■肖九資

（三明莆炎高速公路有限責(zé)任公司，三明 365000）

由于地層巖性、邊坡開(kāi)挖、河流侵蝕以及降雨等影響，在山體坡腳處易形成牽引式滑坡[1]。 這類(lèi)滑坡在山區(qū)丘陵公路滑坡中占據(jù)很大比例，且破壞程度嚴(yán)重、治理難度較大，給基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)帶來(lái)較大挑戰(zhàn)[2]。 牽引式滑坡在自下而上的形成過(guò)程中，土體抗剪強(qiáng)度逐漸降低，前緣邊坡體失穩(wěn)后逐漸向后緣發(fā)展，導(dǎo)致前緣坡體的支撐力減小，規(guī)模不斷擴(kuò)大，從而出現(xiàn)臨空面，使得與之相鄰的后緣發(fā)生失穩(wěn)破壞[3]。 這類(lèi)滑坡體的顯著特征是由貫通的拉裂縫將整個(gè)坡體劃分為數(shù)級(jí)滑體，這些滑體將數(shù)個(gè)小滑動(dòng)面貫通成一個(gè)大的滑動(dòng)面，從而形成較大規(guī)模的滑坡[4]。 牽引式滑坡的失效形式不是一次性發(fā)生，而是隨著時(shí)間推移，在外界因素誘發(fā)下不斷發(fā)生滑坡，該類(lèi)滑坡影響范圍大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，在實(shí)際工程中應(yīng)引起高度重視[5]。 在山區(qū)公路建設(shè)過(guò)程中，若對(duì)路塹邊坡的開(kāi)挖導(dǎo)致的牽引式滑坡治理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的二次滑坡，使得后期治理難度增大，施工成本增加[6]。 因此在評(píng)價(jià)牽引式滑坡時(shí)需考慮形成牽引式滑坡的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，是否在工程建設(shè)中形成新的滑坡，以及滑坡的演變過(guò)程[7]。針對(duì)牽引式滑坡存在的主要問(wèn)題，本研究以福建某高速公路路塹牽引式滑坡為例，通過(guò)地質(zhì)勘察、Bishop 極限平衡分析、參數(shù)反演并結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)，對(duì)牽引式滑坡的破壞特征、演化機(jī)理及漸進(jìn)破壞過(guò)程進(jìn)行分析， 并給出相應(yīng)的災(zāi)害防治措施，以期為類(lèi)似工程提供參考。

1 工程概況及工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

該邊坡所處區(qū)域?yàn)槠窝赘咚俟纺呈召M(fèi)站南側(cè)丘陵坡地上，區(qū)內(nèi)主要交通為國(guó)道534 線(xiàn)及鄉(xiāng)村道，地理位置及邊坡樣貌如圖1 所示。 該邊坡場(chǎng)區(qū)地形起伏明顯，但下部地勢(shì)相對(duì)較緩，一般高程介于380.0～430.0 m，自然坡度約10°～35°。 邊坡東南側(cè)溝谷因坡體表層土較松散，在雨水作用下，引發(fā)淺表層滑坡。 該高速互通右側(cè)深路塹最高約33 m，原設(shè)計(jì)為底部半擋土墻支護(hù)，下部?jī)呻A為拱形骨架植草，上部?jī)呻A為預(yù)應(yīng)力錨索框架加固。 該邊坡已于2019 年4 月、2020 年6 月發(fā)生了2 次滑動(dòng)，2022 年6 月再次產(chǎn)生滑動(dòng)，截至目前仍處于緩慢變形階段，坡體現(xiàn)狀變形較嚴(yán)重。 坡面見(jiàn)開(kāi)裂或拱出，發(fā)育多處淺層滑塌，坡體上多處裂縫開(kāi)裂錯(cuò)動(dòng)，裂縫寬0.1～0.3 m，深度未探測(cè)到底，裂縫延伸走向和長(zhǎng)度不一，下錯(cuò)0.5～1.0 m，后緣裂縫不明顯。

圖1 滑坡場(chǎng)區(qū)位置圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變形情況，結(jié)合鉆探及實(shí)測(cè)斷面分析，確定該滑坡存在1 個(gè)滑塌區(qū)，及左右2 個(gè)獨(dú)立的小范圍崩塌區(qū) （圖1）。 滑塌區(qū)對(duì)應(yīng)樁號(hào)里程約CP0+053～CP0+140 斷面，橫向長(zhǎng)度約90 m，主滑方向約290°。 滑塌區(qū)CP0+053～CP0+120 范圍為主要變形區(qū)，推測(cè)滑坡后緣為框格梁坡腳變形形成的陡坎處，滑坡前緣剪出口為坡腳擋墻墻頂，滑體厚約5～8 m；滑塌區(qū)CP0+120～CP0+140 范圍現(xiàn)狀以淺層溜坍為主，變形范圍是框格梁坡腳至中部寬平臺(tái)，滑體厚約3 m，暫未侵占改路平臺(tái)。

1.2 工程地質(zhì)條件

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和工程地質(zhì)測(cè)繪成果，測(cè)段未見(jiàn)大的活動(dòng)性斷裂通過(guò)， 地質(zhì)構(gòu)造條件較為簡(jiǎn)單，屬相對(duì)穩(wěn)定地塊，地質(zhì)平面圖如圖2 所示。 據(jù)大演2 號(hào)大橋剪切波速成果，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，屬中硬場(chǎng)地土。區(qū)內(nèi)基本地震動(dòng)峰值加速度a 為0.05 g，地震基本烈度6 度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期T 為0.35 s。場(chǎng)區(qū)地下水穩(wěn)定水位埋深大多在約5～15 m 處，前緣坡腳的地下水位埋深大多穩(wěn)定在約3～4 m，說(shuō)明坡體失穩(wěn)開(kāi)裂后破壞了地下水原有的徑流和排泄條件。 暴雨期間地表水和地下水順著坡面和滑動(dòng)面的裂隙入滲，加之坡體前緣地形相對(duì)較緩，導(dǎo)致下部前緣坡體內(nèi)整體水位上升。 自2019 年4 月以來(lái)，因坡腳開(kāi)挖平整修建梁場(chǎng)， 加之場(chǎng)區(qū)持續(xù)暴雨，引起邊坡塌方。 后期雖已處置，但邊坡一級(jí)寬平臺(tái)處又向下滑移，導(dǎo)致寬平臺(tái)上一級(jí)邊坡發(fā)生溜滑。

圖2 滑坡區(qū)工程地質(zhì)平面圖

根據(jù)鉆孔資料，該場(chǎng)地上覆第四系土層主要為坡殘積層 （Qel-dl）， 下伏基巖為石炭系下統(tǒng)林地組（C1l）泥質(zhì)粉砂巖，層理產(chǎn)狀90°∠57°。 巖土層從上至下分別為（前面數(shù)字為總層序號(hào)）：（1）4-13 為含碎石粉質(zhì)黏土（Qdl），呈灰色，以硬塑黏粉粒為主，碎石占10%～20%，成分為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖。 揭露厚度約1.20～9.20 m，為高液限土。 （2）5-13 為殘積黏性土（Qel），呈灰白-灰黃色，以硬塑黏粉粒為主，為泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化殘積土。 揭露厚度約6.30～9.40 m，為高液限土。 （3）13-11 為全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（C1l），呈灰白-灰黃色，局部夾灰色，粉砂結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，巖芯呈散體狀，手可捏散，揭露厚度約4.40～17.60 m。（4）13-12 為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（C1l），呈灰黃色，粉砂結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，傾角15°，節(jié)理裂隙發(fā)育，見(jiàn)鐵錳質(zhì)染，巖芯以碎塊狀為主，部分夾砂土狀或夾少量柱狀，節(jié)長(zhǎng)10～15 cm，錘擊易啞，揭露厚度約12.00～33.43 m。 （5）20-11 為構(gòu)造破碎帶（F），呈灰黑-灰黃色，碎裂狀，原巖為粉砂巖，受擠壓作用，蝕變嚴(yán)重，巖芯總體呈砂土狀，部分呈散體狀。 揭露厚度約14.13 m，未揭穿。 根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)，得到滑坡區(qū)域內(nèi)巖土體參數(shù)如表1 所示。

表1 巖土體參數(shù)

2 滑坡變形破壞特征及穩(wěn)定性計(jì)算

2.1 變形破壞特征

由圖1～2 可知，該滑坡體滑向約290°，傾角約15°～60°。 沿線(xiàn)路橫向?qū)捈s100 m，縱長(zhǎng)約100 m，滑坡體埋深約9～15 m，最大埋深約25 m，估算其平面面積約1.0×104m2，體積約8.0×104m3，判定其為牽引式淺-中層的中型新滑坡。 該滑坡經(jīng)過(guò)2019 年、2020 年的2 次滑動(dòng)后，于2022 年6 月再次發(fā)生滑動(dòng)。 該坡體雖前兩次滑動(dòng)后采取了相應(yīng)的加固及支擋措施，但在2022 年4 月—6 月降雨影響下，中下部2 階拱形骨架支護(hù)的坡體再次發(fā)生滑動(dòng)變形，下錯(cuò)約1～1.5 m，向北側(cè)滑移約3～6 m。 上部錨索框架加固坡體未見(jiàn)明顯滑動(dòng)，但底部已被掏空；滑坡后緣排水天溝裂縫明顯可見(jiàn)，寬約1 cm，下錯(cuò)不明顯；滑坡體前緣因坡腳有擋墻支擋，未產(chǎn)生滑舌。

根據(jù)第1 次滑動(dòng)后的勘察鉆孔成果，表層含碎石粉質(zhì)黏土與全風(fēng)化地層其巖土結(jié)構(gòu)不清，局部土夾石，可判斷為滑床位置。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及實(shí)測(cè)斷面分析，路塹擋墻未發(fā)生變形，推測(cè)滑面剪出口應(yīng)當(dāng)在擋墻墻頂之上。 第3 級(jí)框架錨桿（索）邊坡未發(fā)生明顯變形，且在第3 級(jí)邊坡坡腳下方有明顯陡坎，推測(cè)滑面后緣在第3 級(jí)邊坡坡腳陡坎處。 因該坡體歷經(jīng)3 次巖土體滑動(dòng)，經(jīng)泡水軟化后，造成滑動(dòng)面加深，導(dǎo)致新滑動(dòng)帶位于殘積土底部及全風(fēng)化粉砂巖層中。 滑坡體中部表層因本滑坡引起較大面積淺表層崩塌、坍塌，且滑坡坡腳擋墻底部有明顯地下水滲出。 后上部錨索框架加固坡體雖未見(jiàn)明顯滑動(dòng)，但局部錨索錨頭已脫落，說(shuō)明上邊坡已處于蠕動(dòng)變形階段。

2.2 穩(wěn)定性計(jì)算

自然邊坡在受到外界破壞后，其地質(zhì)體內(nèi)部原有應(yīng)力狀態(tài)重新調(diào)整，導(dǎo)致應(yīng)力重新分布和應(yīng)力集中，使得斜坡緩慢變形直至破壞。 雖然牽引式滑坡是在長(zhǎng)期歷史環(huán)境中演化形成的，但在外界影響下（如強(qiáng)降雨）存在突發(fā)性，因此有必要計(jì)算極端工況下坡體的穩(wěn)定性[8]。 根據(jù)鉆孔揭露的軟弱層和變形情況，以及錯(cuò)動(dòng)裂隙、塌陷點(diǎn)位置連線(xiàn)而成的坡面位置，確定本區(qū)域有1 個(gè)主滑動(dòng)面，其深度約10～25 m。 基于Bishop 極限平衡法，選擇潛在滑動(dòng)面進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，計(jì)算其穩(wěn)定性并反求c、（值，其計(jì)算表達(dá)式如下：

式中：Fs是穩(wěn)定性系數(shù)；ci為第i 計(jì)算條塊滑面黏聚力；φi為第i 計(jì)算條塊內(nèi)摩擦角；θi為第i 計(jì)算條塊滑面傾角；Wi為第i 計(jì)算條塊單位寬度自重。在此基礎(chǔ)上反算主滑帶抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，其反演計(jì)算公式為：

本研究對(duì)變形較嚴(yán)重的CP0+053 與CP0+120 2 個(gè)斷面進(jìn)行參數(shù)反演分析。 參考前一次變更c(diǎn)、φ值反演取值情況，反演得到邊坡滑面在暴雨工況下的抗剪強(qiáng)度參數(shù)為：c=5 kPa，φ＝12°。 考慮邊坡經(jīng)歷多次變形，滑體物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，將暴雨工況下滑體抗剪強(qiáng)度參數(shù)修正為：c=8 kPa，φ＝14°。 采用下部清方加固、中部抗滑樁支擋及樁后填土反壓，頂坡框架錨桿（索）防護(hù)的方式進(jìn)行加固，計(jì)算在正常工況以及暴雨工況下上述2 個(gè)斷面的潛在穩(wěn)定性系數(shù)，評(píng)價(jià)工況影響以及加固效果。

圖3、4 分別為正常工況下和暴雨工況下CP0+053（垂直大里程方向）斷面處于加固前后邊坡的潛在穩(wěn)定性計(jì)算圖。 從圖中可看出在正常工況下，潛在穩(wěn)定性系數(shù)由加固前的1.060 提升到1.373，大于安全系數(shù)1.20；暴雨工況下潛在穩(wěn)定性系數(shù)從加固前的0.915 提升到1.102，大于安全系數(shù)1.10，加固效果良好。 加固后此處的抗滑樁抗力約為750 kN/m，能顯著提升邊坡穩(wěn)定性。

圖3 正常工況下CP0+053（垂直大里程方向）斷面處加固前后穩(wěn)定性分析

圖4 暴雨工況下CP0+053（垂直大里程方向）斷面處加固前后穩(wěn)定性分析

圖5、6 分別為在正常工況下和暴雨工況下CP0+120 斷面處加固前后邊坡的潛在穩(wěn)定性計(jì)算圖。 從圖中可看出在正常工況下，潛在穩(wěn)定性系數(shù)由加固前的1.125 提升到1.378， 大于安全系數(shù)1.20；暴雨工況下潛在穩(wěn)定性系數(shù)從加固前的0.890提升到1.106，大于安全系數(shù)1.10，加固效果良好。加固后此處的抗滑樁抗力約為650 kN/m，能顯著提升邊坡穩(wěn)定性。

圖5 正常工況下CP0+120 斷面處加固前后穩(wěn)定性分析

圖6 暴雨工況下CP0+120 斷面處加固前后穩(wěn)定性分析

3 滑坡演化機(jī)理及防治措施

3.1 滑坡演化機(jī)理

根據(jù)鉆孔資料，場(chǎng)區(qū)中心有1 條斷層破碎帶通過(guò)，走向與主滑向夾角約10°，傾角約75°。場(chǎng)區(qū)坡體上覆厚約6.0～10.0 m 的硬塑坡殘積粘性土，為高液限土；下伏厚約4.0～10.0 m 全風(fēng)化巖，埋深最深處達(dá)40 m，這為坡體變形和滑坡的形成提供了地質(zhì)基礎(chǔ)。 山坡上部坡殘積粘性土及全風(fēng)化巖透水性差，飽水易軟化，而下部碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層透水性相對(duì)較好。 在持續(xù)降雨作用下，上覆松散土體迅速飽水軟化，土體自重增加，粉砂巖的層理面不斷浸潤(rùn)、泥質(zhì)化。 強(qiáng)風(fēng)化巖層飽水后形成承壓含水層，對(duì)上部地層產(chǎn)生較強(qiáng)的浮托作用，并軟化上部地層，使得上部地層底面抗剪強(qiáng)度大幅降低，改變了原有自然山體的整體應(yīng)力平衡，產(chǎn)生滑動(dòng)，進(jìn)而牽引后部山體的變形開(kāi)裂。

3.2 防治措施

雖然該滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定，但上部錨索框架坡體處于蠕動(dòng)變形狀態(tài)，若未及時(shí)采取有效的加固措施，當(dāng)再次遭遇持續(xù)降雨時(shí)，中下部殘坡積高液限土經(jīng)泡水軟化后可能再次產(chǎn)生滑移，極易牽引后上部已加固的坡體（具潛在滑動(dòng)面的）變形，危及下方路堤。 為防止坡體繼續(xù)下滑，應(yīng)采取有效措施，具體包括：（1）工程防治措施。夯填裂縫和開(kāi)挖臨時(shí)截水溝，完善坡面上及坡頂?shù)呐潘到y(tǒng)，防止降雨時(shí)地表水大量滲入坡體內(nèi)，進(jìn)一步加劇坡體變形。 將坡體現(xiàn)有裂縫用防水板鋪底后采用粘土夯填，且在裂縫外側(cè)挖設(shè)臨時(shí)截水土溝，必要時(shí)采取相應(yīng)的降水措施。 根據(jù)前兩次滑坡治理效果及本次勘察成果，應(yīng)在坡體中部選用抗滑樁支擋及樁后填土反壓，坡頂框架錨桿（索）防護(hù)，增大抗滑力，防止邊坡再次滑動(dòng)。 （2）滑坡位移監(jiān)測(cè)。 在施工期間及完工后，應(yīng)對(duì)滑坡位移及深部土體變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，做到及時(shí)預(yù)警、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工，做好相應(yīng)的應(yīng)急措施，同時(shí)評(píng)價(jià)加固效果，確保施工期間和運(yùn)營(yíng)期的滑坡穩(wěn)定及安全。

4 結(jié)論

本研究以福建某高速牽引式滑坡為例，介紹了滑坡的工程特征及形成機(jī)制，并計(jì)算了暴雨及正常工況下邊坡加固前后的穩(wěn)定性，提出了防止該邊坡再次滑動(dòng)的治理措施，得出主要結(jié)論如下：（1）該牽引式滑坡由坡腳開(kāi)挖及侵蝕，外加巖土體破裂以及坡體排水不暢，導(dǎo)致滑動(dòng)面從下到上持續(xù)貫通發(fā)展而形成；（2）通過(guò)參數(shù)反演及極限平衡分析，計(jì)算出在正常工況和暴雨工況下邊坡加固前后的穩(wěn)定性，證明邊坡加固后穩(wěn)定性顯著提高；（3）針對(duì)滑坡的形成機(jī)制，提出具體的工程防治措施與位移監(jiān)測(cè)要求，應(yīng)采取下部清方加固、中部抗滑樁支擋及樁后填土反壓，頂坡框架錨桿（索）防護(hù)的方式進(jìn)行加固；在施工中及施工后，均應(yīng)對(duì)滑坡位移及深部土體變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，做到及時(shí)預(yù)警。