摘要：西安局集團公司管內(nèi)陜南秦巴山區(qū)鐵路滑坡災害頻發(fā)，以某山區(qū)鐵路土質(zhì)邊坡降雨失穩(wěn)為工程背景，介紹滑坡區(qū)的地形地貌、地質(zhì)條件和地層巖性，對滑坡進行平面分區(qū)和豎向分層，并基于影響邊坡失穩(wěn)的內(nèi)、外因，分析邊坡失穩(wěn)機理與發(fā)展變化，開展邊坡穩(wěn)定性計算和評價，最后探討滑坡危害與治理目標，提出分區(qū)治理方案。研究結果表明：該滑坡在平面上分為四個區(qū)域，在豎向上分為下部深層先滑區(qū)和上部牽引式張拉淺層滑移區(qū)；僅在自重+地下水工況下邊坡基本穩(wěn)定，其余兩個工況為欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定。采取的整治措施為：距鐵路較近的滑坡區(qū)域采用抗滑樁+截/排水溝+封堵地裂縫治理，距鐵路較遠的滑坡區(qū)域采用變形監(jiān)測+截/排水溝+封堵地裂縫治理。

關鍵詞：山區(qū)鐵路；降雨滑坡；滑坡劃分；邊坡失穩(wěn)機理；分區(qū)治理方案

1引言

持續(xù)降雨或強降雨下邊坡失穩(wěn)為常見的鐵路地質(zhì)災害，嚴重威脅鐵路的正常運營和財產(chǎn)安全^［1-4］。西安局集團公司管內(nèi)鐵路線輻射陜西全省，地處秦巴山區(qū)、關中平原和黃土高原，地形地質(zhì)條件復雜，山區(qū)鐵路占比70%，地質(zhì)災害分布廣泛。其中，陜南秦巴山區(qū)地形起伏大，是全國地質(zhì)災害的高發(fā)地帶。近20年來陜西省共發(fā)生各類地質(zhì)災害近萬起，滑坡占60%左右，多數(shù)發(fā)生在陜南秦巴山區(qū)^［5］。

某普速鐵路橫穿陜南秦巴山區(qū)，歷史上曾出現(xiàn)過多處滑坡^［6-8］。本文以該山區(qū)鐵路某次滑坡為工程背景，首先介紹滑坡區(qū)的地形地貌、地質(zhì)條件和地層巖性，探討滑坡在平面上的分區(qū)和在豎向上的分層；其次分析邊坡失穩(wěn)的影響因素、失穩(wěn)機理，并進行穩(wěn)定性計算，研究其發(fā)展變化；最后結合滑坡危害和治理目標設計分區(qū)治理方案，為其他鐵路的類似滑坡災害防治提供一定借鑒。

2滑坡區(qū)概況

該滑坡體東西向130 m、南北向170 m，其中K275+520～+550左側坡面垂直高度30～60 m范圍內(nèi)有一條長60 m、最大縫寬15 cm的環(huán)狀裂縫，K275+550～+560左側坡面垂直高度40～45 m范圍內(nèi)地表存在最大落差80 cm的臺階狀錯縫，滑坡體后緣的陡坎及拉裂明顯。

2.1地形地貌

滑坡區(qū)屬剝蝕中低山地貌，總體呈現(xiàn)北高南低的扇形展布區(qū)，展開端位于區(qū)域北部的滑坡后緣部位，收斂端位于區(qū)域南部的滑坡前緣部位，二者地形相對高差45～105 m，邊坡坡率為1 ∶0.9。滑坡區(qū)明顯呈西、北、東三面地勢高而中間和南面地勢低的圈椅狀地形，使得降雨及地下水向中間和南面匯聚，如圖1所示?；聟^(qū)原是梯田式農(nóng)田，臺寬2～4 m，臺高0.5～3 m。

2.2地質(zhì)條件

滑坡區(qū)存在三條地質(zhì)構造：斷層F1，走向65°，北西傾，傾角60°，斷層上盤為千枚巖及硅質(zhì)巖，較堅硬，地形上形成陡坎；斷層F2，走向90°，總體傾向北，斷面呈舒緩波狀；斷層F3，在滑坡體后緣，近東西走向。

滑坡區(qū)地下水為基巖裂隙水，賦存于強風化和中風化千枚巖的風化裂隙和構造裂隙中，主要從坡頂及中上部邊坡的地裂縫由降雨滲入補給，對混凝土、鋼筋均為微腐蝕性。

該滑坡位于弱地震區(qū)，所在縣發(fā)生的最高震級為2.3級，但鄰區(qū)強震時的波及影響較強。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，滑坡區(qū)地震動峰值加速度為0.15g、反應譜特征周期為0.40 s。

2.3地層巖性

滑坡區(qū)地層主要為第四系覆蓋層和中元古界碧口群變質(zhì)千枚巖，按由新至老的分布依次為：

（1）素填土層，呈灰黃色，松散，由強風化千枚巖碎塊及角礫組成，厚度3.2 m。

（2）粉質(zhì)黏土層，呈灰黃色黃褐色，硬塑，含有較多的角礫及碎石，厚度0.15～3.5 m。

（3）全風化千枚巖，黃褐色灰綠色，大部分風化成土狀，含有未風化徹底的碎石及角礫。

（4）強風化千枚巖，黃褐色，泥質(zhì)結構，巖芯多呈碎塊狀。

（5）中風化千枚巖，黃褐色綠灰色，泥質(zhì)結構，巖芯多呈塊狀、短柱狀或柱狀，質(zhì)地稍硬。

表1～表3分別為粉質(zhì)黏土層、泥化夾層和全風化千枚巖層的室內(nèi)土工試驗結果，表4為中風化千枚巖層單軸抗壓試驗結果。

3滑坡體劃分

3.1平面分區(qū)

根據(jù)滑坡體的分布和滑動方向，該滑坡在平面上可分為四個區(qū)域，如圖2所示。

滑坡A區(qū)：位于滑坡中央?yún)^(qū)域，面積大，屬于主要滑坡體，東側以地形分水嶺為界，西側以沖溝和巖體為界，前緣以CK1孔與CK3鉆孔南側連線為界，后緣較復雜，巖性存在縱向分區(qū)和橫向分區(qū)；沿近南北向滑動，出現(xiàn)了明顯的地表裂縫、錯臺、醉漢林等現(xiàn)象，地裂縫處的地表均遭到破壞。

滑坡B區(qū)：位于滑坡西北角，西側以沖溝為界，前緣位于T9探坑處，后緣以F5地裂縫為界；沿北西至南東向滑動，地表多見錯臺陡坎現(xiàn)象，局部形成洼地。

滑坡C區(qū)：位于滑坡東北角，分布在上山小路以東、排水天溝以北的區(qū)域；沿北西至南東向滑動，地表因滑坡破壞出現(xiàn)錯臺。

滑坡D區(qū)：位于滑坡北側外圍，以北側小路為界；屬于古滑坡，沿北西至南東向潛在滑動，未見醉漢林和馬刀樹。

滑坡A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)雖滑動方向和滑動范圍不同，但具有統(tǒng)一互通的后緣，變形特征一致，可視為一個整體滑坡，而滑坡D區(qū)為處于潛滑狀態(tài)的古滑坡。

3.2豎向分層

滑坡包括滑體、滑帶與滑床三部分，此滑體分為兩層：淺層滑坡和深層滑坡，滑坡豎向分層如圖3所示。

（1）淺層滑坡。分布于整個滑坡區(qū)，發(fā)育深度小于10 m；滑體由粉質(zhì)黏土層和全風化千枚巖層組成，結構松脹；滑帶由全風化千枚巖層和強風化千枚巖層之間接觸帶形成的糜棱巖帶組成；滑床為強風化千枚巖層，多數(shù)和坡面傾向一致。

（2）深層滑坡。鉆孔深處出現(xiàn)滑動現(xiàn)象，表明存在深層滑動，并劃分為深層滑坡Ⅰ和深層滑坡Ⅱ，以反映兩次深層滑動。深層滑坡Ⅰ位于CK1、CK2、CK3鉆孔在貫通面深度處的圓弧狀連線處，滑帶底界為13.0～17.5 m；深層滑坡Ⅱ的滑帶底界為18.0～23.0 m。

此外，深層滑坡僅分布在滑坡A區(qū)，而淺層滑坡分布于整個滑坡區(qū)。

4邊坡失穩(wěn)分析

4.1影響因素

影響邊坡失穩(wěn)的因素包括外在因素和內(nèi)在因素。

（1）內(nèi)在因素包括以下三個方面。

①地形地貌：存在縱坡陡、圈椅狀地形、地表錯臺、地裂縫等現(xiàn)象。

②地層巖性：泥質(zhì)類千枚巖石的質(zhì)地軟弱，結構破碎，強度低，遇水發(fā)生軟化而抗剪強度降低，這是滑坡發(fā)生的直接原因。

③地質(zhì)構造：斷層F1和F2的下盤不斷向下滑動，上盤因失去支撐而產(chǎn)生新的裂縫。

（2）外在因素包括以下三個方面。

①地表水和地下水：基巖裂隙水沿風化裂隙及張開節(jié)理流入嘉陵江，同時嘉陵江水位波動影響地下水位的升降。

②大氣強降雨：雨水入滲增加了下滑力、靜水壓力，降低了抗滑力，暴雨期間地下水位上升，巖土體基本處于飽和狀態(tài)，這是邊坡失穩(wěn)的主要誘導因素。

③地震：橫波水平推力易形成新的滑坡。

4.2失穩(wěn)機理

地質(zhì)構造形成規(guī)模不等的地裂縫而成為降水滲入的天然通道，暴雨、持續(xù)降雨發(fā)生時雨水通過地裂縫向下滲透，但坡頂巖體較為致密使得地下水向下滲透受阻，進而轉為順坡向下徑流，同時地下水量急劇增加造成界面處土體快速軟化呈流態(tài)，最終兼顧斷層滑動和地震誘發(fā)，形成了下部深層先滑區(qū)+上部牽引式張拉淺層滑移區(qū)共存的邊坡失穩(wěn)，如圖4所示。

4.3穩(wěn)定性計算

根據(jù)場地現(xiàn)狀、坡體形態(tài)和勘察資料對邊坡進行穩(wěn)定性計算。選取勘探線附近JK0+070斷面為計算斷面，以全風化千枚巖層底部與強風化千枚巖層頂部作為淺層滑坡的滑帶，深層滑動面位于強風化千枚巖內(nèi)，由不連續(xù)的軟弱結構面構成。表5為邊坡計算參數(shù)，考慮了三種工況。

工況1：自重+地下水，地下水位以下坡體處于飽和狀態(tài)，地下水位以上坡體處于自然狀態(tài)。

工況2：自重+暴雨+地下水，降雨入滲使得坡體和滑面完全達到飽和狀態(tài)。

工況3：自重+暴雨+地下水+地震，降雨入滲使得坡體和滑面完全達到飽和狀態(tài)，同時按Ⅶ度區(qū)施加地震作用力。

采用計算機軟件對此邊坡指定的滑動面進行穩(wěn)定性計算及評價，見表6。

由表6可知，在自重+地下水工況下邊坡基本穩(wěn)定，在自重+暴雨+地下水工況下邊坡欠穩(wěn)定，在自重+暴雨+地下水+地震工況下邊坡不穩(wěn)定，這對于淺層滑坡、深層滑坡Ⅰ和深層滑坡Ⅱ都是適用的。

4.4發(fā)展變化

該山區(qū)鐵路于1961年、1981年和2021年均發(fā)生過滑坡，滑坡的A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)在天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，但在遭遇高降雨、高滲流場或疊加7級及以上強震時，可能會發(fā)展為破壞力巨大的滑坡；滑坡D區(qū)位于近地表，存在潛在的滑動趨勢，需進行有效監(jiān)測和削方減載。

5滑坡治理方案

5.1滑坡危害

滑坡A區(qū)和滑坡B區(qū)前緣位于扇形地貌的收斂端，一旦發(fā)生滑坡將危害K275+500～+580范圍內(nèi)的鐵路，其中滑坡A區(qū)的滑帶已伸至鐵路下方，滑坡B區(qū)的前緣雖距鐵路130 m，但高差達70 m，滑坡大巖塊快速滾落砸傷鐵路可能造成重大人員傷亡，危害都很嚴重。

滑坡C區(qū)和滑坡D區(qū)前緣是扇形地貌的展開端，滑坡D區(qū)前緣即滑坡C區(qū)后緣距鐵路的高差達50 m，一旦發(fā)生滑坡將危害K275+620～+680范圍內(nèi)的鐵路，滑體會直接沖向鐵路，危害也較嚴重。

5.2治理目標

暴雨和持續(xù)降雨下該鐵路滑坡后緣承受巨大的張拉應力，可繼續(xù)形成更大的滑坡?；轮卫硪獜倪吰率Х€(wěn)的源頭入手，此滑坡主要治理目標為阻止斷層F2下盤繼續(xù)滑移和阻止斷層F2上盤巖體繼續(xù)張拉，具體措施包括：及時封堵地裂縫，設置抗滑樁進行阻滑，修建地表截/排水溝以減緩入滲，實施滑坡變形監(jiān)測，動態(tài)觀測張拉裂縫點等。

5.3治理方案

鑒于滑坡A區(qū)和滑坡C區(qū)距鐵路較近，且滑坡A區(qū)滑帶已伸至鐵路路床下，采用抗滑樁+截/排水溝+封堵地裂縫的方法治理滑坡A區(qū)和滑坡C區(qū)。具體治理方案為：中線路右側、滑坡A區(qū)下部垂直滑坡主軸設置一排抗滑樁；在滑坡C區(qū)中部設置一排抗滑樁，對淺層滑坡進行阻滑，如圖5所示；在滑坡體后緣及中部增設C20混凝土梯形橫向截水溝，將坡面積水引至滑體兩端外部；設置C20混凝土梯形縱向排水溝，將滑坡體匯水引至既有排水系統(tǒng)，減少地表水入滲；對地表裂縫進行黏土封堵，減緩雨水入滲；由于降雨已經(jīng)在半坡處產(chǎn)生了積水坑，設置C20混凝土梯形排水溝將積水引流至小里程側路基邊溝后排出。

此滑坡治理方案的詳細參數(shù)為：

（1）在線路右側DK275+420～+590段設置抗滑樁，共計26根，長度9～17 m。其中，滑坡A區(qū)下部設置1.75 m×2.00 m抗滑樁18根，樁間距5.0 m，直線布置，樁底應進入深層滑面下穩(wěn)定地層3 m，1號～3號、18號樁長10 m，4號、5號、16號、17號樁長15 m，其余樁長17 m，實際樁長需根據(jù)現(xiàn)場驗槽確定深層滑面位置后調(diào)整；滑坡C區(qū)中部設置1.75 m×2.00 m抗滑樁8根，樁間距6.0 m，樁長均為9.0 m。

（2）抗滑樁樁身采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆，抗滑樁施工時設置C25鋼筋混凝土鎖口和護壁。

（3）梯形排水溝及天溝底寬0.4 m，深0.6 m，壁厚0.3 m。

針對滑坡B區(qū)和滑坡D區(qū)距鐵路較遠，采用變形監(jiān)測+截/排水溝+封堵地裂縫治理滑坡B區(qū)和滑坡D區(qū)；若監(jiān)測到滑坡B區(qū)存在滑動趨勢，需及時施作抗滑樁，并在滑坡B區(qū)前緣下方布設被動防護網(wǎng)；滑坡D區(qū)可通過削方減載治理。

6結語

針對某山區(qū)鐵路此次滑坡的穩(wěn)定性分析和治理方案，可得到以下結論：

（1）滑坡在平面上依據(jù)滑體范圍和滑動方向分為四區(qū)，其中滑坡A區(qū)為主滑坡區(qū)，滑坡D區(qū)為單獨的古滑坡區(qū)；滑坡A區(qū)、滑坡B區(qū)和滑坡C區(qū)的后緣地裂縫統(tǒng)一互通，可視為一個整體滑坡。

（2）滑坡在豎向上分為淺層滑坡和深層滑坡，深層滑坡又進一步分為深層滑坡Ⅰ與深層滑坡Ⅱ；深層滑坡僅出現(xiàn)在滑坡A區(qū)的大部分范圍，而淺層滑坡分布在整個滑坡區(qū)。

（3）滑坡為下部深層先滑區(qū)+上部牽引式張拉淺層滑移區(qū)共存，持續(xù)降雨、暴雨為最直接的誘導

邊坡失穩(wěn)外因，而地質(zhì)構造形成規(guī)模不等的裂縫和斷層滑動為邊坡失穩(wěn)內(nèi)因。

（4）無論是淺層滑坡還是深層滑坡Ⅰ和深層滑坡Ⅱ，僅在自重+地下水工況下基本穩(wěn)定，而在自重+暴雨+地下水工況下欠穩(wěn)定，特別是在自重+暴雨+地下水+地震工況下不穩(wěn)定。

（5）對距鐵路較近的滑坡A區(qū)和滑坡C區(qū)，采用抗滑樁+截/排水溝+封堵地裂縫治理，而對距鐵路較遠的滑坡B區(qū)和滑坡D區(qū)，采用變形監(jiān)測+截/排水溝+封堵地裂縫治理，并布設被動防護網(wǎng)或削方減載。

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作者單位：中國鐵路西安局集團有限公司，西安710054

作者簡介：費勇，男，高級工程師。