成前緣較陡后緣較緩的滑坡有利地形。

據(jù)調(diào)查及鉆探，滑體物質(zhì)主要為強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖，結(jié)構(gòu)松散狀，含水率較高，裂隙較發(fā)育，遇水易軟化，上部多呈半巖半土狀，結(jié)構(gòu)破碎，且為斜交順向坡，為滑坡的形成提供了有利物源。

因安置區(qū)建設(shè)場坪時，對坡體進(jìn)行開挖切腳，致使前緣臨空而牽引后緣拉裂，加之巖層順向，為滑坡的形成提供了足夠的應(yīng)力釋放空間，是滑坡形成的主因。

由于表層土體較松散，增加了降雨的入滲速率，受降雨的影響，滑體重度增大，坡體抗剪強(qiáng)度降低，水體易沿開裂縫入滲并軟化順層滑移面，使其抗剪強(qiáng)度大大降低，促使坡體自穩(wěn)能力降低，是滑坡形成的誘因。

2.2.2 形成機(jī)制

滑坡變形主因?yàn)榘仓脜^(qū)建設(shè)對坡體進(jìn)行開挖切腳，切坡后下部擋墻后未進(jìn)行回填壓實(shí)，且使邊坡前緣存在足夠的應(yīng)力釋放空間而牽引后緣強(qiáng)風(fēng)化軟弱順層面滑移，導(dǎo)致后緣坡體形成開裂縫并不斷加深、展寬，滑坡兩翼出現(xiàn)斷續(xù)剪切裂縫[2]，加之上覆土體透水性好，結(jié)構(gòu)松散，且遭受長持降雨，水體從地表和開裂縫入滲土體，下滲至下伏順層滑移帶，使滑移帶巖體力學(xué)性能降低，拉張裂縫和剪切裂縫漸漸連通貫穿從而導(dǎo)致滑坡。

2.3 發(fā)展趨勢

據(jù)調(diào)繪及航空攝影，目前滑坡體后緣已形成開裂縫，前緣開挖形成了高陡臨空面，整個滑坡體處于蠕滑變形階段，現(xiàn)狀條件下邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨或長持降雨條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，任其不斷發(fā)展，可能造成滑體整體下滑乃至大范圍滑坡。

3 鋼管樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加固效果評析

3.1 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

3.1.1 定性分析

據(jù)工程地調(diào)與鉆探，由上述分析，結(jié)合滑坡現(xiàn)狀變形跡象研判，因整個滑坡體上覆土層結(jié)構(gòu)松散且極易飽水，強(qiáng)風(fēng)層裂隙發(fā)育，水體極易沿裂縫下滲至強(qiáng)風(fēng)化破碎帶，為滑坡創(chuàng)造了有利的滑移面。為此，自然工況下滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨或長持降雨條件下，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1.2 定量計(jì)算

定量計(jì)算采用傳遞系數(shù)法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析并用簡化Bishop法進(jìn)行驗(yàn)證[3]?；鹿rⅠ為自重（天然狀態(tài)）條件；工況Ⅱ?yàn)楸┯辏柡蜖顟B(tài)）條件。平面滑動面計(jì)算模型如下（圖1）。

圖1 計(jì)算模型圖

滑面計(jì)算參數(shù)采用實(shí)驗(yàn)法結(jié)合工程類比法進(jìn)行確定，主要巖土參數(shù)建議取值如下（表1）。

表1 巖土參數(shù)取值建議表

滑坡穩(wěn)定性由：

進(jìn)行計(jì)算，選取最危險1-1′斷面，綜上對滑坡體的定量計(jì)算得出在工況Ⅰ條件下Fs=1.24，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；工況Ⅱ條件下Fs=1.02，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 鋼管樁設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

3.2.1 樁后土壓力計(jì)算

表2 1-1′斷面設(shè)樁土壓力計(jì)算表

由以上計(jì)算結(jié)果可知，設(shè)樁處推力采用側(cè)壓力Ea=182.45KN/m。

3.2.2 樁前錨固段被動土壓力計(jì)算

表3 鋼管樁嵌固段被動土壓力計(jì)算表

故鋼管樁嵌固段6m滿足要求。

3.2.3 鋼管樁彎矩、剪力計(jì)算

鋼管樁設(shè)置為3排，間距1.0m、排距1.0m，承擔(dān)全部主動土壓力為182.45kN/m，鋼管樁彎矩、剪力采用連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果如下（表4）。

表4 1-1′斷面前排樁樁身內(nèi)力計(jì)算結(jié)果表

經(jīng)上計(jì)算可知，鋼管樁最大剪力Q為119.7kN，位于樁滑面及嵌固面，最大彎矩M為359.1kN.m，位于樁滑面及嵌固面。

3.2.4 截面尺寸驗(yàn)算

單樁截面尺寸驗(yàn)算：

圓形截面支護(hù)樁的截面承載力可用截面寬度為1.76倍r和截面高度為1.6倍r的矩形截面代替圓形截面后，并對矩形截面斜截面承載力的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。取鋼管樁樁徑為130mm，其中b=1.76×r=114.4mm；h0=1.6×r=104mm；單樁截面承受剪力V=0.25βcfcbh0=42.53kN；則每延米單元須包含鋼管樁數(shù)n=119.7/42.53=2.8，取n=3。鋼管樁間距為1.0×1.0m，須布置3排樁，呈梅花形布置，計(jì)算結(jié)果如下（表5）。故每個單元鋼管樁綜合截面能夠承受剪力V組合=42.53×n=127.59＞119.7KN。

表5 鋼管樁計(jì)算結(jié)果表

3.3 加固效果評析

滑坡采用樁徑為130mm、樁長12m、樁間距1m、壁厚5mm、管徑為89mm的3排鋼管樁進(jìn)行支護(hù)，鋼管呈梅花形布設(shè)，樁孔及下管結(jié)束后，在樁孔內(nèi)采用YXZ-50A的全液壓錨固鉆機(jī)進(jìn)行鉆探并噴射C30混凝土澆筑[4]，鋼管樁最大抗彎矩359.1kN.m，最佳樁間距為1m，嵌固段為6m，此工況下抗滑安全系數(shù)為1.48，滿足設(shè)計(jì)要求。

鋼管樁在牽引式順層滑坡應(yīng)用中具有剛度強(qiáng)、易施工、開挖少、抗水平荷載效果好及抗彎能力強(qiáng)等多重優(yōu)勢，在工程抗滑中得到廣泛應(yīng)用，在各類土層中成樁可行，若遇較堅(jiān)硬巖層，樁體也能被有效打入并達(dá)到適宜位置。即便遇起伏較大的持力層，樁體也能被有效打設(shè)到位，普遍適用于第四系覆蓋層相對較淺、持力層基本能滿足嵌固要求的巖層中，若操作得當(dāng)，樁體得到有效打入，將能促成單樁承載性能好的力學(xué)優(yōu)勢，抗震效果也能得到有效發(fā)揮。缺陷在于其抗腐蝕性較差，進(jìn)而影響了樁體本身的耐久性；但與抗滑樁施工工藝相比，施工難度較低、周期相對較短，還具有造價較低等優(yōu)勢[5]。

4 結(jié)論

（1）鋼管樁架構(gòu)整體抗傾覆較強(qiáng)，其本身形成的抗滑力偶可抵抗下滑力，因其剛性節(jié)點(diǎn)的存在，整體增加了鋼架的抗傾覆能力。

（2）鋼管樁結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了超靜定架構(gòu)剛度較強(qiáng)的優(yōu)勢，在牽引式滑坡加固應(yīng)用中凸顯出較強(qiáng)的抗滑效果。

（3）所采用的滑坡推力計(jì)算和鋼管樁架構(gòu)抗傾覆力計(jì)算方法可行，但結(jié)構(gòu)面參數(shù)取值略趨于保守，源于對滑面取樣分析時未能精準(zhǔn)篩選出滑帶物質(zhì)，將在今后的實(shí)際工作中加深探索、加強(qiáng)研究。

（4）所應(yīng)用采取3排鋼管樁進(jìn)行抗滑加固的方法適用于成樁具剛性支撐的地層，在地層偏壓的牽引式順層滑坡治理中經(jīng)濟(jì)可行，支護(hù)效果尤為明顯。