摘要 四川盆地內(nèi)，近水平紅層軟巖廣布，工程實(shí)踐中多次發(fā)生不同規(guī)模的滑坡，其滑動(dòng)面傾角多小于滑帶土的內(nèi)摩擦角。以資陽市某交通工程隧道洞口施工過程中產(chǎn)生滑坡為例，結(jié)合勘察資料（測(cè)繪、鉆探）、施工資料以及監(jiān)控量測(cè)資料（坡面監(jiān)測(cè)、鉆孔測(cè)斜、裂縫測(cè)量），對(duì)該滑坡的變形破壞特征、影響因素、穩(wěn)定性等進(jìn)行了分析，得出該滑坡是在不利的地質(zhì)條件、水文條件下，由施工擾動(dòng)誘發(fā)的滑坡，采取支擋、反壓措施后趨于穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞 紅層軟巖； 滑坡； 監(jiān)控量測(cè)； 穩(wěn)定性分析

中圖分類號(hào) P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

紅層軟巖廣泛分布于四川盆地，巖性以白堊系、侏羅系砂巖、砂泥巖、泥巖、頁巖為主，巖層產(chǎn)狀水平或近水平。根據(jù)已有研究成果，在紅層地區(qū)，降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響顯著［1］，由于隧道洞口、邊坡開挖等施工擾動(dòng)時(shí)常誘發(fā)規(guī)模大小不一的滑坡［2-3］，嚴(yán)重影響施工安全。耿興福等［4］、程強(qiáng)等［5］分別對(duì)紅層軟巖滑坡的成因機(jī)制、紅層邊坡開挖后的變形破壞特征進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并總結(jié)歸納了近水平紅層邊坡變形破壞型式，但均局限于理論研究和總結(jié)，未結(jié)合具體實(shí)例和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。宋磊［6］則從細(xì)微觀角度對(duì)紅層軟巖遇水軟化的機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。監(jiān)控量測(cè)方面，衛(wèi)星遙感、無人機(jī)航拍、LiDAR、地表位移監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段，在滑坡監(jiān)測(cè)、預(yù)警方面取得了顯著成效［7-9］，但由于紅層軟巖的特殊性，一般技術(shù)手段難以準(zhǔn)確判斷滑面位置等基礎(chǔ)地質(zhì)信息，鉆孔測(cè)斜能詳細(xì)的監(jiān)測(cè)到不同深度的位移情況，進(jìn)而準(zhǔn)確反映滑體不同深度的變形特征［10］。本文結(jié)合某隧道進(jìn)口處因高邊坡開挖致使的滑坡實(shí)例，利用勘察、施工、監(jiān)測(cè)資料對(duì)該滑坡的特征進(jìn)行分析。

1地質(zhì)概況

該隧道工程位于龍泉山東側(cè)資陽市雁江區(qū)，屬典型的紅層淺丘地貌，海拔高程在362～465 m之間，相對(duì)高差15～70 m；中心地理坐標(biāo)104°34′23.48″，30°10′47.83″，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明，年降水量 950 mm左右，降雨主要集中在6～9月，各月平均降水量如圖1所示。

研究區(qū)內(nèi)無明顯線性構(gòu)造，無大的地質(zhì)構(gòu)造帶或斷裂帶通過。工點(diǎn)范圍內(nèi)地層相對(duì)簡(jiǎn)單，主要為第四系全新統(tǒng)坡殘積粉質(zhì)黏土和侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組泥巖，詳細(xì)描述為：

第四系全新統(tǒng)坡殘積（Q₄^dl+el）粉質(zhì)黏土：褐紅色，硬塑，主要成分以粘粒為主，為泥巖風(fēng)化產(chǎn)物。

侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）泥巖：褐紅、紫紅色，強(qiáng)-中風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，產(chǎn)狀近水平，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟，巖心較破碎，取芯呈短柱狀及塊狀；滲透系數(shù)為0.027～2.010 m/d，屬弱—中等透水層，巖質(zhì)軟，裂隙多為微張或閉合狀，透水性性較差。

2滑坡特征及監(jiān)控量測(cè)

2.1滑坡特征

該滑坡發(fā)生于隧道進(jìn)口處。圖2顯示：該隧道工程進(jìn)口位于山脊一側(cè)，隧道洞口開挖邊坡高約20 m；邊坡開挖導(dǎo)致形成的變形區(qū)域前緣高程約415 m，后緣高程約440 m，高差約25 m，滑體主要位于隧道洞口邊坡及仰坡，滑體物質(zhì)組成主要為坡殘積粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖；由于坡體坡度較小、巖層產(chǎn)狀近水平以及有效的支擋措施，滑體位移較小。

根據(jù)滑體滑動(dòng)先后順序及范圍，可以判定該滑坡為典型的小型牽引式滑坡，可以將整個(gè)滑體分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)，詳細(xì)描述為：

（1）先期滑動(dòng)區(qū)（Ⅰ區(qū)）：位于隧道洞口仰坡，軸線與線路呈26°；由于雨季連續(xù)降水，且邊坡開挖后未采取有效的排水措施，導(dǎo)致土體含水量增大，仰坡在施工擾動(dòng)下出現(xiàn)開裂；此后對(duì)隧道洞口仰坡右側(cè)進(jìn)行削坡卸載，計(jì)劃削坡完成后進(jìn)行錨固作業(yè)，開挖過程中發(fā)現(xiàn)土體含水率較高，局部呈軟塑狀，加之臨空面的出現(xiàn)，造成仰坡坡體大面積失穩(wěn)滑動(dòng)。

（2）后期滑動(dòng)區(qū)（Ⅱ區(qū)）：位于Ⅰ區(qū)上部，兩者軸線一致，是由于仰坡坡腳繼續(xù)卸載，產(chǎn)生更大的臨空面，加之坡面未封閉及天溝未完善，表土層（厚約3～4 m）發(fā)生滑動(dòng)，并導(dǎo)致仰坡上部原始坡面發(fā)生變形，變形區(qū)前緣與后緣均出現(xiàn)裂縫。

（3）后期滑動(dòng)區(qū)（Ⅲ區(qū)）：位于隧道洞口左側(cè)邊坡，軸線與線路呈73°；為施作擋土墻，繼續(xù)開挖坡腳，產(chǎn)生臨空面，且連續(xù)降雨未采取有效的排水措施，致使土體含水量大幅增加而發(fā)生滑動(dòng)；滑體前后緣均出現(xiàn)裂縫，前緣產(chǎn)生了弧形剪出。

2.2監(jiān)控量測(cè)

該隧道進(jìn)口處為明挖施工，需開挖邊坡較高，因此在施工伊始就采取坡面位移監(jiān)測(cè)措施，主要采用儀器為L(zhǎng)eica TS09/1398094。在坡體發(fā)生滑動(dòng)后，根據(jù)需要增加了坡體深部位移監(jiān)測(cè)、裂縫測(cè)量等措施，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置位置如圖3所示。

2.2.1坡面位移監(jiān)測(cè)

在整個(gè)施工過程中共布置33個(gè)坡面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，經(jīng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析水平位移值超過警戒值（40 mm）的點(diǎn)共有7個(gè)（圖4），其中ZQS/C1-3最大水平位移接近80 mm。根據(jù)圖3的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，發(fā)生較大水平位移的監(jiān)測(cè)點(diǎn)均位于變形體前緣。同時(shí)，主要變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移曲線圖（圖4）反映出在整個(gè)變形過程中經(jīng)歷了2次顯著變形階段，分別是9月7日和9月28日前后，結(jié)合施工記錄，削坡卸載和開挖坡角主要在這2個(gè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。而在初步支擋反壓措施完成（10月10日）后，滑坡體快速趨于穩(wěn)定。

2.2.2深部位移監(jiān)測(cè)

邊坡發(fā)生滑坡變形破壞后及時(shí)進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，并利用其中的3個(gè)鉆孔進(jìn)行坡體深部位移監(jiān)測(cè)，主要采用的儀器為TF-CX-901F/821592。3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中只有點(diǎn)CX3監(jiān)測(cè)到明顯的位移，其余各點(diǎn)不同深度的位移均小于4 mm。鉆孔測(cè)斜數(shù)據(jù)（圖5）顯示10月初之前變形顯著，之后逐漸趨于穩(wěn)定；同時(shí)在9.0～10.0 m深度范圍內(nèi)變形量迅速減小，可以判斷滑面處于該深度范圍內(nèi)，與泥巖層強(qiáng)/中風(fēng)化界線范圍一致。

2.2.3裂縫測(cè)量

當(dāng)滑坡體后緣出現(xiàn)裂縫后，利用埋釘法對(duì)裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，裂縫寬度變化曲線（圖6）顯示，位于Ⅱ變形區(qū)的裂縫寬度明顯大于Ⅲ變形區(qū)；裂縫寬度在10月15日前后趨于穩(wěn)定。

3滑坡影響因素分析

根據(jù)紅層地區(qū)滑坡研究的成果［1， 4， 11-12］，結(jié)合本次研究滑坡的特點(diǎn)，歸納得出導(dǎo)致該滑坡形成的影響因素主要有巖層性質(zhì)、大氣降水、施工擾動(dòng)等。

3.1巖層性質(zhì)

由于紅層泥巖的特殊性，降雨過程中，易在強(qiáng)/中風(fēng)化界線處形成飽和帶［1］，導(dǎo)致強(qiáng)/中風(fēng)化界線處巖體內(nèi)摩擦角和粘聚力顯著較小。根據(jù)滑體深部位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以判定該滑坡的滑帶位于泥巖強(qiáng)/中風(fēng)化界線處。泥巖屬于軟巖，遇水易軟化，室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示泥巖層滲透率低，強(qiáng)度低，在壓應(yīng)力作用下變形大，變形呈現(xiàn)出明顯的塑性變形特征；同時(shí)，區(qū)內(nèi)無大的構(gòu)造帶和斷裂通過，節(jié)理裂隙不發(fā)育，多因素導(dǎo)致水體易局部富集。

3.2降水影響

根據(jù)工點(diǎn)所處資陽市氣象資料（圖1），降雨集中在每年6～9月，降雨量占全年的68.0%左右。該隧道洞口明挖段于8月開工，正值雨季，滑體發(fā)生顯著位移后進(jìn)行削坡卸載以及開挖坡腳過程中，亦發(fā)現(xiàn)土體含水量較大，甚至局部呈軟塑狀，可以判斷在經(jīng)歷1～2個(gè)月的雨季后，土體含水量大增，明挖段兩側(cè)高邊坡施工切穿泥巖強(qiáng)/中風(fēng)化界線形成臨空面，為土體滑移創(chuàng)造了很好的條件。

3.3施工擾動(dòng)

綜合施工資料及施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，在施工前期階段，隧道洞口仰坡底部未采取有效的監(jiān)控量測(cè)措施，致使隧道洞口仰坡發(fā)生明顯變形后才意識(shí)到坡面變形。坡體發(fā)生顯著變形破壞后，在未采取有效的排水措施及有效加固措施的情況下，進(jìn)行削坡卸載致使滑動(dòng)范圍不斷擴(kuò)大，直至支擋措施完成后才趨于穩(wěn)定。

4滑坡穩(wěn)定性分析

為了進(jìn)一步分析降水對(duì)滑坡體穩(wěn)定性的影響，評(píng)價(jià)采取的支擋、反壓措施效果，利用條分法對(duì)邊坡開挖后天然工況、暴雨工況、支擋反壓等3種情況下的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

綜合室內(nèi)試驗(yàn)成果、當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，確定基本物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

4.1Ⅰ、Ⅱ區(qū)穩(wěn)定性分析

由于Ⅲ區(qū)滑體前緣伸入該區(qū)滑體中，兩者軸線呈37°交角。在天然狀態(tài)下Ⅲ區(qū)滑體抗滑力大于下滑推力，對(duì)該區(qū)沒有助推作用；在暴雨工況下，Ⅲ區(qū)滑體剩余下滑推力98.2 kN，沿該區(qū)軸向推力為78.43 kN。經(jīng)計(jì)算（圖7）得出：天然工況下，該區(qū)穩(wěn)定系數(shù)為1.037；暴雨工況下，該區(qū)穩(wěn)定系數(shù)為0.971；受洞口等其他構(gòu)筑物的影響，擋墻修筑在該區(qū)滑體前緣，在擋墻后填筑反壓體（體積約100 m3），此時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)為1.235。

由此可見，人工開挖后的邊坡在天然工況下處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)；進(jìn)入雨季后，由于不合理的排水措施致使滑體含水量增大，穩(wěn)定系數(shù)降低，滑體發(fā)生變形；在設(shè)置擋墻并反壓后滑體趨于穩(wěn)定。

4.2Ⅲ區(qū)穩(wěn)定性分析

該區(qū)在天然工況下，該區(qū)穩(wěn)定系數(shù)為1.052；暴雨工況下，該區(qū)穩(wěn)定系數(shù)為0.987；在Ⅰ、Ⅱ區(qū)前緣采取支擋、反壓措施后，該區(qū)前緣受到支擋反力，并且局部收到反壓體作用，穩(wěn)定系數(shù)為1.311。得出該區(qū)在邊坡開挖后在天然工況下處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)；進(jìn)入雨季后，由于不合理的排水措施致使滑體含水量增大，穩(wěn)定系數(shù)降低，滑體發(fā)生變形；在滑體前緣設(shè)置擋墻并反壓后趨于穩(wěn)定。

綜上所述，穩(wěn)定性計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)如表2所示。

5結(jié)論

（1）該滑坡為典型的牽引式滑坡，滑動(dòng)面與泥巖強(qiáng)/中風(fēng)化界線一致；泥巖層透水性差，節(jié)理裂隙不發(fā)育，降雨易導(dǎo)致在泥巖強(qiáng)/中風(fēng)化界線處形成飽和帶，巖土體強(qiáng)度顯著降低。

（2）高邊坡開挖切穿泥巖強(qiáng)/中風(fēng)化界線，為滑體滑動(dòng)創(chuàng)造了良好的條件；不合理的削坡卸載、開挖坡腳，以及欠缺的排水措施，使得滑體范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

（3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示在快速完成支擋、反壓等措施后逐漸趨于穩(wěn)定；同時(shí)穩(wěn)定性分析結(jié)果驗(yàn)證了支擋、反壓措施效果顯著。

（4）由于滑坡位置處于隧道明挖段，施工完成后需進(jìn)行回填，所以采用簡(jiǎn)單有效的支擋反壓措施以保障施工期間的安全。

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