某滑坡的成因分析及處理建議

【摘要】滑坡是公路常見的邊坡病害；本文根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，以貴州某高速公路施工中發(fā)生的滑坡為例子，談?wù)勈┕r(shí)發(fā)生滑坡的成因分析及處理建議，希望能對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)人員有所幫助。

【關(guān)鍵詞】滑坡；高邊坡；順層滑坡

一、原設(shè)計(jì)概況

1、地形地貌

3、原設(shè)計(jì)邊坡的防護(hù)方案

該段路塹邊坡坡高約34.5m，原設(shè)計(jì)邊坡坡率第1、2級(jí)為1：0.75，第3、4級(jí)為1：1；防護(hù)措施第1級(jí)采用錨桿框架梁防護(hù)，第2級(jí)采用錨索框架梁防護(hù)，第3級(jí)采用錨桿框架梁防護(hù)，第4級(jí)采用人字形骨架植草防護(hù)。

二、滑坡的現(xiàn)場(chǎng)情況

11月上旬，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表反映該路塹第四級(jí)邊坡開挖后不久出現(xiàn)局部坍塌，施工單位要求變更；11月下旬，業(yè)主認(rèn)為設(shè)代組提出的片石填充方案不合理，要求放緩邊坡處理；12月初，設(shè)計(jì)代表才上報(bào)設(shè)計(jì)院稱路塹上部山體出現(xiàn)多處開裂，情況嚴(yán)重；12月15日，設(shè)計(jì)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、訪問村民及補(bǔ)充斷面測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)情況大致如下：

1、施工周期及使用爆破情況

據(jù)村民反映：“該路塹已開挖約2個(gè)月，大概開挖1個(gè)月左右，進(jìn)行爆破開挖，隨后山體出現(xiàn)裂縫，200米外的民房也受影響出現(xiàn)小裂縫”。按時(shí)間推算，本段路塹10月中旬開始開挖，11月初，最先開挖的第四級(jí)出現(xiàn)了局部坍塌；11月中旬爆破開挖后，坡頂山體出現(xiàn)多條裂縫，施工方隨即停工并于11月27日上報(bào)業(yè)主及設(shè)計(jì)代表。與現(xiàn)場(chǎng)問題的上報(bào)基本吻合。

2、現(xiàn)場(chǎng)邊坡開挖情況

（1）從補(bǔ)充橫斷面測(cè)量可知，施工方并未按設(shè)計(jì)坡率進(jìn)行開挖，如最頂部的第4級(jí)邊坡挖成了兩級(jí)1：0.75的邊坡。K104+200前后邊坡出現(xiàn)坍塌，施工方在業(yè)主要求下補(bǔ)充了簡(jiǎn)易的坡頂截水溝和平臺(tái)截水溝。

（2）施工方也未按設(shè)計(jì)圖開挖一級(jí)、支護(hù)一級(jí)的要求施工；小樁號(hào)邊坡臨空面高約14～17.3m，大樁號(hào)邊坡臨空面高約17～22.5m，均未進(jìn)行支護(hù)。

（3）施工方在出現(xiàn)坍塌后仍繼續(xù)開挖路基右側(cè)，使臨空面進(jìn)一步擴(kuò)大。

（4）從路基開挖面看，地層情況與地勘鉆孔基本一致；路塹起終點(diǎn)的頁(yè)巖風(fēng)化程度大，節(jié)理裂隙發(fā)育，力學(xué)性質(zhì)及穩(wěn)定性較路塹中部差。

3、現(xiàn)場(chǎng)裂縫調(diào)查情況

施工單位于11月底對(duì)山體進(jìn)行排查并布置了監(jiān)測(cè)，邊坡頂部距離坡頂開挖線100m范圍內(nèi)呈現(xiàn)多條裂縫，圍繞路塹邊坡呈弧形分布，裂縫延伸方向與坡頂開挖線平行，后緣線裂縫寬約2-3cm。根據(jù)排查及監(jiān)測(cè)資料，坡頂裂縫在不斷增加，并逐步向后源擴(kuò)散，已有裂縫寬度逐步加寬，并向兩側(cè)延伸，表明該路塹邊坡已處于蠕滑變形階段。12月中旬調(diào)查時(shí)，最遠(yuǎn)裂縫位于邊坡中部，距離坡頂開挖線約121m，裂縫寬度一般5～10cm，縫寬還在持續(xù)增大?；瑒?dòng)體側(cè)面的小樁號(hào)裂縫較小，寬約1～3cm，大樁號(hào)裂縫較大，最寬約15cm。

4、現(xiàn)場(chǎng)滑動(dòng)面調(diào)查情況

路塹邊坡臨空面未見明顯鼓脹現(xiàn)象，也未見明顯剪出口，路塹坡腳處也未見積水現(xiàn)象；目前坡面開挖部分主要為全～強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)頁(yè)巖層，巖體破碎，風(fēng)化呈碎裂塊狀，質(zhì)軟；路塹兩端坡體為全～強(qiáng)風(fēng)化，土體力學(xué)性質(zhì)差，局部裂隙有泥化夾層；路塹中部地段巖體較完整，為中等風(fēng)化粉砂質(zhì)頁(yè)巖。強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化層交界面未見明顯的泥質(zhì)軟弱夾層。

路塹小樁號(hào)坡口處裂縫約30～50cm，大樁號(hào)坡口處裂縫最寬達(dá)120cm，邊坡土體有向外翻傾的趨勢(shì)，其原因可能是路塹起、終點(diǎn)前沿有小山包，下部中風(fēng)化頁(yè)巖埋深較淺，上部坡體滑移在此遇到阻力出現(xiàn)應(yīng)力集中，把上部巖土體頂起開裂所致。

5、地下水發(fā)育情況

路塹小樁號(hào)左側(cè)沖溝內(nèi)多級(jí)臺(tái)階處有泉眼，為地下水沿頁(yè)巖強(qiáng)、中風(fēng)化帶運(yùn)移出露，泉水流量較小，約0.02～0.05升/秒；開挖路塹右側(cè)前緣見一泉眼出露，為地下水沿頁(yè)巖與泥質(zhì)灰?guī)r接觸界面處運(yùn)移，流量約0.05升/秒；以上泉眼在出口處形成小泥潭，地下水又滲入土體中，未形成明顯表流；調(diào)查期間也未發(fā)現(xiàn)水量異常變化及變渾濁情況。

三、滑坡影響因素及成因分析

1、地形、地貌

路塹區(qū)頂部雖然較為平緩，但總體左高右低，與巖層傾向一致，路基位于山坡右側(cè)，路基開挖后形成較大臨空面，巖土體易在自重作用下沿著基巖層理軟弱面滑動(dòng)，地形對(duì)路塹穩(wěn)定稍有不利。

2、氣象、水文地質(zhì)條件

項(xiàng)目區(qū)，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，四季不甚分明，氣候溫和，陽(yáng)光充足，雨量充沛，一般五月至七月間和十月份雨量較多，年平均降雨量1180mm。施工期恰好在雨季末期的10月份，受季節(jié)影響，土體含水量較大，增加了路塹土體的自重；地下水位高，并在頁(yè)巖強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化交界及頁(yè)巖與灰?guī)r交界面富集形成泉水出露，降低了軟弱面的力學(xué)指標(biāo)，軟弱面的內(nèi)摩擦角與粘聚力受含水量影響很大，一般隨著含水量增大而降低，故地下水的富集對(duì)本路塹邊坡的穩(wěn)定相當(dāng)不利。

3、工程地質(zhì)條件

路塹邊坡主要由頁(yè)巖組成，為薄層狀構(gòu)造，頁(yè)巖為軟質(zhì)巖，質(zhì)軟而性脆，強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖結(jié)構(gòu)松散、更易崩解開裂，為地下水的滲入提供了通道，中風(fēng)化頁(yè)巖透水性差，地下水往往在強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化交界面富集，加速了該層巖體中礦物的溶解軟化，易形成軟弱面，當(dāng)山體的受力條件因路基開挖、爆破震動(dòng)發(fā)生改變時(shí)，容易失穩(wěn)產(chǎn)生滑動(dòng)。

該路塹邊坡位于寬平正斷層上盤，路塹段線路走向與斷層走向平行，受該斷層影響，巖體受擠壓擾動(dòng)破碎，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，巖層局部撓曲，開挖邊坡由切向坡向內(nèi)轉(zhuǎn)化為順向坡，巖層產(chǎn)狀250∠10°，地質(zhì)構(gòu)造及巖層產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育情況對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響均處于不利狀態(tài)。

路塹兩端及頂部第3、4級(jí)邊坡由粉質(zhì)粘土及全～強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖組成，結(jié)構(gòu)松散且強(qiáng)度低，施工方實(shí)際按1：0.75坡率開挖且未及時(shí)支護(hù)，造成坡體剪應(yīng)力集中并在坡面連通，使坡體形成較大范圍的松弛區(qū)，在降雨、震動(dòng)等外力作用下，路塹兩端坡體出現(xiàn)寬達(dá)20～120cm的裂縫，進(jìn)而發(fā)生失穩(wěn)、滑塌。

綜上所述，路塹區(qū)的巖性、巖層產(chǎn)狀、風(fēng)化程度、地質(zhì)構(gòu)造等滑坡內(nèi)因均處不利狀態(tài)，原坡體穩(wěn)定性欠佳，邊坡需放緩并有效加固才能保證其穩(wěn)定性。

4、邊坡開挖高度與裂縫的發(fā)展關(guān)系

目前路塹的臨空面平均高約18m，最遠(yuǎn)裂縫距離坡口線約120m，由此可知，滑動(dòng)面與地層傾角吻合，系頁(yè)巖在外因影響下發(fā)生了層間滑動(dòng)。從12.1～12.19的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)看，裂縫最大移動(dòng)約10cm，高程降低約5～10cm，坡體的總體趨勢(shì)是向坡口滑移并稍向小樁號(hào)處擠壓，其特點(diǎn)與小樁號(hào)臨空面高度小變形小、大樁號(hào)臨空面高度大變形大的情況是吻合的。

5、施工爆破對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響

從施工方上報(bào)山體滑坡的日期及訪問老鄉(xiāng)得知的信息可知，路塹頂部出現(xiàn)裂縫是在開挖至中風(fēng)化頁(yè)巖層，施工方進(jìn)行爆破開挖后出現(xiàn)的，山體開裂與爆破施工有著必然的直接聯(lián)系。

根據(jù)西南交通大學(xué)進(jìn)行的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“順層露天臺(tái)階爆破機(jī)理及層裂面力學(xué)性態(tài)的弱化研究”成果，爆破作用對(duì)含軟弱夾層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響存在如下規(guī)律：爆破瞬間，模型邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)降幅約為62～65%，這表明只有當(dāng)爆破前邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)大于2.85時(shí)，爆破過程中的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)才大于1，即邊坡不會(huì)在爆破過程中失穩(wěn)滑動(dòng)；爆破后，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)降幅約為30～35%，若爆破前邊坡穩(wěn)定性系數(shù)小于1.54，爆破后邊坡穩(wěn)定性系數(shù)將小于1，即邊坡爆破后處于失穩(wěn)狀態(tài)。

如此高的安全系數(shù)，明顯超出設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，而本路塹開挖至中風(fēng)化粉砂質(zhì)頁(yè)巖后，施工方采用了爆破開挖，爆破施工對(duì)軟弱夾層的弱化應(yīng)是滑坡發(fā)生的主因。

6、滑動(dòng)面c、φ值的取值推算

根據(jù)本工點(diǎn)的破壞特性，該路塹巖體變形主要受控于軟弱結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，利用理正巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析軟件-復(fù)雜平面滑動(dòng)穩(wěn)定分析模塊進(jìn)行反算，本路塹軟弱結(jié)構(gòu)面參數(shù)內(nèi)摩擦角φ值取12度，粘聚力c值取20kpa。在該參數(shù)情況下，天然狀態(tài)下的自然坡體是穩(wěn)定的，路塹開挖后，坡體穩(wěn)定性系數(shù)依然在1.5以上，但爆破時(shí)及爆破后山體會(huì)失穩(wěn)，與實(shí)際基本相符。

在此參數(shù)條件下，采用清方卸載或放緩邊坡對(duì)坡體穩(wěn)定性的提高有限，難以滿足大爆破施工需要的穩(wěn)定性系數(shù)，為此，取消大爆破施工是首要的處理措施。在查明結(jié)構(gòu)面參數(shù)的條件下方可進(jìn)行小藥量微差控制爆破。

四、危害性評(píng)估及趨勢(shì)預(yù)測(cè)

施工期從雨季末期開始，受季節(jié)影響，土體含水量高，自重大；地下水位高且在巖層軟弱面富集，對(duì)本路塹邊坡的穩(wěn)定相當(dāng)不利；而路塹區(qū)的巖性、巖層產(chǎn)狀、風(fēng)化程度、地質(zhì)構(gòu)造等滑坡內(nèi)因均處不利狀態(tài)；路塹區(qū)在多種不利因素疊加以及不合理的挖方坡率、爆破施工等條件綜合作用下，坡體出現(xiàn)蠕變失穩(wěn)。

目前路塹邊坡平均開挖深度約18m，巖體主要為強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖層，坡體沿頁(yè)巖面產(chǎn)生順層滑動(dòng)，如邊坡不進(jìn)行支護(hù)而繼續(xù)向下開挖，產(chǎn)生順層滑坡的范圍很可能將逐步向后擴(kuò)散。本路塹邊坡失穩(wěn)為滑移-拉裂型，初期由于臨空面處巖體沿巖層面蠕變，后緣造成輕微拉裂，隨著開挖深度加深，蠕變逐漸向深部發(fā)展，后緣拉裂面向里加深，并逐步向后方擴(kuò)展，到后期由于應(yīng)力重分布第一道裂縫前緣巖體沿開挖坡腳處巖層面產(chǎn)生滑移破壞，導(dǎo)致其后巖體進(jìn)入累進(jìn)性破壞階段，最后發(fā)展為滑坡。

本路塹除強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖厚度較大易出現(xiàn)邊坡順層滑移外，還存在兩處地下水富集的軟弱結(jié)構(gòu)面，分別是粉砂質(zhì)頁(yè)巖強(qiáng)、中風(fēng)化交界面及粉砂質(zhì)頁(yè)巖與灰?guī)r的交界面。若路塹繼續(xù)進(jìn)行大爆破開挖，坡體在爆破震動(dòng)作用下很可能會(huì)沿著這兩處軟弱面滑移，特別是下層頁(yè)巖與灰?guī)r的交界面滑移的后果將非常嚴(yán)重，導(dǎo)致邊坡治理費(fèi)用出現(xiàn)數(shù)倍增加。

五、建議措施

從確保邊坡穩(wěn)定，降低治理造價(jià)，加快治理進(jìn)度，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)等方面綜合考慮，建議采取以下措施：

1、施工單位要改變傳統(tǒng)觀念，慎重對(duì)待軟巖順層邊坡的開挖問題。

2、停止路塹邊坡的開挖，嚴(yán)禁進(jìn)行大爆破施工，避免爆破損害頁(yè)巖與灰?guī)r交界面的穩(wěn)定性；盡量不采用爆破開挖，萬不得已的情況下，需查明結(jié)構(gòu)面參數(shù)的條件下才可進(jìn)行小藥量微差控制爆破。

3、做好防災(zāi)、避災(zāi)方案，定出疏散線路，設(shè)立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警點(diǎn)，出現(xiàn)臨災(zāi)前兆時(shí)，及時(shí)向政府和主管部門報(bào)告，并采取應(yīng)急防災(zāi)、減災(zāi)的措施。

4、做好坡面防水措施，對(duì)裂縫采用薄膜覆蓋或采用水泥漿對(duì)裂縫進(jìn)行注漿封閉，避免地表水大量滲入坡體。

5、立即對(duì)路塹邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，至少對(duì)3條剖面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在路塹前緣、路中、每級(jí)邊坡平臺(tái)處及坡體上方布置適量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每日測(cè)量裂縫長(zhǎng)度、寬度及錯(cuò)距等，重點(diǎn)記錄新增裂縫情況，分析裂縫變化特征。

6、對(duì)該邊坡做專項(xiàng)勘察，在邊坡中部及兩側(cè)共布置3條橫斷面，布置8-10個(gè)鉆孔，詳細(xì)查明開挖路塹邊坡的強(qiáng)、中風(fēng)化界面及頁(yè)巖與泥質(zhì)灰?guī)r的分界面，巖體內(nèi)軟弱夾層的分布，邊坡巖體的變形狀況等各項(xiàng)特征，按照現(xiàn)行勘察規(guī)范和技術(shù)要求評(píng)價(jià)其穩(wěn)定狀態(tài)，并細(xì)化工程治理設(shè)計(jì)、實(shí)施工程治理。

7、對(duì)滑坡體進(jìn)行削方卸載，清除邊坡坍塌的土方，整平因坍塌形成的缺口，在中、強(qiáng)風(fēng)化分界處設(shè)置邊坡平臺(tái)，利用平臺(tái)寬控制削方量直至坡體基本停止滑動(dòng)，上部強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖及粉質(zhì)粘土邊坡的坡率放緩至1：1.5～1：2，減少邊坡土體的下滑力，避免發(fā)生再次坍塌。

8、做好臨時(shí)排水及坡面保養(yǎng)工作；加強(qiáng)坡面防護(hù)，對(duì)不穩(wěn)定邊坡必須開挖一級(jí)支護(hù)一級(jí)；第1級(jí)邊坡錨桿框架防護(hù)調(diào)整為錨索框架，把錨固段設(shè)置于灰?guī)r層中，提高頁(yè)巖與灰?guī)r面交界面的穩(wěn)定性。

9、加強(qiáng)坡體排水，在第1級(jí)邊坡和第3級(jí)邊坡處分別設(shè)置2排仰斜排水孔，排除坡體內(nèi)及軟弱結(jié)構(gòu)面的地下水，減少坡體下滑力。

參考文獻(xiàn)

[1]《工點(diǎn)工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報(bào)告》.中交第一公路工程局有限公司，2013

[2]張繼春，歐陽(yáng)吉.《爆破作用對(duì)軟弱順傾巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究》. 西南交通大學(xué)，2009

作者簡(jiǎn)介

梁君明，男，1976年生，大學(xué)本科，工程師

余仁偉，男，1984年生，大學(xué)本科，工程師